[发明专利]一种具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵的制备方法。所述方法以果汁代替现有的交联剂与壳聚糖发生交联反应，然后再与可食用的植物来源的醛类发生共价交联反应，制备得到具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵。本发明所述芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵具有可食用、气味芳香、较高拉伸强度、较强弹性模量、较高断裂韧性、快速自恢复能力、较好的抗疲劳能力、高透气性、高吸附容量、生物相容性、抗菌性、环保性(材料无污染)等优点；此外，此工艺绿色、环保、操作简单、安全、材料回收不会产生二次污染等优点，所制备的海绵可应用为人造肉食品、香囊、口香糖、止血敷料、组织工程支架、油水分离、重金属和染料吸附剂等领域。

技术领域

本发明涉及弹性海绵技术领域，更具体地，涉及一种具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵的制备方法。

背景技术

壳聚糖(CS)，作为唯一的碱性多糖，被认为是一种可再生的独特阳离子生物聚合物，具有优异的生物相容性，抗菌活性，生物降解性和低免疫原性。这些优异特性使壳聚糖成为生物医用材料、组织工程材料、环保材料的理想候选材料。壳聚糖分子结构中存在大量的氨基、羟基等官能团，它们会形成各种分子内和分子间的氢键，形成壳聚糖大分子网络结构，然而壳聚糖这种自身离子网络结构的机械韧性较弱，这限制了其在某些领域中的应用，为了解决这个问题，研究者通过壳聚糖与多价电负性分子或阴离子的配位相互作用形成壳聚糖离子网络，或者通过壳聚糖与其他聚合物共价交联形成共价网络，构建坚韧的水凝胶或者海绵。

双网络(DN)结构由两个具有强烈对比物理性质的互穿网络组成，可在刚性和韧性之间达到的平衡，其中共价交联网络(硬而脆)可赋予材料高的力学强度，共价交联网络的破坏可吸收大量的能量，并防止材料的进一步破坏。而离子交联网络(软而韧)可赋予海绵高的可拉伸性。共价网络的永久性破裂总会导致结构的不可逆损坏和机械强度的急剧下降；相反，混合离子和共价交联的DN结构具有可逆的离子交联网络作为可修复的“牺牲键”，通过离子交联网络的破坏重建行为拥有可恢复的能量耗散机制。因此，混合DN网络结构具有自我恢复能力和抗疲劳能力，具有较高的机械力学性能。迄今为止，构建混合DN结构中的离子交联网络的方法，包括：疏水相互作用、离子相互作用、氢键作用、链缠作用和微晶作用，其中最常用的方法是通过多糖和多价离子之间的配位相互作用形成离子网络结构。

为了增加壳聚糖海绵的弹性，目前已有较多文献报道了通过采用壳聚糖与交联剂交联的方式来达到目的，但是均存在一定的缺陷，有待于进一步的改善，例如利用的交联剂对环境不友好，或其他条件较为苛刻，危险系数高等；如中国专利CN104288841A采用脂肪醛交联壳聚糖，得到具有多孔弹性壳聚糖海绵，该方法采用单一的共价交联法制备的壳聚糖海绵在反复使用过程中，容易碎裂，且共价交联剂为脂肪醛，大多具有毒性，对环境造成二次污染和在临床上的应用受到限制。中国专利CN104629079A制备了一种具有弹性超疏水壳聚糖吸油海绵，采用三聚磷酸钠为离子交联剂和柠檬醛为共价交联剂制备的具有三维网状结构的壳聚糖海绵，通过单分子层自组装的方式降低其表面自由能，从而得到具有超疏水-吸油性能的弹性壳聚糖海绵，此海绵具有较好的弹性，较高的吸附量和重复使用率，但三聚磷酸钠容易造成水体富营养化，不利于生态环境。中国专利CN104558988A采用壳聚糖与聚乙烯醇通过戊二醛交联发泡固化、硫酸增塑、2-丙烯酸酰胺-2-甲基丙磺酸、甘油增加吸水性、聚乙二醇柔化制备的壳聚糖海绵，具有较好的弹性、透气性，较快的吸液速率，但此工艺复杂，材料中硫酸具有强腐蚀性，操作危险系数较高，戊二醛具有毒性，不利于人体健康和环境。

针对上述情况，有必要提供一种制备方法，不仅对环境友好，安全系数高，同时制备的壳聚糖弹性海绵还可食用，对人体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述所述制备方法制备得到的具有芳香气味且可食用的壳聚糖弹性海绵。