一种抗菌性纳米纤维素微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，至少由2,2,6,6‑四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、壳聚糖作为壁材，茶多酚、乳酸链球菌素中的一种或两种作为芯材所组成，本发明专利技术还提供了制备上述抗菌性纳米纤维素微胶囊的方法；与现有技术相比，本发明专利技术通过外包纳米纤维素来提高微胶囊的机械性能，解决了目前常用壁材机械强度低的问题，延长了微胶囊的作用时效，负载茶多酚/乳酸链球菌素可以有效抑制多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，还可选择性地添加各类抗菌剂，以达到不同的抗菌效果，制备方式灵活，产品品种丰富；再者，本发明专利技术的抗菌性纳米纤维素微胶囊制备方法简单易操作，制备成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌性纳米纤维素微胶囊及其制备方法
本专利技术涉及食品抗菌保鲜
，具体涉及一种抗菌性纳米纤维素微胶囊及其制备方法
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对食品质量的要求也不断提高，越来越注重食品安全的问题，食品在贮藏期间因为脂质氧化或微生物活动极腐败变质，导致食品在运输和贮藏期间的经济成本不断加大，因此需要对食品进行抑菌处理。现有技术中，往往在食品长时间运输和贮藏过程中添加抗菌剂进行抑菌处理，但由于抗菌剂的抑菌时效短，导致食品货架期延长不明显。抗菌微胶囊作为一种新兴技术，通过控制抗菌微胶囊芯材的抗菌剂释放速度来提高其利用率，可以增强抗菌剂稳定性、延长抗菌剂时效性，同时还可以掩盖某些抗菌剂散发的令人不愉快的味道。因此研究高效的抗菌保鲜微胶囊对于保存食品品质和延长食品货架期具有深远的意义和影响。现有技术中，微胶囊主要由壳聚糖或环糊精作为壁材，但单用壳聚糖或环糊精制备的微胶囊的机械性能较差，微胶囊的破裂强度较低，微胶囊容易出现缝隙，从而导致微胶囊缓释能力较低，时效较短；再者，目前微胶囊抗菌性普遍不高，限制了微胶囊的应用范围。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种机械性能高、抗菌性能强、时效长的抗菌性纳米纤维素微胶囊。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，至少由2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)氧化纳米纤维素(CNF)、壳聚糖(CS)作为壁材，茶多酚(GTP)、乳酸链球菌素(Nisin)中的一种或两种作为芯材所组成。本专利技术的一种抗菌性纳米纤维素微胶囊中，纳米纤维素是一种力学强度极高的天然纳米材料，低密度，高强度和模量，具有高带电表面，而且具有生物安全性的优点；茶多酚对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、幽门螺杆菌、芽孢杆菌、链球菌等细菌的生长繁殖均有不同程度的抑制作用，具有抗菌谱广、抗菌作用强、不易使细菌产生耐药性的特点；乳酸链球菌可抑制大多数革兰氏阳性细菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，乳酸链球菌素被食用后，在人体的生理pH条件和α-胰凝乳蛋白酶作用下很快水解成氨基酸，不会改变人体肠道内正常菌群以及产生如其它抗菌素所出现的抗性问题，更不会与其它抗菌素出现交叉抗性，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。本专利技术创造性地把纳米纤维素胶囊与茶多酚、乳酸链球菌素组合成抗菌性纳米纤维素微胶囊，在保证抗菌性纳米纤维素微胶囊的高机械性能时，茶多酚、乳酸链球菌素作为单独抗菌性或联合抗菌性可以使纳米纤维素微胶囊达到足够高的抗菌性；另外，纳米纤维素微胶囊可对茶多酚、乳酸链球菌素起到缓释的作用，延长了纳米纤维素微胶囊的抗菌时效性。进一步地，抗菌性纳米纤维素微胶囊为由2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、壳聚糖、茶多酚、乳酸链球菌素组成的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊进一步地，抗菌性纳米纤维素微胶囊为由1-1.5wt％的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、0.05-0.4wt％的壳聚糖、0.5-1wt％的茶多酚和0.5-1wt％的乳酸链球菌素组成的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊。本专利技术还提供了一种抗菌性纳米纤维素微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浮液的制备：称取适量的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素于去离子水中充分搅拌，超声4-8次，每次30min，用100目细筛过滤静置，除去气泡，获得1-1.5wt％浓度的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浊液；(2)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液的制备：称取适量阳离子型壳聚糖粉溶于乙酸水溶液中，在室温下搅拌10-20h，获得一定浓度的壳聚糖溶液；然后将壳聚糖溶液加入到步骤(1)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浮液中，直至2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素与壳聚糖的质量比为9:1-8:2，得到混合液；在室温下对混合液磁力搅拌0.5-2h，直至混合均匀，然后在冰水中水浴超声15-45min后，在4℃下静置至无气泡，得到pH为2-3的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液；(3)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素复合悬浊液的制备：称取适量茶多酚溶解到pH为1.0的氯化钾溶液中，得到一定浓度的茶多酚溶液，然后将茶多酚溶液缓慢滴入步骤(2)中的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液并磁力搅拌混合均匀，直至茶多酚与2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液的干物质的质量比为1:8-3:8时停止滴加；再称取适量乳酸链球菌素粉缓慢加入到悬浊液中并磁力搅拌混合均匀，直至乳酸链球菌素与2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液的干物质的质量比为1:8-3:8时停止滴加，得到2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素复合悬浊液，然后放置在水浴中搅拌1-4h混合均匀后，待用；(4)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊的制备：通过蠕动泵以一定速度将0.4mol/L浓度的硫酸钠溶液滴入2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素复合悬浊液中，使硫酸钠与2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖悬浊液的干物质的质量比为1:2-1:4，同时加入适量聚山梨酯80，搅拌4h后，在4℃下于离心机中以7000-9000rpm转速离心10-30min，收集离心出的粗质2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊，并置于真空干燥机中冷冻干燥36-48h，再在真空干燥机内25℃风干24-28h，最终获得2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊。具体地，步骤(3)中，茶多酚和乳酸链球菌素加入到2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液的顺序可变成：先将乳酸链球菌素加至2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液混合并磁力搅拌均匀后，再加入茶多酚混合并磁力搅拌均匀。具体地，步骤(4)中，聚山梨酯80的添加量为2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素复合悬浊液体积的1.5-2.0％。具体地，步骤(4)中，硫酸钠溶液滴加速度不能超过0.5mL/min。硫酸钠溶液滴加速度过快，粗质2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊的沉淀量会减少，产品产量会缩减。与现有技术相比，本专利技术存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，其特征在于，所述抗菌性纳米纤维素微胶囊至少由2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、壳聚糖作为壁材，茶多酚、乳酸链球菌素中的一种或两种作为芯材所组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，其特征在于，所述抗菌性纳米纤维素微胶囊至少由2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、壳聚糖作为壁材，茶多酚、乳酸链球菌素中的一种或两种作为芯材所组成。


