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草果精油是从草果中提取出来有浓郁香味的淡黄色油状液体,具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗病毒、平喘、祛痰等活性。草果精油因其具有的独特气味及防腐性能被大量的用于食品添加剂中。然而作为一种植物精油,草果精油具有易挥发和不稳定的特点,为了考虑草果精油的实际应用,本文采用离子交联结合O/W方法制备草果精油壳聚糖微球,优化制备工艺,对粒子的结构进行表征,并对草果精油壳聚糖微球的抑菌性能进行评价。基于草果精油良好的抗菌活性,进而采用扫描电子显微镜技术、原子力显微镜技术、流式细胞术等技术考察草果精油与大肠杆菌作用前后细胞膜及细胞完整性的变化,探讨草果精油的抗菌机理。 本研究主要内容包括:⑴利用离子交联结合O/W方法制备了草果精油壳聚糖微球,首先以壳聚糖微球的粒径为指标优化包埋基质的工艺,分析壳聚糖的浓度、反应体系的 pH、吐温-80的用量和壳聚糖与三聚磷酸钠的比例对壳聚糖微球粒径的影响。结果显示,壳聚糖的浓度与壳聚糖微球的粒径大小成线性关系,通过 BBD试验分析得到制备壳聚糖微球最优的工艺。在最优的壳聚糖微球包埋基质的制备条件下,考察壳聚糖微球对草果精油包埋率的影响,得到随草果精油比例的增加,草果精油壳聚糖微球的包埋效率降低。接着对草果精油壳聚糖微球的粒径、内部结构和形态学进行研究,发现制备的草果精油壳聚糖微球成功的将精油包裹在了壳聚糖微球中,并且粒子形状规则,分布均匀。⑵对草果精油壳聚糖微球的体外累积释放进行了研究,发现草果精油壳聚糖微球中随着草果精油比例的增加,草果精油壳聚糖微球体外累积释放率减小,与草果精油相比,制备的草果精油壳聚糖微球均表现出明显的缓控释效果。又以三种典型的病原菌为例,研究了草果精油壳聚糖微球的体外抑菌活性,结果表明草果精油壳聚糖微球对细菌的抑菌能力优于真菌。通过对草果精油壳聚糖微球与草果精油抑菌活性的动态观察,发现草果精油因其易挥发的特点,抑菌效果会逐渐消失,而草果精油壳聚糖微球能够保持草果精油的稳定性,表现出长效的抑菌的效果。通过对草果精油壳聚糖微球中精油成分的分析,发现壳聚糖微球包埋的草果精油与未包埋的草果精油组成和含量基本相同。因此,利用离子交联结合 O/W方法制备的草果精油壳聚糖微球能够保持草果精油的性质和生物活性。⑶基于草果精油良好的生物学活性,通过琼脂扩散法、微量倍比稀释法以及杀菌曲线分别考察了草果精油对三种代表性病原菌的抗菌活性,结果显示,草果精油具有广谱抗菌活性,对细菌的抗菌活性较好,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌直径均大于白色念珠菌的抑菌直径,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度均为2.5%,并且对大肠杆菌的杀菌作用最为迅速。通过扫描电子显微镜技术、原子力显微镜技术、流式细胞术等技术,从细菌的形态学、细胞膜的通透性和完整性、细胞内组分的变化等方面考察了草果精油对大肠杆菌的作用机制。扫描电子显微镜和原子力显微镜的观察结果显示,随草果精油浓度的增加,菌体的破坏程度加大,细胞壁和细胞膜被破坏,菌体塌陷,胞质溢出,细菌的尺寸变小;结晶紫染色法检测结果显示,随草果精油浓度的增加,菌体对结晶紫的吸收率增加,细胞膜的渗透性增加;流式细胞仪用于检测草果精油作用后大肠杆菌膜电位的变化,结果显示,随草果精油浓度的增加,大肠杆菌低荧光强度的数目比例增加,细胞内膜的跨膜电位降低,细胞膜的破坏程度加大;PI染色结果显示,随草果精油浓度的增加,PI染色后的大肠杆菌的荧光强度增加,细胞膜的破坏程度增加;大肠杆菌胞内成分的泄漏情况显示,随着草果精油浓度的增加,大肠杆菌的DNA、RNA和蛋白质泄漏,泄漏严重时导致大肠杆菌死亡。