[發明專利]一種帶正電的碳點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711310665.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108249420B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 石玉剛;陳杰;朱云潔;吳煜;曾璐瑤
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;A01N59/00;A01P1/00;A23L3/358
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種帶正電的碳點，以聚賴氨酸為碳源制備得到。其制備包括：稱取一定量的聚賴氨酸，用適量去離子水溶解，將混勻的聚賴氨酸水溶液置于微波場中加熱，反應結束經冷卻后加入適量去離子水，超聲處理一段時間，離心，收集碳點水溶液經超微膜透析，再經冷凍干燥后制成所述的帶正電的碳點粉末。還公開了所述的帶正電的碳點在食品抑菌中的應用。本發明制備工藝簡單，產物純度高，反應時間短，碳點尺寸可控，制備得到的具有超富正電碳點可用來抑制食品中的腐敗微生物，選擇性高，在食品安全及熒光復合材料等方面有重大意義和廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種納米材料的制備方法，具體涉及一種帶正電的碳點及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，各種各樣有關碳點的研究引起了人們的廣泛關注。碳納米材料由于具有良好的生物相容性及原料廉價易得的優點，使其被廣泛應用于生物檢測、催化、能源、電子器件以及載藥等方面，但是目前為止有碳點用于抗菌方面的報道較少，更未見有關其在食品貯藏與保鮮方面的應用研究報道。

聚賴氨酸(ε-PL)是賴氨酸的α位羰基和β位氨基結合的聚物。小鼠試驗證實，聚賴氨酸不會對生殖、神經和免疫器官、胚胎和胎兒生長產生毒性。日本已批準ε-PL作為防腐劑添加于食品中。聚賴氨酸的抑菌譜很廣，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母、霉菌的生長都有抑制作用，對細菌的抑菌效果最佳，其次為酵母菌和霉菌。細菌對聚賴氨酸的敏感性較強，最小抑菌濃度都不高于25mg/L；而真菌的最小抑菌濃度較高，尤其是霉菌。聚賴氨酸能耐高溫，加熱后抑菌效果基本不受影響。pH對聚賴氨酸的抑菌性有一定影響，pH為7的抑菌效果較好，抑菌時間比較長；pH為5達到最佳抑菌效果最快，但保持時間不長；在過酸或過堿的條件下抑菌效果不是很好，尤其是在堿性條件下。

聚賴氨酸，由于其表面帶正電荷，可以以靜電吸附的方式與帶負電的細菌表面相結合，帶有正電荷的季銨基親水頭部可取代細菌表面對細胞膜具有穩定作用的Mg²⁺、Ca²⁺，引起細菌膜滲透性調節功能的喪失以及鉀離子和質子的外泄。此外，具有疏水長碳烷烴鏈的季銨鹽衍生物可以穿透細菌的胞壁，與細胞膜中的磷脂雙分子層和膜蛋白發生作用，通過擾動細菌細胞膜磷脂雙分子層的穩定狀態，從而引起細胞膜溶解、內容物泄漏和細菌死亡。這類通過作用于細菌細胞壁/細胞膜而產生抗菌效果的抗菌試劑可以有效避免細菌產生耐藥性，因此季銨鹽類抗菌劑具有十分廣闊的應用前景。

目前，在用有機碳源制備碳點時主要采用自下而上法，其中最常用的有干熱法。但這些方法都存在產率低、成本高、制備工藝復雜、制備的碳點尺寸可控性差等問題。因此，尋求產率高、低成本、簡單易行的新的制備碳點的方法，是進一步有效利用以及拓展碳點應用的必經之路。

發明內容

本發明目的在于解決現有技術中的不足之處，提供了一種帶正電的碳點及其制備方法和應用，本發明方法操作簡單，得到的碳點尺寸可控，在食品抑菌中有廣泛應用。

本發明采用的技術方案如下：

一種帶正電的碳點，以聚賴氨酸為碳源制備得到。

所述碳點的平均粒徑為2～10nm，激發波長320～440nm，依賴于激發波長的發射波長在400～460nm。

所述碳點在270nm附近具有最強的紫外吸收峰；且具有熒光特性，最大激發波長為365nm，最大發生波長為445nm左右。

所述碳點為富正電的碳點，所述碳點的ZETA電位為+40～+50mV。

本發明還提供了一種所述的帶正電的碳點的制備方法，包括：稱取一定量的聚賴氨酸，用適量去離子水溶解，將混勻的聚賴氨酸水溶液置于微波場中加熱，反應結束經冷卻后加入適量去離子水，超聲處理一段時間，離心，收集碳點水溶液經超微膜透析，再經冷凍干燥后制成所述的帶正電的碳點粉末。