本發明屬于功能性纖維膜制備領域，具體涉及一種檢測并吸附尼古丁的纖維膜極其制備方法。
背景技術：
膠原蛋白是細胞外基質的一種結構蛋白質，含有一個或幾個由α-鏈組成的三螺旋結構區，常用于食品、化工、醫療、生物合成等領域。
一般而言，鯢皮常作為廢棄物進行丟棄，造成了一定的浪費和環境污染。目前，利用鯢皮進行膠原的提取主要是酶解法和熱法提取。熱法提取一般需進行帶壓操作，且處理時間長，所得產品的相對分子質量范圍分布較寬，難以獲得所需的膠原蛋白。利用酶法提取雖然具有一定的便利性和高效性，但酶的選擇是至關重要的，如何針對具體的需求采用特定的酶和酶解條件，需要進行大量的摸索。
目前，在利用膠原進行纖維膜的制備方面，已有不少研究，如《electrospinningofcollagennanofiberscaffoldsfrombenignsolvents》。影響靜電紡絲的主要因素有原料性質、溶劑、電壓、接收材料、接收距離、溫度和濕度。其中，原料性質和溶劑通常起著決定性的作用。原料的相對分子質量、溶劑對原料的溶解性以及溶劑的揮發性決定纖維的可紡性。一般而言，為了避免有機溶劑對人體的危害，盡量選擇毒性小或者無毒的溶劑。
尼古丁又稱煙堿，是煙草中含量最多的一種生物堿，具有成癮性和致癌性，對身體健康具有重大的威脅。在制備尼古丁傳感器方面，利用尼古丁對膽堿酯酶活性具有抑制作用來檢測尼古丁，是常用方法之一。然而，對用于固定膽堿酯酶的基底材料的選擇，是決定能否高效檢測尼古丁的主要因素。
當制備具有高效檢測尼古丁功能的纖維膜時，如該纖維膜還能對尼古丁具有高效吸附能力，則還可有望將其制備空氣凈化材料或者煙頭濾嘴。然而，目前在這方面的研究尚未深入。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種檢測并吸附尼古丁的纖維膜的制備方法，其包括如下步驟：
（1）利用微細粉碎機對將鯢皮進行粉碎處理，加入水，控制質量分數為8~10%，置于微波爐中，于功率450~550w下處理0.5~1.0分鐘；濾干，加入質量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；
（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；
（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質量分數為5~6%，加入5.00~6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00~2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00~3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶，于30~35℃下，溫和攪拌反應2.5~3.0小時；于100℃下，滅活10分鐘；
（4）將步驟（3）置于-70℃下，預凍10分鐘，之后進行真空冷凍干燥，然后進行粉碎；
（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.12~0.15g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分數為0.3~0.5%的tween-80，充分攪拌均勻；
（6）利用靜電紡絲設備對步驟（5）所得溶液進行靜電紡絲，設置電壓為20kv，溶液推進速度為0.8~1.0ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；
（7）將所得纖維膜置于體積分數為0.15~0.30%的戊二醛溶液中，置于20~25℃中反應30~45分鐘。
優選的，步驟（3）中，所述質量分數為5.5%，酶的加入量為5.50nfu/mg胃蛋白酶、2.20nfu/mg木瓜蛋白酶和3.30nfu/mg菠蘿蛋白酶。
優選的，步驟（3）中，于35℃下，溫和攪拌反應3.0小時。
優選的，步驟（5）中，將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.13g/ml的溶液。
優選的，步驟（5）中，向所得溶液加入體積分數為0.35%的tween-80。
優選的，在步驟（7）中，所述戊二醛溶液的體積分數為0.20%。
優選的，步驟（7）中，將所得纖維膜置于體積分數為0.20%的戊二醛溶液中，置于22℃中反應40分鐘。
本發明的另外一個目的還在于提供由上述方法制備得到的高效檢測并吸附尼古丁的鯢皮膠原蛋白纖維膜。
在本發明的研究中，發明人發現，酶的選擇對于纖維可紡性具有決定性的作用，這可能是由于所得膠原蛋白的分子量及其分子量分布情況影響的。另外，預處理對于可紡性也非常重要，更為重要的是，預處理影響著膽堿酯酶的固定，這可能是由于預處理的不同對羥基的密度有著重大影響，同時也可能是預處理過程影響著所得纖維膜的性質，從而在戊二醛交聯時，纖維不易快速降解而提高后續的酶固定化效果。本發明還發現，tween80的加入對于可紡性也具有較大的影響，其加入可能使得紡絲原料更好的分散，利于在紡絲過程中形成泰勒錐以便平穩紡絲。如本發明的一個對比實施例所示，當僅采用胃蛋白酶或者僅采用木瓜蛋白酶時，所得酶解物質利用乙酸和其它幾種常用有機試劑幾乎無法進行靜電紡絲。再如本發明另一個對比實施例，當省略本發明步驟（2）的預處理時，利用所得纖維膜進行戊二醛交聯后，對于尼古丁的檢測效果出現大幅降低；同時，需利用dmf和thf（9:1v/v）的溶液體系才能進行紡絲，不過這種溶液體系的毒性較強，當溶劑殘留時，是不宜將所得纖維膜作為煙頭濾嘴的。
在取得本發明結果之后，在本發明技術的基礎上，發明人發現，針對于蛇皮，通過調整預處理步驟的有無、三種所用酶的使用（任一種單獨使用、任兩兩組合和三種同時使用）、紡絲溶劑的選擇，均難以獲得具有靜電紡絲可紡性的膠原蛋白。
本發明相對于現有技術的優點：
1、本發明有效利用了鯢皮作為膠原蛋白制備源，并獲得了鯢皮膠原蛋白纖維膜；
2、本發明所得纖維膜對于尼古丁具有高效的檢測效果，可用于制備相應的尼古丁傳感器；
3、本發明所得纖維膜對于尼古丁還具有較高的吸附效果，可用作尼古丁的吸附材料；
4、本發明所用紡絲溶劑毒性很小，所得纖維膜經常規的溶劑揮發處理后，可以安全的用作煙頭濾嘴材料。
