一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，具体涉及一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法及其应用。该方法通过以下步骤实现：（1）制备γ‑PGA‑CS‑Nisin Z‑月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶（2）配制壳层纺丝溶液（3）制备芯层纺丝溶液(4)制备核壳型复合纳米纤维膜的。本发明专利技术的核壳型复合纳米纤维膜，具有比表面积大、孔隙率高、表面效应等优势，将无毒无害的生物抗菌剂Nisin包埋到纳米纤维内部，制备的纳米纤维膜具有良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性等优点，应用于水产品保鲜方面有着广阔的前景；本发明专利技术的核壳型复合纳米纤维膜，内部纳米纤维直径达到了纳米级，可有效地与细菌接触，提高其抑菌效果。

【技术实现步骤摘要】
一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法及其应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法及其应用。
技术介绍
海鲜可能被细菌病原体污染，如弧菌和沙门氏菌。弧菌自然发生在海洋环境中，沙门氏菌在生产或加工过程中会污染海产品。两种类型的细菌在食用时都与胃肠道问题有关。由于这两种细菌都可以在长期冷冻条件下存活，因此这些细菌的污染是海产业关注的问题。可生物降解的可食用薄膜可以控制食源性病原体在海产品上的生长。壳聚糖是一种天然的高分子化合物，是由几丁质经过脱乙酰作用得到的带正电荷的天然碱性多糖，在虾和蟹的壳中含量丰富。壳聚糖不仅具有良好的生物相容性，生物降解性和无毒性，而且还具有良好的抗菌性能，可抑制某些病原微生物(如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)的生长。壳聚糖带有正电，利用此特点在液态介质中与带有负电荷的聚γ-谷氨酸交联。聚γ-谷氨酸，简称γ-PGA，是一种由L-和D-谷氨酸单体通过γ-谷氨酰键在酶催化作用下，链接而成的一种非核糖体多肽，分子链上具有大量侧链羧基，可在分子内部或分子间形成氢键。具有生物可降解性、易于修饰性、保水性、增溶性、缓释性。Nisin，即乳酸链球菌素（亦称乳链菌肽），是一种天然生物活性抗菌肽，是利用生物技术提取的一种纯天然、高效、安全的多肽活性物质。Nisin对包括食品腐败菌和致病菌在内的许多革兰氏阳性菌具有强烈的抑制作用，是目前世界上唯一被允许用作食品添加剂的细菌素。月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐，近年来，随着人们消费水平的提高，对食品加工和保藏的要求向‘绿色’‘安全’的方向转变，因此，开发研制高效安全的食品防腐剂已经成为食品添加剂领域研究的热点，作为一种新型的食品防腐剂，月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐（LAE）的出现符合当前食品添加剂的发展趋势。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法，该方法制备的纤维膜，其内部纳米纤维直径达到了纳米级，可有效地与细菌接触，抑菌效果好。本专利技术还提供了一种上述核壳型复合纳米纤维膜的应用。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：本专利技术提供了一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：（1）γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶的制备：取壳聚糖和γ-PGA溶于月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液中，制得γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液；取乳酸链球菌素溶于盐酸水溶液中，得到的乳酸链球菌素溶液；然后将γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸溶液和乳酸链球菌素溶液混合，搅拌；调节pH为6.0，得γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶；（2）壳层纺丝溶液配制：取壳聚糖溶于乙酸水溶液中，制得的壳聚糖溶液；取聚己内酯溶于乙酸水溶液中，制得的聚己内酯溶液；取壳聚糖溶液与聚己内酯溶液共混，制得壳层纺丝溶液；（3）芯层纺丝溶液的制备：取明胶溶于乙酸水溶液中，磁力搅拌，制得的明胶溶液；取步骤（1）制得的γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸纳米凝胶与明胶溶液共混，静置，得到芯层纺丝溶液，备用；(4)核壳型复合纳米纤维膜的制备：取步骤（2）的壳层纺丝溶液与步骤（3）的芯层纺丝溶液，采用同轴静电纺丝法制得初产品，干燥，制得核壳型复合纳米纤维膜。进一步的，步骤（1）中，所述月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液的浓度为0.02M；所述壳聚糖、γ-PGA和月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液的质量比为1:1:1；所述乳酸链球菌素溶液的浓度为5-15mg/mL；所述盐酸水溶液的浓度为0.02M；所述γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸溶液和乳酸链球菌素溶液的体积比为1:1；所述pH值采用0.02M盐酸进行调节。进一步的，步骤（1）中，所述搅拌的时间为30min，搅拌速率为500r/min。进一步的，步骤（2）中，所述壳聚糖溶液的浓度为15mg/mL；所述聚己内酯溶液的浓度为60mg/mL；所述壳聚糖溶液与聚己内酯溶液的体积比为2～5:5～8；所述乙酸水溶液的体积浓度为80%。进一步的，步骤（3）中，所述明胶溶液的浓度为300mg/mL；所述乙酸水溶液的体积浓度为80%；所述γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸纳米凝胶与明胶溶液的体积比为1:1。进一步的，步骤（3）中，所述磁力搅拌为在45℃下，450r/min搅拌2h；所述静置的时间为不少于24h。进一步的，步骤（4）中，所述壳层纺丝溶液与芯层纺丝溶液的体积比为1:1。本专利技术所使用的同轴静电纺丝的参数为：纺丝电压22kV，接收距离15cm，壳层溶液流速0.9mL/h，芯层溶液流速0.3mL/h。上述初产品干燥至含水率不高于8%。