CN110037029A - 一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法 - Google Patents

一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，一、采用甘蔗渣纤维素为原料在冷冻NaOH‑尿素体系里溶解得甘蔗渣纤维素NaOH‑尿素溶液；二、采用3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂与甘蔗渣纤维素NaOH‑尿素溶液均相合成得甘蔗渣纤维素季铵盐；三、将甘蔗渣纤维素季铵盐与杂多酸在50℃的条件下反应2h制得甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂，该抑菌剂对大肠杆菌具有优良的抑制效果，有利于工业化的生产应用。

Description

一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及抑菌剂的制备技术领域，具体涉及一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法。
背景技术
大肠杆菌是与我们日常生活关系非常密切的一类细菌，学名称作“大肠埃希菌”，属于肠道杆菌大类中的一种。它是寄生在人体大肠和小肠里对人体无害的一种单细胞生物，结构简单，繁殖迅速，培养容易，它是生物学上重要的实验材料。在婴儿刚出生的几小时内，大肠杆菌就经过吞咽在肠道内定居了。正常情况下，大多数大肠杆菌是非常安分守己的，他们不但不会给我们的身体健康带来任何危害，反而还能竞争性抵御致病菌的进攻，同时还能帮助合成维生素K2，与人体是互利共生的关系。因此，在相当长的一段时间内，大肠杆菌一直被当作正常肠道菌群的组成部分，认为是非致病菌。直到20世纪中叶，才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜(禽)，常引起严重腹泻和败血症。因此，在日常生活以及食品饮品的制备中对于大肠杆菌的抑制也是十分重要的。但是现有技术中常规使用的抑菌剂对于大肠杆菌的抑制效果较差，无法满足人们的要求。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种能够有效抑制大肠杆菌生长的改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，包括如下步骤：
一、甘蔗渣纤维素季铵盐的制备
步骤1：制备甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液；
步骤2：将步骤1中的甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液放入磁力加热搅拌器中进行加热搅拌并保持甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的温度处于25℃～30℃，然后向甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液中滴加醚化剂并持续搅拌反应12h，得初级甘蔗渣纤维素季铵盐；
步骤3：采用乙醇对步骤2中所得的初级甘蔗渣纤维素季铵盐进行洗涤，然后进行离心处理并取离心后所得的沉淀放入冷冻室内进行冷冻即可得甘蔗渣纤维素季铵盐；
二、甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐的制备
步骤a：将杂多酸放入蒸馏水中使其完全溶解得杂多酸溶液；
步骤b：将步骤3中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐放入蒸馏水中使其完全溶解得甘蔗渣纤维素季铵盐溶液；
步骤c：将步骤a中所得的杂多酸溶液放入磁力搅拌器中加热至温度为50℃后，再向加热后的杂多酸溶液中滴加步骤b中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐溶液，滴加完成在50℃的磁力搅拌条件下反应2h，得初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐；
步骤d：将步骤c中所得的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐冷却至室温，然后采用真空抽滤泵对冷却后的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐进行洗涤抽滤，抽滤完成后再放入真空干燥箱内进行真空干燥，最后再粉碎即可得甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的制备包括如下步骤：
S1：将甘蔗渣纤维素放入烘箱中烘干12h～36h后取出并用粉碎机进行粉碎得甘蔗渣纤维素粉末；
S2：将NaOH-尿素与去离子水混合配制成为浓度为7％～12％的NaOH-尿素溶液，然后将NaOH-尿素溶液放入冰箱内冷冻4h～9h得冷冻NaOH-尿素溶液；
S3：将步骤1中的甘蔗渣纤维素粉末在强力搅拌的状态下加入步骤2中的冷冻NaOH-尿素溶液中并持续搅拌20min～50min后得甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液；
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中的醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中冷冻室的温度为-60℃，冷冻的时间为24h。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤a中的杂多酸为磷钨酸或磷钼酸。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤d中真空干燥时的温度为50℃，真空度为-0.095，真空干燥的时间为2h。