2.根据权利要求1所述的一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，其特征在于，所述抗菌性纳米纤维素微胶囊为由2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、壳聚糖、茶多酚、乳酸链球菌素组成的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊。


3.根据权利要求1所述的一种抗菌性纳米纤维素微胶囊，其特征在于，所述抗菌性纳米纤维素微胶囊为由1-1.5wt％的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素、0.05-0.4wt％的壳聚糖、0.5-1wt％的茶多酚和0.5-1wt％的乳酸链球菌素组成的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素微胶囊。


4.一种抗菌性纳米纤维素微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浮液的制备：称取适量的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素于去离子水中充分搅拌，超声4-8次，每次30min，用100目细筛过滤静置，除去气泡，获得1-1.5wt％浓度的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浊液；
(2)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖复合悬浊液的制备：称取适量阳离子型壳聚糖粉溶于乙酸水溶液中，在室温下搅拌10-20h，获得一定浓度的壳聚糖溶液；然后将壳聚糖溶液加入到步骤(1)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素悬浮液中，直至2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素与壳聚糖的质量比为9:1-8:2，得到混合液；在室温下对混合液磁力搅拌0.5-2h，直至混合均匀，然后在冰水中水浴超声15-45min后，在4℃下静置至无气泡，得到pH为2-3的壳聚糖-2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素复合悬浊液；
(3)2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基氧化纳米纤维素-壳聚糖负载茶多酚/乳酸链球菌素复合悬浊液的制备：称取适量茶多酚溶解到pH为1.0的氯化钾溶液中，得到一定浓度的茶多酚溶液，然后将茶多酚溶液缓慢滴入步骤(2)中的2,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：张萍，都津铭，高德，
申请(专利权)人：浙大宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33