一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点及其制备方法和应用

本发明属于生物质纳米材料制备与应用，特别涉及一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、碳点(cds)，最早在2004年被发现研究，是一种直径为2-10纳米的碳基纳米材料，属于零维荧光碳基纳米材料。cds所具有的特殊结构赋予其优异的水溶性、光致发光性能，低毒性及良好的生物相容性，同时cds还具有一定的化学惰性和易于功能化等特点。荧光特性方面，cds具备传统半导体基量子点的几个优点，包括尺寸和波长相关的发光发射、耐光漂白等。2012年，研究人员首次将cds运用在植物上，证明了cds的生物相容性和无毒性。近年来，关于碳点作为一种纳米酶在抗氧化和抗菌领域的研究越来越广泛。

2、荔枝壳是无患子科荔枝属荔枝果实的果皮，占荔枝总重量的15％，是加工过程中的副产物之一，每年会产生大量的废弃荔枝壳，不仅造成资源浪费，还会给环境带来污染。荔枝壳中含有广泛的生物活性成分，经分离和鉴定可知其中含有许多类黄酮，可分为两大类：黄酮醇和花青素。除此以外，成熟荔枝果皮组织中存在大量多糖，生物学分析表明，荔枝果皮组织中的各种多糖组分具有较强的抗氧化能力和抗糖化活性，表明荔枝壳可以作为一种新的潜在的替代抗氧化剂。用荔枝壳为碳源制备兼有抗菌和抗氧化的碳点具有极大可行性。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点的制备方法，该方法主要是以干燥后的荔枝壳为碳源，通过一步水热法制备碳点，其制作过程简单，将加工废弃物再次利用，绿色环保。

2、本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点。

3、本发明的再一目的在于提供上述兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点的应用，该荔枝壳基碳点可用于食品保鲜。

4、本发明的目的通过下述技术方案实现：

5、一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点的制备方法，包括以下操作步骤：

6、以干燥粉碎后的荔枝壳粉末为原料，采用一步水热法进行反应，将所得反应溶液通过离心获取荔枝壳碳点溶液；荔枝壳碳点溶液经过过滤、透析、干燥后制得兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点。

7、优选的，所述的荔枝壳粉末是将荔枝干果壳分离后的荔枝壳洗净干燥，用粉碎机粉碎，然后过50～400目筛所得。

8、更加优选的，所述的荔枝壳粉末是将糯米糍干果荔枝，手动分离荔枝壳、荔枝肉和荔枝核，将分离好的荔枝壳用去离子水在超声清洗机中洗涤3次，每次10min，清洗完的荔枝壳置于65℃烘箱干燥24h，干燥完后用粉碎机粉碎，然后过200目筛，收集筛后粉末。

9、优选的，所述一步水热法是将荔枝壳粉末按照1～22mg/ml去离子水的量加入去离子水中，充分混匀后置于高温反应釜中，以100～220℃温度密闭反应4～12h。

10、更加优选的，所述一步水热法是将荔枝壳粉末按照12mg/ml去离子水的量加入去离子水中，充分混匀后置于高温反应釜中，以180℃温度密闭反应7h。

11、优选的，所述离心是采用10000r/min的转速进行离心分离10min。

12、优选的，所述过滤是采用0.22μm滤膜过滤；所述透析是用去离子水采用分子量500d的透析袋进行透析处理12h；所述干燥是在低温冷冻干燥仪中进行干燥。

13、一种由上述的制备方法制备得到的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点，所述荔枝壳基碳点为黄褐色固体，其平均粒径为0.4～2.0nm。

14、上述的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点在制备抑菌洗护产品、医疗医用产品、食品保鲜产品中的应用。

15、上述的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点在草莓保鲜中的应用。

16、相对于现有技术，本发明具有如下的优点及有益效果：

17、(1)本发明的荔枝壳基碳点的制备方法具有制备过程简单，操作方便，无污染，能耗低，将加工废弃物再次利用，绿色环保具有环境友好、可持续性强的特点，与传统的化学合成方法相比，更加符合绿色化学的原则；

18、(2)利用天然资源的创新性方法：本发明将荔枝壳这种农业废弃物作为前驱体，转化为具有实际应用价值的材料，来源广泛，价格低廉，效益高，体现了对天然资源的创新性利用和价值最大化；

19、(3)可持续性和成本效益：本发明使用农业副产品荔枝壳作为原料，这种方法在生态和经济上都更可持续。荔枝壳的广泛可用性和低成本使得这种方法在商业化生产方面具有较高的可行性；

