随着纳米技术的快速发展,具有抗菌作用的纳米颗粒已广泛应用于医疗、食品、日用化工等领域。纳米氧化锌作为一种活性氧化物抗菌材料,具有长效、广谱、不产生耐药性的特点,已成为目前抗菌材料领域的研究热点。为了探究纳米氧化锌在复杂基质中的抗菌机制,对加入四种有机酸(醋酸、乳酸、丙酸和异丁酸)前后的纳米氧化锌的抗菌强弱的变化进行了研究。结果表明,纳米氧化锌在酸性基质中,溶解度大大增强,导致释放出的锌离子浓度升高,同时抑菌效果大大增强。且纳米氧化锌在醋酸和乳酸基质中对蜡样芽孢杆菌和大肠杆菌的致死率显著上升,进一步通过PMA-PCR和SEM检测到其能破坏细菌的细胞膜和导致细菌菌体形态的改变。抗氧化剂NAC并不能抵消纳米氧化锌在酸性基质中对细菌的活性氧毒性。表明纳米氧化锌在酸性基质中抗菌机理主要是锌离子的释放。为了对不同尺寸纳米氧化锌的安全性进行评价,对小鼠连续灌胃3 d高浓度(100 mg/kg·bw)的不同粒径(100 nm、90 nm和30 nm)的氧化锌,结果表明,30 nm组的小鼠血液学和血清生化指标受到最为显著性影响,肝功能受损。肝病理切片结果显示在30 nm组可见肝组织中央血管受损和肝窦紊乱,肝结构受损。同时30 nm组内质网应激相关通路PERK-eIF2α-ATF4-Chop和JNK被激活,且Caspase-3、Caspase-9、Caspase-12和促凋亡基因Bax表达水平高于其他组别。越小粒径纳米氧化锌越能诱导内质网应激凋亡信号,促进肝细胞凋亡,引起肝损伤。由于纳米氧化锌抑菌性是其释放的锌离子产生的,但纳米氧化锌难溶于水从而难以发挥其抑菌性。同时由于高浓度纳米氧化锌易引起生物体毒性,故本研究将纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液组合,发现其对鼠伤寒沙门氏菌具有体外协同抑菌性,此外,qPCR和PCR-DGGE结果显示纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液能抑制感染沙门氏菌小鼠肠道内沙门氏菌和肠杆菌的生长,能改善小鼠肠道微生态。综上,纳米氧化性的抗菌机制主要源于其能释放锌离子,但高浓度时会通过内质网应激诱导小鼠肝毒性作用,将纳米氧化锌和植物乳杆菌发酵液组合,解决了低浓度下纳米氧化锌抗菌性能不高但高浓度易引发生物毒性的问题。本研究为纳米氧化锌在食品生物技术领域的开发及应用提供了基础数据。