piscidin1pg聚乳酸納米纖維膜的制備及對海魚的生物活性

piscidin1pg聚乳酸納米纖維膜的制備及對海魚的生物活性

徐宇晨，李建榮，李廷婷，等。1pg抗菌酶誘導(dǎo)劑-海洋食品，2011，37（4）：102-109。海鱸魚學(xué)名鱸魚，在我國黃海、渤海中廣泛分布，富含蛋白質(zhì)，不飽和脂肪酸，礦物元素等營養(yǎng)物質(zhì)抗菌肽是一種在宿主先天免疫系統(tǒng)中起著重要作用的小分子多肽。迄今，已有多種抗菌肽從動(dòng)物、植物或細(xì)菌中分離出來聚乳酸（PLA）也稱為聚丙交酯是由葡萄糖發(fā)酵得到的乳酸開環(huán)聚合而成，成本低且易生產(chǎn)，是目前最常用的生物可降解聚合物腐敗希瓦氏菌是一種產(chǎn)三甲胺（TMA）、氨（NH為了達(dá)到提高水產(chǎn)品安全性及延長保質(zhì)期的目的，利用靜電紡絲技術(shù)使聚合物與抗氧化劑、抑菌劑相結(jié)合來開發(fā)生物活性食品包裝，有利于抑制魚肉腐敗和氧化1材料和方法1.1甲基甲酰胺聚乳酸，分子量=100000，東莞市華創(chuàng)塑化有限公司；新鮮海鱸魚，市售；N,N-二甲基甲酰胺（DMF），二氯甲烷（分析純），北京索萊寶科技有限公司；LB營養(yǎng)肉湯、LB營養(yǎng)瓊脂，青島海博生物技術(shù)有限公司；Piscidin1PG(FFHHIFRPIVHVGKTIHRLVTG，純度≥95%），生工生物工程（上海）股份有限公司。1.2儀器、試藥與儀器THZ-D臺式恒溫震蕩器，太倉市實(shí)驗(yàn)室設(shè)備廠；SW-CJ-2FD超凈工作臺，蘇景集團(tuán)蘇州安泰技術(shù)有限公司；SC-303型電子管電熱恒溫培養(yǎng)箱，浙江省嘉興縣新騰電器廠；85-2恒溫磁力攪拌器，北京世紀(jì)科信科學(xué)儀器有限公司；PEVictorX3多功能酶標(biāo)儀，美國鉑金埃爾默儀器；ET-2535H型靜電紡絲設(shè)備，北京永康樂業(yè)科技發(fā)展有限公司；S-4800型冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本日立公司；質(zhì)構(gòu)儀（XTplus），英國StableMicroSystems公司；傅立葉變換紅外光譜儀（Alpha-Centauri560），美國Nicolet公司；RigakuUltimaIV型X射線粉末衍射儀，日本理學(xué)Rigaku公司；FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀（KJELTEC8400），上海瑞玢國際貿(mào)易有限公司。1.3靜電紡絲pis-1g/pla混合溶液的制備(1）制備PLA溶液。稱取1.00g的PLA溶于10mL的二氯甲烷：N,N-二甲基甲酰胺=7:3溶液中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌3～4h，直至PLA完全溶解，溶液呈現(xiàn)為具有一定黏度的透明液體。(2）制備Pis-1PG/PLA混合溶液。量取4.00mg的Pis-1PG加入到4mL的PLA溶液中，溶液中Pis-1PG的含量為1mg/mL。在恒溫磁力攪拌器上攪拌1～2h，直至Pis-1PG完全溶解，溶液最終為澄清透明的液體。(3）靜電紡絲。分別取PLA和Pis-1PG/PLA混合溶液4mL轉(zhuǎn)移到5mL注射器中，并放置到注射泵上。將鋁箔紙裹在接收筒上，接收筒與針口間距15cm，注射器推進(jìn)速率為0.75mL/h,PLA溶液施加電壓10kV,Pis-1PG/PLA混合溶液施加電壓16kV，進(jìn)行靜電紡絲。將所得纖維膜從鋁箔紙上剝離后在真空干燥箱中25℃干燥過夜去除殘留溶劑。