一种纳米二氧化硅抗菌微胶囊的制备工艺的制作方法

本发明属于颗粒状粉体抗菌材料生产技术领域，尤其涉及一种以溶胶-凝胶法和乳液聚合法制备纳米二氧化硅抗菌微胶囊的制备工艺。

技术背景

微胶囊技术在食品、医药、纺织服饰和化学化工等诸多领域都有着广阔的应用，如应用在固体香料制备、织物整理及药物缓释等。微胶囊之所以应用广泛，主要是因为其能够提高内包物的稳定性，能够调节缓释速率，进而控制释放。抗菌微胶囊则是以抗菌活性物质为芯材，以高分子材料为壁材制备的蛋壳式微型包装物。抗菌微胶囊能够抑制微生物的滋生与繁殖，故抗菌微胶囊的应用对于抗菌包装材料的现实研究和生产应用都有着重要意义。纳米二氧化硅(sio2)是一种无毒、无味、无污染的非金属材料，呈絮状和网状的颗粒结构，为球形。纳米二氧化硅在军事、电子、通讯、生物学等领域已有广泛应用。其中，溶胶-凝胶法制备的纳米微孔二氧化硅可用来作微孔反应器、生物酶催化剂及药物控释体系载体等。纳米二氧化硅抗菌微胶囊是利用乳液聚合和溶胶-凝胶技术，以非晶态二氧化硅包裹抗菌剂制备而得，该技术具有很大的发展潜力，可作为有机聚合物壁材的替代物。与聚合物壁材相比，纳米二氧化硅微胶囊具有以下优点：(1)微胶囊壁材与被包封的活性物质之间相对惰性，热稳定性好且有较高的机械抵抗力；(2)在ph和温度不稳定的条件下，纳米二氧化硅微胶囊不发生膨胀或结构上的改变；(3)无毒，生物相容性好，还可以抵抗微生物的攻击。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米二氧化硅抗菌微胶囊的制备工艺，该制备工艺得到的微胶囊能够控制抗菌剂的缓慢释放，达到长久抗菌效果，且微胶囊颗粒大小均匀，分散性好。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种纳米二氧化硅抗菌微胶囊的制备工艺，包括以下操作步骤：

第一步：将20-30ml的蒸馏水与0.07-0.20g的表面活性剂搅拌混合15min，得到表面活性剂水溶液，然后再加入0.05-0.2ml精油搅拌30min；

第二步：在室温下，将10-15ml无水乙醇和0.5-1.5ml正硅酸乙酯(teos)搅拌混合均匀；

第三步，在搅拌条件下，将无水乙醇和正硅酸乙酯混合溶液滴加至第一步得到的混合溶液中，随后加入0.1-2ml的氨水，再搅拌3h，得到微胶囊乳液；

第四步，将第三步得到的微胶囊乳液进行离心，洗涤，共离心3次，分别用乙醇洗涤1次，蒸馏水洗涤2次，最后经冷冻干燥15h后制成纳米二氧化硅抗菌微胶囊。

本发明所述第二步中，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(ctab)。

本发明所述第一步和第二步中，搅拌是在转速为500-1200r/min的条件下进行。

本发明所述第一步中，精油是指具有抗菌性的精油或精油中含有的抗菌成份。

本发明所述精油为百里香精油、丁香精油、鼠尾草精油、迷迭香精油、牛至精油、肉桂精油、肉桂醛和芫荽精油中的一种。

本发明制备工艺具有如下优点：

(1)本发明制备工艺简单，成本较低，得到的微胶囊粒径均匀，稳定性好。

(2)本发明将溶胶-凝胶法与乳液聚合法结合起来，以精油作为抗菌剂，得到的微胶囊产品具有优异的性能，对大肠杆菌的抗菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都在90％-99％以上。

附图说明

图1是本发明实施例1得到的纳米抗菌微胶囊的扫描电镜图片。

图2是本发明实施例2得到的纳米抗菌微胶囊的扫描电镜图片。

图3是本发明实施例3得到的纳米抗菌微胶囊的扫描电镜图片。

具体实施方案

下面结合实例对本发明的技术方案作进一步的描述：

本发明技术方案中所述的精油包括具有抗菌性的精油及其具有抗菌功能的主要成分，例如肉桂醛，其作为肉桂精油的主要成分。具有抗菌性的精油主要有百里香精油、丁香精油、鼠尾草精油、迷迭香精油、牛至精油、肉桂精油和芫荽精油等。

