一种抗菌纤维素纳米纤维及其制备方法与在包装纸中的应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌纤维素纳米纤维及其制备方法与在包装纸中的应用，属于食品包装领域。该制备方法包括以下步骤：(1)将六水合硝酸钴与硝酸锰溶解在甲醇中制备溶液A；将2

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌纤维素纳米纤维及其制备方法与在包装纸中的应用


[0001]本专利技术涉及食品包装领域，具体涉及一种抗菌纤维素纳米纤维及其制备方法与在包装纸中的应用。

技术介绍

[0002]果蔬作为鲜活的食品从收获到市场消费的过程中特别容易变质，尤其是受到伤害的果蔬，如在采摘过程中蒂部的不小心脱落或是果蔬的机械损伤等都很容易受到微生物的攻击而导致快速腐烂，不仅存在食品安全问题，还造成了大量的浪费。果蔬包装纸可以保护果蔬不受外界环境的影响，如防止果蔬受到阳光、氧气、湿气等的影响，还可以在一定程度上防止果蔬在运输、储存和销售过程中受到碰撞、挤压等损伤，从而保护果蔬的完整性和质量。但目前通常使用的包装纸不具有抗菌活性，难以防止微生物的侵染。很多研究制备的纸基抗菌材料也仍具有一些局限性，如与抗菌物质混合的方法会导致材料的相容性差和不可持续的抗菌性能；掺杂抗菌小分子的方法会导致这些分子的浸出，而造成潜在的毒性和二次环境污染；使用的天然酶及多酚、精油、其他植物提取物等活性成分，具有提取过程相对复杂、成本高以及在光、热和氧化条件下稳定性差的缺点。专利申请201510744994.2公开的“一种水果不易腐烂的保鲜包装纸及制备方法”和专利申请201910960460.1公开的“一种果蔬保鲜纸及其制备方法”用到的保鲜剂成分多达16种和11种，过程复杂。而专利申请201810829715.6公开的“一种果蔬保鲜纸及其制备方法”中使用的片碱和硼砂都是有害化学物质，所得保鲜纸的生物安全性并不清楚。因此需要进一步开发安全稳定的蔬果抗菌保鲜纸。
专利
技术实现思路

