纳米银胶的制备及对食品的抗菌性能研究

曹雪玲，陈 静，李艳薇，张 革

（1.吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林132022；2.吉林石化公司碳纤维厂，吉林吉林132022）

纳米银胶的制备及对食品的抗菌性能研究

曹雪玲1，陈 静2，李艳薇2，张 革2

（1.吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林132022；2.吉林石化公司碳纤维厂，吉林吉林132022）

用硝酸银和柠檬酸钠作为反应物，采用沸水浴加热法，制备了纳米银胶，并用紫外可见光及透射电镜对其进行了表征。分别选择反应20、40、60min的纳米银胶作为抗菌试剂，牛奶、馒头和西瓜作为抗菌对象，研究了本文所制备的纳米银胶的抗菌性能。根据直观观察法、微生物培养法和电子显微镜，发现制备的纳米银胶对于这三种物质变坏后所产生的微生物都具有一定的抗菌作用，其中反应20min的纳米银胶抗菌作用最好。

纳米银胶，抗菌性能，加热法

纳米无机抗菌材料是一种新型抗菌材料，与有机抗菌剂相比，具有广谱、耐久、安全的特点。随着人们对环境质量要求的提高，无机抗菌材料具有广阔的市场前景[1-2]。其中，银系抗菌材料因其毒性低、抗菌活性高、抗菌谱广，已成为目前应用最广泛的无机抗菌材料[3]。纳米银胶就是将粒径做到纳米级的金属银单质，这样进一步加强了其抗菌能力[4]。本工作采用传统方法-沸水浴加热法[5-6]制得纳米银胶应用于几种常见的食品中[7]，检验其抗菌性能，为以后开发抗菌材料提供了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

硝酸银 广东省德庆县东风金属冶炼厂，分析纯；柠檬酸钠、氯化钠 天津大茂，分析纯；蛋白胨、酵母粉 青岛海博生物技术有限公司，分析纯；蒸馏水 吉林化工学院实验中心；馒头、牛奶和西瓜 购于市场。

TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用；JEM-2000EX透射电子显微镜TEM、CDIC数码生物显微分析系统电子 日本电子株式会社。

1.2 实验方法

1.2.1 实验条件 在透射电镜表征纳米银胶中，首先用特制的铜网捞取一定量的纳米银胶，放在红外灯下烘干0.5h后，将铜网放到样品槽内，工作电压调为200kV，获得透射电镜图像；紫外可见光扫描范围为300～600nm；电子显微镜，选择100倍的目镜。

1.2.2 工艺流程

1.2.3 操作要点

1.2.3.1 纳米银胶的制备 精密称取适量硝酸银和柠檬酸钠，配置成浓度为0.01mol/L的硝酸银和柠檬酸钠标准溶液保存备用。量取80mL蒸馏水加入碘量瓶，移取10mL 0.01mol/L硝酸银标准溶液加入装有蒸馏水的碘量瓶并摇匀，再移取10mL 0.01mol/L柠檬酸钠标准溶液并摇匀，沸水浴中加热进行反应制得纳米银胶。

1.2.3.2 纳米银胶的纯化处理 取出10mL纳米银胶，放在离心管中，采用10000r/min离心机分离10min后，倒出离心管中的上层清液，滴入少量的去离子水，由于有一部分银胶体粒子被吸附在离心管壁，放入超声清洗机中，超声振荡10min，取出放入离心分离机中再次分离，重复以上的操作3次，纯化纳米银胶。

1.2.3.3 样品预处理 本文采用的是用微波炉将所用的实验仪器进行消毒。将实验仪器刷洗干净，并用蒸馏水冲洗干净，尽量将水甩干，在电磁炉上将它们烘干；然后放入微波炉中进行光波杀菌，时间为15min；杀菌后等烧杯冷却后再进行微波杀菌，时间为1min，对所用的胶头滴管和量筒也进行了消毒处理。

