專利名稱：納米氧化鎂作為抗菌劑的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種納米氧化鎂顆粒作為抑菌劑的應用，具體涉及納米氧化鎂顆粒對熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)具有抑制生長作用。背景技術：
飲料是我們日常生活中的必需品。飲料由于其營養成分豐富，在加工和銷售過程非常容易受到微生物的污染，為此在商品化飲料中都需要添加一定量的防腐劑。防腐劑主要分為化學防腐劑和天然防腐劑兩大類。化學防腐劑又分為有機防腐劑與無機防腐劑。前者主要包括苯甲酸、山梨酸等，后者主要包括亞硫酸鹽和亞硝酸鹽等。天然防腐劑，通常是從動物、植物和微生物的代謝產物中提取。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，還沒有形成規模化應用。目前在食品飲料行業中，化學防腐劑特別是苯甲酸、山梨酸等還是主流。但是，隨著人們對健康要求的提高，人們對防腐劑研究及應用越來越關注。
納米氧化鎂顆粒是一種新型高功能精細無機材料，在電子、催化、陶瓷、食品等領域有廣泛的應用。納米氧化鎂粉體，由于其結構的特殊性，具有較大的比面積，具有一定的抑菌和殺菌能力。文獻 Peter K. Stoimnov, Rosalyn L. Klinger, George L. Marchin, and Kenneth J. Klabunde, Langmuir, 2002, 18: 6679-6686 中指出，粒徑在 4 nm 左右， 比表面達到1000 m2/g的納米氧化鎂粉體吸附鹵素，以靜電作用力吸附在細菌和孢子表面， 使得細胞壁遭到破壞，細胞內部液體流出，從而達到殺菌效果。目前，已有很多關于氧化鎂納米粉體的制備及抑菌性能的報道。關于其抑菌性能研究都集中在中性環境，氧化鋅納米粉體表現出良好的抑菌效果。關于其在酸性環境中的應用沒有相關報道。另外，鎂作為人體必須每日補充的微量元素，對人體健康非常有益。為此，在酸性飲料領域，氧化鎂納米粉體非常具有成為防腐劑的潛力。
發明內容
本發明目的是提供一種納米氧化鎂顆粒在酸性飲料中抗菌性能，氧化鎂納米顆粒作為無機抗菌劑在飲料行業中應用，具體為米氧化鎂顆粒作為熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)的抑菌劑。
本發明采用的技術方案是
本發明提供一種納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，所述的應用為納米氧化鎂顆粒作為熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)的抑菌劑。
進一步，所述納米氧化鎂顆粒的粒徑為4 150nm。
進一步，所述納米氧化鎂顆粒的質量用量以熱帶假絲酵母菌株細胞數計為 O.02 O. 05 mg/ IO4 CFU。
進一步，所述納米氧化鎂顆粒按如下方法制備室溫下，將1. (Γ2. O mol/L硝酸鎂水溶液滴加到1. (Γ2. 0mol/L可溶性碳酸鈉水溶液中，在15(T250W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:Γ5小時，過濾、水洗、冷凍干燥、粉碎，得到堿性碳酸鎂前驅體，將前驅體以3 10°C /min的速度升溫至45(T800°C，煅燒2飛小時，獲得納米氧化鎂顆粒；所述硝酸鎂溶液中硝酸鎂與可溶性碳酸鈉溶液中可溶性碳酸鈉投料物質的量之比為1:廣1.3。
進一步，所述應用是將納米氧化鎂顆粒作為酸性飲料中熱帶假絲酵母的抑菌劑。
進一步，所述酸性飲料為pH值為2. 5^5. 5。
本發明所述納米氧化鎂顆粒是以可溶性鎂鹽和可溶性碳酸鹽為原料，先制得堿式碳酸鎂前軀體，通過控制煅燒條件制備得到，具體推薦按如下步驟進行將2. O mol/L硝酸鎂水溶液50ml加入到超聲波反應容器，室溫下滴加濃度為2. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液 55ml得到白色乳液，再在250W超聲條件下攪拌混合20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，得到堿性碳酸鎂前驅體，將前驅體以3 10 V /min速度升溫至45(T800°C，煅燒2飛小時，可得到粒徑為4 150 nm大小的白色納米氧化鎂顆粒。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在
本發明提供的納米氧化鎂顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率等特點，具有用作酸性飲料防腐劑良好潛質，尤其是對酸性飲料中熱帶假絲酵母具有明顯的抑菌效果，其制備方法簡便，可通過控制前驅體煅燒條件制備不同粒徑的氧化鎂顆粒，適合工業化生產。

圖1實施例1制備的納米氧化鎂透射電鏡照片；
圖2實施例1制備的納米氧化鎂X射線衍射圖3實施例6中納米氧化鎂顆粒的粒徑對蘋果汁中熱帶假絲酵母的抑菌效果
圖4實施例6中納米氧化鎂顆粒的粒徑對桔子汁中熱帶假絲酵母的抑菌效果
圖5實施例6中納米氧化鎂顆粒的濃度對蘋果汁中熱帶假絲酵母的抑菌效果
圖6實施例6中納米氧化鎂顆粒的濃度對桔子汁中熱帶假絲酵母的抑菌效果。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此
實施例1