本发明的有益效果是：
本发明采用甘蔗渣纤维素与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵在7％～12％的NaOH-尿素溶液体系中进行均相反应制备甘蔗渣纤维素季铵盐后再与杂多酸进行反应制备甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂，其中在将甘蔗渣纤维素进行醚化反应之前先采用冷冻NaOH-尿素溶液对甘蔗渣纤维素进行溶解可以大大的提高甘蔗渣纤维素与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵反应时的取代度，从而增强制备甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐中金属离子(例如钨)的取代个数，增强其金属活性，从而有效的提高其对大肠杆菌的抑制作用。
附图说明
图1为实施例1的抑菌效果图；
图2为实施例2的抑菌效果图；
具体实施方式
现在结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，包括如下步骤：
一、甘蔗渣纤维素季铵盐的制备
步骤1：制备甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液；其中甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的制备主要包括如下步骤：
S1：将甘蔗渣纤维素放入烘箱中烘干24h后取出并用粉碎机进行粉碎得甘蔗渣纤维素粉末；
S2：将NaOH-尿素与去离子水混合配制成为浓度为7％～12％的NaOH-尿素溶液，然后将NaOH-尿素溶液放入冰箱内冷冻6h得冷冻NaOH-尿素溶液；其中，在本实施例中，所述NaOH-尿素溶液的浓度为10％；
S3：将步骤1中的甘蔗渣纤维素粉末在强力搅拌的状态下加入步骤2中的冷冻NaOH-尿素溶液中并持续搅拌30min后得甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液；
步骤2：将步骤1中的甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液放入磁力加热搅拌器中进行加热搅拌并保持甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的温度处于30℃，然后向甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液中滴加醚化剂并持续搅拌反应12h，得初级甘蔗渣纤维素季铵盐；其中所述甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的加入量为100ml，所述醚化剂的加入量为8.86g，且在本实施例中，所述醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；
步骤3：采用乙醇对步骤2中所得的初级甘蔗渣纤维素季铵盐进行洗涤，然后进行离心处理并取离心后所得的沉淀放入冷冻室内进行冷冻即可得甘蔗渣纤维素季铵盐；其中，冷冻室的温度为-60℃，冷冻的时间为24h；
二、甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐的制备
步骤a：将杂多酸放入蒸馏水中使其完全溶解得杂多酸溶液；在本实施例中，所述杂多酸采用磷钨酸；其中，所述杂多酸的加入量为6.65g，所述蒸馏水的加入量为50ml；
步骤b：将步骤3中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐放入蒸馏水中使其完全溶解得甘蔗渣纤维素季铵盐溶液；在本实施例中，所述甘蔗渣纤维素季铵盐的加入量为3.3g，所述蒸馏水的加入量为50ml；
步骤c：将步骤a中所得的杂多酸溶液放入磁力搅拌器中加热至温度为50℃后，再向加热后的杂多酸溶液中滴加步骤b中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐溶液，滴加完成在50℃的磁力搅拌条件下反应2h，得初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐；
步骤d：将步骤c中所得的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐冷却至室温，然后采用真空抽滤泵对冷却后的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐进行洗涤抽滤，抽滤完成后再放入真空干燥箱内进行真空干燥，最后再粉碎即可得甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸；其中真空干燥时的温度为50℃，真空度为-0.095，真空干燥的时间为2h。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于所述步骤a中的杂多酸为磷钼酸，且最后所得为甘蔗渣纤维素季铵盐磷钼酸。
本发明采用实施例1所得的甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸和和实施例2所得的甘蔗渣纤维素季铵盐磷钼酸分别进行抑菌试验，试验过程及试验结果简述如下：
一、大肠杆菌培养基的制备
