一种壳聚糖-Nisin核壳微球及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于水产品保鲜的壳聚糖-NiSin核壳微球及其制备方法，并将壳聚糖-Nisin核壳微球用于鱼类的保鲜。
【背景技术】
[0002]壳聚糖应用广泛，目前越来越多应用于生物医学包括药物输送、基因传递、伤口痊愈、抗菌应用、组织工程、疫苗的传递。壳聚糖的诸多应用归功于它优异的功能多样性，它能以溶液、凝胶及纳米或微粒的形式得以利用。壳聚糖纳米/微粒系统可在促进基因、蛋白质生物制剂和抗原的递迭等特别功能方面得到应用。当开发壳聚糖纳米/微粒系统应用于药物或者蛋白质的传递时，对粒径、粒度分布、表面电荷等特性的控制十分重要，因为这些参数对释放动力学有重要影响。但是，由于市售壳聚糖分子量大、水溶性差，而使其应用受到极大限制。
[0003]天然抗菌肽是一类广泛存在于自然界中的小肽类物质，是机体先天性免疫的主要成分，对细菌、真菌、寄生虫、病毒、肿瘤细胞等有着广泛的抑制作用。随着抗生素耐药微生物的出现，抗菌肽在医药行业和食品添加剂行业得到越来越广泛的应用。其中，乳酸链球菌素(Nisin)已获得国标允许在部分食品中进行实际应用。然而Nisin的生物学活性经常因为与食物中的某些成分(如蛋白质、脂质和促代谢酶等)相互作用而丧失，严重影响其功效；另外，Nisin抗菌谱窄且只能在pH低的条件下发挥活性。
[0004]水产品具有味道鲜美，营养价值高等特点，深受消费者的青睐。但是，由于水产品自身蛋白质和水含量较高，在加工、运输、贮藏等环节易被微生物污染而腐败。因此，水产品保鲜主要是控制水产品中微生物的生长繁殖。目前，我国水产品保鲜主要有物理法和化学法。物理法主要是通过低温、辐照、气调等方式来实现，化学法则是利用化学防腐剂。其中，低温保鲜存在温度设定要求高，配套设施投资较大等缺点，限制了其在水产品中的应用。化学防腐剂的使用使得微生物产生抗药性而影响抑菌效果，且化学防腐剂还会在水产品中残留，存在安全隐患。物理和化学法保鲜远远不能满足人们对鲜活水产品及其制品的需求，因此，天然、无毒、经济适用的水产品保鲜剂具有巨大的优势。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服Nisin抗菌谱窄，且只能在pH低的条件下发挥活性等缺点，提供一种壳聚糖-Nisin核壳微球及其制备方法与应用。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种壳聚糖-Nisin核壳微球，所述壳聚糖-Nisin核壳微球的核是Nisin颗粒，壳是分子量为5W~10W的壳聚糖，微球的粒径为600?I10nm0
[0007]上述壳聚糖-Nisin核壳微球的制备方法包括以下步骤制备:
Cl)壳聚糖溶液的制备:将l_3g壳聚糖溶于0.9L纯水中，混合均匀后加入9~18ml的无水冰醋酸，得到壳聚糖溶液； (2)壳聚糖-Nisin悬浮液的制备:向上述壳聚糖溶液中加入Nisin，所述Nisin与壳聚糖质量比为1:1?3，待混合均匀后，以0.5~6ml/min的速度加入0.1L浓度为0.5M沉淀盐溶液，再加入5~10ml的吐温80作为非离子稳定剂，在磁力搅拌下搅拌2-5h ；
(3)干燥:将步骤(2)所得的悬浮液离心lOmin，弃去上清液，将沉淀物保存于_80°C冰箱中，冻干，最后得到壳聚糖-Nisin核壳微球。
[0008]进一步地，所述沉淀盐溶液为柠檬酸钠水溶液或硫酸钠水溶液。
[0009]进一步地，所述步骤3中，悬浮液离心的转速为4000r/min以上。
[0010]上述壳聚糖-Nisin核壳微球的应用为:将壳聚糖-Nisin核壳微球用于保鲜条件为中性或碱性的水产品的保鲜。
[0011]本发明在酸性条件下用壳聚糖对乳酸链球菌进行包埋，形成包合物，降低其空间阻力，提高其稳定性，增强其抗菌活力，降低环境影响，使其功效在不同环境中得到保证，同时具有良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性等优点。非常适合于水产品，特别是黄鱼鲳鱼和带鱼的保鲜。具体包括以下有益效果:
(1)本发明Nisin颗粒外包覆壳聚糖，形成壳聚糖-Nisin核壳结构，包覆后的颗粒大小为600~1100nm，而细菌等微生物的大小约为微米级，这样便于Nisin和细菌间的特异性作用和静电作用，提高了其抑菌效果；
(2)壳聚糖本身也具备良好的成膜性和抑菌作用，用壳聚糖包覆Nisin不仅提高了Nisin的杀菌作用，同时，壳聚糖的成膜性有利于防腐剂(Nisin)在水产品表面形成一个致密的隔离膜，将水产品与外界细菌隔离。此外，壳聚糖-Nisin核壳微球相当于一个控释系统，芯材Nisin的释放速度具有可控性，能延长其抑菌时间，最大程度上保持水产品的营养和感官特性，延长其货架期。
[0012](3)本发明用壳聚糖对Nisin进行包埋，形成的壳聚糖-Nisin核壳微球与游离态Nisin相比，空间阻力下降，稳定性提高，抗菌活力增强，在中性或碱性的食品基质也能发挥良好的抑菌活性，改善了 Nisin只能在pH低的条件下才能发挥抑菌活性的缺点，大大提高了其使用范围和效率，为Nisin在水产品中的保鲜开辟了新的道路。
[0013](4)通过控制核壳材料的配比、沉淀盐的添加速度、反应时间，相比于现有技术，大大提高了对Nisin包埋率。
[0014](5)本发明提供的一种适用于水产品保鲜的壳聚糖包埋Nisin的制备方法简单易行，工艺合理。
【附图说明】
[0015]图1本发明工艺流程示意图；
图2a为未包埋Nisin的壳聚糖颗粒的SEM图，图2b为实施例1制备得到的壳聚糖-Nisin核壳微球的SEM图。
【具体实施方式】
[0016]不同于现有的包埋技术，本发明制备壳聚糖-Nisin核壳微球的基于以下原理:壳聚糖分子结构中含有大量的羟基、氨基及部分乙酰氨基等基团，在稀酸中，其中的_順2被质子化为-NH3+,破坏分子中原有氢键和晶格，壳聚糖溶解，此时壳聚糖成为一种带正电荷的线形聚电解质。由于Nisin分子末端含有氨基和羧基，且Nisin分子通过硫醚键形成五个内环，具有两亲结构。因此，壳聚糖中的-OH可与Nisin中的-COOH作用，Nisin的疏水区域处于核心位置，亲水区域与壳聚糖相邻，壳聚糖处于最外层。由当加入沉淀盐后，使得壳聚糖的溶解度下降，处于外层的壳聚糖分子主链由于布朗运动而形成球形胶束，随着搅拌的