CN108484988B - 一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法 - Google Patents

一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及食品包装领域，尤其涉及一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，包括以下步骤：1)将纳米颗粒表面进行清洁，浸入呈弱碱性的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁，得到多巴胺修饰的纳米颗粒；2)将多巴胺修饰的纳米颗粒分散到水中，加入戊二醛与水溶性壳聚糖，反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；3)将得到的产物溶于1‑乙基‑3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，将得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。本发明得到的壳聚糖抑菌膜加入的纳米颗粒采用多巴胺修饰，能够很好的结合在膜内，不会发生迁移现象；且抑菌效果好，对环境无危害。

Description

一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，具体涉及一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法。属于食品包装领域。
背景技术
食品包装膜因为具有高效保护食品安全的优良性能，在商品包装中的地位越来越重要。而具有抗菌性的抗菌食品包装膜是目前市场上通用的包装保鲜材料。只有能够循环利用或在自然界易于降解的生物质材料，才符合可持续发展的理念，才是我们抑菌包装膜的发展趋势，但是生物质抑菌材料的抑菌性能稍差一下。我们需要对其进行改性，目前主要是在这些生物质材料中添加一些能够提高抑菌性能的物质如：纳米颗粒。但是纳米颗粒存在潜在的危险性，有可能会迁移到食品中。因此，在当前背景下，发掘可再生的生物质资源制备抑菌材料，提高材料的抑菌性能，对于缓解日益加重的化石资源危机有重要现实意义，符合可持续发展的战略意义。
申请号为201510890512.4的发明专利：一种多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子改性聚合物复合材料及其制备方法，采用多巴胺类化合物修饰或包裹纳米粒子，多巴胺类化合物可以在纳米粒子材料表面自发聚合形成薄膜，使纳米粒子表面接上羟基、氨基等活性较强的官能团，可以增加纳米粒子在高分子聚合物中的相容性，有利于纳米粒子与高分子聚合物基体进一步发生“二次反应”，解决了纳米粒子在高分子聚合物中很容易产生团聚的问题。申请号为201610176295.7的发明专利：一种壳聚糖/颗粒抗菌保鲜膜及其制备方法和应用，解决现有技术中的水果保鲜难度大，容易腐烂的问题，利用壳聚糖和颗粒纳米颗粒制备抗菌保鲜膜并应用于水果保鲜，但是纳米颗粒有可能会迁移到食品中，对人体造成一定的危害。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种多巴胺修饰纳纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将纳米颗粒表面进行清洁，浸入呈弱碱性的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁，得到多巴胺修饰的纳米颗粒；
2)将多巴胺修饰的纳米颗粒分散到水中，加入戊二醛与水溶性壳聚糖，在一定温度、pH下，反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；
3)将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，将得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。
进一步地，所述多巴胺水溶液的浓度为0.5-2％，多巴胺水溶液的pH值为8-9。
进一步地，步骤1)所述纳米颗粒与多巴胺的质量比为1:1-2:1。
进一步地，步骤2)中所述反应温度为30-40℃，反应pH为3-4；多巴胺修饰的颗粒：戊二醛：水溶性壳聚糖的质量比为1:20:5。
进一步地，步骤1)中所述对纳米颗粒表面以及对反应产物进行清洁，是采用水洗涤表面，目的是除去表面的杂质。
有氧条件要求反应器要求反应器敞口设置。
进一步地，步骤2)中所述对产物进行洗涤，所用洗涤液为水。
进一步地，步骤3)所述产物的质量为1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体质量的5％，离子液体是作为溶剂使用，相转移的机理是壳聚糖溶于离子液体，而不溶于甘油水，而离子液体溶于甘油，将成型的膜浸入甘油中，离子液体浸入到甘油中，膜即成型。
本发明的有益效果：
1)本发明得到的壳聚糖抑菌膜加入的纳米颗粒采用多巴胺修饰，能够很好的结合在膜内，不会发生迁移现象；
2)本发明得到的壳聚糖抑菌膜抑菌效果好，对环境无危害。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
取2g纳米颗粒表面进行清洁，然后浸入400g，pH值为8的0.5％的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁；将吸附聚多巴胺的颗粒分散到水中，加入80g戊二醛与20g水溶性壳聚糖，在30℃、pH为3条件下反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。
实施例2