具體實施方式
以下結合實施例進一步對本發明進行說明，值得一提的時，下述實施例僅僅起到示例作用，并非旨在對本發明有所限定，本領域的技術人員應該理解，凡是符合本發明精神的技術方案均屬于本發明的保護范圍。
實施例1
（1）利用微細粉碎機對將鯢皮進行粉碎處理，加入水，控制質量分數為10%，置于微波爐中，于功率450w下處理1.0分鐘；濾干，加入質量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；
（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；
（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質量分數為5%，加入5.00nfu/mg胃蛋白酶、2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00nfu/mg菠蘿蛋白酶，于35℃下，溫和攪拌反應2.5小時；于100℃下，滅活10分鐘；
（4）將步驟（3）置于-70℃下，預凍10分鐘，之后進行真空冷凍干燥，然后進行粉碎；
（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.12g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分數為0.3%的tween-80，充分攪拌均勻；
（6）利用靜電紡絲設備對步驟（5）所得溶液進行靜電紡絲，設置電壓為20kv，溶液推進速度為1.0ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；
（7）將所得纖維膜置于體積分數為0.30%的戊二醛溶液中，置于25℃中反應30分鐘。
實施例2
（1）利用微細粉碎機對將鯢皮進行粉碎處理，加入水，控制質量分數為8%，置于微波爐中，于功率450w下處理0.5分鐘；濾干，加入質量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；
（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；
（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質量分數為6%，加入6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00nfu/mg木瓜蛋白酶和3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶，于30℃下，溫和攪拌反應3.0小時；于100℃下，滅活10分鐘；
（4）將步驟（3）置于-70℃下，預凍10分鐘，之后進行真空冷凍干燥，然后進行粉碎；
（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.15g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分數為0.5%的tween-80，充分攪拌均勻；
（6）利用靜電紡絲設備對步驟（5）所得溶液進行靜電紡絲，設置電壓為20kv，溶液推進速度為0.8ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；
（7）將所得纖維膜置于體積分數為0.15%的戊二醛溶液中，置于20℃中反應45分鐘。
實施例3
（1）利用微細粉碎機對將鯢皮進行粉碎處理，加入水，控制質量分數為9%，置于微波爐中，于功率500w下處理1.0分鐘；濾干，加入質量體積比為2%的雙氧水的水溶液，靜置30分鐘，之后用水清洗，濾干；
（2）加入1.0mol/l的鹽酸溶液，超聲波輔助下，處理10~12分鐘，用水清洗，濾干；
（3）向步驟（2）所得物加入水，控制質量分數為5.5%，加入5.50nfu/mg胃蛋白酶、2.20nfu/mg木瓜蛋白酶和3.30nfu/mg菠蘿蛋白酶，于35℃下，溫和攪拌反應3.0小時；于100℃下，滅活10分鐘；
（4）將步驟（3）置于-70℃下，預凍10分鐘，之后進行真空冷凍干燥，然后進行粉碎；
（5）將步驟（4）所得物溶于乙酸中，制備成濃度為0.13g/ml的溶液，并向所得溶液加入體積分數為0.35%的tween-80，充分攪拌均勻；
（6）利用靜電紡絲設備對步驟（5）所得溶液進行靜電紡絲，設置電壓為20kv，溶液推進速度為0.9ml/h，接收距離為15cm，得到靜電紡絲纖維膜；
（7）將所得纖維膜置于體積分數為0.20%的戊二醛溶液中，置于22℃中反應40分鐘。
實驗例1
對實施例1~實施例3所得纖維膜進行尼古丁含量檢測和尼古丁吸附試驗，結果為：
對尼古丁的檢測線性范圍為7.5×10-7~5.0×10-2mol/l，最低檢測限均不高于3.5×10-7mol/l。
將所得纖維膜填充于市售吸煙嘴中，將香煙（嬌子牌）固定在吸煙嘴上，點燃香煙真空抽濾，燃燒完畢后，利用甲醇沖洗，利用gc/ms分析。
經分析，實施例1~3所得纖維膜對于香煙中尼古丁的吸附量分別為72.5%、72.1%和76.4%。
對比實施例1
除單獨使用5.00~6.00nfu/mg胃蛋白酶、2.00~2.50nfu/mg木瓜蛋白酶和3.00~3.50nfu/mg菠蘿蛋白酶中的任意一種或者任意兩種之外，其余與實施例3一致。
所得酶解物質均無法進行靜電紡絲（所選紡絲溶劑為dmf、thf、六氟異丙醇、乙酸中的一種或者任意兩種混合溶液）。
對比實施例2
除省去步驟（2）之外，其余與實施例3一致。僅當采用dmf和thf（9:1v/v）的溶液體系才能進行紡絲。
對尼古丁最低檢測限均為1.2×10-5mol/l。
對比實施例3
除不添加tween-80之外，其余與實施例3一致。紡絲時，紡絲過程不連續，常出現溶液從針頭掉落的現象。
所得纖維膜對尼古丁最低檢測限均為2.7×10-3mol/l。
對比實施例4
除原料為蛇皮，對實施例3中的步驟（2）進行“有無”選擇、對所用酶進行“任一種單獨使用、任兩兩組合和三種同時使用”選擇，并以dmf、thf、六氟異丙醇、乙酸中的一種或者任意兩種混合溶液作為紡絲溶液。發現，上述方案不具備可紡性。