一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液及应用

本发明属于纳米乳液，具体涉及一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液及应用。

背景技术：

1、近几十年来，全球包装市场稳步增长，软包装市场的销量主要来自于食品行业，包装作为有效屏障，保护产品免受物理损坏、环境污染和其他外部因素的影响，从而在产品保质期内保持产品的质量和安全。

2、为了应对不可生物降解聚合物造成的环境危机及控制食源性疾病，开发可生物降解活性包装是保护食品安全，提高易腐食品保质期的有效措施。其中，活性包装是最有前途的可生物降解食品包装之一，将抗菌剂、抗氧化剂、调味剂或着色剂等物质装入包装系统，以赋予薄膜所需的功能特性。

3、ε-聚赖氨酸(ε-pl)是由微生物发酵而成的新型食品防腐剂，是100％的天然产物，具有高水溶性、高热稳定性和低毒性；鼠尾草酸(ca)是迷迭香精油的主要活性成分，具有出色的抗菌和抗氧化特性。但天然活性物质很容易受到外界环境(包括光、热、氧气、ph等)的影响。如果将活性物质直接添加到可降解包装薄膜中，在成膜过程中会出现延展性差、混溶性和相分离性差、活性物质不稳定和快速迁移等现象。

4、目前，许多纳米递送系统已被用作改善薄膜性能的新策略，包括纳米颗粒、脂质体、乳液和微胶囊等。将纳米递送系统分散在成膜液分散体中形成薄膜，最终薄膜以受控方式从基质中释放活性化合物。由固体纳米颗粒稳定的乳液被称为皮克林乳液，它是一种生物活性化合物的持续输送系统。固体纳米颗粒不可逆地吸附在油水界面上，形成长期的空间保护，具有稳定相界面的显著能力。细菌纤维素纳米晶(bcns)是由木醋酸杆菌(acetobacterxylinum)发酵而成的细菌纤维素通过强酸水解去除无定形区域而获得带负电的棒状晶体。由于其优异的机械、热和气体阻隔性能，可用做有前途的皮克林乳液。

5、通常较大的乳液更容易发生ostwald熟化和聚集，导致乳液不稳定，因此纳米尺寸的乳液和良好的分散性对于提高稳定性、控制释放和靶向传递薄膜中的生物活性物质至关重要。目前，尚未有关于制备基于细菌纤维素纳米晶稳定的双组分纳米输送系统及其在活性包装薄膜中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液，该乳液具有良好的稳定性、抗菌性和抗氧化性。将该纳米乳液引入明胶中可开发出具有优异性能的明胶薄膜。该薄膜可以缓解环境污染和资源压力，起到抗氧化及抑制微生物生长的作用。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液，包括以下组分：鼠尾草酸、ε-聚赖氨酸以及细菌纤维素纳米晶。

3、本发明还提供了上述皮克林纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：将鼠尾草酸与ε-聚赖氨酸混合后，将所得混合物加入细菌纤维素纳米晶水溶液中，经超声处理后得到皮克林纳米乳液(ca-εplpes)。

4、具体的，所述细菌纤维素纳米晶水溶液的质量分数为1.67％，所述超声处理频率为60hz，处理时间为10分钟，处理方式为每次30秒，间隔20秒。

5、具体的，所述细菌纤维素纳米晶的制备步骤包括：将木醋酸杆菌在液体培养基中培养7天得到细菌纤维素(bc)，再通过酸水解细菌纤维素得到细菌纤维素纳米晶。

6、进一步的，所述酸水解过程包括：将细菌纤维素洗涤后，用naoh处理剩余培养基和细胞，再洗涤至ph为中性后，将细菌纤维素分散在硫酸中进行水解，水解完成后用超纯水稀释，再使用透析袋对沉淀物进行透析，透析完成后将得到的细菌纤维素纳米晶悬浮液储存备用。

7、进一步优选的，所述naoh浓度为0.1mol/l，处理温度为80℃，处理时间为2h；所述硫酸质量分数为65％，水解温度为45℃，水解时间为2.5h；所述透析袋截留分子量为3500，透析时间为9天。

8、本发明的另一目的在于提供一种包装用薄膜，其制备原料包含上述的皮克林纳米乳液(ca-εplpes)。

9、本发明还提供了上述包装用薄膜的制备方法，包括以下步骤：将明胶溶解在皮克林纳米乳液(ca-εpl pes)中，经水浴搅拌后制得明胶基成膜溶液，加入甘油，再将制备的明胶基成膜溶液倒入聚苯乙烯培养皿中，干燥后得到所述薄膜(gl-ca-εplpes)。

