專利名稱：納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米氧化鋅粉體作為抑菌劑的應(yīng)用，具體涉及納米氧化鋅粉體對絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)具有抑制生長作用。背景技術(shù)：
飲料是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫目焖傧M(fèi)品。飲料在加工過程中非常容易變質(zhì)，這些變質(zhì)主要是由細(xì)菌、霉菌和酵母等微生物產(chǎn)生。一些對熱敏感的微生物可以通過巴氏殺菌方式消除，但是還有部分微生物具有耐熱、耐酸的性質(zhì)，很難通過巴氏殺菌的方式去除。 因此，為使飲料具有更長的保鮮期，通長需要添加一定防腐劑。
防腐劑是抑制物質(zhì)腐敗的藥劑，即對以腐敗物質(zhì)為代謝底物的微生物的生長具有持續(xù)的抑制作用，特別是在一般滅菌作用不充分時仍具有持續(xù)性的效果。防腐劑按來源分， 有化學(xué)防腐劑和天然防腐劑兩大類?；瘜W(xué)防腐劑又分為有機(jī)防腐劑與無機(jī)防腐劑。前者主要包括苯甲酸、山梨酸等，它們在酸性條件下對霉菌、酵母及細(xì)菌都有一定的抑菌能力，常用于果汁、飲料、罐頭、醬油、醋等食品的防腐。后者主要包括亞硫酸鹽和亞硝酸鹽等，其很少直接加入食品。天然防腐劑，通常是從動物、植物和微生物的代謝產(chǎn)物中提取。雖然天然食品防腐劑無毒無害，但目前天然食品防腐劑的價格高昂，大多數(shù)食品生產(chǎn)企業(yè)難以承受， 還沒有形成規(guī)?；?。目前在食品飲料行業(yè)中，化學(xué)防腐劑特別是苯甲酸、山梨酸等還是主流。隨著人們對健康要求的提高，人們對防腐劑研究及應(yīng)用越來越關(guān)注。
納米氧化鋅顆粒是隨著納米材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型功能精細(xì)的無機(jī)材料，具有明顯的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀軌道效應(yīng)。經(jīng)研究表明，由于納米氧化鋅巨大的比表面積、大量的晶體缺陷及栗子表面的正電荷作用，納米氧化鋅顆粒對細(xì)菌、霉菌、芽孢、酵母等微生物表現(xiàn)出很高的抗菌活性。目前，已有很多關(guān)于納米氧化鋅顆粒的制備及抑菌性能的報道。關(guān)于其抑菌性能研究都集中在中性環(huán)境，納米氧化鋅顆粒表現(xiàn)出良好的抑菌效果。關(guān)于其在酸性環(huán)境中的應(yīng)用沒有相關(guān)報道。另外，鋅作為人體必須每日補(bǔ)充的微量元素，對人體健康非常有益。為此，在酸性飲料領(lǐng)域，納米氧化鋅非常具有成為防腐劑的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種納米氧化鋅顆粒在酸性飲料中抗菌性能，納米氧化鋅顆粒作為無機(jī)抗菌劑在飲料行業(yè)中應(yīng)用，具體為納米氧化鋅顆粒作為絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)的抑菌劑。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明提供一種 納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，所述的應(yīng)用為納米氧化鋅顆粒作為絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)的抑菌劑。
進(jìn)一步，所述納米氧化鋅顆粒的粒徑為8 150nm。
進(jìn)一步，所述納米氧化鋅顆粒的質(zhì)量用量以絲衣霉屬菌株細(xì)胞數(shù)計為O. ΟΓΟ. 05 mg/ IO4 CFU。
進(jìn)一步，所述納米氧化鋅顆粒按如下方法制備室溫下，將1. 0~2. 0 mol/L硝酸鋅 水溶液滴加到l.0~2.0 mol/L可溶性碳酸鈉水溶液中，在150~250 W超聲條件下攪拌混合 1(T30分鐘，獲得乳液，將乳液在室溫下陳化:T5小時，過濾、水洗、冷凍干燥、粉碎，得到堿 性碳酸鋅前驅(qū)體，將前驅(qū)體以3 8 V /min的速度升溫至25(T600°C，煅燒2~5小時，獲得納 米氧化鋅顆粒；所述硝酸鋅水溶液中硝酸鋅與可溶性碳酸鈉水溶液中可溶性碳酸鈉投料物 質(zhì)的量之比為1 :l.0~l.3。進(jìn)一步，所述應(yīng)用是將納米氧化鋅顆粒作為酸性飲料中絲衣霉屬的抑菌劑。進(jìn)一步，所述酸性飲料為pH值為2. 5^5. 5。本發(fā)明所述納米氧化鋅顆粒是以可溶性鋅鹽和可溶性碳酸鹽為原料，先制得堿式 碳酸鋅前軀體，通過控制煅燒條件制備得到，具體推薦按如下步驟進(jìn)行將1. 