专利名称：纳米氧化镁作为抗菌剂的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米氧化镁颗粒作为抑菌剂的应用，具体涉及纳米氧化镁颗粒对热带假丝酵母(Candida tropicalis)具有抑制生长作用。背景技术：
饮料是我们日常生活中的必需品。饮料由于其营养成分丰富，在加工和销售过程非常容易受到微生物的污染，为此在商品化饮料中都需要添加一定量的防腐剂。防腐剂主要分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类。化学防腐剂又分为有机防腐剂与无机防腐剂。前者主要包括苯甲酸、山梨酸等，后者主要包括亚硫酸盐和亚硝酸盐等。天然防腐剂，通常是从动物、植物和微生物的代谢产物中提取。虽然天然食品防腐剂无毒无害，但目前天然食品防腐剂的价格高昂，还没有形成规模化应用。目前在食品饮料行业中，化学防腐剂特别是苯甲酸、山梨酸等还是主流。但是，随着人们对健康要求的提高，人们对防腐剂研究及应用越来越关注。
纳米氧化镁颗粒是一种新型高功能精细无机材料，在电子、催化、陶瓷、食品等领域有广泛的应用。纳米氧化镁粉体，由于其结构的特殊性，具有较大的比面积，具有一定的抑菌和杀菌能力。文献 Peter K. Stoimnov, Rosalyn L. Klinger, George L. Marchin, and Kenneth J. Klabunde, Langmuir, 2002, 18: 6679-6686 中指出，粒径在 4 nm 左右， 比表面达到1000 m2/g的纳米氧化镁粉体吸附卤素，以静电作用力吸附在细菌和孢子表面， 使得细胞壁遭到破坏，细胞内部液体流出，从而达到杀菌效果。目前，已有很多关于氧化镁纳米粉体的制备及抑菌性能的报道。关于其抑菌性能研究都集中在中性环境，氧化锌纳米粉体表现出良好的抑菌效果。关于其在酸性环境中的应用没有相关报道。另外，镁作为人体必须每日补充的微量元素，对人体健康非常有益。为此，在酸性饮料领域，氧化镁纳米粉体非常具有成为防腐剂的潜力。
发明内容
本发明目的是提供一种纳米氧化镁颗粒在酸性饮料中抗菌性能，氧化镁纳米颗粒作为无机抗菌剂在饮料行业中应用，具体为米氧化镁颗粒作为热带假丝酵母(Candida tropicalis)的抑菌剂。
本发明采用的技术方案是
本发明提供一种纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，所述的应用为纳米氧化镁颗粒作为热带假丝酵母(Candida tropicalis)的抑菌剂。
进一步，所述纳米氧化镁颗粒的粒径为4 150nm。
进一步，所述纳米氧化镁颗粒的质量用量以热带假丝酵母菌株细胞数计为 O.02 O. 05 mg/ IO4 CFU。
进一步，所述纳米氧化镁颗粒按如下方法制备室温下，将1. (Γ2. O mol/L硝酸镁水溶液滴加到1. (Γ2. 0mol/L可溶性碳酸钠水溶液中，在15(T250W超声条件下搅拌混合1(Γ30分钟，获得乳液，将乳液在室温下陈化:Γ5小时，过滤、水洗、冷冻干燥、粉碎，得到碱性碳酸镁前驱体，将前驱体以3 10°C /min的速度升温至45(T800°C，煅烧2飞小时，获得纳米氧化镁颗粒；所述硝酸镁溶液中硝酸镁与可溶性碳酸钠溶液中可溶性碳酸钠投料物质的量之比为1:广1.3。
进一步，所述应用是将纳米氧化镁颗粒作为酸性饮料中热带假丝酵母的抑菌剂。
进一步，所述酸性饮料为pH值为2. 5^5. 5。
本发明所述纳米氧化镁颗粒是以可溶性镁盐和可溶性碳酸盐为原料，先制得碱式碳酸镁前躯体，通过控制煅烧条件制备得到，具体推荐按如下步骤进行将2. O mol/L硝酸镁水溶液50ml加入到超声波反应容器，室温下滴加浓度为2. O mol/L可溶性碳酸钠水溶液 55ml得到白色乳液，再在250W超声条件下搅拌混合20分钟，将得到的乳液室温下陈化5 小时，过滤、水洗、冷冻干燥、粉碎，得到碱性碳酸镁前驱体，将前驱体以3 10 V /min速度升温至45(T800°C，煅烧2飞小时，可得到粒径为4 150 nm大小的白色纳米氧化镁颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在