细菌悬浮液的配制：在搪瓷杯中加入15mL自来水加热溶解2.5牛肉膏、5g蛋白胨，加入2.5gNaCl，并用10％氢氧化钠调节PH至7.2-7.4，边加热边搅拌加水补足500mL，；用分液漏斗分装于标记好的锥形瓶中，每瓶150mL，塞好棉塞，并捆扎好，至于高压蒸汽锅中灭菌，温度121℃，时间30min；灭菌完成将锥形瓶至于超净操作台上紫外灭菌20min，冷却至室温；用接种环从斜面试管中刮取适量菌种于营养液中，形成细菌悬浮液，将锥形瓶至于恒温摇床中，37℃培养8h；将培养好的悬浮液进行每10倍稀释一次进行逐级稀释，取浓度为10-3作涂布实验。
培养基的配制：在搪瓷杯中加入15mL自来水加热溶解2.5牛肉膏、5g蛋白胨，加入2.5gNaCl，并用10％氢氧化钠调节PH至7.2-7.4，然后加进10g琼脂粉，边加热边搅拌直至琼脂粉完全溶解，加水补足500mL，；用分液漏斗分装，每瓶250mL，塞好棉塞，并捆扎好，至于高压蒸汽锅中灭菌，温度121℃，时间30min；灭菌完成将锥形瓶至于超净操作台上紫外灭菌20min，待培养基稍冷之后将其倒入道培养基中冷却成型即可得大肠杆菌培养基。
二、抑菌试验
分别将甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸和甘蔗渣纤维素季铵盐磷钼酸制成20mg/mL的待测液，将灭菌后的滤纸片放入待测液中浸泡30min；用移液枪吸取200μl各细菌悬浮液于培养基上，并涂布均匀，用无菌镊子将浸泡过的滤纸片平铺在培养基上，每个培养基3张，放于恒温培养箱中培养，培养条件为37℃，48h，通过观察菌圈的大小从而判定杂多酸季铵盐的抑菌能力的大小。
三、抑菌结果说明
图1为甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸的抑菌效果图；图2为甘蔗渣纤维素季铵盐磷钼酸抑菌效果图；由图1和图2可知甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸和甘蔗渣纤维素季铵盐磷钼酸对于大肠杆菌的生长均具有优良的抑制效果，其中甘蔗渣纤维素季铵盐磷钨酸的抑菌效果更好。
最后应说明的是：这些实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、甘蔗渣纤维素季铵盐的制备
步骤1：制备甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液；
步骤2：将步骤1中的甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液放入磁力加热搅拌器中进行加热搅拌并保持甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的温度处于25℃～30℃，然后向甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液中滴加醚化剂并持续搅拌反应12h，得初级甘蔗渣纤维素季铵盐；
步骤3：采用乙醇对步骤2中所得的初级甘蔗渣纤维素季铵盐进行洗涤，然后进行离心处理并取离心后所得的沉淀放入冷冻室内进行冷冻即可得甘蔗渣纤维素季铵盐；
二、甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐的制备
步骤a：将杂多酸放入蒸馏水中使其完全溶解得杂多酸溶液；
步骤b：将步骤3中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐放入蒸馏水中使其完全溶解得甘蔗渣纤维素季铵盐溶液；
步骤c：将步骤a中所得的杂多酸溶液放入磁力搅拌器中加热至温度为50℃后，再向加热后的杂多酸溶液中滴加步骤b中所得的甘蔗渣纤维素季铵盐溶液，滴加完成在50℃的磁力搅拌条件下反应2h，得初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐；
步骤d：将步骤c中所得的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐冷却至室温，然后采用真空抽滤泵对冷却后的初级甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐进行洗涤抽滤，抽滤完成后再放入真空干燥箱内进行真空干燥，最后再粉碎即可得甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐。
2.根据权利要求1所述的一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液的制备包括如下步骤：
S1：将甘蔗渣纤维素放入烘箱中烘干12h～36h后取出并用粉碎机进行粉碎得甘蔗渣纤维素粉末；
S2：将NaOH-尿素与去离子水混合配制成为浓度为7％～12％的NaOH-尿素溶液，然后将NaOH-尿素溶液放入冰箱内冷冻4h～9h得冷冻NaOH-尿素溶液；
S3：将步骤1中的甘蔗渣纤维素粉末在强力搅拌的状态下加入步骤2中的冷冻NaOH-尿素溶液中并持续搅拌20min～50min后得甘蔗渣纤维素NaOH-尿素溶液。
3.根据权利要求1或2所述的一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
4.根据权利要求1所述的一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中冷冻室的温度为-60℃，冷冻的时间为24h。
5.根据权利要求1所述的一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中的杂多酸为磷钨酸或磷钼酸。
6.根据权利要求1所述的一种改性甘蔗渣纤维素杂多酸季铵盐抑菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤d中真空干燥时的温度为50℃，真空度为-0.095，真空干燥的时间为2h。
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