一种基于兔源蛋白的抗菌纳米纤维膜及其制备方法和应用

本发明涉及纤维膜，尤其是涉及一种基于兔源蛋白的抗菌纳米纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、食品保鲜膜是一种用于包装食品的薄膜。传统的食品保鲜膜的材质主要包括聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)等树脂，具有调节被保鲜食品周围的氧气含量和水分含量，阻隔空气中灰尘的作用，从而延长食品的保鲜期。但传统的保鲜膜没有主动抗菌抑菌的作用，对水果、熟食等内部自带的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等细菌病毒缺乏抑制效果。

2、银离子通过破坏生物分子在杀死细菌方面发挥着关键作用。相比于银离子，纳米银颗粒可以做到持续释放银离子，达到持久性抗菌的作用。使用小尺寸的银纳米颗粒可以在低银纳米颗粒浓度下达到较好的抗菌效果，这避免了金属基抗菌剂对人体产生重金属危害的隐患。溶菌酶作为一种食品防腐剂，对枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等细菌具有生长抑制作用。

3、兔子作为一种经济价值很高的哺乳动物，兔肉已经被广泛运用和开发，然而兔皮和兔毛的开发并不高，兔皮中含有丰富的胶原，是明胶提取的优秀原料选择之一；而兔毛含有丰富的角蛋白资源。近年来由于鸡热病、猪瘟和疯牛病的频繁发生，以及宗教文化的限制，兔皮和兔毛已成为蛋白提取的优质来源。

4、单宁酸是一种天然存在的多酚类生物分子，具有很好的活性，如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗癌、防污、抗原、抗肿瘤和内稳态试剂等。另外，明胶基纳米纤维可利用废弃的动物皮毛制备得到，但其具有良好的亲水性，因此无法在水溶液中维持其纤维状。关于以单宁酸为交联剂利用其共价作用解决明胶基纳米纤维耐水性差的问题的报道寥寥无几。因此开发一种用于保鲜抗菌的纳米纤维膜具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于兔源蛋白的抗菌纳米纤维膜，以解决现有技术中存在的保鲜期较短、缺乏抗菌抑菌作用的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于兔源蛋白的抗菌纳米纤维膜，主要包括，兔源蛋白、纳米银、溶菌酶、天然高聚物；

3、所述兔源蛋白包括提取自兔源的明胶、角蛋白；

4、优选地，兔源选自肉兔、獭兔、长毛兔；

5、优选地，兔源的明胶主要提取自兔皮；兔源的角蛋白主要提取自兔毛。

6、所述天然高聚物选自淀粉、壳聚糖、海藻酸、海藻酸衍生物中的一种或多种混合物。

7、相较于其他哺乳动物，兔毛含有较高浓度的精氨酸，具有抗菌性能，因此本发明所需明胶及角蛋白优选自兔子的皮毛。

8、进一步地，所述明胶与角蛋白的质量比为(1-4)：1。

9、进一步地，所述高聚物的含量为兔源蛋白质量的0-35％；

10、所述溶菌酶的含量为兔源蛋白质量的0-15％。

11、溶菌酶是一种天然抗菌蛋白，对枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等细菌具有生长抑制作用。溶菌酶与纳米银颗粒负载在纳米纤维膜上，可显著提高蛋白基纳米纤维的抗菌性。