牛奶样品的培养基制作：LB固体营养基用氯化钠、蛋白胨以及酵母粉混合制得，LB固体营养基放入牛奶样品后倒置在37℃的培养箱中48h。

1.2.3.4 纳米银胶的抗菌实验 取抗菌样品若干份，分别加入由相同体积的无菌水反应20、40、60min后制得的纳米银胶，然后用保鲜膜密封，每天观察细菌生长情况。通过直接观察及电子显微镜观察其抗菌效果。1.2.3.5 电子显微镜观察 电子显微镜观察时，将载玻片在酒精灯上灭菌，再把取样环灭菌，将样品薄薄的涂在载玻片上，滴上结晶紫染色，1～2min后用无菌水冲去多余的结晶紫，再滴两滴香柏油放在显微镜下，进行观察。

2 结果与讨论

2.1 纳米银胶的UV-Vis分析

通过对反应时间和反应物比例的摸索，发现随着加热时间的增长，纳米银胶的波长发生红移，加热60min时波长达到最大470nm[8]，加热时间继续增长，波长又发生蓝移。采用硝酸银与柠檬酸钠的比例为1∶1，反应20、30、40、50、60min，纳米银胶的最大吸收波长如表1所示，不同的最大吸收波长代表了具有不同纳米尺寸的纳米银胶。下面的抗菌实验我们选择了差别较大的纳米银胶，即反应20、40、60min的纳米银胶。

表1 不同反应时间的最大吸收波长数据Table 1 The maximum absorption wavelength data of different reaction time

2.2 纳米银胶的TEM分析

图1给出了硝酸银和柠檬酸钠沸水浴加热法合成纳米银胶的透射电镜图。从透射电镜图可以清楚的看出所得的银纳米颗粒都是球形或类球形的。所得球形银纳米颗粒的平均直径大约为40～70nm[9]，分布比较均匀。

图1 纳米银胶的TEM图（100×）Fig.1 The TEM images of nano－silver（100×）

2.3 纳米银胶的抗菌性能

2.3.1 纳米银胶对牛奶的抗菌性能 牛奶样品变坏不易观察，采用LB固体营养基培养细菌。通过实验所得结果如表2所示，纯牛奶培养出来的菌落数最少，空白最多；加纳米银胶的牛奶样品中，加入反应20min纳米银胶的牛奶生长的菌株数最少，40min的最多，从而说明加热反应20min制备的纳米银胶对于牛奶发霉后产生的乳酸菌和大肠杆菌的抗菌效果最好[9]。

表2 培养基培养菌株数Table 2 Number of strains of medium

2.3.2 纳米银胶对馒头的抗菌性能 在室温条件下，空白馒头贮存36h时稍有异味产生，表面有点粘，但未见菌斑，到50h时有明显的异味，馒头表面有黄色菌斑，很粘手，贮存72h时，馒头有非常明显的馊味，表面有多处黄色菌斑，内部有细丝粘连，且馒头表面有一两处青霉霉斑，据文献报道馒头变质是由霉菌和细菌所引起的，也还有部分的大肠杆菌、乳酸菌、醋酸菌等，霉菌包括有黄曲霉、黑曲霉、黑根霉、青霉和白毛霉等[10]。各样品放置3d以后经过肉眼观察，馒头空白样外观变坏最严重，其余外观变坏程度依次为加入反应时间为60、40、20min的纳米银胶的馒头样品。实验说明反应20min的纳米银胶对于馒头发霉后产生的霉菌和细菌的抗菌效果最好。

2.3.3 纳米银胶对西瓜的抗菌性能 西瓜样品2d后直接观察变坏，但是肉眼无法区分细菌的多少，采用电子显微镜观察，结果如图2所示，从图中可以明显地看出，空白样品生成的细菌最多，而加入反应20min的纳米银胶的西瓜样品里生成的细菌最少。

图2 不同反应时间的纳米银胶对西瓜的抗菌效果图Fig.2 Different reaction time of nano－silver on the watermelon＇s antibacterial effect chart

3 结论

采用柠檬酸钠加热还原硝酸银制备出了纳米银胶。纳米银胶有很强的抗菌能力，选用最大吸收波长相差较大的反应20、40、60min的纳米银胶进行抗菌性能研究，牛奶、馒头和西瓜做为抗菌对象。结果发现纳米银胶对于多种细菌均具有抗菌作用，加热20min制备的纳米银胶抗菌效果最好。

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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，在读博士，助教，主要从事纳米材料研究。

吉林化工学院院级项目。