CN108246046B - 一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用。这种杀菌空气净化剂包括表层和芯层，所述的表层为含月桂酸单甘油酯的抑菌杀菌膜，所述的芯层为电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒组成的混合物。同时还公开了这种杀菌空气净化剂的制备方法，还公开了这种杀菌空气净化剂在冰箱杀菌和净化空气中的应用。本发明的净化剂安全、无毒，可用于家用冰箱等需要杀菌、净化空气的空间。这种净化剂能够有效抑制细菌产生胞外毒素；能够杀灭革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等，杀菌率可以达到99％；能够产生负离子，起到空气净化的作用。

Description

一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用。
背景技术
冰箱已经成为日常生活中食品保鲜的重要家用电器，食物储存在冰箱中可以保证食材的新鲜，延长食品的保质期，防止食品过快腐败。然而，冰箱的空间环境并不是洁净的，空气、生、疏食物等都是细菌等微生物的载体，都可以被带入到冰箱，冰箱运行的低温环境只能延缓微生物的繁殖分裂。有研究指出，冰箱中含有大量的微生物，其中17％为致病菌，致病菌中以葡萄球菌为主，主要为溶血性葡萄球菌(S.haemolyticus)、人葡萄球菌(S.hominis)阿尔莱特葡萄球菌(S.arlettae)、山羊葡萄球菌(S.caprae)、上皮葡萄球菌(S.epidermidis)、科氏葡萄球菌(S.cohnii)、松鼠葡萄球菌(S.sciuri)、鸡葡萄球菌(S.gallinarum)和腐生葡萄球菌(S.saprophyticus)；除葡萄球菌外还有藤黄为球菌(Micrococcus luteus)和鹑鸡肠球菌(Enterococcus gallinarum)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)等，这些致病菌基本为人畜共患病。人食用了带有致病菌的食物，会引发相关的食源性疾病。大部分致病菌致病的因素是分泌胞外毒素，经过一定时间虽然细菌杀死了，但是其胞外毒素还存在致病性。目前市场还没有适用于冰箱的能够起到抑制细菌产生毒素并杀菌作用的产品。因此，研发快速、简便的适用于冰箱等家用的抑制细菌产生毒素并杀菌、净化空气的产品尤为重要。
目前二氧化钛应用在杀菌除臭领域较多，但是使用二氧化钛杀菌需要光催化。在紫外线照射(365nm，20W)下对二氧化钛进行激发，照射需时5-120min才能杀死细菌，未杀死的细菌在此阶段可以产生胞外毒素，产生应激反应，一方面提高自身的抵抗能力；另一方面，产生的胞外毒素能够污染食物，尤其是葡萄球菌产生的胞外毒素，具有耐热性，如果加热不充分容易引起食用人员食物中毒。紫外线在照射的过程中，会产生臭氧。臭氧具有剧烈的刺激性味道，可以损伤人体的软组织如呼吸道黏膜等；此外臭氧的强氧化性，能够降低瓜果蔬菜的品质，降低维生素C等还原性物质的含量，不利于食品的保鲜。此类使用光触媒的二氧化钛杀菌产品需要冰箱安装紫外灯，产品一般是喷涂在活性炭等表面，容易脱落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种杀菌空气净化剂及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种杀菌空气净化剂，包括表层和芯层，所述的表层为含月桂酸单甘油酯的抑菌杀菌膜，所述的芯层由电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒组成。
表层的抑菌杀菌膜中，月桂酸单甘油酯的质量含量为1ppm～5ppm。
表层的抑菌杀菌膜中，还含有2000ppm～3000ppm的纳米银。
芯层中，电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒的质量比为1：(1～2)。
麦饭石颗粒中纳米氧化锌的负载量为1.5wt％～2.5wt％。
这种杀菌空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
(一)制备负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒
将麦饭石粉和纳米氧化锌混合，干法造粒，挤压成型，得到负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒；
