一种乳酸链球菌素微胶囊及其制备方法
阅读说明：本技术 一种乳酸链球菌素微胶囊及其制备方法 (Nisin microcapsule and preparation method thereof ) 是由 蒋悦 吴昕奕 董孝容 马灵 李惠 刘耀文 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种乳酸链球菌素微胶囊及其制备方法,所述乳酸链球菌素微胶囊包括内水相层、油相层、外水相层三层,由油相层和外水相层组成的壁材包埋作为芯材的内水相层形成微胶囊,所述内水相层为乳酸链球菌素水溶液,所述油相层由司盘80和大豆油组成,所述外水相层由吐温80和明胶组成,本发明还包括了制备上述乳酸链球菌素微胶囊的方法。该乳酸链球菌素微胶囊无异味、稳定性强、抗菌时间长、不易失效、制备方法简单且成本低。(The invention discloses a nisin microcapsule and a preparation method thereof, wherein the nisin microcapsule comprises three layers, namely an inner aqueous phase layer, an oil phase layer and an outer aqueous phase layer, wherein a microcapsule is formed by embedding an inner aqueous phase layer serving as a core material in a wall material consisting of the oil phase layer and the outer aqueous phase layer, the inner aqueous phase layer is nisin aqueous solution, the oil phase layer consists of span 80 and soybean oil, and the outer aqueous phase layer consists of tween 80 and gelatin. The nisin microcapsule has no peculiar smell, strong stability, long antibacterial time, difficult invalidation, simple preparation method and low cost.)
技术领域
本发明涉及食品抗菌保鲜领域，具体是一种乳酸链球菌素微胶囊及其制备方法。
背景技术
随着人们日益增长的生活需求，食品安全问题愈发成为社会关注的重点。食品安全与食品保鲜息息相关，每年都有人因为食用了微生物腐败食物而导致死亡，但食品在运输储藏期间难免会因为脂质氧化或微生物活动而腐败变质，如何有效的对食品进行抑菌处理、降低食品运输储藏期间的经济成本、保护食品安全成了热点问题。
现有技术中，常使用抗菌剂进行抑菌处理，但该方法抑菌时间短，导致食品货架期延期不明显。而微胶囊技术作为一种新型技术，以人工合成或者天然的特殊材料为壁材，用壁材将芯材进行包埋处理，从而形成一种微型胶囊，芯材通过溶出、扩散等方式能够缓慢的释放到环境中的一种技术。该技术将天壤抗菌物质制备成微胶囊产品，具有能够使天然抗菌物资避免环境因素的干扰，从而达到保护作用，微纳米胶囊不仅可以有效解决天然抗菌物质有气味，易受环境影响等问题，还能让其缓释，延长抗菌时效，延长保鲜内容物货架期，对于保存食品品质有着深远意义。
乳酸链球菌素是乳酸链球菌产生的一种多肽物质。由于乳酸链球菌素可抑制大多数革兰氏阳性菌，并对芽孢杆菌的孢子有强烈的抑制作用，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂，因此常被用作为食品保鲜材料。虽然其无毒、无害且抗菌效果好，但是由于在普通材料中易挥发，限制了食品保鲜时间。此外，乳酸链球菌素加入在普通材料中存在有异味，易受环境影响等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种乳酸链球菌素微胶囊及其制备方法，以至少达到解决乳酸链球菌素用于食品保鲜材料时有异味、易受环境影响、抗菌时间短，易失效的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的目的之一在于：提供一种乳酸链球菌素微胶囊，其特征在于：包括内水相层、油相层、外水相层三层。