取2g纳米颗粒表面进行清洁，然后浸入200g，pH值为8.5的1％的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁；将吸附聚多巴胺的颗粒分散到水中，加入80g戊二醛与20g水溶性壳聚糖，在35℃、pH为3.5条件下反应24小时，将将反应产物洗涤、过滤；将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。
实施例3
取2g纳米颗粒表面进行清洁，然后浸入100g，pH值为9的2％的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁；将吸附聚多巴胺的颗粒分散到水中，加入80g戊二醛与20g水溶性壳聚糖，在40℃、pH为4条件下反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。
实施例4
取4g纳米颗粒表面进行清洁，然后浸入100g，pH值为9的2％的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁；将吸附聚多巴胺的颗粒分散到水中，加入80g戊二醛与20g水溶性壳聚糖，在40℃、pH为4条件下反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜。
对比例1
将20g壳聚糖，加入到用25g酒石酸溶于160g水中，升温至70℃，预浸渍10分钟，然后用无水乙醇洗涤三次，抽滤备用。将预处理的壳聚糖加入到120g的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中，加入几丁质酶，升温至60℃，在400r/min的速度下搅拌10分钟，壳聚糖可完全溶解，形成涂膜液，将涂膜液于平板上刮平，控制膜的厚度为0.05mm。然后置于甘油中交换溶剂，成膜后干燥8小时得到壳聚糖抑菌膜材料。
对比例2
将20g壳聚糖，加入到用25g酒石酸溶于160g水中，升温至70℃，预浸渍10分钟，然后用无水乙醇洗涤三次，抽滤备用。将预处理的壳聚糖加入到120g的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中，加入几丁质酶，升温至60℃，在400r/min的速度下搅拌10分钟，壳聚糖可完全溶解，然后加入2g纳米二氧化钛，搅拌半小时，超声分散30分钟，形成涂膜液，将涂膜液于平板上刮平，控制膜的厚度为0.05mm。然后置于甘油中交换溶剂，成膜后干燥8小时得到壳聚糖抑菌膜材料。
试验例：1.采用本发明实施例1-4的壳聚糖抑菌膜、对比例1所得壳聚糖抑菌膜与市售PE保鲜膜分别对鲜猪肉进行包装，结果见表1。
表1抑菌膜对鲜猪肉的保鲜时间
0℃保鲜时间 常温保鲜时间
实施例1 120h 72h
实施例2 120h 72h
实施例3 120h 72h
实施例4 120h 72h
对比例1 72h 48h
对比例2 96h 60h
市售PE保鲜膜 72h 48h
通过对鲜猪肉的菌落总数、pH、挥发性盐基氮等指标测试及有效性分析发现，在0℃和常温两种储藏条件下，壳聚糖抑菌膜与市售PE保鲜膜对鲜猪肉均有一定的保鲜效果，相件下，用壳聚糖抑菌膜包装可将鲜猪肉的保鲜时间分别延长120h和72h。
2.将实施例1～4与对比例2所得抑菌膜进行纳米颗粒迁移实验效果对比，二氧化钛迁移量采用下述公式计算得到，采用X-射线荧光光谱法分析膜中TiO2的含量。
Figure BDA0001623478680000041
表2膜中TiO2的迁移率
试样 迁移率(％)
实施例1 2
对比实例2 14
通过对比可以看出，本发明通过多巴胺修饰的纳米颗粒能够在膜内牢固结合，纳米颗粒不会发生迁移，而没有多巴胺修饰的纳米颗粒，纳米颗粒由于在膜内是有机与无机相的结合，结合不牢固，容易在溶剂交换过程以及使用过程中发生迁移。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将纳米颗粒表面进行清洁，浸入呈弱碱性的多巴胺水溶液中，有氧条件下反应24h，然后将反应产物进行清洁，得到多巴胺修饰的纳米颗粒；
2)将多巴胺修饰的纳米颗粒分散到水中，加入戊二醛与水溶性壳聚糖，在一定温度、pH下，反应24小时，将反应产物洗涤、过滤；
3)将得到的产物溶于1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体中得到涂膜液，将得到的涂膜液在玻璃板上刮平，置于甘油中进行相转移成膜，干燥后得到壳聚糖抑菌膜；
步骤2)中所述多巴胺修饰的颗粒：戊二醛：水溶性壳聚糖的质量比为1:20:5；
步骤3)所述产物的质量为1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐系离子液体质量的5％。
2.根据权利要求1所述的一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，步骤1)所述多巴胺水溶液的浓度为0.5-2％，所述多巴胺水溶液的pH值为8-9。
3.根据权利要求1所述的一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，步骤1)所述纳米颗粒与多巴胺的质量比为1:1-2:1。
4.根据权利要求1所述的一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述反应温度为30-40℃，反应pH为3-4。
5.根据权利要求1所述的一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述对纳米颗粒表面以及对反应产物进行清洁，是采用水洗涤表面。
6.根据权利要求1所述的一种多巴胺修饰纳米颗粒改性壳聚糖抑菌膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述对产物进行洗涤的洗涤液为水。
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