納米氧化鎂的制備將1. O mol/L硝酸鎂水溶液25ml加入到超聲波反應容器中 (Sonicafier 450, Branson Ultrasonics corporation,美國)，室溫(25°C )下滴力口1. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液25ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪拌混合20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3h，粉碎，得到堿性碳酸鎂前驅體`，將前驅體以5 V /min速度升溫到450°C，煅燒1. 5小時，得白色納米氧化鎂顆粒，粒徑25 nm。掃描電鏡圖見圖1，X射線衍射圖見圖2所示。
抑菌性將上述納米氧化鎂顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到蘋果汁中，在蘋果汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鎂顆粒濃度為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，測定抑菌效果，實驗操作及溶液配制同實施例6。結果表明，室溫儲存21天后，沒有檢測到任何菌落。
實施例2
納米氧化鎂的制備將1. 5 mol/L硝酸鎂水溶液50ml加入到超聲波反應容器，室 溫下滴加1. O mol/L可溶性碳酸鈉水溶液80ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪拌混 合20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3h、粉碎，將得到 堿性碳酸鎂前驅體以5 °C/min速度升溫到600 °C下煅燒1. 5小時，得白色納米氧化鎂顆 粒，粒徑50 nm。
抑菌性將上述納米氧化鎂顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到蘋果汁中，在蘋果 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鎂顆粒濃度為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，測定抑菌效果，實驗操作及溶液配制同實施例6。結果表 明，室溫儲存18天，沒有檢測到任何菌落，21天后，可檢測到菌落為IO12 CFU/mL。
實施例3
納米氧化鎂的制備將1. O mol/L硝酸鎂水溶液50ml加入到超聲波反應容器，室 溫下滴加濃度為1. 5mol/L可溶性碳酸鈉水溶液40ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪 拌混合20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3h、粉碎，將 得到堿性碳酸鎂前驅體以5 °C/min速度升溫到800 °C，煅燒1. 5小時，得白色納米氧化鎂 顆粒，粒徑80 nm。
抑菌性將上述納米氧化鎂顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鎂顆粒濃度為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，測定抑菌效果，實驗操作及溶液配制同實施例6。結果 表明，室溫儲存12天，沒有檢測到任何菌落。
實施例4
納米氧化鎂的制備將2. O mol/L硝酸鎂水溶液20ml加入到超聲波反應容器，室 溫下滴加濃度為1. 5 mol/L可溶性碳酸鈉水溶液30ml得到白色乳液，在250W超聲條件下 攪拌混合20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3h、粉碎， 將得到堿性碳酸鎂前驅體以5°C /min速度升溫到500°C，煅燒3小時，得白色納米氧化鎂顆 粒，粒徑120 nm。
抑菌性將上述納米氧化鎂顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鎂顆粒濃度為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，測定抑菌效果，實驗操作及溶液配制同實施例6。結果表 明，室溫儲存21天后，沒有檢測到任何菌落。
實施例5
納米氧化鎂的制備將2. O mol/L硝酸鎂溶液20ml加入到超聲波反應容器，室溫 下滴加濃度為2. 0mol/L可溶性碳酸鈉水溶液24ml得到白色乳液，在250W超聲條件下攪拌 混合20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3h、粉碎，將得 到堿性碳酸鎂前驅體以5 °C/min速度升溫到600 °C，煅燒5小時，得白色納米氧化鎂顆 粒，粒徑150 nm。
抑菌性將上述納米氧化鎂顆粒和菌懸液(IO6 CFU/mL)加入到桔子汁中，在桔子 汁中，菌體濃度IO4 CFU/mL，納米氧化鎂顆粒濃度為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，測定抑菌效果，實驗操作及溶液配制同實施例6。結果表 明，室溫儲存6天后，沒有檢測到任何菌落。
實施例6
將實施例1-5制備的納米氧化鎂顆粒對飲料常見微生物熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)抑制性能進行檢測,具體步驟如下
I)檢測菌種
選取飲料中常見微生物熱帶假絲酵母(Candida tropicalis),購自四川微生物 資源保藏中心，編號SCTCC300199。
2)樣品準備
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。
納米氧化鎂將實施例1 (25nm)、實施例2 (50nm)、實施例3 (80nm)、實施例4 (120nm)、實施例5 (150nm)制備的納米氧化鎂分別在180 V進行滅菌活化處理60分鐘，備用。
3)測定方法
( I)納米氧化鎂粒徑對抑菌效果影響
