CN114288244A - 一种花椒油纳米乳剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种花椒油纳米乳剂及其制备方法和应用，所述花椒油纳米乳剂由以下重量百分比的组分制备而成：花椒油5%～10%，聚山梨酯型表面活性剂3%～6%，聚氧乙烯型表面活性剂2%～5%，防腐剂0.05～0.2%，余量为去离子水。本发明提供的花椒油纳米乳剂具有贮存稳定性高、不易挥发、加工简单及抗菌效果明显等特点，能够显著提高花椒油的生物利用度，减少花椒油在使用过程中的挥发消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种花椒油纳米乳剂及其制备方法和应用，属于医药生产技术领域。
背景技术
Escherich在1885年发现了大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，之后通常被称为大肠杆菌，大肠杆菌在很长一段时间内被认为是人体肠道内的正常细菌，而非致病菌。直到20世纪中期，人们发现一些特殊血清型的大肠杆菌会引起一系列的疾病，如腹泻、肠道感染、尿道感染、关节炎、脑膜炎以及败血症等。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus )也称“金葡菌”，金葡菌是革兰氏阳性菌的代表，是一种常见的食源性致病菌。该菌最适宜生长温度为37℃，pH为7.4，耐高盐，可在盐浓度接近10%的环境中生长。金黄色葡萄球菌常寄生于人和动物的皮肤、鼻腔、咽喉、肠胃、痈、化脓疮口中，同时广泛存在于空气、污水等环境中。
目前用于抑菌的常见药物是各种抗生素，例如青霉素类、头孢类均可有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，但长期大量使用单一杀菌剂品种，易使大肠杆菌和金黄色葡萄球菌产生抗药性，所以寻找一个天然的抗菌剂已经变得非常重要。
花椒油是一种常见的食品调味剂，同时也具有很强的抑菌活性，是一种天然的抑菌剂，其成分由花椒种子中提取，药食同源，其安全性大大提高，但不足之处在于花椒油易挥发，水溶性差，限制了其应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种花椒油纳米乳剂及其制备方法和应用，解决花椒油不稳定、水溶性差的问题，提高花椒油的生物利用度。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种花椒油纳米乳剂，所述花椒油纳米乳剂由以下重量百分比的组分制备而成：花椒油5%～10%，聚山梨酯型表面活性剂3%～6%，聚氧乙烯型表面活性剂2%～5%，防腐剂0.05～0.2%，余量为去离子水。所述花椒油、聚山梨酯型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂和去离子水分别占总投料质量的5～10%、3%～6%、2%～5%和80～89%。
优选地，重量百分比组分为：花椒油7.5%、聚山梨酯型表面活性剂5%、聚氧乙烯型表面活性剂5%、防腐剂0.05%，余量为去离子水。
优选地，所述聚氧乙烯型表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚60，所述的聚山梨酯型表面活性剂为吐温80。
优选地，所述防腐剂为山梨酸钾或苯甲酸钠。
第二方面，本发明还提供一种花椒油纳米乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将花椒油、聚山梨酯型表面活性剂和聚氧乙烯型表面活性剂的混合溶液进行搅拌；
向混合溶液中加入去离子水，并进行剪切处理；
加入防腐剂并混合均匀，制得花椒油纳米乳剂。
优选地，将花椒油、聚山梨酯型表面活性剂和聚氧乙烯型表面活性剂的混合溶液进行搅拌，所述搅拌时间为15 min，搅拌转速为600 r/min。
优选地，加入去离子水，经高速分散剪切处理，所述剪切时间为3～7 min，剪切转速为8000～12000 r/min。
第三方面，本发明还提供一种所述的花椒油纳米乳剂在抑制细菌生物被膜生长方面的应用，其特征在于，所述细菌为革兰氏阳性菌和/或革兰氏阴性菌。
优选地，所述细菌为金黄色葡萄球菌和/或大肠杆菌。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明提供的花椒油纳米乳剂，具有分散性好、稳定性强、生物安全性高、抗菌效果好等优点，能够解决花椒油不稳定、水溶性差的问题，从而减少花椒油在使用过程中的挥发消耗，进而提高花椒油的生物利用度。
2、本发明提供的花椒油纳米乳剂的制备方法，制备过程简单、生产成本低，制得的花椒油纳米乳剂的稳定性高、生物活性好。
3、本发明通过将花椒油纳米乳剂应用于抑制革兰氏阳性菌和/或革兰氏阴性菌上，研究发现，花椒油纳米乳剂能够有效抑制革兰氏阳性菌和/或革兰氏阴性菌的生长。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种花椒油纳米乳剂的平均粒径与PDI图；
图2是本发明实施例中未经花椒油纳米乳剂处理的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌形貌分析图；
图3是本发明实施例中经花椒油纳米乳剂处理后的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌形貌分析图。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
需要说明的是，以下实施例中，金黄色葡萄球菌保藏号为ATCC 6538、大肠杆菌保藏号为ATCC 8739，来源为中国普通微生物菌种保藏管理中心。
本发明所述搅拌的设备是磁力搅拌器，搅拌的时间为15min，搅拌的转速为600 r/min。磁力搅拌器采用直流电机，噪音小，调速平稳，数显直观准确，适合搅拌低粘稠度的液体或固液混合物，搅拌时间和转速经过前期预实验选择。