1.4具有蠶絲紡織機(jī)的性能1.4.1靜電紡絲直徑測定將得到纖維膜切成5mm×5mm的薄片，經(jīng)鍍金處理后用掃描電鏡觀察其形貌特征，并使用ImageJ軟件測量電鏡照片中的靜電紡絲纖維直徑，每個(gè)樣品選擇50根靜電紡絲纖維來進(jìn)行分析得到纖維直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。1.4.2拉伸性能試驗(yàn)將纖維膜切割成70mm×25mm的樣品。使用質(zhì)構(gòu)儀上的拉伸探針測量靜電紡絲纖維的拉伸強(qiáng)度。試驗(yàn)參數(shù)如下：試驗(yàn)長度為40mm；拉伸速率為5mm/min；拉伸距離70mm；試驗(yàn)溫度為室溫。根據(jù)這些試驗(yàn)，分別用公式1和2其中，σt是拉伸強(qiáng)度（MPa),p是斷裂時(shí)的拉伸力（N),b是樣品寬度（mm),d是樣品厚度（mm）。其中，εt是斷裂伸長率（%），L1.4.3紅外光譜測定分別將纖維膜和Pis-1PG粉末在白熾燈下干燥后切成碎片與溴化鉀混合壓入壓片機(jī)成片，使用傅立葉變換紅外光譜儀在波數(shù)范圍400～4000cm1.4.4cuk輻射取適量纖維膜和Pis-1PG粉末用XRD在工作電壓和電流為40kV和40mA時(shí)，使用CuKα輻射，掃描速度設(shè)定為16°/min，并在2θ范圍為5～90°內(nèi)測量測定電紡纖維的結(jié)晶性能。1.5pi-1pg-pla纖維外包劑的抗菌活性評價(jià)以腐敗希瓦氏菌為實(shí)驗(yàn)菌株，對所合成的Pis-1PG/PLA進(jìn)行抗菌活性測定。將腐敗希瓦氏菌培養(yǎng)稀釋至101.6電紡納米纖維膜的制備取新鮮海鱸魚腹部魚肉去皮，用無菌去離子水沖洗海鱸魚魚體表面，洗去黏液和部分微生物，在超凈工作臺中將魚肉切割分成三組。第一組鱸魚片用紫外線消毒（15min）的Pis-1PG/PLA電紡納米纖維膜包裹。第二組鱸魚片用紫外線消毒（15min）的PLA電紡納米纖維膜包裹。第三組無紡絲膜鱸魚片（空白組）。將三組魚片按每塊樣品60.00g放入無菌蒸煮袋中，置于4℃冰箱冷藏備用。1.7總流量的測定參照GB4789.2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》1.8ph測量pH參照GB5009.237-2016《食品pH值的測定》1.93嬰兒含量的測量參照國標(biāo)GB5009.228-2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》1.10統(tǒng)計(jì)學(xué)分析每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行，采用Origin8.5軟件處理分析數(shù)據(jù)，采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，p<0.05為差異性顯著，p>0.05為差異性不顯著。2結(jié)果與討論2.1靜脈紡織纖維的特性2.1.1sem及直徑分析PLA和Pis-1PG/PLA納米纖維膜表面光滑均勻，纖維膜容易與鋁箔紙分離。圖1顯示了PLA和Pis-1PG/PLA納米纖維SEM圖像。采用靜電紡絲技術(shù)制備出的纖維的方向隨機(jī)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光滑無珠。PLA纖維直徑為170～430nm，平均直徑255nm。Pis-1PG/PLA纖維的直徑略有減小為160～400nm，平均直徑225nm。這種現(xiàn)象可能是由于加入Pis-1PG后，PLA溶液的導(dǎo)電性增加，導(dǎo)致纖維直徑減小2.1.2拉伸力對纖維斷裂率的影響對PLA和Pis-1PG/PLA纖維膜進(jìn)行力學(xué)性能測試，如表1計(jì)算了纖維的拉伸強(qiáng)度（σt）和斷裂伸長率（εt）。