(二)制备抑菌杀菌溶液
1)制备纳米银分散液：用淀粉酶水解淀粉，所得的沉淀产物和水混合，加热至65℃～75℃，然后加入聚乙二醇，震荡，再加入纳米银，震荡，得到纳米银分散液；
2)制备月桂酸单甘油酯溶液：将琼脂溶于80℃～99℃的热水中制成琼脂胶体溶液，待溶液冷却至45℃～55℃时，加入月桂酸单甘油酯，混合均匀，得到月桂酸单甘油酯溶液；
3)制备抑菌杀菌溶液：将纳米银分散液和月桂酸单甘油酯溶液混合，震荡均匀，得到抑菌杀菌溶液；
(三)制备杀菌空气净化剂
将电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒混合，辗轧成型，得到芯材，然后将芯材放在抑菌杀菌溶液中浸渍，取出后晾干，干燥成型，得到上述的杀菌空气净化剂。
制备抑菌杀菌溶液的步骤1)中，以淀粉的质量为10份计，所用的淀粉酶为1500U～2500U，聚乙二醇为0.4份～0.6份。
制备抑菌杀菌溶液的步骤2)中，琼脂胶体溶液中琼脂的质量浓度为1％～1.5％。
制备杀菌空气净化剂中，浸渍的时间为4秒～6秒，干燥具体为在50℃～60℃的烘箱下烘烤50min～70min。
这种杀菌空气净化剂在冰箱杀菌和净化空气中的应用。
本发明的有益效果是：
本发明的净化剂安全、无毒，可用于家用冰箱等需要杀菌、净化空气的空间。这种净化剂能够有效抑制细菌产生胞外毒素；能够杀灭革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等，杀菌率可以达到99％；能够产生负离子，起到空气净化的作用。
具体而言：
1)本净化剂产品设计为夹心结构，表面为抑菌杀菌物质；芯层为能够释放负离子的电气石，并含有杀菌物质；及高效吸附作用的麦饭石，其价格低廉。
2)本净化剂产品的表层添加了能够抑制葡萄球菌等产生胞外毒素的月桂酸单甘油酯，月桂酸单甘油酯被FDA定义为一种安全的食品添加剂，月桂酸单甘油酯能够杀灭革兰氏阳性菌，能够抑制细胞膜信号传导，抑制革兰氏阳性菌产生胞外毒素，降低污染食物的概率。
3)本净化剂产品的芯层采用了含有杀菌物质的麦饭石，在麦饭石中负载了杀菌物质纳米ZnO，ZnO在有光和无光的情况下都具有优良的杀菌性能。光照的情况下，激发的ZnO能够增加空气中的超氧化物，这些超氧化物可以干扰细菌的代谢，影响细菌的分裂繁殖；在没有光照的情况下，当ZnO遇到水分，就会游离出锌离子，锌离子能够与细菌的细胞膜蛋白结合，破坏膜结构，造成细菌死亡。细菌死亡之后，释放锌离子，保证锌离子的持久杀菌效果。麦饭石具有高吸附性能、价格低廉，主要起到吸附作用。
4)本净化剂产品还采用了电气石。电气石能够产生负离子，电气石产生的负离子和天然森林等产生的负离子一样，不含有超氧化化合物，不产生臭氧等，产生的负离子具有一定的空气净化功能，能够去除冰箱存贮过程中产生的味道。为了增加电气石的释放负离子的数量，本净化剂制作中采用粉状电气石，以加大电气石整个的表面积。
附图说明
图1是本发明杀菌空气净化剂的结构示意图。
具体实施方式
一种杀菌空气净化剂，包括表层和芯层，所述的表层为含月桂酸单甘油酯的抑菌杀菌膜，所述的芯层由电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒组成。
优选的，表层的抑菌杀菌膜中，月桂酸单甘油酯的质量含量为1ppm～5ppm。
优选的，表层的抑菌杀菌膜中，还含有2000ppm～3000ppm的纳米银。
优选的，芯层中，电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒的质量比为1：(1～2)。
优选的，麦饭石颗粒中纳米氧化锌的负载量为1.5wt％～2.5wt％。
这种杀菌空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
(一)制备负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒
将麦饭石粉和纳米氧化锌混合，干法造粒，挤压成型，得到负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒；
(二)制备抑菌杀菌溶液
1)制备纳米银分散液：用淀粉酶水解淀粉，所得的沉淀产物和水混合，加热至65℃～75℃，然后加入聚乙二醇，震荡，再加入纳米银，震荡，得到纳米银分散液；
2)制备月桂酸单甘油酯溶液：将琼脂溶于80℃～99℃的热水中制成琼脂胶体溶液，待溶液冷却至45℃～55℃时，加入月桂酸单甘油酯，混合均匀，得到月桂酸单甘油酯溶液；
3)制备抑菌杀菌溶液：将纳米银分散液和月桂酸单甘油酯溶液混合，震荡均匀，得到抑菌杀菌溶液；