a、蘋果汁
分別將不同粒徑納米氧化鎂(5 nm、15 nm、25 nm、50nm、80nm和160nm)加入到蘋 果汁(1L裝匯源蘋果汁)中作為實驗組，再分別加入上述配制的熱帶假絲酵母的菌懸液，納 米氧化鎂終濃度均為300 ppm，熱帶假絲酵母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(質量比1:1)加入蘋果汁中作為對照組，加入上 述配制的熱帶假絲酵母的菌懸液，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。
將實驗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，測定抑菌效果，結果見圖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， 結果見圖4所示。
由圖3和4可知，當納米氧化鎂顆粒的粒徑小于50nm時,納米氧化鎂顆粒和商品 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。當納米氧化鎂 顆粒的粒徑大于50 nm時，納米氧化鎂顆粒的抑菌性能隨著粒徑的增大而降低。因此，實際 應用過程中應選取粒徑小于50 nm的納米氧化鎂顆粒。
(2)納米氧化鎂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，菌 懸液的菌體終濃度為IO4 CFU/mL。
納米氧化鎂將實施例1 (25nm)制備的納米氧化鎂在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鎂加入到蘋果汁(IL裝匯源蘋果汁)中作為實驗 組，再分別加入上述配制的熱帶假絲酵母的菌懸液，納米氧化鎂終濃度分別為50 ppm、100ppm、200 ppm、300 ppm、400 ppm和500 ppm,熱帶假絲酵母的菌懸液菌體終濃度為IO4 CFU/
Π Τ, η另外將防腐劑苯甲酸/山梨醇甲(質量比1:1)加入蘋果汁中作為對照組，加入上述配制的熱帶假絲酵母的菌懸液的菌懸液，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 ο將實驗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，測定抑菌效果，結果見圖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，結果見圖6所示。圖5和6結果表明，當果汁中納米氧化鎂顆粒濃度低于200 ppm,隨著果汁中納米氧化鎂顆粒濃度的降低，抑菌效果變的越來越差；當果汁中納米氧化鎂顆粒濃度大于200ppm，納米氧化鎂顆粒 具有良好的抑菌效果。納米氧化鎂顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率等特點，具有用作酸性飲料防腐劑良好潛質。其制備方法簡便，可通過控制前驅體煅燒條件制備不同粒徑的氧化鎂顆粒，適合工業化生產。
權利要求
1.一種納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述的應用為納米氧化鎂顆粒作為熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)的抑菌劑。
2.如權利要求1所述納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述納米氧化鎂顆粒的粒徑為4 150nm。
3.如權利要求1所述納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述納米氧化鎂顆粒的質量用量以熱帶假絲酵母菌株細胞數計為O. 02、. 05 mg/ IO4 CFU。
4.如權利要求1所述納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述納米氧化鎂顆粒按如下方法制備室溫下，將1. (Γ2. O mol/L硝酸鎂水溶液滴加到1. (Γ2. Omol/L可溶性碳酸鈉水溶液中，在15(T250W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Γ5小時，過濾、水洗、冷凍干燥、粉碎，得到堿性碳酸鎂前驅體，將前驅體以3 10°C /min 的速度升溫至45(T800°C，煅燒2飛小時，獲得納米氧化鎂顆粒；所述硝酸鎂溶液中硝酸鎂與可溶性碳酸鈉溶液中可溶性碳酸鈉投料物質的量之比為1:1. (Tl. 3。
5.如權利要求1所述納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述應用是將納米氧化鎂顆粒作為酸性飲料中熱帶假絲酵母的抑菌劑。
6.如權利要求5所述納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，其特征在于所述酸性飲料為pH值為 2. 5 5. 5。
全文摘要
本發明公開了一種納米氧化鎂作為抗菌劑的應用，所述的應用為納米氧化鎂顆粒作為熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)的抑菌劑；本發明提供的納米氧化鎂顆粒具有無毒、對常見飲料微生物具有較好的抑菌效率等特點，具有用作酸性飲料防腐劑良好潛質，尤其是對酸性飲料中熱帶假絲酵母具有明顯的抑菌效果，其制備方法簡便，可通過控制前驅體煅燒條件制備不同粒徑的氧化鎂粉體，適合工業化生產。
文檔編號C01F5/06GK103054128SQ201210593140
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者石陸娥, 唐振興 申請人:杭州師范大學