12、本发明还提供了一种上述抗菌纳米纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

13、步骤1，取兔源明胶与角蛋白，加入到质量浓度为70-90％的乙酸溶液中，再加入天然高聚物，搅拌均匀得到蛋白混合溶液；

14、乙酸溶液具有挥发性强、极性大的优点，能够很好的溶解明胶且不会改变蛋白质的构象，而且不会残留在纳米纤维膜表面，是明胶静电纺丝的理想溶剂。

15、另外，适当添加天然高聚物有利于提升纳米纤维膜的机械性能。

16、步骤2，取单宁酸溶于水中，调节ph，得到浓度为0-3g/m l的碱性单宁酸溶液；

17、步骤3，取所述碱性单宁酸溶液加入硝酸银，并加入溶菌酶，搅拌均匀，得到纳米银颗粒溶液；

18、单宁酸是一种可生物降解的多酚类生物分子，在抗菌、抗病毒、抗氧化、防污方面具有很好的活性。单宁酸的加入，有利于纳米纤维膜更好地提升抗菌性能。

19、金属基抗菌剂具有光谱抗菌活性、低耐药倾向等优点，相比于银离子，小尺寸的纳米银颗粒可以做到持续释放银离子以保证持久性抗菌的同时，尽可能降低银纳米颗粒浓度，避免其对人体可能产生的重金属危害。

20、步骤4，取所述纳米银颗粒溶液、碱性单宁酸溶液加入蛋白混合溶液中，充分搅拌，得到纳米纤维纺丝液；

21、步骤5，将所述纳米纤维纺丝液采用静电纺丝工艺得到纳米纤维膜；

22、步骤6，将所述纳米纤维膜浸入三乙胺/乙醇溶液中，进行交联反应后，烘干得到所述抗菌纳米纤维膜。

23、本发明创造性地采用单宁酸，利用其共价作用进行交联反应，有效地改进了明胶基纳米纤维膜耐水性差的技术问题。

24、进一步地，步骤1中所述兔源蛋白包括明胶与角蛋白，质量比为(1-4:1)；

25、所述乙酸溶液的添加量为兔源蛋白质量的8-10倍，优选的添加量为兔源蛋白质量的9倍；

26、所述天然高聚物的添加量为兔源蛋白质量的0-35％。

27、进一步地，步骤2中所述单宁酸的添加量为兔源蛋白质量的10-20％；

28、单宁酸水溶液的ph值为8-10；

29、优选地，ph值为8.5。

30、进一步地，步骤3中所述硝酸银的添加量为兔源蛋白质量的0.25-0.75％；

31、所述溶菌酶的添加量为兔源蛋白质量的0-15％。

32、进一步地，步骤5中所述静电纺丝工艺的相关参数设定如下：

33、电压为22-26kv，推注速度为0.2-0.6m l/h，接收距离为14-18cm；

34、优选地，电压为24kv，推注速度为0.4ml/h，接收距离为15cm。

35、进一步地，步骤6中所述三乙胺乙醇溶液中三乙胺的质量浓度为5-15％，优选地，所述三乙胺的质量浓度为10％；

36、所述三乙胺乙醇溶液的添加量为兔源蛋白的9-11倍，优选地，所述三乙胺乙醇溶液的添加量为兔源蛋白的10倍；

37、所述交联反应时间为24-48h，优选地，交联反应时间为48h。

38、所述交联反应后烘干温度为45-85℃。

39、另一方面，本发明提供的一种防腐保鲜的方法，采用上述的抗菌纳米纤维膜与目标物充分接触。

40、进一步地，所述与目标物充分接触的方式选自将上述抗菌纳米纤维膜衬垫在目标物下、覆盖在目标物上方、裁剪成任意形状置入目标物中。

41、本发明提供的抗菌纳米纤维膜可以针对目标物的不同形状、不同材质采取多样化的接触方式，达到抗菌保鲜的显著效果。

42、采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

43、本发明提供的一种基于兔源蛋白的抗菌纳米纤维膜及其制备方法和应用，基底材料选用兔源蛋白基纤维膜，有效地增加了对兔源的废物利用；创造性地采用氧化单宁酸作为交联剂，既提高了纳米纤维膜的抗菌性能，同时也达到了较好的交联效果。本发明通过兔源蛋白、氧化单宁酸、纳米银颗粒和溶菌酶的相互协调作用，使得所提供的纳米抗菌纤维膜具有优秀的保鲜保湿性能。