一、花椒油纳米乳剂的制备
实施例1：
将100 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和40 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1775 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以10000 r/min剪切7 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例2：
将100 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和80 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1735 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例3：
将100 g花椒油，100 g聚山梨酯吐温80和100 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1695 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，再混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例4：
将150 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和40 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1725 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以10000 r/min剪切7 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例5：
将150 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和80 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1685 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例6：
将150 g花椒油，100 g聚山梨酯吐温80和100 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1645 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例7：
将200 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和40 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1675 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以10000 r/min剪切7min；剪切完成后，加入5g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例8：
将200 g花椒油，80 g聚山梨酯吐温80和80 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1635 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
实施例9：
将200 g花椒油，100 g聚山梨酯吐温80和100 g蓖麻油聚氧乙烯醚60混合，将含有乳化剂与花椒油的混合物，置于磁力搅拌器上以600r/min搅拌15min；将称取好的1595 g去离子水加入以上混合物中，利用高速分散均质机以12000 r/min剪切5 min；剪切完成后，加入5 g的山梨酸钾，混合均匀，即得花椒油纳米乳剂。
需要说明的是，所述花椒油的纯度不低于98 wt%，本领域技术人员应当理解，所制备的花椒油纳米乳剂的抗菌功效与花椒油的纯度相关，纯度越低的花椒油，其包含的杂醇的含量就越高，就会使得纳米乳剂的抑菌效果变差。
本实施例中，所述聚山梨酯表面活性剂选用吐温80，本领域技术人员应当理解，吐温系列是一类亲水性非离子型表面活性剂，具有优良的乳化、分散、润湿等性能，无臭、无味，对人体安全无毒，是理想的乳化剂，但本领域技术人员应当理解，本发明所列举的实施中，所述聚山梨酯也可以选用吐温40、吐温60中的一种，本发明在此不作限制。
所述聚氧乙烯型表面活性剂选用蓖麻油聚氧乙烯醚60，所述聚氧乙烯型表面活性剂稳定性较高，具有优异的表面性能，其生物降解性和水溶性均较好，并且有良好的乳化、增溶性能，混合复配性能强，与吐温系列同用，能够发挥助乳化剂作用，可调节乳化剂的HLB值，形成更小的乳滴，但本领域技术人员应当理解，所述聚氧乙烯型表面活性剂也可以选用蓖麻油聚氧乙烯醚40、蓖麻油聚氧乙烯醚80中的一种，本发明在此不作限制。
以水为溶剂的液体制剂，易被微生物污染而发霉变质，被微生物污染的液体制剂不仅发生理化性质的变化，影响制剂质量，而且会产生细菌毒素有害于人体，因此选择加入适量的防腐剂，防止污染。本实施例中，所述防腐剂选自山梨酸钾，需要说明的是，所述防腐剂也可以选用苯甲酸钠，本发明在此不作限制，只要能够制得花椒油纳米乳剂，使得乳剂不被微生物污染即可。
二、花椒油纳米乳剂的性能测试
将实施例1~9中制得的花椒油纳米乳剂进行稳定性测试实验。
本发明所进行的稳定性测试，使用的是马尔文粒度仪，在25 ℃条件下，测定实施例1~9制备的花椒油纳米乳剂的粒径和多分散指数（PDI）。为了避免多重散射效应，在测量前，需要将各样品用去离子水稀释200倍。
