[发明专利]一种凹凸棒石基pH响应抗菌材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种凹凸棒石基pH响应抗菌材料的制备方法，是在搅拌状态下，将醛类天然抗菌剂直接喷洒于凹凸棒石粉末表面，再置于球磨机研磨，然后于搅拌罐中喷雾壳聚糖‑柠檬酸水溶液；喷雾结束后持续搅拌30~120min，所得物料烘干、过筛、包装即得。本发明利用机械力化学法，将醛类物质驻留在凹凸棒石孔道中，然后在凹凸棒石表面喷涂壳聚糖溶液，使得醛类物质与壳聚糖反应形成席夫碱，克服了醛类天然抗菌剂易挥发和刺激性气味浓烈等问题，同时利用壳聚糖赋予抗菌材料pH响应性：在酸性条件下，壳聚糖氨基被质子化，抗菌物质不释放，而在中性和弱碱性条件下，席夫碱水解后持续释放抗菌物质，可替代抗生素用于动物安全养殖中。

技术领域

本发明涉及一种凹凸棒石基pH响应抗菌材料的制备方法，主要用于畜禽养殖过程中替代抗生素，属于纳米矿物功能材料和动物饲料添加剂领域。

背景技术

2019年7月9日，农业农村部发布第194号公告，公布了药物饲料添加剂退出计划和相关管理政策，明确提出2020年7月1日“全面禁抗”。为此，开发安全、高效饲料抗生素替代产品，成为动物健康养殖的迫切需求。

在诸多替抗产品中，天然抗菌剂如植物提取物替抗潜力无限，也是欧盟饲料替抗应用最普遍的功能性添加剂产品之一（北方牧业，2019，09，17）。植物提取物主要表现为直接的抑杀病原菌，其醛类物质如肉桂醛是一种常用的饲料添加剂，将其添加于饲料中具有良好的抗菌效果（动物营养学报，2019，1-8）。但醛类物质易氧化，挥发性强，并伴随有一定的刺激性气味，需要对其进行稳定化处理。

凹凸棒石是一种天然一维纳米含水富镁铝硅酸盐黏土矿物。凹凸棒石有0.37 nm×0.64 nm的沸石状孔道，通过机械力化学作用，可将有机分子驻留在孔道中。但将醛类物质驻留在凹凸棒石孔道中仍有一定的刺激性气味。为了进一步解决醛类天然抗菌剂的缺陷，本发明在醛类物质驻留凹凸棒石孔道中的基础上，采用壳聚糖的氨基与醛类物质形成席夫碱原理，制备了pH响应抗菌材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种凹凸棒石基pH响应抗菌材料制备方法，一方面解决醛类天然抗菌剂易氧化、挥发性强和伴随有一定的刺激性气味等的问题，另一方面，利用壳聚糖pH响应性，解决醛类天然抗菌剂在动物肠道中的持续释放性，可直接作为动物饲料用于动物安全养殖。

一、凹凸棒石基pH响应抗菌材料制备

本发明凹凸棒石基pH响应抗菌材料的制备方法，是在搅拌状态下，将醛类天然抗菌剂直接喷洒于凹凸棒石粉末表面，持续搅拌20~30min，再置于球磨机研磨30~60min，然后置于搅拌罐中喷雾壳聚糖-柠檬酸水溶液；喷雾结束后持续搅拌30~120min，最后将所得物料烘干、过筛、包装即得抗菌材料。

所述凹凸棒石是经粉碎、酸化处理、除砂得到的纯度≥90%的纯凹凸棒石，其粒径在200目以上。

所述醛类天然抗菌剂为柠檬醛、月桂醛、乙二醇缩肉桂醛、肉桂醛、苯甲醛、紫苏醛、香草醛、糠醛、2, 4辛二烯醛、2, 4壬二烯醛、2, 4庚二烯醛、2, 4癸二烯醛中的至少一种；醛类天然抗菌剂用量为凹凸棒石质量的10~50%。

所述球磨机研磨工作状态的球料比为1:10。

所述壳聚糖-柠檬酸水溶液中，壳聚糖的质量浓度为5~10%，柠檬酸的浓度为1~5%；壳聚糖的用量为凹凸棒石质量的7.5~20%。

二、抗菌材料的结构表征

以实施例2制备的肉桂醛-壳聚糖席夫碱为例，对本发明制备的抗菌材料的结构进行表征。图1为本发明实施例2所制备抗菌材料的热重图。与凹凸棒石对比可知，所得抗菌材料有机物担载量为22.9%。表明凹凸棒石作为载体材料，可以有效实现醛与壳聚糖的反应来制备席夫碱抗菌材料。