以下是本发明方法的实施例，但本发明的保护范围不限于以下实例：

实施例1：

常温下先将25.5ml蒸馏水和0.1708g的十六烷基三甲基溴化铵(ctab)在700r/min转速下搅拌15min，加入0.1ml肉桂醛，搅拌30min，得到表面活性剂混合溶液；再将15ml无水乙醇和0.7ml正硅酸乙酯(teos)混合均匀；紧接着，在700r/min条件下，将混合好的乙醇、teos混合液逐滴加入到表面活性剂混合溶液中，立即加入1.0ml氨水，反应3h后，得到微胶囊乳液。最后，进行离心、洗涤，离心3次，每次10min，分别用乙醇洗涤1次，蒸馏水洗涤2次，再经冷冻干燥15h后制备得到分散均匀的粒径为200nm的二氧化硅抗菌微胶囊。

该实施例1所制备的抗菌微胶囊对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都在99％以上，且微胶囊可以缓释15天左右。

实施例2：

常温下先将27.5ml蒸馏水和0.1077g的十六烷基三甲基溴化铵(ctab)在1200r/min转速下搅拌15min，加入0.05ml丁香精油，搅拌30min，得到表面活性剂混合溶液；再将13ml无水乙醇和0.5ml正硅酸乙酯(teos)混合均匀；紧接着，在1200r/min条件下，将混合好的乙醇、teos混合液逐滴加入到表面活性剂混合溶液中，立即加入0.5ml氨水，反应3h后，得到微胶囊乳液。最后，进行离心、洗涤，离心3次，每次10min，分别用乙醇洗涤1次，蒸馏水洗涤2次，再经冷冻干燥15h后制备得到分散均匀的粒径为300nm的二氧化硅抗菌微胶囊。

该实施例2所制备的抗菌微胶囊对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都在95％以上，且微胶囊可以缓释10天左右。

实施例3：

常温下先将21.3ml蒸馏水和0.0769g的十六烷基三甲基溴化铵(ctab)在500r/min转速下搅拌15min，加入0.2ml牛至精油，搅拌30min，得到表面活性剂混合溶液；再将10ml无水乙醇和1.1ml正硅酸乙酯(teos)混合均匀；紧接着，在500r/min条件下，将混合好的乙醇、teos混合液逐滴加入到表面活性剂混合溶液中，立即加入2.0ml氨水，反应3h后，得到微胶囊乳液。最后，进行离心、洗涤，离心3次，每次10min，分别用乙醇洗涤1次，蒸馏水洗涤2次，再经冷冻干燥15h后制备得到分散均匀的400nm二氧化硅抗菌微胶囊。

该实施例1所制备的抗菌微胶囊对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都在90％以上，且微胶囊可以缓释7天左右。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种纳米二氧化硅抗菌微胶囊的制备工艺，该制备工艺主要包括以下步骤：1)将蒸馏水与作为表面活性剂的十六烷基三甲基溴化铵搅拌混合均匀后，再加入精油搅拌一段时间；2)将乙醇和正硅酸乙酯，在室温下搅拌混合均匀；3)在搅拌条件下，将乙醇和TEOS混合溶液逐滴加入到表面活性剂混合溶液中，随后加入一定量氨水作为催化剂进行反应；4)将反应得到的乳液进行离心、洗涤，共离心3次，分别用乙醇洗涤1次，蒸馏水洗涤2次，经冷冻干燥15h后制备得到分散均匀的纳米二氧化硅抗菌微胶囊。本发明制备得到的纳米抗菌微胶囊，具有较好的物理化学性质和热稳定性，且能达到抗菌剂缓慢释放效果，实现长效抗菌的目的，在食品保鲜方面具有广阔的应用前景。

技术研发人员：黄崇杏;党秀洁;李翠翠;赵媛;苏红霞;张霖雲;殷诚;张波波;黄兴强;王健;黄丽婕;鲁鹏
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2018.09.18
技术公布日：2019.02.01