进一步的，所述内水相层包括乳酸链球菌素水溶液；所述油相层包括植物油脂和乳化剂；所述外水相层包括表面活性剂和粘结剂。
其中，乳酸链球菌素因其中含有的极性基团(-NH2，-COOH)与水分子间可以形成氢键而具有水溶性，而大豆油不溶于水，因此油与水可分隔成油水界面。然而，加入亲油乳化剂如司盘80，可以连接油相和水相之间的基团，降低油水两相的界面张力，在油相和水相之间形成界面膜，形成由大豆油包裹乳酸链球菌素溶液组成的油包水(W/O)乳状液，防止油和水的单一聚集。随后将合成的W/O乳液滴滴入含有亲水乳化剂吐温80的明胶溶液中。同时对其进行超声处理，利用超声波产生的空化能和强烈的破断力使水相和油相破碎，破碎成较小的液滴。吐温80在界面上被吸附，其亲脂基团连接油相，亲水基团连接水相，形成水包油包水(W/O/W)乳化液，并使其在悬浮体系中长时间保持稳定。
本发明的另一目的在于：提供一种所述乳酸链球菌素微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将乳化剂溶于植物油脂中，然后加入乳酸链球菌素水溶液搅拌混合，搅拌均匀后，加入取表面活性剂和粘结剂并搅拌，在次搅拌均匀后用HCl将pH调整为3-5，然后依次进行超声、离心、冷冻干燥。
进一步的，所述乳化剂为司盘80、聚甘油聚蓖麻油酸酯和聚甘油酯中的一种。
进一步的，所述表面活性剂为吐温80和蔗糖脂肪酸酯中的一种。
进一步的，所述粘结剂为明胶和壳聚糖中的一种。
进一步的，所述乳化剂、表面活性剂的重量比为0.43-2.23：1。
进一步的，所述超声时间为1-5min。
其中，超声搅拌能使负载微粒的溶液具有较均匀的粒径、较高稳定性、较低的多分散性指数。与未处理的纳米纤维相比，超声处理改善了纳米纤维的表面结构、透光率和机械性能，未经过超声的微胶囊在溶液中容易聚集下沉，超声波的空化能和破断力使得微胶囊粒子分散均匀，粒径减小。0-3min内，超声处理时间越长，EN粒径越大，PDI越小，悬浮物粒径越均匀，均匀性越高。3min时最佳，过度超声可能引起微胶囊均匀度降低或破裂。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供了一种乳酸链球菌素微胶囊，解决了乳酸链球菌素用于食品保鲜材料时有异味、易受环境影响、抗菌时间短，易失效的问题。
2.本发明提供了一种乳酸链球菌素微胶囊的制备方法，该方法绿色环保无污染、成本低、工艺简单易操作。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
制备一种nisin(乳酸链球菌素)微胶囊，具体制备方法如下：
称取0.2g司盘80放入20mL大豆油(油相)中，称取1g(0.1g mL-1)的nisin溶于去离子水(内水相)中，将油相与内水相搅拌混合。称取0.15g吐温80与2.5g 1％(w/v)明胶(外水相)将上述混合液加入其中，在25℃下搅拌10min。然后用HCl(1mM)将混合乳状液的pH分别调整为4.2。然后在43kHz，200W的条件下，进行3min的超声处理。在4℃，6000rpm条件下离心5min，经48h冷冻干燥后得到nisin微胶囊。
称取8g聚乙烯醇(PVA)与10g聚丙烯酸钠(PAAS)然后分别溶解在100mL去离子水中，充分搅拌后将溶液混合，并添加不同质量的上述nisin微胶囊(EN)。将聚合物与EN质量比为100：0、95：5、90：10、85：15和80：20的试样分别简写为PVA/PAAS/EN-0％，PVA/PAAS/EN-5％，PVA/PAAS/EN-10％，PVA/PAAS/EN-15％，PVA/PAAS/EN-20％，搅拌2h。然后分别在40kHz和50W下进行15min的超声处理。
将处理后的溶液装入直径为0.5mm的金属毛细管中。用注射泵将喷射流量设定为0.5mL h-1，电压固定20kV，毛细管尖端与收集器的距离20cm制备复合纳米纤维。
