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禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)在侵染大麦、小麦等谷物时产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)等真菌毒素,对啤酒原料的生产与品质造成了严重危害,并给啤酒的食品安全带来很大的风险。目前抑制啤酒原料中微生物生长和毒素积累的方法仍然存在一些缺陷,开发新型的、无污染的抗菌剂仍是控制啤酒原料霉变和保障食品安全的重要途径之一。本课题筛选得到对禾谷镰刀菌具有明显抑制效果的香芹酚,采用乳化-离子交联法制备香芹酚-壳聚糖纳米颗粒,并优化其制备工艺以解决香芹酚易挥发、稳定性差的问题。考察了香芹酚-壳聚糖纳米颗粒的抗菌特性,探究了香芹酚-壳聚糖纳米颗粒的抑菌机理并将其应用于大麦的储藏过程中,考察防霉效果及对真菌毒素积累的影响。主要研究结果如下:(1)通过测定菌丝抑制率、最小抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration,MIC),评估6种植物精油山苍子油、丁香油、牛至油、柠檬醛、丁香酚、香芹酚对禾谷镰刀菌的抑菌活性,以抑菌效果最好的香芹酚作为精油-壳聚糖纳米颗粒的芯材,MIC为250μg·m L-1,菌丝抑制率为85.4%。(2)考察吐温80的添加量、香芹酚/壳聚糖质量比、三聚磷酸钠浓度、超声时间对香芹酚-壳聚糖纳米乳液包封率和粒径的影响,确定最佳制备工艺:吐温80的添加量为1.5%,香芹酚/壳聚糖质量比为1:1.2,三聚磷酸钠浓度为2.5 mg·m L-1,超声时间为16 min。在28℃和37℃下储存具有长期动力学稳定性,在40-60℃保持良好的热稳定性,有利于在食品加工过程中的应用。(3)将最佳制备条件下的香芹酚-壳聚糖纳米乳液冷冻干燥得到香芹酚-壳聚糖纳米颗粒,香芹酚-壳聚糖纳米颗粒分布均匀,呈现出规则的球状,傅里叶变换红外光谱仪分析了香芹酚-壳聚糖纳米颗粒的化学组成,结合热重和微商热重进一步证实了香芹酚的包埋成功且热稳定性得到提高。抗菌特性研究实验表明:香芹酚-壳聚糖纳米颗粒MIC为125μg·L-1,当香芹酚-壳聚糖纳米颗粒的浓度为250μg·L-1时,禾谷镰刀菌菌丝的生长完全被抑制,而且抑制作用呈明显剂量依赖性。通过比较香芹酚和香芹酚-壳聚糖纳米颗粒在储藏期间的抑菌稳定性发现:储藏第50天时,香芹酚-壳聚糖纳米颗粒菌丝抑制率为47.7%,而香芹酚抑制率仅为25.1%,表明香芹酚-壳聚糖纳米颗粒能够实现对香芹酚的缓慢释放,延长释放时间,提高香芹酚的抑菌稳定性。(4)抑菌机理研究表明:经香芹酚-壳聚糖纳米颗粒处理的禾谷镰刀菌菌丝发生变形、凹陷,菌丝细胞的质膜完整性遭到破坏,处理12 h时,未经香芹酚-壳聚糖纳米颗粒处理的菌丝相对电导率为4.32%,然而浓度为100μg·m L-1和200μg·m L-1的香芹酚-壳聚糖纳米颗粒处理后相对电导率值分别上升至30.22%和52.53%。因此,香芹酚-壳聚糖纳米颗粒通过破坏菌丝细胞质膜的通透性,造成内容物泄露,从而影响菌丝体的生长,诱导细胞死亡。(5)通过比较香芹酚-壳聚糖纳米颗粒抗菌活性包装和复水喷洒对大麦防霉能力的差异,确定将香芹酚-壳聚糖纳米颗粒抗菌活性包装应用于大麦储藏过程中以实现对霉变微生物和DON的有效控制。当香芹酚-壳聚糖纳米颗粒的添加量大于20 mg·g-1时,DON含量降低至0.5216μg·g-1,相比对照降低了98.9%。实验结果表明,与游离的香芹酚相比,低浓度的香芹酚-壳聚糖纳米颗粒可以显著抑制DON的积累,提高酿造原料和成品啤酒的生物安全性。