[发明专利]乳酸链球菌素/壳聚糖纳米粒子抗菌膜及制备方法和用途

说明书

本发明属于抗菌防腐剂及食品保鲜包装材料领域，具体涉及一种乳酸链球菌素/壳聚糖纳米粒子抗菌膜及制备方法和用途。通过将乳酸链球菌素与γ‑聚谷氨酸交联，随后加入壳聚糖，使其与γ‑聚谷氨酸交联制备得到负载乳酸链球菌素的γ‑聚谷氨酸/壳聚糖纳米粒子，以改善乳酸链球菌素在使用过程中生物活性减少的缺陷，提高其利用率。随后将负载了乳酸链球菌素的壳聚糖纳米粒子通过静电纺丝的方法制成抗菌膜，以减少壳聚糖纳米粒子直接在食品表面喷洒时出现的聚集和下降现象，避免封装物质生物活性的降低，从而达到长效抗菌与高效利用的目的。本发明操作简单，将抗菌膜应用于奶酪制品的保鲜可有效抑制致病微生物的生长，延长制品的保质期。

技术领域

本发明属于食品抗菌保鲜领域，具体涉及一种乳酸链球菌素/壳聚糖纳米粒子抗菌膜及制备方法和用途。

背景技术

乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌产生的一种多肽物质。乳酸链球菌素能有效地抑制引起食品腐败的许多革兰氏阳性细菌，如金黄色葡萄球菌及单增核李斯特氏菌等的生长和繁殖，且是GRAS认证安全的食品防腐剂。食用后很快会水解成氨基酸，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，是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。现己广泛应用于乳制品、罐头制品、鱼类制品和酒精饮料中。

但是在食品中直接使用乳酸链球菌素，其生物活性容易减少，因为乳酸链球菌素会与食品中的脂质和蛋白质结合。现在的研究热点是利用食品生物聚合物进行封装来克服乳酸链球菌素直接使用的缺陷，因生物聚合物具有生物可降解性、生物相容性及便宜易得等特点。γ-聚谷氨酸和壳聚糖是生物聚合物的两个代表。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)在国际化妆品药典上的命名为纳豆胶。聚谷氨酸是芽孢杆菌属产生的带负电的多聚氨基酸，其结构是由D型和L型谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基以肽键形式形成的聚合物。γ-聚谷氨酸具有良好的水溶性、对金属离子的超强吸附性和生物可降解性，在体内会降解为无毒的短肽和氨基酸单体，是一种环保型高分子材料。可作为保水剂、重金属离子吸附剂以及药物载体等，在化妆品、食品及医药等产业均有很大的使用价值。

而壳聚糖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，因其具有广谱杀菌活性而在食品工业中备受关注。壳聚糖可溶于稀酸、甲酸及乙酸中，但不溶于水和绝大多数有机溶剂。壳聚糖无毒、无害，因其安全性、微生物可降解性等优点而被各行各业广泛使用。壳聚糖被用作增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760。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γ-聚谷氨酸交联制备壳聚糖纳米粒子。可以将一些阳离子分子，例如乳酸链球菌素包封在纳米粒子之中。

然而，纳米粒子直接在食品表面喷洒时很容易出现聚集和下降现象，降低了封装物质的生物活性。因此可以将壳聚糖纳米颗粒载入到纳米纤维中，从而纳米颗粒被固定在纤维膜上。静电纺丝是目前可以连续制备纳米纤维且操作方式较温和的方式，其制备的纳米纤维膜具有比表面积大、纳米级孔隙及活性化合物的高封装性等优点。许多聚合物如聚环氧乙烷、聚乳酸和聚乙烯醇因其优良的性能已被广泛用于制备纳米纤维膜。

国内有很多关于壳聚糖和静电纺丝的专利申请：中国专利CN103706335A公开了一种铁/壳聚糖/聚氧化乙烯复合纳米纤维膜除砷材料及其静电纺丝制备方法；中国专利CN103467772A公开了一种壳聚糖/γ-聚谷氨酸聚电解质海绵及制备方法及用途；中国专利CN105713244A公开了一种去除水中金属离子的聚谷氨酸-壳聚糖凝胶的制备方法；中国专利CN103041714A公开了一种改性壳聚糖复合静电纺丝纳米纤维的复合超滤及其制备方法；中国专利CN102776709A公开了一种静电纺丝制备聚乙烯吡咯烷酮/壳聚糖复合纳米纤维膜。

将负载乳酸链球菌素的壳聚糖纳米粒子与静电纺丝相结合，研究实验原料配方及其工艺参数，对于开发新型的食品活性包装具有重要意义。

发明内容