[0003]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种抗菌纤维素纳米纤维及其制备方法与在包装纸中的应用，是对现有技术不足的进一步突破。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
[0005]一种抗菌纤维素纳米纤维的制备方法，包括以下步骤；
[0006](1)将六水合硝酸钴与硝酸锰溶解在甲醇中制备溶液A；将2
‑
甲基咪唑溶解在甲醇中制备溶液B；
[0007](2)将纤维素纳米纤维(CNF)分散在溶液A中，搅拌，使金属离子充分吸附和配位到纤维素纳米纤维中；
[0008](3)将步骤(2)获得的混合物与溶液B混合并超声处理后离心收集蓝色沉淀物，将其分散在甲醇中，并与溶液A混合，在高压反应釜中反应，冷却后通过离心分离得到黄褐色产物，洗涤后获得抗菌纤维素纳米纤维。
[0009]优选的，步骤(1)所述六水合硝酸钴与硝酸锰的质量比为1
‑
2:1。
[0010]优选的，步骤(1)所述六水合硝酸钴与2
‑
甲基咪唑的质量比为1:2
‑
4。
[0011]优选的，步骤(1)所述六水合硝酸钴于甲醇溶液的占比为1.8％。
[0012]优选的，步骤(1)所述2
‑
甲基咪唑于甲醇溶液的占比为4.1％。
[0013]优选的，步骤(2)所述六水合硝酸钴与纤维素纳米纤维的质量比为2
‑
4:1。
[0014]优选的，步骤(3)所述反应的温度为110
‑
140℃，时间为0.5
‑
2h。
[0015]进一步优选的，步骤(3)所述反应的温度为120℃，时间为1h。
[0016]优选的，步骤(3)中，将步骤(2)获得的混合物与溶液B在1min内混合并超声处理15min后离心收集蓝色沉淀物。
[0017]优选的，步骤(3)所述获得的黄褐色产物在甲醇中洗涤3
‑
4次。
[0018]由以上任一项所述的制备方法制得的一种抗菌纤维素纳米纤维。
[0019]以上所述的一种抗菌纤维素纳米纤维在制备包装纸中的应用，将所述抗菌纤维素纳米纤维配制成悬浮液后自组装成抗菌包装纸。
[0020]优选的，所述包装纸为果蔬防腐保鲜包装纸。
[0021]本专利技术的原理：将基于钴锰双金属有机框架的类氧化物人工酶原位生长在天然CNF上，并进一步通过溶剂热方法在CNF上形成具有超薄纳米片的类木耳状结构的金属有机框架衍生物，该结构具有的大表面积和多孔网络结构提供了更多的活性位点，从而获得具有优异类氧化酶活性的CNF。此外，钴和锰在框架结构中以多重氧化态的形式存在，使所得的具有类氧化酶活性的CNF进行氧化还原反应，产生的单线态氧和超氧阴离子等活性氧成分可以杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等食源性致病菌。
[0022]与现有方法相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0023](1)本专利技术将具有类氧化酶活性的人工酶生长在CNF上获得了具有类氧化酶活性的抗菌CNF进一步获得了具有类氧化酶活性的抗菌CNF纸。人工酶是一种可持续、经济高效和环境友好的物质，与天然酶相比，人工酶具有更易调节的催化活性、更高抗不利条件的稳定性、更低的成本和实际大规模生产的可能。
[0024](2)具有类氧化酶活性的人工酶可以通过产生活性氧成分而杀灭微生物。
[0025](3)通过将获得的抗菌CNF自组装成抗菌纸具有柔韧性、稳定性且无细胞毒性，可用于果蔬的防腐保鲜中。
附图说明
[0026]图1为本专利技术制备具有类氧化酶活性的抗菌CNF的示意图。
[0027]图2为本专利技术所得具有类氧化酶活性的抗菌CNF的扫描电镜形貌图。
[0028]图3为本专利技术所得具有类氧化酶活性的抗菌CNF纸的样图。
[0029]图4为本专利技术实施例2及对比例1和2对库尔勒梨的包装效果图以及未包装效果图。
[0030]图5为本专利技术实施例2及对比例1和2对皇冠梨的包装效果图以及未包装效果图。
具体实施方式
[0031]以下结合实例与附图对本专利技术的具体实施作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0032]使用革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)两种模式细菌菌株评估所得CNF纸的抗菌活性。首先，通过离心收集10mL细菌(107CFU/mL)，并用磷酸盐缓冲液洗涤。随后，将细菌样品分散在含有0.02g CNF纸的10mL乙酸盐缓冲液中，
共同在37℃下振荡孵育2h。未加CNF纸的作为对照组。随后将所得细菌悬液稀释并涂布在琼脂培养板上进行平板计数分析。在37℃培养24h后，记录每个平板上的细菌菌落总数。与对照组的菌落总数对比计算杀菌率。
[0033]实施例1
[0034]图1是具有类氧化酶活性的抗菌CNF的制备示意图，具体步骤为：将0.548g六水合硝酸钴和0.540mL硝酸锰溶液(含水50％)溶解在30mL甲醇中获得溶液A。将1.096g 2
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甲基咪唑溶解在27mL甲醇中形成溶液B。将0.270g CNF分散在溶液A中，在室温下对混合物进行磁力搅拌，使金属离子充分吸附和配位到CNF中。随后，将混合物与溶液B在1min内混合并超声处理15min后离心收集蓝色沉淀物，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纤维素纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；(1)将六水合硝酸钴与硝酸锰溶解在甲醇中制备溶液A；将2
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甲基咪唑溶解在甲醇中制备溶液B；(2)将纤维素纳米纤维分散在溶液A中，搅拌，使金属离子充分吸附和配位到纤维素纳米纤维中；(3)将步骤(2)获得的混合物与溶液B混合并超声处理后离心收集蓝色沉淀物，将其分散在甲醇中，并与溶液A混合，在高压反应釜中反应，冷却后通过离心分离得到黄褐色产物，洗涤后获得抗菌纤维素纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种抗菌纤维素纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述六水合硝酸钴与硝酸锰的质量比为1
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2:1。3.根据权利要求1所述的一种抗菌纤维素纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述六水合硝酸钴与2
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甲基咪唑的质量比为1:2
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4。4.根据权利要求1所述的一种抗菌纤维素纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述六水...

【专利技术属性】
技术研发人员：成军虎，祝红，孙大文，马骥，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：