(三)制备杀菌空气净化剂
将电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒混合，辗轧成型，得到芯材，然后将芯材放在抑菌杀菌溶液中浸渍，取出后晾干，干燥成型，得到上述的杀菌空气净化剂。
优选的，制备抑菌杀菌溶液的步骤1)中，以淀粉的质量为10份计，所用的淀粉酶为1500U～2500U，聚乙二醇为0.4份～0.6份；进一步优选的，制备抑菌杀菌溶液的步骤1)中，以淀粉的质量为10份计，所用的淀粉酶为2000U，聚乙二醇为0.5份。
优选的，制备抑菌杀菌溶液的步骤2)中，琼脂胶体溶液中琼脂的质量浓度为1％～1.5％；进一步优选的，制备抑菌杀菌溶液的步骤2)中，琼脂胶体溶液中琼脂的质量浓度为1.5％。
优选的，制备杀菌空气净化剂中，浸渍的时间为4秒～6秒，干燥具体为在50℃～60℃的烘箱下烘烤50min～70min；进一步优选的，制备杀菌空气净化剂中，浸渍的时间为5秒，干燥具体为在55℃的烘箱下烘烤60min。
优选的，麦饭石粉的粒径为0.05mm～0.2mm。
优选的，电气石粉的粒径为10μm～50μm。
这种杀菌空气净化剂在冰箱杀菌和净化空气中的应用。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
附图1是本发明杀菌空气净化剂的结构示意图。图1中，1-抑菌杀菌膜，2-负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒，3-电气石粉。以下结合附图1，说明本发明杀菌空气净化剂的具体制备方法。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。实施例所述的份均为质量份。
实施例1：
一、制备负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒
将10份粒径为0.1mm的麦饭石粉和0.2份纳米氧化锌混合，干法造粒，挤压成型，得到负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒。
二、制备抑菌杀菌溶液
1)制备纳米银分散液：用淀粉酶水解淀粉(以淀粉10份计，淀粉酶为2000U)，温度在50℃震荡反应18～20h，加入碱液终止反应，离心，倒掉上清液，向所得沉淀中加入100mL去离子水，加热至70℃，然后加入0.5份聚乙二醇，震荡，再加入0.5g纳米银，震荡，得到纳米银分散液；
2)制备月桂酸单甘油酯溶液：将琼脂溶于90℃的100mL热水中制成浓度为1.5％的琼脂胶体溶液，待溶液冷却至50℃时，加入0.4mg月桂酸单甘油酯，混合均匀，得到月桂酸单甘油酯溶液；
3)制备抑菌杀菌溶液：将纳米银分散液和月桂酸单甘油酯溶液等体积混合，震荡均匀，得到抑菌杀菌溶液。
制得的抑菌杀菌溶液中，纳米银含量为2500ppm，月桂酸单甘脂含量为2ppm。
三、制备杀菌空气净化剂
将30份粒径为20μm的电气石粉和60份负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒混合，辗轧工艺成型，所得的芯材浸入抑菌杀菌溶液5秒，提起，晾干，在表面成膜，放在55℃烘箱烘烤1h，得到实施例1的杀菌空气净化剂。
实施例2：
实施例2的杀菌空气净化剂与实施例1不同的是，电气石粉和麦饭石颗粒混合时，所用的电气石粉为30份，负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒为40份，其余与实施例1的相同。
实施例3：
实施例3的杀菌空气净化剂与实施例1不同的是，电气石粉和麦饭石颗粒混合时，所用的电气石粉为30份，负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒为30份，其余与实施例1的相同。
应用测试：
一、杀菌空气净化剂的杀菌效果
参考ISO 22196-2016塑料制品表面抗菌性能评价方法对本材料进行了抗菌性能测试。测试结果采用杀菌率表示。
将大肠杆菌ATCC 25922，金黄色葡萄球菌ATCC 6538，链球菌ATCC 29212菌株复苏并活化，制备含菌量为1.0×105菌液，按照ISO22196-2016的方法对本材料进行抗菌性能测试，实施例的抗菌性能见表1。
表1杀菌空气净化剂的抗菌性能结果
Figure BDA0001559058280000051
Figure BDA0001559058280000061
二、负离子测试