在乳剂体系中，平均粒径是表明其物理稳定性的关键特征，用于描述分散的油滴平均尺寸。PDI是描述稳定性的另一指标，其值一般为0~1，PDI越低，表明系统分散得越好，团聚的倾向越小，纳米乳剂液滴在整个体系中的分布越均匀。
所述花椒油纳米乳剂的平均粒径和PDI，请参见图1，从图1中可以看出，花椒油纳米乳剂的粒径均低于200 nm，多分散指数PDI在0.3左右，结果表明，所有实施例花椒油纳米乳剂的平均液滴粒径较小，分散较均匀，具有较高的稳定性。
通过实践证明，本发明所述的高速剪切是以8000～12000 r/min的转速剪切3～7min，能够获得粒径均低于200 nm的花椒油纳米乳剂。也就是说，剪切时间过短，制备过程中可能发生不完全剪切，在剪切时间过长时，增加了液滴碰撞的概率，促进了液滴的融合。当剪切速度在8000～12000 r/min，剪切3～7min时，能够获得粒径更小、分散更均匀、稳定性更高的纳米乳剂。作为一种优选实施方式，所述的高速剪切是以12000 r/min的转速剪切5min。
三、花椒油纳米乳剂的应用
本发明将评判花椒油纳米乳剂对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抑制效果：将菌的单菌落接种于5 ml LB液体培养基中，37 ℃，180 rpm，接种12 h后，用4950 μL新鲜LB液体培养基稀释50 μL菌液，37 ℃ 180 rpm培养3 h，直至OD600达到0.7。
将细胞爬片置于24孔板底部，加入200 μL的菌液，37 ℃培养6 h，将爬片取出置于新孔内，对照组加灭菌水1.5 mL；实验组加入花椒油纳米乳剂1.5 mL；也就是说，本发明所述对照组中并未加入花椒油纳米乳剂，所述实验组中加入花椒油纳米乳剂。将对照组和实验组置于37 ℃培养2 h，再次将爬片取出置于新孔内，加入2.5%戊二醛溶液浸没爬片，4 ℃过夜保存，固定菌体。将固定好的菌体采用30%、50%、70%、80%、90%、95%、100%乙醇梯度脱水，每次8~10 min。临界干燥后制片、喷金，进行扫描电镜观察。
所述对照组请参见图2，未加入花椒油纳米乳剂，金黄色葡萄球菌圆润饱满，大肠杆菌呈现出条纹状、菌体较直，未见有破损。
而实验组则加入花椒油纳米乳剂处理，经花椒油纳米乳剂处理后的菌体出现皱缩、凹陷甚至破裂，请参见图3。研究结果表明，花椒油纳米乳剂对细菌具有明显的破坏作用，能够改变细胞结构，使细胞内容物严重泄漏。
综上可知，本发明提供的抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的花椒油纳米乳剂，所述花椒油、聚山梨酯型表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂和去离子水分别占总投料质量的5～10%、3%～6%、2%～5%和80～89%。所述花椒油纳米乳剂呈稳定的O/W型，具有分散性好、稳定性强、生物安全性高、抗菌效果好等优点，能够解决花椒油不稳定、水溶性差的问题，从而减少花椒油在使用过程中的挥发消耗，进而提高花椒油的生物利用度。所述花椒油纳米乳剂的制备过程简单，生产成本低，制得的花椒油纳米乳剂的平均粒径在20～200 nm，其稳定性高，且所述花椒油纳米乳剂能够有效抑制革兰氏阳性菌和/或革兰氏阴性菌的生长，尤其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有较佳的抑制作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种花椒油纳米乳剂，其特征在于，所述花椒油纳米乳剂由以下重量百分比的组分制备而成：花椒油5%～10%，聚山梨酯型表面活性剂3%～6%，聚氧乙烯型表面活性剂2%～5%，防腐剂0.05～0.2%，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的花椒油纳米乳剂，其特征在于，重量百分比组分为：花椒油7.5%、聚山梨酯型表面活性剂5%、聚氧乙烯型表面活性剂5%、防腐剂0.05%，余量为去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的花椒油纳米乳剂，其特征在于，所述聚氧乙烯型表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚60，所述的聚山梨酯型表面活性剂为吐温80。
4.根据权利要求1或2所述的花椒油纳米乳剂，其特征在于，所述防腐剂为山梨酸钾或苯甲酸钠。
5.根据权利要求1或2所述的花椒油纳米乳剂，其特征在于，所述花椒油纳米乳剂的平均粒径为20～200 nm。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的花椒油纳米乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将花椒油、聚山梨酯型表面活性剂和聚氧乙烯型表面活性剂的混合溶液进行搅拌；
向混合溶液中加入去离子水，并进行剪切处理；
加入防腐剂并混合均匀，制得花椒油纳米乳剂。
7.根据权利要求6所述的花椒油纳米乳剂的制备方法，其特征在于，将花椒油、聚山梨酯型表面活性剂和聚氧乙烯型表面活性剂的混合溶液进行搅拌，所述搅拌时间为15 min，搅拌转速为600 r/min。
8.根据权利要求6所述的花椒油纳米乳剂的制备方法，其特征在于，加入去离子水，经高速分散剪切处理，所述剪切时间为3～7 min，剪切转速为8000～12000 r/min。
9.一种权利要求1~5任意一项所述的花椒油纳米乳剂在抑制细菌生物被膜生长方面的应用，其特征在于，所述细菌为革兰氏阳性菌和/或革兰氏阴性菌。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述细菌为金黄色葡萄球菌和/或大肠杆菌。
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