7 mol/L硝酸 鋅水溶液25 ml加入到超聲波反應(yīng)容器，室溫下滴加濃度為2.0 mol/L可溶性碳酸鈉水溶 液12. 5 ml得到白色乳液，再在250W超聲條件下攪拌混合15分鐘，將得到的乳液室溫下 陳化5小時，過濾、水洗、冷凍干燥、粉碎，得到堿性碳酸鋅前驅(qū)體，將前驅(qū)體以3 8 V /min 速度升溫至25(T600°C，煅燒2飛小時，可得到粒徑為8 150 nm大小的白色納米氧化鋅顆 粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在本發(fā)明提供的納米氧化鋅顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率 等特點(diǎn)，具有用作酸性飲料防腐劑良好潛質(zhì)，尤其是對酸性飲料中絲衣霉屬具有明顯的抑 菌效果，其制備方法簡便，可通過控制前驅(qū)體煅燒條件制備不同粒徑的氧化鋅粉體，適合工 業(yè)化生產(chǎn)。

圖1實(shí)施例1制備的納米氧化鋅透射電鏡照片；圖2實(shí)施例1制備的納米氧化鋅X射線衍射圖；圖3實(shí)施例6中納米氧化鋅顆粒的粒徑對蘋果汁中絲衣霉屬的抑菌效果；圖4實(shí)施例6中納米氧化鋅顆粒的粒徑對桔子汁中絲衣霉屬的抑菌效果；圖5實(shí)施例6中納米氧化鋅顆粒的濃度對蘋果汁中絲衣霉屬的抑菌效果；圖6實(shí)施例6中納米氧化鋅顆粒的濃度對桔子汁中絲衣霉屬的抑菌效果。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于 此實(shí)施例1納米氧化鋅的制備將1. 0 mol/L硝酸鋅水溶液60 ml加入到超聲波反應(yīng)容器中 (Sonicafier 450, Branson Ultrasonics corporation,美國)，室溫(25°C )下滴力口 1. 5 mol/L可溶性碳酸鈉水溶液40 ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪拌混合15分鐘，將 得到的乳液在室溫下陳化5小時，然后過濾，濾餅水洗后在-50°C冷凍干燥3 h，粉碎，得到 堿性碳酸鋅前驅(qū)體，將前驅(qū)體以3 V /min速度升溫到350°C，煅燒2小時，得白色納米氧化 鋅顆粒，粒徑15 nm。掃描電鏡圖見圖1，X射線衍射圖見圖2所示。抑菌性將上述氧化鋅粉體和菌懸液(106 CFU/mL)加入到蘋果汁中，在蘋果汁中， 菌體濃度104 CFU/mL，納米氧化鋅顆粒濃度為300ppm。樣品在室溫條件下儲存21天’每3天取樣，利用平板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，實(shí)驗(yàn)操作及溶液配制同實(shí)施例6。結(jié)果表明，室 溫儲存21天后，沒有檢測到任何菌落。
實(shí)施例2
納米氧化鋅的制備將1. 5 mol/L硝酸鋅水溶液50 ml加入到超聲波反應(yīng)容器，室 溫下滴加1. 5 mol/L可溶性碳酸鈉水溶液60 ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪拌混 合15分鐘，將得到的乳液室溫下陳化5小時，過濾、水洗、-50°C冷凍干燥3 h、粉碎，將得到 堿性碳酸鋅前驅(qū)體以3 °C/min速度升溫到400 °C下煅燒1. 5小時，得白色納米氧化鋅顆 粒，粒徑50 nm。
抑菌性將上述納米氧化鋅顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到蘋果汁中，在蘋果 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鋅顆粒濃度為300ppm。樣品在室溫條件下儲存21天， 每3天取樣，利用平板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，實(shí)驗(yàn)操作及溶液配制同實(shí)施例6。結(jié)果表 明，室溫儲存18天，沒有檢測到任何菌落，21天后，沒有檢測到任何菌落。
實(shí)施例3
納米氧化鋅的制備將1. 5 mol/L硝酸鋅水溶液50 ml加入到超聲波反應(yīng)容器，室 溫下滴加濃度為2. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液40 ml得到白色乳液，在250W超聲條件下 攪拌混合15分鐘，將得到的乳液室溫下陳化5小時，過濾、水洗、_50°C冷凍干燥3 h、粉碎， 將得到堿性碳酸鋅前驅(qū)體以3°C /min速度升溫到500 °C，煅燒2小時，得白色納米氧化鋅 顆粒，粒徑80 nm。
