一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法

本发明属于食品保鲜，涉及一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法。

背景技术：

1、灰霉病是一种由灰葡萄孢菌(botrytis cinerea)侵染所引起的毁灭性真菌病害，是研究最深入的坏死性植物真菌病原体之一。灰霉病的宿主种类繁多，包括番茄、草莓、葡萄等重要经济作物，被称为世界第二重要的植物病原体。在全球范围内，每年因灰霉病造成的经济损失约为11亿美元，与此同时防治灰霉病的费用也高达12.6亿美元。灰葡萄孢菌具有繁殖快、适应环境能力强且具有一定潜伏期等特点，在作物贮藏和运输过程中，在低温、高湿的环境条件下，灰葡萄孢菌会迅速增殖并引起大范围病害发生，同时加快消耗贮藏物的营养物质，致使果蔬储存期变短，果蔬品质下降，带来严重的经济损失。

2、目前在农业上对灰葡萄孢菌的防治方法主要有物理防治、生物防治以及化学防治，但均存在一定弊端。物理方法虽然在一定程度上能够延缓果蔬中微生物的生长速度，但不能够完全抵御微生物对果蔬的侵害，尤其像灰葡萄孢菌这样耐低温且生长环境适应能力较强的真菌。生物提取物成分较复杂并且提取工艺较为繁琐，因此在一定程度上限制了生物防治技术的应用。尽管化学抗真菌剂具有杀菌见效快、效果稳定且防治操作相对简单等特点，但是缺点也显而易见，一是随着药物的滥用，灰葡萄孢菌变异频繁并逐渐产生耐药性，这会严重影响化学抗真菌剂的杀菌效果；二是对生态环境污染很大，对消费者的身体健康以及生态环境造成严重危害。因此，迫切需要开发一种安全高效的新型灰葡萄孢菌防治手段，这对于对保障国民健康生活以及果蔬产业的高质量发展均具有重要意义。

3、纳米材料因其尺寸微小、比表面积较大、低毒性、不错的稳定性和生物相容性等特点，更易透过生物膜与真菌相互作用，近年来被广泛应用于抗真菌研究。传统抗菌方式往往只能在短时间内杀灭微生物，而长效抗菌材料可以在材料表面形成一个抗菌层，通过持续释放抗菌物质或通过自身作用于微生物，不断抑制微生物的生长繁殖。其次，长效抗菌材料往往是多靶点抑菌，也可以避免抗生素滥用和耐药性问题。最后，若将长效抗菌材料应用于果蔬贮藏保鲜中可以大量节约人力和物力资源，传统抗菌方式需要定期进行喷洒或更换抑制剂，需要大量的人力和物力投入。而长效抗菌材料一旦应用于相应的场所，只需一次投入就可以在保持果蔬品质的同时实现长期抗菌效果，大大节省了人力以及物力资源。因此，开发具有高效抑菌效果且兼具长效抗菌性能的新型纳米材料,并将其应用于产业化的果蔬保鲜将成为一个具有突破性的研究方向。

4、因此，本发明制备了安全且具有长效抗真菌效果的cu-fe纳米晶，并将其固载到明胶/海藻酸钠(gl/sa)中制备成抗菌保鲜膜应用到实际抑菌保鲜中以延长果蔬保鲜时间。这种制备方式能耗较低、操作简单、绿色环保、对设备要求不高、可大规模生产，为纳米材料更高效、安全地应用于抗真菌研究奠定理论基础，也为纳米晶在果蔬保鲜领域中的开发与应用提供新思路。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法，以解决草莓贮藏保鲜过程产生的霉变、腐烂、失重等问题，显著延长了草莓的贮藏期。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是通过使用一种长效抗真菌纳米晶抑制灰葡萄孢菌的生长并将其制备成抗菌保鲜膜以实现对草莓的采后保鲜。本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法，所述真菌为灰葡萄孢菌；所述长效为抑菌效果长达90d以上；所述纳米晶为cu-fe纳米晶；所述果蔬保鲜方法为制备抗菌保鲜膜对草莓进行抑菌保鲜。

