一种纳米酶、抗菌薄膜及制备方法与应用

本申请属于高分子材料，具体涉及一种cs/zif-67-cu纳米酶，以及使用该种纳米酶材料制备的抗菌薄膜。

背景技术：

1、水果蔬菜等生鲜食材存在储存时间短暂、易腐烂的问题。这不仅会导致食物浪费，还会给农业生产者和消费者带来经济损失。为了改善食物的保鲜技术并延长食物保质期，抗菌薄膜应运而生。抗菌薄膜是在保鲜膜中添加抗菌剂，通过抗菌剂的缓释和光催化等作用，达到抗菌、保鲜目的。近年来，随着抗菌材料的纳米化发展，金属有机框架（mofs）因其具有超高孔隙率和优异的热稳定性和化学稳定性，常作为纳米抗菌剂的负载固定模板，已成为制备抗菌薄膜的重要材料之一。专利cn 116655970 a中公开了一种使用二甲基咪唑钴（zif-67）作为金属有机框架材料，并负载银离子的复合材料ag@zif-67。这种材料被用于制备一种新型保鲜膜。通过水果保鲜实验表明，在使用ag@zif-67复合材料制备的保鲜膜包装下，水果在为期6天的储存期内未出现霉菌生长的现象，这体现了该种保鲜膜可以在一定程度上延缓食物腐烂进程，做到有效抑菌。然而申请人经研究发现，上述专利中的ag@zif-67纳米酶仅依赖于银离子的释放来杀死微生物，实现抗菌，其抑菌效果较差。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种具有类氧化酶和类过氧化物酶活性的纳米酶，所述纳米酶不仅可以通过金属离子的释放杀灭微生物，更重要的是可以通过在催化反应过程中产生的活性氧物种（ros）对微生物进行消杀，因此其抑菌效果更好。具体通过以下技术方案得以实现：

2、一种纳米酶的制备方法，所述纳米酶由改性二甲基咪唑钴与铜盐采用溶剂热法制备得到；所述改性二甲基咪唑钴为壳聚糖改性二甲基咪唑钴；所述壳聚糖改性二甲基咪唑钴中钴离子与所述铜盐中铜离子的摩尔比为1：（0.25~1）。

3、作为优选，所述壳聚糖改性二甲基咪唑钴的制备方法包括以下步骤：将钴盐溶于壳聚糖溶液，得到溶液a；将二甲基咪唑溶于氢氧化钠溶液，得到溶液b；溶液b与溶液a混合，反应得到改性二甲基咪唑钴。

4、作为优选，所述钴盐为硝酸钴六水合物；所述壳聚糖溶液中壳聚糖浓度为0.5-1.5%；所述硝酸钴六水合物在溶液a中的添加量为0.02～0.04g/ml。

5、作为优选，所述壳聚糖溶液为壳聚糖醋酸溶液，所述醋酸的浓度为1～2%。

6、作为优选，所述氢氧化钠溶液的浓度为4～6%，所述二甲基咪唑在溶液b中的添加量为0.11～0.27g/ml。

7、作为优选，所述溶剂热法的条件为：温度80~120℃，时间0.5~2h。

8、一种纳米酶，使用上述任一项所述的制备方法制得。

9、上述任一种纳米酶在抗菌材料制备中的应用。

10、一种抗菌薄膜，所述抗菌薄膜的制备原料包括上述任一项所述的纳米酶。

11、作为优选，所述抗菌薄膜制备原料还包括羧甲基纤维素钠和增塑剂。

12、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

13、本申请以zif-67为模板，引入壳聚糖为原位生长基质，并掺杂铜离子，对zif-67结构进行边刻蚀边修饰，后通过简单的一步溶剂热法制备出不易聚集、类酶活性和抗菌性好的cs/zif-67-cu基纳米酶。该方法得到的纳米酶均匀稳定，制备简单，具有优异的类氧化酶和类过氧化物酶活性，可以在催化反应过程中加速活性氧物种的产生，在较低浓度下即可有效捕获并杀死大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌等典型革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，具有广谱抑菌效果。此外，本申请的纳米酶可以很好的分散在羧甲基纤维素膜材料中，制备的抗菌薄膜具有良好的机械性能和抗菌性能，可以有效地保持生鲜水果的色泽、水分和营养成分。

1.一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述纳米酶由改性二甲基咪唑钴与铜盐采用溶剂热法制备得到；所述改性二甲基咪唑钴为壳聚糖改性二甲基咪唑钴；所述壳聚糖改性二甲基咪唑钴中钴离子与所述铜盐中铜离子的摩尔比为1：（0.25~1）。

2.根据权利要求1所述的一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖改性二甲基咪唑钴的制备方法包括以下步骤：将钴盐溶于壳聚糖溶液，得到溶液a；将二甲基咪唑溶于氢氧化钠溶液，得到溶液b；溶液b与溶液a混合，反应得到改性二甲基咪唑钴。

3.根据权利要求2所述的一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述钴盐为硝酸钴六水合物；所述壳聚糖溶液中壳聚糖浓度为0.5～1.5%；所述硝酸钴六水合物在溶液a中的添加量为0.02～0.04g/ml。

4.根据权利要求3所述的一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液为壳聚糖醋酸溶液，所述醋酸的浓度为1～2%。

5.根据权利要求2所述的一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为4-6%，所述二甲基咪唑在溶液b中的添加量为0.11～0.27g/ml。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种纳米酶的制备方法，其特征在于，所述溶剂热法的条件为：温度80~120℃，时间0.5~2h。

7.一种纳米酶，其特征在于，使用权利要求1~6任一项所述的制备方法制得。

8.权利要求7所述的一种纳米酶在抗菌材料制备中的应用。

9.一种抗菌薄膜，其特征在于，所述抗菌薄膜的制备原料包括权利要求7所述的纳米酶。

10.根据权利要求9所述的一种抗菌薄膜，其特征在于，所述抗菌薄膜制备原料还包括羧甲基纤维素钠和增塑剂。