实验结果：本实施例的微纳米胶囊的平均半径为320nm，分散均匀，该纳微胶囊形貌平滑均一，网络结构完整，力学性能优异，nisin释放良好，抗菌活性优异。添加nisin微胶囊制得的纳米纤维具有良好的形貌，力学性能、透光率和阻隔性能俱佳。此外，纳米纤维中nisin在16天内最大释放率为(85.28±2.38)％，有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长。该纳米纤维能够有效抑制食品微生物的活性，延长食品的货架期。
实施例2
取nisin微胶囊纳米纤维、和市售PE保鲜膜(靓涤餐厨保鲜膜)进行保鲜实验，具体方法为：整块新鲜屠宰的猪肉放在表面消毒的盘子上，然后用表面消毒的刀修剪多余的脂肪和结缔组织，并将肉切成质量为100g的小块并沥干水分，分为4组，每组5份。将nisin微胶囊纳米纤维制成15cm×15cm的袋子，将100g猪肉样品装入其中并封装；第二组将PVA/PAAS纳米纤维制成15cm×15cm的袋子，将100g猪肉样品装入其中并封装；第三组组以市售PE保鲜膜包裹，以不作任何处理的猪肉片作为对照组，置于4℃下保藏，实验中分别于第1、3、5、9、15、21天对5组猪肉做以下测试。
1)感官测试：从色泽、气味和综合评价3个方面对猪肉样品进行感官评定，每次测定时固定六人对猪肉进行感官评价并打分，取平均值为最终结果，实验结果如表1所示，感官评价表由表2所示。
表1
表2
分数
色泽
猪肉气味
5
鲜红有光泽
有鲜猪肉特有气味，无异味
4
较鲜红有光泽
有鲜猪肉正常气味，无异味
3
暗红没有光泽
稍有腐败气味
2
灰暗红没有光泽
有腐败气味
1
暗褐色没有光泽
有强烈的腐败气味、臭味
2)硫代巴比妥酸(TBARS)值检测：准确称取10.00g绞碎后的肉样，加入50mL质量分数7.5％的三氯乙酸(含质量分数0.1％EDTA)，振荡30min，过滤2次。移取5mL上清液，加入5mL，0.02mol/L 2-硫代巴比妥酸溶液，沸水浴中保持40min后冷却，以转速2000r/min离心5min，取出上清液，加入5mL氯仿摇匀，静置待其分层后取上清液，分别在600nm和532nm处测定吸光度，TBARS值计算公式为：TBARS值(mg/100g)＝(A532-A600)/155×726。实验结果如表3所示。
表3
3)过氧化值(POV)检测：称取5g样品放入碘量瓶中，加入50mL三氯乙烷与冰乙酸(2:1)的混合溶液，待油脂完全溶解，再加入1mL饱和碘化钾溶液，盖上瓶塞，混匀溶液1min，再避光静置5min后加入150mL蒸馏水，摇匀，用硫代硫酸钠作为标准溶液滴定至淡黄色，加入0.5％淀粉溶液作为指示剂，淀粉指示剂显蓝色，继续滴加硫代硫酸钠试剂至蓝色消失，并用水做空白对照实验。POV值计算公式为：POV(meq/kg)＝(Vl-V2)×c×1000/m。式中：V1为样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL)；V2为空白试验时消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积(mL)；c为硫代硫酸钠标准溶液浓度(mol/L)；m为样品质量(g)。实验结果如表4所示
表4
4)微生物指标测定：按照GB4789.2-94《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》进行测定[6]，结果以对数表示。Log CFU/g(CFU,colony Forming Unit)。评价标准对照肉质量卫生指标菌落总数一般建议标准(新鲜肉为l万个/g以下，次鲜肉为1-100万个/g，变质肉为100万个/g以上)。实验结果如表5所示。
表5
综上，由表1可知，无论从色泽、气味还是综合评价来看，相比于PE保鲜膜和PVA/PAAS纳米纤维，由本方法制得的nisin微胶囊纳米纤维都具有更好的保鲜效果。由表3-5可知，21天中，四组猪肉中的TBARS含量、过氧化值和微生物指标值都有明显增加，但nisin微胶囊纳米纤维组增加量最少，TBARS代表肉类样品脂肪氧化程度，由此可见保鲜效果nisin微胶囊纳米纤维＞PVA/PAAS纳米纤维＞PE保鲜膜，由本发明方法制得的nisin微胶囊在食品保鲜方面有很大的应用潜力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
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