本发明提供的纳米氧化镁颗粒具有无毒、对常见饮料微生物具有较好的抑菌效率等特点，具有用作酸性饮料防腐剂良好潜质，尤其是对酸性饮料中热带假丝酵母具有明显的抑菌效果，其制备方法简便，可通过控制前驱体煅烧条件制备不同粒径的氧化镁颗粒，适合工业化生产。
图1实施例1制备的纳米氧化镁透射电镜照片；
图2实施例1制备的纳米氧化镁X射线衍射图3实施例6中纳米氧化镁颗粒的粒径对苹果汁中热带假丝酵母的抑菌效果
图4实施例6中纳米氧化镁颗粒的粒径对桔子汁中热带假丝酵母的抑菌效果
图5实施例6中纳米氧化镁颗粒的浓度对苹果汁中热带假丝酵母的抑菌效果
图6实施例6中纳米氧化镁颗粒的浓度对桔子汁中热带假丝酵母的抑菌效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此
实施例1
纳米氧化镁的制备将1. O mol/L硝酸镁水溶液25ml加入到超声波反应容器中 (Sonicafier 450, Branson Ultrasonics corporation,美国)，室温(25°C )下滴力口1. O mol/L可溶性碳酸钠水溶液25ml得到白色乳液，在250W超声条件下搅拌混合20分钟，将得到的乳液在室温下陈化5小时，然后过滤，滤饼水洗后在_50°C冷冻干燥3h，粉碎，得到碱性碳酸镁前驱体`，将前驱体以5 V /min速度升温到450°C，煅烧1. 5小时，得白色纳米氧化镁颗粒，粒径25 nm。扫描电镜图见图1，X射线衍射图见图2所示。
抑菌性将上述纳米氧化镁颗粒和菌悬液(IO6 CFU/mL)加入到苹果汁中，在苹果汁中，菌体浓度IO4 CFU/mL，纳米氧化镁颗粒浓度为300ppm。样品在室温条件下储存21天， 每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，实验操作及溶液配制同实施例6。结果表明，室温储存21天后，没有检测到任何菌落。
实施例2
纳米氧化镁的制备将1. 5 mol/L硝酸镁水溶液50ml加入到超声波反应容器，室 温下滴加1. O mol/L可溶性碳酸钠水溶液80ml得到白色乳液，在250W超声条件下搅拌混 合20分钟，将得到的乳液室温下陈化5小时，过滤、水洗、-50°C冷冻干燥3h、粉碎，将得到 碱性碳酸镁前驱体以5 °C/min速度升温到600 °C下煅烧1. 5小时，得白色纳米氧化镁颗 粒，粒径50 nm。
抑菌性将上述纳米氧化镁颗粒和菌悬液(IO6 CFU/mL)加入到苹果汁中，在苹果 汁中，菌体浓度IO4 CFU/mL，纳米氧化镁颗粒浓度为300ppm。样品在室温条件下储存21天， 每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，实验操作及溶液配制同实施例6。结果表 明，室温储存18天，没有检测到任何菌落，21天后，可检测到菌落为IO12 CFU/mL。
实施例3
纳米氧化镁的制备将1. O mol/L硝酸镁水溶液50ml加入到超声波反应容器，室 温下滴加浓度为1. 5mol/L可溶性碳酸钠水溶液40ml得到白色乳液，在250W超声条件下搅 拌混合20分钟，将得到的乳液室温下陈化5小时，过滤、水洗、-50°C冷冻干燥3h、粉碎，将 得到碱性碳酸镁前驱体以5 °C/min速度升温到800 °C，煅烧1. 5小时，得白色纳米氧化镁 颗粒，粒径80 nm。
抑菌性将上述纳米氧化镁颗粒和菌悬液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌体浓度IO4 CFU/mL，纳米氧化镁颗粒浓度为300 ppm。样品在室温条件下储存21 天，每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，实验操作及溶液配制同实施例6。结果 表明，室温储存12天，没有检测到任何菌落。