抑菌性將上述納米氧化鋅顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鋅顆粒濃度為300 ppm。樣品在室溫條件下儲存21 天，每3天取樣，利用平板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，實(shí)驗(yàn)操作及溶液配制同實(shí)施例6。結(jié)果 表明，室溫儲存12天，沒有檢測到任何菌落。
實(shí)施例4
納米氧化鋅的制備將2. O mol/L硝酸鋅水溶液50 ml加入到超聲波反應(yīng)容器，室 溫下滴加濃度為2. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液55 ml得到白色乳液，在250W超聲條件下 攪拌混合15分鐘，將得到的乳液室溫下陳化5小時，過濾、水洗、_50°C冷凍干燥3 h、粉碎， 將得到堿性碳酸鋅前驅(qū)體以3°C /min速度升溫到350°C，煅燒4小時，得納米氧化鋅顆粒， 粒徑25 nm。
抑菌性將上述納米氧化鋅顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，氧化鋅納米粉體濃度為400ppm。樣品在室溫條件下儲存21天， 每3天取樣，利用平板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，實(shí)驗(yàn)操作及溶液配制同實(shí)施例6。結(jié)果表 明，室溫儲存21天后，沒有檢測到任何菌落。
實(shí)施例5
納米氧化鋅的制備將1. O mol/L硝酸鋅溶液50 ml加入到超聲波反應(yīng)容器，室溫 下滴加濃度為2. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液30 ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪 拌混合15分鐘，將得到的乳液室溫下陳化5小時，過濾、水洗、_50°C冷凍干燥3 h、粉碎，將 得到堿性碳酸鋅前驅(qū)體以3°C /min速度升溫到600 °C，煅燒4小時，得白色納米氧化鋅顆 粒，粒徑150 nm。
抑菌性將上述納米氧化鋅顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，氧化鋅納米粉體濃度為300ppm。樣品在室溫條件下儲存21天， 每3天取樣，利用平板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，實(shí)驗(yàn)操作及溶液配制同實(shí)施例6。結(jié)果表 明，室溫儲存12天后，可檢測到菌落為10°_8 CFU/mL。
實(shí)施例6
將實(shí)施例1-5制備的納米氧化鋅顆粒對飲料常見微生物絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)抑制性能進(jìn)行檢測，具體步驟如下
I)檢測菌種
選取飲料中常見微生物絲衣霉屬(Byssochlamys sp.),購自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī) 藥生物技術(shù)研究所，編號CPCC480411。
2)樣品準(zhǔn)備
菌懸液用pH為7. O的氯化鈉-蛋白胨緩沖液配制以上微生物菌株的菌懸液，菌 懸液的菌體終濃度為IO6 CFU/mL。
納米氧化鋅將實(shí)施例1 (15nm)、實(shí)施例4 (25nm)、實(shí)施例2 (50nm)、實(shí)施例3 (80nm)、實(shí)施例5 (150nm)制備的納米氧化鋅分別在180 V進(jìn)行滅菌活化處理60分鐘，備用。
3)測定方法
( I)納米氧化鋅粒徑對抑菌效果影響
a、蘋果汁
分別將不同粒徑納米氧化鋅(15 nm、25 nm、50nm、80nm和150nm)加入到蘋果汁 (1L裝匯源蘋果汁)中作為實(shí)驗(yàn)組，再分別加入上述配制的絲衣霉屬的菌懸液，納米氧化鋅 終濃度均為300 ppm，絲衣霉屬的菌懸液菌體終濃度為IO4 CFU/mL。
另外將防腐劑苯甲酸/山梨醇甲(質(zhì)量比1:1)加入蘋果汁中作為對照組，加入上 述配制的絲衣霉屬的菌懸液，菌懸液菌體終濃度為IO4 CFU/mL，防腐劑苯甲酸/山梨醇甲 (1:1)終濃度為520 ppm。
將實(shí)驗(yàn)組和對照組樣品在室溫(25°C)條件下自然儲存21天，每3天取樣，利用平 板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，結(jié)果見圖3所示。
b、桔子汁
將方法a中的蘋果汁更換為桔子汁(IL裝匯源桔子汁)，其它操作及分組同方法a， 結(jié)果見圖4所示。
由圖3和4可知，當(dāng)納米氧化鋅顆粒的粒徑小于80nm時,納米氧化鋅顆粒和商品 化的防腐劑具有相似的抗菌效果，微生物在蘋果汁或桔子汁中均沒有生長。當(dāng)納米氧化鋅 顆粒的粒徑大于80 nm時，納米氧化鋅顆粒的抑菌性能隨著粒徑的增大而降低。因此，實(shí)際 應(yīng)用過程中應(yīng)選取粒徑小于80 nm的納米氧化鋅顆粒。