测试方法：将实施例1～3制备的材料分别平铺100cm2，分别放进三个10000cm3密闭试验箱中进行测试，用大气离子测试仪进行测试，测试的时间为12h和24h。测试结果见表2。
表2负离子测试结果
Figure BDA0001559058280000062
有研究表明，当空气中负离子数在700个/cm2时，人们就能感到空气清新；氮负离子数在1000个/cm2时，负离子数量有利于人体的健康。从表2可见，电气石粉的占比越高，负离子的浓度越大。
综合杀菌效果和负离子测试结果，实施例2效果比较好。实施例2的净化剂既然能保持空气清新，又具有高效的抑菌和杀菌作用。
本发明的净化剂在无光照的条件下，仍能够高效杀菌，抑制葡萄球菌等产生毒素，能够通过吸附等作用除去冰箱等的味道，电气石能够产生负离子，对冰箱的空气净化有一定的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明产品应用了纳米ZnO和纳米银，不需要专门安装紫外灯提供光源，在没有光照的情况下仍然具有高效的杀菌能力，并且不会产生臭氧等刺激性气体。两者协同的杀菌效果非常好。
2)本发明中添加的月桂酸单甘油酯能够抑制葡萄球菌等产生胞外毒素，ZnO和纳米银能够保持长久持续的杀菌能力。
3)吸附载体和除味剂采用了麦饭石和电气石，同时麦饭石中添加了纳米锌高效杀菌物质，能够杀死吸附的微生物。电气石能够产生负离子，对冰箱等狭小密闭空间的空气净化具有很好的效果。

Claims (8)

1.一种杀菌空气净化剂，其特征在于：包括表层和芯层，所述的表层为含月桂酸单甘油酯的抑菌杀菌膜，所述的芯层由电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒组成；芯层中，电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒的质量比为1：(1～2)；
所述杀菌空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
(一)制备负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒
将麦饭石粉和纳米氧化锌混合，干法造粒，挤压成型，得到负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒；
(二)制备抑菌杀菌溶液
1)制备纳米银分散液：用淀粉酶水解淀粉，所得的沉淀产物和水混合，加热至65℃～75℃，然后加入聚乙二醇，震荡，再加入纳米银，震荡，得到纳米银分散液；
2)制备月桂酸单甘油酯溶液：将琼脂溶于80℃～99℃的热水中制成琼脂胶体溶液，待溶液冷却至45℃～55℃时，加入月桂酸单甘油酯，混合均匀，得到月桂酸单甘油酯溶液；
3)制备抑菌杀菌溶液：将纳米银分散液和月桂酸单甘油酯溶液混合，震荡均匀，得到抑菌杀菌溶液；
(三)制备杀菌空气净化剂
将电气石粉和负载纳米氧化锌的麦饭石颗粒混合，辗轧成型，得到芯材，然后将芯材放在抑菌杀菌溶液中浸渍，取出后晾干，干燥成型，得到所述的杀菌空气净化剂。
2.根据权利要求1所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：表层的抑菌杀菌膜中，月桂酸单甘油酯的质量含量为1ppm～5ppm。
3.根据权利要求2所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：表层的抑菌杀菌膜中，还含有2000ppm～3000ppm的纳米银。
4.根据权利要求1所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：麦饭石颗粒中纳米氧化锌的负载量为1.5wt％～2.5wt％。
5.根据权利要求1所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：制备抑菌杀菌溶液的步骤1)中，以淀粉的质量为10份计，所用的淀粉酶为1500U～2500U，聚乙二醇为0.4份～0.6份。
6.根据权利要求1所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：制备抑菌杀菌溶液的步骤2)中，琼脂胶体溶液中琼脂的质量浓度为1％～1.5％。
7.根据权利要求1所述的一种杀菌空气净化剂，其特征在于：制备杀菌空气净化剂中，浸渍的时间为4秒～6秒，干燥具体为在50℃～60℃的烘箱下烘烤50min～70min。
8.权利要求1～7任一项所述的一种杀菌空气净化剂在冰箱杀菌和净化空气中的应用。
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