实施例4
纳米氧化镁的制备将2. O mol/L硝酸镁水溶液20ml加入到超声波反应容器，室 温下滴加浓度为1. 5 mol/L可溶性碳酸钠水溶液30ml得到白色乳液，在250W超声条件下 搅拌混合20分钟，将得到的乳液室温下陈化5小时，过滤、水洗、-50°C冷冻干燥3h、粉碎， 将得到碱性碳酸镁前驱体以5°C /min速度升温到500°C，煅烧3小时，得白色纳米氧化镁颗 粒，粒径120 nm。
抑菌性将上述纳米氧化镁颗粒和菌悬液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌体浓度IO4 CFU/mL，纳米氧化镁颗粒浓度为400ppm。样品在室温条件下储存21天， 每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，实验操作及溶液配制同实施例6。结果表 明，室温储存21天后，没有检测到任何菌落。
实施例5
纳米氧化镁的制备将2. O mol/L硝酸镁溶液20ml加入到超声波反应容器，室温 下滴加浓度为2. 0mol/L可溶性碳酸钠水溶液24ml得到白色乳液，在250W超声条件下搅拌 混合20分钟，将得到的乳液室温下陈化5小时，过滤、水洗、-50°C冷冻干燥3h、粉碎，将得 到碱性碳酸镁前驱体以5 °C/min速度升温到600 °C，煅烧5小时，得白色纳米氧化镁颗 粒，粒径150 nm。
抑菌性将上述纳米氧化镁颗粒和菌悬液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌体浓度IO4 CFU/mL，纳米氧化镁颗粒浓度为300ppm。样品在室温条件下储存21天，每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，实验操作及溶液配制同实施例6。结果表 明，室温储存6天后，没有检测到任何菌落。
实施例6
将实施例1-5制备的纳米氧化镁颗粒对饮料常见微生物热带假丝酵母(Candida tropicalis)抑制性能进行检测,具体步骤如下
I)检测菌种
选取饮料中常见微生物热带假丝酵母(Candida tropicalis),购自四川微生物 资源保藏中心，编号SCTCC300199。
2)样品准备
菌悬液用pH为7. O的氯化钠-蛋白胨缓冲液配制以上微生物菌株的菌悬液，菌 悬液的菌体终浓度为IO6 CFU/mL。
纳米氧化镁将实施例1 (25nm)、实施例2 (50nm)、实施例3 (80nm)、实施例4 (120nm)、实施例5 (150nm)制备的纳米氧化镁分别在180 V进行灭菌活化处理60分钟，备用。
3)测定方法
( I)纳米氧化镁粒径对抑菌效果影响
a、苹果汁
分别将不同粒径纳米氧化镁(5 nm、15 nm、25 nm、50nm、80nm和160nm)加入到苹 果汁(1L装汇源苹果汁)中作为实验组，再分别加入上述配制的热带假丝酵母的菌悬液，纳 米氧化镁终浓度均为300 ppm，热带假丝酵母的菌悬液菌体终浓度为IO4 CFU/mL。
另外将防腐剂苯甲酸/山梨醇甲(质量比1:1)加入苹果汁中作为对照组，加入上 述配制的热带假丝酵母的菌悬液，菌悬液菌体终浓度为IO4 CFU/mL,防腐剂苯甲酸/山梨醇 甲(1:1)终浓度为520 ppm。
将实验组和对照组样品在室温(25°C)条件下自然储存21天，每3天取样，利用平 板菌落计数，测定抑菌效果，结果见图3所示。
b、桔子汁
将方法a中的苹果汁更换为桔子汁(IL装汇源桔子汁)，其它操作及分组同方法a， 结果见图4所示。
由图3和4可知，当纳米氧化镁颗粒的粒径小于50nm时,纳米氧化镁颗粒和商品 化的防腐剂具有相似的抗菌效果，微生物在苹果汁或桔子汁中均没有生长。当纳米氧化镁 颗粒的粒径大于50 nm时，纳米氧化镁颗粒的抑菌性能随着粒径的增大而降低。因此，实际 应用过程中应选取粒径小于50 nm的纳米氧化镁颗粒。
(2)纳米氧化镁浓度对抑菌效果的影响
菌悬液用pH为7. O的氯化钠-蛋白胨缓冲液配制以上微生物菌株的菌悬液，菌 悬液的菌体终浓度为IO4 CFU/mL。
