[发明专利]一种可降解抗菌膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可降解抗菌膜及其制备方法,属于膜材料技术领域。本发明以酸度调节剂、锆盐、四‑羧基苯基卟啉通过溶剂热反应合成卟啉金属有机骨架材料；然后将其溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，与溶于N,N‑二甲基甲酰胺的聚己内酯相混合，制备可降解的食品抗菌包装膜，用于鲜切苹果的抗菌。本发明所制备的可降解抗菌膜，可实现鲜切苹果表面的高效杀菌，且能在一定程度上避免苹果水分流失及防止苹果果肉褐变。此抗菌膜还可反复多次使用，具有生物可降解的优势，不会对环境造成不良影响，因此在食品抗菌包装领域具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可降解抗菌膜及其制备方法,属于膜材料技术领域。

背景技术

食品中的微生物安全是大家长久以来关注的食品安全问题，食品中的微生物污染不仅会造成食物资源的浪费，导致经济损失甚至会引发食源性疾病的发生，威胁人类生命健康。因此对食品中的有害微生物的控制是食品安全中至关重要的问题。传统的杀菌方式大多存在有毒物质残留、破坏食物营养成分的问题，因此在食品行业需要发展一种安全高效的冷杀菌方式。

光动力杀菌的原理是光敏剂在合适波长的光照射下，将氧气转化为活性氧(主要是单线态氧)活性氧作用于微生物细胞，导致其死亡。光动力杀菌具有广谱抗菌性、不产生耐药性的优势，是一种安全高效的冷杀菌方式。卟啉是目前使用最普遍的一类光敏剂，具有高度共轭的大分子杂环结构。由于其大环的平面刚性结构不能扭转，导致π-π堆积造成自聚集和自淬灭，不利于单线态氧的产生，从而降低光动力杀菌效果。

以石油为原料的合成塑料凭借运输成本低、重量轻、机械强度和刚度高等优势一直主导着食品包装行业。然而，这些合成塑料是不可再生的资源，且生物不可降解，对环境有害。此外，焚烧塑料会产生有毒化合物，如聚氯乙烯燃烧产生的呋喃和二恶英等。随着人们环保的意识增强以及食品安全行业发展，现在亟需开发一种生物可降解的抗菌包装材料。

聚己内酯是由ε-己内酯单体开环聚合形成的高分子材料，具有良好的生物降解性和生物相容性，而且其易于成型加工，现广泛应用于药物载体、农业、食品包装材料、组织工程、智能材料、环保材料等领域。近年来，聚己内酯在食品保鲜包装膜中的应用得到人们的关注，但是其较低的熔点、强度和硬度、较差的阻隔性能以及单一薄膜的功能性缺陷，在一定程度上限制了其在食品包装中的广泛应用。因此，可将聚己内酯与其他材料共混改性以克服这些缺陷。近年来科研工作者们把研究的焦点集中在具有一定力学性能、阻隔性能且有一定抗菌性能的新型聚己内酯改性薄膜的开发上。

发明内容

卟啉金属有机骨架材料具有良好的稳定性和光动力抗菌性能，本研究将其与聚己内酯混合后可制备具有抗菌性能的可降解包装膜。通过卟啉金属有机骨架材料的掺入提升了膜的力学性能及抗菌性能。然而在本发明研究过程中发现制备卟啉金属有机骨架基混合基质膜主要问题是卟啉金属有机骨架填料与聚己内酯膜之间的相容性较差，从而导致形态不规则和结构缺陷。本发明通过选择N,N-二甲基甲酰胺作为成膜介质，改善了卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯相容性差的问题。

本发明将卟啉单元作为有机配体引入卟啉金属有机骨架材料中形成卟啉金属有机骨架材料，并将卟啉金属有机骨架材料与生物可降解的聚己内酯材料混合制备了具有抗菌性能的可降解包装膜，将其用于鲜切苹果的抗菌，能有效杀灭苹果表面的微生物，并且可在一定程度上防止鲜切苹果的水分流失及防止苹果褐变。

通过将卟啉单元作为有机配体引入金属有机骨架结构中形成卟啉金属有机骨架材料，有利于保持卟啉分子的单分散状态，避免其自聚集，且卟啉金属有机骨架材料的多孔结构有利于氧气及单线态氧的扩散，有利于提高单线态氧的产生能力，提高光敏剂的光动力杀菌能力。本发明通过卟啉金属有机骨架材料的掺入提升了膜的力学性能及抗菌性能，通过选择N,N-二甲基甲酰胺作为成膜液介质，改善了卟啉金属有机骨架材料与聚己内酯相容性差的问题，使复合膜更均匀。

本发明的技术方案：

本发明的第一个目的是提供一种可降解抗菌膜的制备方法，包括如下步骤：