實(shí)驗(yàn)中靜電紡絲纖維隨著拉伸力的增大而伸長變形，拉伸力增大到一定程度后纖維斷裂。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明PLA纖維膜具有良好的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，這一結(jié)論和DingTing等2.1.3pla纖維膜和pis-1pg粉末的ft-ir分析圖2為PLA纖維膜、Pis-1PG/PLA纖維膜和Pis-1PG粉末的FT-IR光譜圖。在PLA纖維的紅外光譜中PLA的特征吸收峰為1760.4cm2.1.4pis-1gppla纖維膜的晶體結(jié)構(gòu)圖3顯示了Pis-1PG/PLA纖維膜，PLA纖維膜和Pis-1PG粉末的X射線衍射圖。PLA纖維膜的主要衍射峰出現(xiàn)在2θ=20和22.9°這是PLA晶體特有的衍射峰。Pis-1PG粉末的寬衍射峰出現(xiàn)在2θ=21°，這表明Pis-1PG是微晶體結(jié)構(gòu)。Pis-1PG/PLA纖維膜的衍射峰出現(xiàn)在2θ=19.4和22.3°和PLA纖維膜的衍射峰相比峰的銳度有所下降且峰寬度變大。Pis-1PG/PLA纖維膜的衍射峰發(fā)生了小幅移動(dòng)，這可能是由于靜電絲紡過程中施加的電壓更高電場發(fā)生變化引起的。PLA纖維膜負(fù)載Pis-1PG后衍射峰位置沒有發(fā)生大的變化，表明添加Pis-1PG不會改變PLA的結(jié)晶性質(zhì)。然而衍射峰的銳度降低寬度變大，可能是由于Pis-1PG是微晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致負(fù)載Pis-1PG后PLA纖維膜結(jié)晶度降低。2.2室外抗菌活性細(xì)菌懸浮液的濃度與吸光度值成正比，因此細(xì)菌生長可以通過細(xì)菌懸浮液吸光度曲線的趨勢來判斷2.3冷杉總數(shù)的變化菌落總數(shù)變化能直接反映魚肉因微生物的作用而發(fā)生腐敗的程度2.4冷藏時(shí)期魚雷ph變化由圖6可知，海鱸魚冷藏期間pH值都先下降后升高，與相關(guān)魚肉冷藏期間pH變化趨勢一致2.5在海洋魚類的冷貯藏中，體重和n值的變化TVB-N是判斷魚肉腐敗程度的重要指標(biāo)，反映了魚肉蛋白質(zhì)被內(nèi)源酶和微生物的作用分解產(chǎn)生具有揮發(fā)性胺類物質(zhì)的情況3pis-1gp/pla纖維膜對海鱸魚貯藏期間微生物的抑菌作用本研究通過靜電紡絲技術(shù)成功地制備了Pis-1PG/PLA納米纖維膜。SEM結(jié)果表明納米纖維呈線狀，結(jié)構(gòu)光滑無序；Pis-1PG加入后，纖維膜平均纖維直徑下降至225nm。Pis-1PG的加入使得Pis-1PG/PLA纖維膜拉伸強(qiáng)度提升至2.70MPa，結(jié)晶度降低，PLA的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。Pis-1PG/PLA纖維膜在6h內(nèi)會抑制腐敗希瓦氏菌的生長并有持續(xù)抑菌的效果，Pis-1PG/PLA纖維膜對腐敗希瓦氏菌有明顯的抗菌活性。用Pis-1PG/PLA纖維膜包裹處理海鱸魚魚肉后，纖維膜會抑制魚肉中微生物的生長。在4℃貯藏6d后，Pis-1PG/PLA纖維膜處理魚肉的菌落總數(shù)低于空白組2.02～3.23lg(cfu/mL)，進(jìn)而有效抑制魚體pH值和TVB-N含量的升高，能夠延長海鱸魚魚肉冷藏期3d以上，對海鱸魚有保鮮效果。綜上所述，Pis-1PG/PLA纖維膜可應(yīng)用于魚肉保鮮中，在食品包裝方面具有應(yīng)用潛力。XUYu-chen,LIJian-rong,LITing