20、(4)增强的抗菌和抗氧化性能：荔枝壳含有天然的抗氧化剂和抗菌成分，在生物质碳点的制备过程中，这些成分被保留或优化，从而为荔枝壳基碳点提供更强的抗菌和抗氧化能力，这对于抑制食品腐败和延长保质期至关重要；

21、(5)可能的功能性添加：利用荔枝壳可能固有的特性(如香气或其他生物活性成分)，荔枝壳基碳点可能为食品提供额外的功能性特性，比如改善口感或营养价值；

22、(6)本发明荔枝壳基碳点表面富含大量的酚轻基、醇和醛的官能团等结构，使得该碳点具有较强抗氧化性，同时，该碳点的抗菌活性也极佳，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有良好抗菌效果，在霉菌中也体现出抗菌效果，该碳点还具有良好的时间、ph值和盐稳定性；

23、(7)用环境友好的食品包装材料提高食品保鲜效率、增加食品安全性：本发明荔枝壳基碳点可以被整合到食品包装或涂层中，开发出新型的生物降解食品包装材料，这些材料不仅对食品安全无害，而且在使用后易于降解，减少环境污染，并且通过其独特的抗菌和抗氧化特性，提高食品保鲜的效率和效果；使用天然来源的荔枝壳基碳点作为食品保鲜剂，可以减少对传统化学防腐剂的依赖，降低食品中有害化学物质的潜在风险；

24、(8)根据对荔枝壳基碳点的的其他测试，本发明所获得的碳点还可以应用于抑菌洗化产品、医疗医用、食品添加剂等领域。

25、上述优点和有益效果创展示了将荔枝壳制成bcds用于食品保鲜的巨大潜力，不仅在科技和工业方面具有重要意义，也在环境保护和资源循环利用方面发挥着重要作用。随着进一步研究和技术的发展，这种方法有望在食品保鲜领域发挥更大的作用。

技术特征：

1.一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的荔枝壳粉末是将荔枝干果分离后的荔枝壳洗净干燥，用粉碎机粉碎，然后过50～400目筛所得。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的荔枝壳粉末是将糯米糍干果荔枝，手动分离荔枝壳、荔枝肉和荔枝核，将分离好的荔枝壳用去离子水在超声清洗机中洗涤3次，每次10min，清洗完的荔枝壳置于65℃烘箱干燥24h，干燥完后用粉碎机粉碎，然后过200目筛，收集筛后粉末。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述一步水热法是将荔枝壳粉末按照1～22mg/ml去离子水的量加入去离子水中，充分混匀后置于高温反应釜中，以100～220℃温度密闭反应4～12h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述一步水热法是将荔枝壳粉末按照12mg/ml去离子水的量加入去离子水中，充分混匀后置于高温反应釜中，以180℃温度密闭反应7h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述离心是采用10000r/min的转速进行离心分离10min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述过滤是采用0.22μm滤膜过滤；所述透析是用去离子水采用分子量500d的透析袋进行透析处理12h；所述干燥是在低温冷冻干燥仪中进行干燥。

8.一种由权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点，其特征在于：所述荔枝壳基碳点为黄褐色固体，其平均粒径为0.4～2.0nm。

9.根据权利要求8所述的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点在制备抑菌洗护产品、医疗医用产品、食品保鲜产品中的应用。

10.根据权利要求8所述的兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点在草莓保鲜中的应用。

技术总结本发明属于生物质纳米材料制备与应用技术领域，公开了一种兼有抗菌及抗氧化活性的荔枝壳基碳点及其制备方法和应用。该方法是将干燥粉碎后的荔枝壳通过一步水热法制备碳点，该荔枝壳基碳点表面富含大量的酚轻基、醇和醛的官能团等结构，使得该碳点具有较强抗氧化性，同时，该碳点的抗菌活性也极佳，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有良好抗菌效果，在灰霉菌中也体现出抗菌效果，该碳点还具有良好的时间、pH值和盐稳定性，实验证明该碳点可以被整合到食品包装或涂层中，通过其独特的抗菌和抗氧化特性，提高草莓保鲜的效率和效果。其制作过程简单，将加工废弃物再次利用，绿色环保。该荔枝壳基碳点还可应用于制备抑菌洗护产品、医疗医用、食品保鲜。技术研发人员：郑明涛,张志炜,胡娟,陈归,罗洪武,朱焱宗,董汉武,胡航,刘应亮受保护的技术使用者：华南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5