纳米氧化镁将实施例1 (25nm)制备的纳米氧化镁在180 °C灭菌活化处理60分钟，备用。
a、苹果汁分别将上述纳米氧化镁加入到苹果汁(IL装汇源苹果汁)中作为实验 组，再分别加入上述配制的热带假丝酵母的菌悬液，纳米氧化镁终浓度分别为50 ppm、100ppm、200 ppm、300 ppm、400 ppm和500 ppm,热带假丝酵母的菌悬液菌体终浓度为IO4 CFU/
Π Τ, η另外将防腐剂苯甲酸/山梨醇甲(质量比1:1)加入苹果汁中作为对照组，加入上述配制的热带假丝酵母的菌悬液的菌悬液，菌悬液菌体终浓度为IO4 CFU/mL，防腐剂苯甲酸/山梨醇甲(1:1)终浓度为520 ppm ο将实验组和对照组样品在室温(25°C)条件下自然储存21天，每3天取样，利用平板菌落计数，测定抑菌效果，结果见图5所示。b、桔子汁将方法a中的苹果汁更换为桔子汁(IL装汇源桔子汁)，其它操作及分组同方法a，结果见图6所示。图5和6结果表明，当果汁中纳米氧化镁颗粒浓度低于200 ppm,随着果汁中纳米氧化镁颗粒浓度的降低，抑菌效果变的越来越差；当果汁中纳米氧化镁颗粒浓度大于200ppm，纳米氧化镁颗粒 具有良好的抑菌效果。纳米氧化镁颗粒具有无毒、对常见饮料微生物具有较好的抑菌效率等特点，具有用作酸性饮料防腐剂良好潜质。其制备方法简便，可通过控制前驱体煅烧条件制备不同粒径的氧化镁颗粒，适合工业化生产。
权利要求
1.一种纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述的应用为纳米氧化镁颗粒作为热带假丝酵母(Candida tropicalis)的抑菌剂。
2.如权利要求1所述纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述纳米氧化镁颗粒的粒径为4 150nm。
3.如权利要求1所述纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述纳米氧化镁颗粒的质量用量以热带假丝酵母菌株细胞数计为O. 02、. 05 mg/ IO4 CFU。
4.如权利要求1所述纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述纳米氧化镁颗粒按如下方法制备室温下，将1. (Γ2. O mol/L硝酸镁水溶液滴加到1. (Γ2. Omol/L可溶性碳酸钠水溶液中，在15(T250W超声条件下搅拌混合1(Γ30分钟，获得乳液，将乳液在室温下陈化Γ5小时，过滤、水洗、冷冻干燥、粉碎，得到碱性碳酸镁前驱体，将前驱体以3 10°C /min 的速度升温至45(T800°C，煅烧2飞小时，获得纳米氧化镁颗粒；所述硝酸镁溶液中硝酸镁与可溶性碳酸钠溶液中可溶性碳酸钠投料物质的量之比为1:1. (Tl. 3。
5.如权利要求1所述纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述应用是将纳米氧化镁颗粒作为酸性饮料中热带假丝酵母的抑菌剂。
6.如权利要求5所述纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，其特征在于所述酸性饮料为pH值为 2. 5 5. 5。
全文摘要
本发明公开了一种纳米氧化镁作为抗菌剂的应用，所述的应用为纳米氧化镁颗粒作为热带假丝酵母(Candida tropicalis)的抑菌剂；本发明提供的纳米氧化镁颗粒具有无毒、对常见饮料微生物具有较好的抑菌效率等特点，具有用作酸性饮料防腐剂良好潜质，尤其是对酸性饮料中热带假丝酵母具有明显的抑菌效果，其制备方法简便，可通过控制前驱体煅烧条件制备不同粒径的氧化镁粉体，适合工业化生产。
文档编号C01F5/06GK103054128SQ201210593140
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者石陆娥, 唐振兴 申请人:杭州师范大学