(2)納米氧化鋅濃度對抑菌效果的影響
菌懸液用pH為7. O的氯化鈉-蛋白胨緩沖液配制以上微生物菌株的菌懸液，絲 衣霉屬的菌懸液菌體終濃度為IO4 CFU/mL。
納米氧化鋅將實(shí)施例4 (25nm)制備的納米氧化鋅在180 °C滅菌活化處理60分鐘，備用。
a、蘋果汁分別將上述納米氧化鋅加入到蘋果汁(IL裝匯源蘋果汁)中作為實(shí)驗(yàn)組，再分別加入上述配制的絲衣霉屬的菌懸液，納米氧化鋅終濃度分別為50 ppm、100 ppm、 200 ppm、300 ppm、400 ppm和500 ppm,絲衣霉屬的菌懸液的菌體終濃度為IO4 CFU/mL。
另外將防腐劑苯甲酸/山梨醇甲(質(zhì)量比1:1)加入蘋果汁中作為對照組，加入上 述配制的絲衣霉屬的菌懸液，菌懸液菌體終濃度為IO4 CFU/mL，防腐劑苯甲酸/山梨醇甲 (1:1)終濃度為520 ppm。
將實(shí)驗(yàn)組和對照組樣品在室溫(25°C)條件下自然儲存21天，每3天取樣，利用平 板菌落計數(shù)，測定抑菌效果，結(jié)果見圖5所示。
b、桔子汁
將方法a中的蘋果汁更換為桔子汁(IL裝匯源桔子汁)，其它操作及分組同方法a， 結(jié)果見圖6所示。
圖5和6結(jié)果表明，當(dāng)果汁中納米氧化鋅顆粒濃度低于100 ppm,隨著果汁中納米 氧化鋅顆粒濃度的降低，抑菌效果變的越來越差；當(dāng)果汁中納米氧化鋅顆粒濃度大于100 ppm，納米氧化鋅顆粒具有良好的抑菌效果。
納米氧化鋅顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率等特點(diǎn)，具有 用作酸性飲料防腐劑良好潛質(zhì)。其制備方法簡便，可通過控制前驅(qū)體煅燒條件制備不同粒 徑的氧化鋅粉體，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述的應(yīng)用為納米氧化鋅顆粒作為絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)的抑菌劑。
2.如權(quán)利要求1所述納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述納米氧化鋅顆粒的粒徑為8 150nm。
3.如權(quán)利要求1所述納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述納米氧化鋅顆粒的質(zhì)量用量以絲衣霉屬菌株細(xì)胞數(shù)計為O. 01、. 05 mg/ IO4 CFU。
4.如權(quán)利要求1所述納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述納米氧化鋅顆粒按如下方法制備室溫下，將1. (Γ2. O mol/L硝酸鋅水溶液滴加到1. (Γ2. Omol/L可溶性碳酸鈉水溶液中，在15(T250 W超聲條件下攪拌混合1(Γ30分鐘，獲得乳液，將乳液在室溫下陳化3飛小時，過濾、水洗、冷凍干燥、粉碎，得到堿性碳酸鋅前驅(qū)體，將前驅(qū)體以3 8 V / min的速度升溫至25(T600°C，煅燒2飛小時，獲得納米氧化鋅顆粒；所述硝酸鋅水溶液中硝酸鋅與可溶性碳酸鈉水溶液中可溶性碳酸鈉投料物質(zhì)的量之比為1:1. (Tl. 3。
5.如權(quán)利要求1所述納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述應(yīng)用是將納米氧化鋅顆粒作為酸性飲料中絲衣霉屬的抑菌劑。
6.如權(quán)利要求5所述納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于所述酸性飲料為pH值為 2. 5 5. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米氧化鋅作為抗菌劑的應(yīng)用，所述的應(yīng)用為納米氧化鋅顆粒作為絲衣霉屬(Byssochlamys sp.)的抑菌劑；本發(fā)明提供的納米氧化鋅顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率等特點(diǎn)，具有用作酸性飲料防腐劑良好潛質(zhì)，尤其是對酸性飲料中絲衣霉屬具有明顯的抑菌效果，其制備方法簡便，可通過控制前驅(qū)體煅燒條件制備不同粒徑的氧化鋅粉體，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號A23L2/44GK103054129SQ20121059372
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者石陸娥, 唐振興 申請人:杭州師范大學(xué)