曹雪玲，陳 靜，李艷薇，張 革

（1.吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林吉林132022；2.吉林石化公司碳纖維廠，吉林吉林132022）

納米銀膠的制備及對食品的抗菌性能研究

曹雪玲1，陳 靜2，李艷薇2，張 革2

（1.吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林吉林132022；2.吉林石化公司碳纖維廠，吉林吉林132022）

用硝酸銀和檸檬酸鈉作為反應物，采用沸水浴加熱法，制備了納米銀膠，并用紫外可見光及透射電鏡對其進行了表征。分別選擇反應20、40、60min的納米銀膠作為抗菌試劑，牛奶、饅頭和西瓜作為抗菌對象，研究了本文所制備的納米銀膠的抗菌性能。根據(jù)直觀觀察法、微生物培養(yǎng)法和電子顯微鏡，發(fā)現(xiàn)制備的納米銀膠對于這三種物質(zhì)變壞后所產(chǎn)生的微生物都具有一定的抗菌作用，其中反應20min的納米銀膠抗菌作用最好。

納米銀膠，抗菌性能，加熱法

納米無機抗菌材料是一種新型抗菌材料，與有機抗菌劑相比，具有廣譜、耐久、安全的特點。隨著人們對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，無機抗菌材料具有廣闊的市場前景[1-2]。其中，銀系抗菌材料因其毒性低、抗菌活性高、抗菌譜廣，已成為目前應用最廣泛的無機抗菌材料[3]。納米銀膠就是將粒徑做到納米級的金屬銀單質(zhì)，這樣進一步加強了其抗菌能力[4]。本工作采用傳統(tǒng)方法-沸水浴加熱法[5-6]制得納米銀膠應用于幾種常見的食品中[7]，檢驗其抗菌性能，為以后開發(fā)抗菌材料提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

硝酸銀 廣東省德慶縣東風金屬冶煉廠，分析純；檸檬酸鈉、氯化鈉 天津大茂，分析純；蛋白胨、酵母粉 青島海博生物技術(shù)有限公司，分析純；蒸餾水 吉林化工學院實驗中心；饅頭、牛奶和西瓜 購于市場。

TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用；JEM-2000EX透射電子顯微鏡TEM、CDIC數(shù)碼生物顯微分析系統(tǒng)電子 日本電子株式會社。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗條件 在透射電鏡表征納米銀膠中，首先用特制的銅網(wǎng)撈取一定量的納米銀膠，放在紅外燈下烘干0.5h后，將銅網(wǎng)放到樣品槽內(nèi)，工作電壓調(diào)為200kV，獲得透射電鏡圖像；紫外可見光掃描范圍為300～600nm；電子顯微鏡，選擇100倍的目鏡。

1.2.2 工藝流程

1.2.3 操作要點

1.2.3.1 納米銀膠的制備 精密稱取適量硝酸銀和檸檬酸鈉，配置成濃度為0.01mol/L的硝酸銀和檸檬酸鈉標準溶液保存?zhèn)溆?。量?0mL蒸餾水加入碘量瓶，移取10mL 0.01mol/L硝酸銀標準溶液加入裝有蒸餾水的碘量瓶并搖勻，再移取10mL 0.01mol/L檸檬酸鈉標準溶液并搖勻，沸水浴中加熱進行反應制得納米銀膠。

1.2.3.2 納米銀膠的純化處理 取出10mL納米銀膠，放在離心管中，采用10000r/min離心機分離10min后，倒出離心管中的上層清液，滴入少量的去離子水，由于有一部分銀膠體粒子被吸附在離心管壁，放入超聲清洗機中，超聲振蕩10min，取出放入離心分離機中再次分離，重復以上的操作3次，純化納米銀膠。

1.2.3.3 樣品預處理 本文采用的是用微波爐將所用的實驗儀器進行消毒。將實驗儀器刷洗干凈，并用蒸餾水沖洗干凈，盡量將水甩干，在電磁爐上將它們烘干；然后放入微波爐中進行光波殺菌，時間為15min；殺菌后等燒杯冷卻后再進行微波殺菌，時間為1min，對所用的膠頭滴管和量筒也進行了消毒處理。

牛奶樣品的培養(yǎng)基制作：LB固體營養(yǎng)基用氯化鈉、蛋白胨以及酵母粉混合制得，LB固體營養(yǎng)基放入牛奶樣品后倒置在37℃的培養(yǎng)箱中48h。

1.2.3.4 納米銀膠的抗菌實驗 取抗菌樣品若干份，分別加入由相同體積的無菌水反應20、40、60min后制得的納米銀膠，然后用保鮮膜密封，每天觀察細菌生長情況。通過直接觀察及電子顯微鏡觀察其抗菌效果。1.2.3.5 電子顯微鏡觀察 電子顯微鏡觀察時，將載玻片在酒精燈上滅菌，再把取樣環(huán)滅菌，將樣品薄薄的涂在載玻片上，滴上結(jié)晶紫染色，1～2min后用無菌水沖去多余的結(jié)晶紫，再滴兩滴香柏油放在顯微鏡下，進行觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 納米銀膠的UV-Vis分析