10、优选的，明胶质量为4g，皮克林纳米乳液(ca-εplpes)体积为10ml，甘油终浓度为1％，聚苯乙烯培养皿直径为9cm，水浴温度为45℃，搅拌时间为50分钟，干燥温度为25℃，干燥湿度为50％rh，干燥时间为48小时。

11、本发明还进一步请求保护所述的包装用薄膜在食品保鲜上的应用，所述食品包括奶酪。

12、通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果：

13、(1)本发明提供的bcns基三相o/w皮克林纳米乳液(ca-εpl pes)，具有良好的稳定性、抗菌性和抗氧化性。

14、(2)本发明提供的包装用薄膜具有很强的抗菌性和抗氧化性能，同时还具有良好的热封性、缓释特性和可生物降解性；对金黄色葡萄球菌(atcc27660)、单核细胞增生李斯特菌(atcc19114)和肠炎沙门氏菌(atcc13076)具有高抗菌功效；可以延缓奶酪ph值的降解，抑制脂质过氧化，抑制腐败微生物的生长，并且不影响产品的功能性微生物群；经感官和风味(gc-ims)分析显示，gl-ca-εpl100 pes活性包装和新鲜未包装样品之间无显著性差异。

技术特征：

1.一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液，其特征在于，包括以下组分：鼠尾草酸、ε-聚赖氨酸以及细菌纤维素纳米晶。

2.如权利要求1所述的皮克林纳米乳液的制备方法包括以下步骤：将鼠尾草酸与ε-聚赖氨酸混合后，将所得混合物加入细菌纤维素纳米晶水溶液中，经超声处理后得到皮克林纳米乳液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素纳米晶水溶液的质量分数为1.67%，所述超声处理频率为60hz，处理时间为10分钟，处理方式为每次30秒，间隔20秒。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素纳米晶的制备步骤包括：将木醋酸杆菌在液体培养基中培养7天得到细菌纤维素，再通过酸水解细菌纤维素得到细菌纤维素纳米晶。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸水解过程包括：将细菌纤维素洗涤后，用naoh处理剩余培养基和细胞，再洗涤至ph为中性后，将细菌纤维素分散在硫酸中进行水解，水解完成后用超纯水稀释，再使用透析袋对沉淀物进行透析，透析完成后将得到的细菌纤维素纳米晶悬浮液储存备用。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述naoh浓度为0.1mol/l，处理温度为80℃，处理时间为2h；所述硫酸质量分数为65%，水解温度为45℃，水解时间为2.5h；所述透析袋截留分子量为3500，透析时间为9天。

7.一种包装用薄膜，其特征在于，制备原料包含如权利要求1所述的皮克林纳米乳液。

8.如权利要求7所述的包装用薄膜的制备方法，包括以下步骤：将明胶溶解在如权利要求1所述的皮克林纳米乳液中，经水浴搅拌后制得明胶基成膜溶液，加入甘油，再将制备的明胶基成膜溶液倒入聚苯乙烯培养皿中，干燥后得到所述薄膜。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，明胶质量为4g，所述皮克林纳米乳液体积为10 ml，甘油终浓度为1%，聚苯乙烯培养皿直径为9cm，水浴温度为45℃，搅拌时间为50分钟，干燥温度为25℃，干燥湿度为50%rh，干燥时间为48小时。

10.一种如权利要求7所述的包装用薄膜在奶酪保鲜上的应用。

技术总结
本发明公开了一种基于细菌纤维素纳米晶的皮克林纳米乳液及应用。所述皮克林纳米乳液包括以下组分：鼠尾草酸、ε‑聚赖氨酸以及细菌纤维素纳米晶。所述细菌纤维素纳米晶是通过木醋酸杆菌发酵生产细菌纤维素，再经细菌纤维素水解获得。该皮克林纳米乳液具有良好的稳定性、抗菌性和氧化性。通过将该乳液引入明胶基质中，可以获得具有很强的抗菌抗氧化性能、优异的热封性、缓释特性和可生物降解性的明胶薄膜。将该薄膜应用于奶酪包装，对国标必检奶酪致病菌中金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌和沙门氏菌具有高抗菌功效，可以抑制脂质过氧化，抑制腐败微生物的生长，并且不影响产品的功能性微生物群，为提高食品质量和安全性提出了新的策略。

技术研发人员：王丽,夏俊芳,孙新玉,贾佩,李丽华,许可,曹媛媛
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13