4、相应的，一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法，有以下步骤：

5、(1)制备cu-fe纳米晶：将适当比例的cucl2·2h2o和fecl2·4h2o溶解到含有聚乙烯吡咯烷酮的蒸馏水中搅拌后，依次加入naoh和h2o2，将所得溶液快速搅拌后，通过离心收集产物并用去离子水洗涤数次。最后，通过真空冷冻干燥机收集产物。

6、(2)抗菌保鲜膜的制备：将上述制得的cu-fe纳米晶固载到gl/sa中制备抗菌保鲜膜。

7、优选的，所述cucl2·2h2o与fecl2·4h2o的摩尔比为4：1。

8、优选的，所述cu-fe纳米晶的固载量为1.5mg/ml。

9、优选的，所述gl与sa的质量比为1：1。

10、本发明中制备的cu-fe纳米晶为平均直径为130±10nm的棒状结构，对灰葡萄孢菌具有明显抑制效果(菌丝抑制ic50值为0.984mg/ml，孢子抑制ic50值为0.363mg/ml)。本发明针对目前化学杀菌剂在防治果蔬病害中日益加重的残留和抗性问题，使用安全长效的cu-fe纳米晶对灰葡萄孢菌进行抑菌及细胞膜完整性和活性氧含量等试验，发现cu-fe纳米晶能够损伤灰葡萄孢菌的细胞膜，造成孢内活性氧的大量积累并对灰葡萄孢菌的孢子和菌丝产生较大破坏，从而抑制它们的生长。此外，通过构建灰葡萄孢菌侵染草莓模型，并将cu-fe纳米晶固载到gl/sa中制成抗菌保鲜膜，可将显著延长草莓的保鲜期。

技术特征：

1.一种长效抗真菌纳米晶，其特征在于：所述真菌为灰葡萄孢菌；所述长效为抑菌效果长达90天以上；所述纳米晶为cu-fe纳米晶。

2.根据权利要求1所述的一种长效抗真菌纳米晶，其特征在于：纳米晶抑制灰葡萄孢菌孢子萌发以及菌丝生长的ic50值分别为0.363mg/ml以及0.984mg/ml。

3.根据权利要求1所述的一种长效抗真菌纳米晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种长效抗真菌纳米晶的制备方法，其特征在于：制备cu-fe纳米晶中所述cucl2·2h2o与fecl2·4h2o的摩尔比为4：1。

5.一种果蔬保鲜方法，其特征在于：所述果蔬保鲜方法为制备抗菌保鲜膜对草莓进行抑菌保鲜；所述抗菌保鲜膜：将权利要求1或2所述的长效抗真菌纳米晶或权利要求3所述制备方法制得的cu-fe纳米晶固载到明胶/海藻酸钠中制备抗菌保鲜膜。

6.根据权利要求5所述的一种果蔬保鲜方法，其特征在于：制备抗菌保鲜膜中所述cu-fe纳米晶的固载量为1.5mg/ml；明胶与海藻酸钠的质量比为1：1。

技术总结
本发明公开了一种长效抗真菌纳米晶的制备及果蔬保鲜方法。所述纳米晶为安全无毒、制备简单的Cu‑Fe纳米晶。Cu‑Fe纳米晶对灰葡萄孢菌菌丝生长及孢子萌发的IC<subgt;50</subgt;值分别为：0.984mg/mL和0.363mg/mL，在放置90天后仍保持优异的抗菌活性。此外，灰葡萄孢菌感染草莓模型也表明纳米晶对草莓中灰葡萄孢菌的生长起到了明显的抑制作用；长效保鲜试验结果表明包裹Cu‑Fe纳米晶的草莓在外界室温条件下即可达到与无菌室相一致的保鲜效果，进一步表明Cu‑Fe纳米晶可作为一种长效保鲜材料进行更深层次的开发与应用。本发明通过简单方法制备了具有长效抗真菌性能的纳米晶，为纳米晶更高效、安全地应用于抗真菌研究奠定理论基础，也为具有长效抗菌性能的纳米晶应用于产业化的果蔬保鲜提供新思路。

技术研发人员：王虹苏,刘璐,董彪,牛效迪
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29