通過對反應時間和反應物比例的摸索，發(fā)現(xiàn)隨著加熱時間的增長，納米銀膠的波長發(fā)生紅移，加熱60min時波長達到最大470nm[8]，加熱時間繼續(xù)增長，波長又發(fā)生藍移。采用硝酸銀與檸檬酸鈉的比例為1∶1，反應20、30、40、50、60min，納米銀膠的最大吸收波長如表1所示，不同的最大吸收波長代表了具有不同納米尺寸的納米銀膠。下面的抗菌實驗我們選擇了差別較大的納米銀膠，即反應20、40、60min的納米銀膠。

表1 不同反應時間的最大吸收波長數(shù)據(jù)Table 1 The maximum absorption wavelength data of different reaction time

2.2 納米銀膠的TEM分析

圖1給出了硝酸銀和檸檬酸鈉沸水浴加熱法合成納米銀膠的透射電鏡圖。從透射電鏡圖可以清楚的看出所得的銀納米顆粒都是球形或類球形的。所得球形銀納米顆粒的平均直徑大約為40～70nm[9]，分布比較均勻。

圖1 納米銀膠的TEM圖（100×）Fig.1 The TEM images of nano－silver（100×）

2.3 納米銀膠的抗菌性能

2.3.1 納米銀膠對牛奶的抗菌性能 牛奶樣品變壞不易觀察，采用LB固體營養(yǎng)基培養(yǎng)細菌。通過實驗所得結(jié)果如表2所示，純牛奶培養(yǎng)出來的菌落數(shù)最少，空白最多；加納米銀膠的牛奶樣品中，加入反應20min納米銀膠的牛奶生長的菌株數(shù)最少，40min的最多，從而說明加熱反應20min制備的納米銀膠對于牛奶發(fā)霉后產(chǎn)生的乳酸菌和大腸桿菌的抗菌效果最好[9]。

表2 培養(yǎng)基培養(yǎng)菌株數(shù)Table 2 Number of strains of medium

2.3.2 納米銀膠對饅頭的抗菌性能 在室溫條件下，空白饅頭貯存36h時稍有異味產(chǎn)生，表面有點粘，但未見菌斑，到50h時有明顯的異味，饅頭表面有黃色菌斑，很粘手，貯存72h時，饅頭有非常明顯的餿味，表面有多處黃色菌斑，內(nèi)部有細絲粘連，且饅頭表面有一兩處青霉霉斑，據(jù)文獻報道饅頭變質(zhì)是由霉菌和細菌所引起的，也還有部分的大腸桿菌、乳酸菌、醋酸菌等，霉菌包括有黃曲霉、黑曲霉、黑根霉、青霉和白毛霉等[10]。各樣品放置3d以后經(jīng)過肉眼觀察，饅頭空白樣外觀變壞最嚴重，其余外觀變壞程度依次為加入反應時間為60、40、20min的納米銀膠的饅頭樣品。實驗說明反應20min的納米銀膠對于饅頭發(fā)霉后產(chǎn)生的霉菌和細菌的抗菌效果最好。

2.3.3 納米銀膠對西瓜的抗菌性能 西瓜樣品2d后直接觀察變壞，但是肉眼無法區(qū)分細菌的多少，采用電子顯微鏡觀察，結(jié)果如圖2所示，從圖中可以明顯地看出，空白樣品生成的細菌最多，而加入反應20min的納米銀膠的西瓜樣品里生成的細菌最少。

圖2 不同反應時間的納米銀膠對西瓜的抗菌效果圖Fig.2 Different reaction time of nano－silver on the watermelon＇s antibacterial effect chart

3 結(jié)論

采用檸檬酸鈉加熱還原硝酸銀制備出了納米銀膠。納米銀膠有很強的抗菌能力，選用最大吸收波長相差較大的反應20、40、60min的納米銀膠進行抗菌性能研究，牛奶、饅頭和西瓜做為抗菌對象。結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米銀膠對于多種細菌均具有抗菌作用，加熱20min制備的納米銀膠抗菌效果最好。

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Study on preparation of nano-silver colloids and its antibacterial properties of some common foods

CAO Xue-ling1，CHEN Jing2，LI Yan-wei2，ZHANG Ge2
（1.College of Chemicalamp;Pharmaceutical Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin 132022，China；2.Jilin Petrochemical Company of Carbon Fiber Factory，Jilin 132022，China）

Silver nitrate and sodium citrate as reactants with boiling water bath heating method used to prepare the nano-silver colloids.The nano silver particles were characterized by using transmission electron microscopy（TEM）and UV-Vis absorption spectroscopy.Respectively to choose the response of 20，40，60 minutes the nano-silver as anti-bacterial reagents，choose milk，bread and watermelon as anti-bacterial targets were studied in this paper，to study the anti-bacterial properties of silver nano-particles of colloid. According to visual observations，microbial culture and electron microscopy found that three nano-silver colloids had a certain degree of antibacterial activity of deterioration for these substances produced by microorganisms，the response of 20 minutes the nano-silver had the best antimicrobial activity.

nano-silver colloids；anti-bacterial effect；heating method

TS201.1

B

1002-0306（2012）01-0256-03

2010－11－17

曹雪玲（1982－），女，在讀博士，助教，主要從事納米材料研究。

吉林化工學院院級項目。