包覆光敏剂纳米杀菌乳液的稳定性能及杀菌性能研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangqin0629
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众所周知,人们常采用高温、高压和使用化学添加剂等处理方法,以防止食物中的微生物尤其是细菌的感染和滋生,但是这些传统的杀菌方式会催生耐药性,同时容易导致食物外形破坏、营养物质严重流失等后果,因此急需开发出一种高效、环保同时操作方便的新型杀菌技术。近年来,光动力杀菌技术因具有杀菌效率高、副作用小等优点而被广泛运用于病原性细菌的杀灭,尤其是针对食源性细菌,光动力杀菌需要合适的光敏剂以及特定的激发波长,然而光敏剂的不稳定性却又极大地限制了光敏剂在日常杀菌中的应用。为了解决这一缺点,本论文通过使用纳米乳液负载的方式对光敏剂进行包覆,极大地改善了光敏剂的性能。对所制备的包覆光敏剂纳米杀菌乳液的稳定性、流变性以及光敏剂包覆效果进行了表征和分析,并通过平板计数法评估了所制备的纳米乳液的光动力杀菌性能,以验证光动力杀菌技术结合纳米乳液技术稳定杀菌的可行性。通过尝试提升光动力杀菌的性能,结合纳米乳液的荧光光谱特性、单线态氧产率以及杀菌后扫描电镜图像分析,以解释包覆光敏剂纳米杀菌乳液产生抗菌活性的相关机理。本研究的具体内容将从以下几个方面展开:首先,选取天然竹黄作为原料,从中提取出竹红菌甲素(HA)作为光敏剂,使用卵磷脂作为乳化剂,制备包覆HA的纳米乳液。测试不同油水比以及乳化剂含量下,第一天和第七天纳米乳液的粒径和Zeta电位,结果显示,当油水比为1:9,乳化剂含量为4.0 wt.%时,竹红菌甲素纳米乳液稳定性最佳,粒径变化最小,这是筛选出的最佳制备工艺。通过对乳液的稳定性、流变性能、吸光度的测试以及激光共聚焦显微镜的观测,结果显示,所制备的纳米乳液具有较好的稳定性、流变性能,并且能够有效地包覆其中的HA。通过对纳米乳液的体外模拟消化测试分析,结果显示,所制备的纳米乳液可以在人体内稳定消化。此外,通过在630nm波长的LED光照下的光动力杀菌测试表明,所制备的竹红菌甲素纳米乳液对于金黄色葡萄糖球菌具有较好的光动力杀菌效果,杀菌率可以达到90%以上。因此可以证明以纳米乳液包覆光敏剂的形式应用于食源性细菌光动力杀菌的可行性。其次,选取姜黄素(CUR)和核黄素四丁酸酯(RTB)作为光敏剂,使用卵磷脂作为乳化剂,制备包覆CUR/RTB复合光敏剂的纳米乳液。采用荧光光谱测试纳米乳液的荧光光谱特性,结果表明,复合光敏剂纳米乳液具有更高的峰宽度以及更高的峰强度。测试纳米乳液在不同环境下的稳定性、流变性能以及激光共聚焦显微镜观察下,显示出复合光敏剂纳米乳液的各项稳定性都要优于其他单一光敏剂纳米乳液,同时具有较好的流变性能,并对其中的两种光敏剂起到较好的包覆作用。纳米乳液的体外模拟消化测试显示,所制备的纳米乳液在人体内可以被稳定消化,消化稳定性优异,且生物可及性变化不大。此外,对纳米乳液进行光照后单线态氧检测,表明,复合光敏剂纳米乳液可以更加有效地产生单线态氧。最后,通过在455 nm波长的LED光照下的光动力杀菌测试以及杀菌后细菌扫描电镜观测表明,制备的复合光敏剂纳米乳液能够更加有效地对金黄色葡萄糖球菌进行杀菌,并且发现使用该乳液杀菌后的细菌,其细胞膜破损程度更大。复合光敏剂纳米乳液的杀菌机理可以归纳为:复合光敏剂纳米乳液中的双向协同光敏剂相较于单一光敏剂可以收到更宽波长的光照,使得光敏剂更多地被激发,因此可以产生更多的单线态氧,这使得光动力杀菌过程中可以对目标细菌表面的细胞膜产生更强的破坏,有效地提升了包覆光敏剂的纳米乳液的杀菌性能。进一步证明了包覆复合光敏剂纳米乳液在食源性细菌光动力杀菌中效果更优于单一光敏剂纳米乳液,提供了提升食源性细菌光动力杀菌性能的思路。
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