本专利技术还提供了一种利用上述制备方法制备的核壳型复合纳米纤维膜在水产品保鲜中的应用。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术的核壳型复合纳米纤维膜，具有比表面积大、孔隙率高、表面效应等优势，将无毒无害的生物抗菌剂Nisin包埋到纳米纤维内部，制备的纳米纤维膜具有良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性等优点，应用于水产品保鲜方面有着广阔的前景；（2）本专利技术的核壳型复合纳米纤维膜，内部纳米纤维直径达到了纳米级，可有效地与细菌接触，提高其抑菌效果；（3）γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液同Nisin协同作用下，提高抑菌性通过聚电解质自组装原理将γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液与Nisin制备得到γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶控释系统，Nisin可缓慢释放，延长抑菌时间，避免了外界因素的影响，用于水产品保鲜，可获得较长时间的保鲜效果，为水产品运输、销售争取了黄金时间；（4）本专利技术的核壳型复合纳米纤维膜，可以克服游离态Nisin受外部环境因素的影响大的问题，将Nisin包埋到纳米纤维内部，Nisin生物活性稳定性趋于稳定，使得Nisin可持续发挥作用。（5）本专利技术的核壳型复合纳米纤维膜的制备，方法简单易行、工艺合理、产品性能稳定。具体实施方式为了充分公开本专利技术的核壳型复合纳米纤维膜及其制备方法与应用，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1（1）γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶的制备：取壳聚糖和γ-PGA溶于0.02M月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液中，制得20mg/mL的γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液；取Nisin溶于0.02M的盐酸水溶液中，得到10mg/mL的Nisin溶液；然后将γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液和Nisin溶液以体积比1:1的比例混合，500r/min搅拌30min；滴加0.02M盐酸至pH为6.0，得γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶；（2）壳层纺丝溶液配制：取壳聚糖溶于体积浓度为80%的乙酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）γ-PGA-CS-Nisin Z-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶的制备：取壳聚糖和γ-PGA溶于月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液中，制得γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液；取乳酸链球菌素溶于盐酸水溶液中，得到的乳酸链球菌素溶液；然后将γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸溶液和乳酸链球菌素溶液混合，搅拌； 调节pH为6.0，得γ-PGA-CS-Nisin Z-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶；/n（2）壳层纺丝溶液配制：取壳聚糖溶于乙酸水溶液中，制得的壳聚糖溶液；取聚己内酯溶于乙酸水溶液中，制得的聚己内酯溶液；取壳聚糖溶液与聚己内酯溶液共混，制得壳层纺丝溶液；/n（3）芯层纺丝溶液的制备：取明胶溶于乙酸水溶液中，磁力搅拌，制得的明胶溶液；取步骤（1）制得的γ-PGA-CS-Nisin Z-月桂酸精氨酸纳米凝胶与明胶溶液共混，静置，得到芯层纺丝溶液，备用；/n(4) 核壳型复合纳米纤维膜的制备：取步骤（2）的壳层纺丝溶液与步骤（3）的芯层纺丝溶液，采用同轴静电纺丝法制得初产品，干燥，制得核壳型复合纳米纤维膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗病原体污染的核壳型复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶的制备：取壳聚糖和γ-PGA溶于月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液中，制得γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸(LAE)溶液；取乳酸链球菌素溶于盐酸水溶液中，得到的乳酸链球菌素溶液；然后将γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸溶液和乳酸链球菌素溶液混合，搅拌；调节pH为6.0，得γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸(LAE)纳米凝胶；
（2）壳层纺丝溶液配制：取壳聚糖溶于乙酸水溶液中，制得的壳聚糖溶液；取聚己内酯溶于乙酸水溶液中，制得的聚己内酯溶液；取壳聚糖溶液与聚己内酯溶液共混，制得壳层纺丝溶液；
（3）芯层纺丝溶液的制备：取明胶溶于乙酸水溶液中，磁力搅拌，制得的明胶溶液；取步骤（1）制得的γ-PGA-CS-NisinZ-月桂酸精氨酸纳米凝胶与明胶溶液共混，静置，得到芯层纺丝溶液，备用；
(4)核壳型复合纳米纤维膜的制备：取步骤（2）的壳层纺丝溶液与步骤（3）的芯层纺丝溶液，采用同轴静电纺丝法制得初产品，干燥，制得核壳型复合纳米纤维膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液的浓度为0.02M；所述壳聚糖、γ-PGA和月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐水溶液的质量比为1:1:1；所述乳酸链球菌素溶液的浓度为5-15mg/mL；所述盐酸水溶液的浓度为0.02M；所述γ-PGA-CS-月桂酸精氨酸溶液和乳酸链球菌素溶液的体积比为1:1；所述pH值...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨革，谷松鹤，车程川，刘金锋，巩志金，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37