CN116084047A - 一种共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共载益生菌和抗氧化剂的纳米复合纤维，将聚乙烯醇溶于无菌去离子水中，得到聚乙烯醇纺丝液；再向聚乙烯醇纺丝液中加入天然抗氧化剂，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液；将益生菌重悬液加入到聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液中，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂/益生菌纺丝液；将所得纺丝液通过静电纺丝制备得到共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维膜。本发明提供的纳米纤维可提高益生菌存活率、保护抗氧化剂生物活性的效果，同时益生菌和抗氧化剂的添加大大提升了这种功能性纳米纤维的热稳定性和抗氧化性，在功能性材料应用的应用上具有可开发的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，属于功能材料制备技术领域。
背景技术
益生菌被定义为当施用足够数量的生物体时，会给宿主带来健康益处的菌株。它们以食品(可发酵或不可发酵)或膳食补充剂(粉末、片剂或胶囊形式)的形式到达消费者手中。由于消费者意识的提高，益生菌的消费越来越受欢迎。此外，益生菌菌株被报道在食品保存中也发挥重要作用，如乳酸菌(LAB)产生的酸性环境可以抑制一些有害细菌的生长，因此，它们也被研究应用于食品包装方面。然而，长久以来，在应用过程中，益生菌的活性保持是一个比较具有挑战性的难题。人们做了许多研究，例如采用微囊化、喷雾法、冻干等方法，以保护它们免受外界环境的影响。
静电纺丝作为生产聚合物纳米纤维的一种新兴加工技术逐渐被人们所关注。它可以提供纤维表面和食物的高接触面积，简单、通用性强、允许将生物活性化合物并入聚合物基质中生产纳米到微米范围内的纤维。现已广泛应用于不同类型的活性化合物，如藻蓝蛋白，槲皮素，薄荷醇，香兰素，姜黄素和没食子酸等的包埋。该技术现也应用于益生菌，如嗜酸乳杆菌和鼠李糖乳杆菌等的包埋。然而，对于两种物质共包封的报道仅见应用于两种益生菌(如植物乳杆菌和双歧杆菌)上。并未有活性物质与益生菌共同包埋的报道，也没有共包封对益生菌的活性和活性物质的活性影响的研究。
本发明提供了一种采用静电纺丝技术共同包封益生菌和生物活性物质的技术。在本发明中，采用静电纺丝技术共同包埋益生菌和活性物质，发现益生菌和生物活性物质起到了协同效果，可以有效提升益生菌的存活性，保持生物活性物质的抗氧化性。
发明内容
本发明的目的是提供一种共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，此纤维在提供益生菌植物乳杆菌1-24-LJ的高存活率时，还保护了抗氧化剂的生物活性，益生菌和抗氧化剂提高了复合纤维的热稳定性，并协同增强了纤维的抗氧化性。
所述共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维的制备方法如下：
(1)将聚乙烯醇溶于无菌去离子水中，得到聚乙烯醇纺丝液；再向聚乙烯醇纺丝液中加入抗氧化剂，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液；
(2)在步骤(1)中的聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液中加入益生菌重悬液，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂/益生菌纺丝液；
(3)将步骤(2)所述纺丝液采用静电纺丝技术制成共载抗氧化剂和益生菌的功能性纳米纤维；
优选的，步骤(2)中所述益生菌为乳酸菌，乳酸菌重悬液的具体制备步骤如下：
将乳酸菌(1％，v/v)接种至MRS肉汤中，37℃培养22h后，将培养液离心(12000rpm，10min)收集菌体，用无菌水冲洗三次后将菌体重悬至菌悬液浓度为108～1012cfu/mL。
进一步地，上述所述乳酸菌为植物乳杆菌1-24-LJ，保藏编号为CGMCC NO.16613，于2018年10月24日保藏在“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编：100101，披露于在先申请植物乳杆菌及其混合发酵酸鲊鱼的方法(201910025425.0)。
优选的，步骤(1)中所述聚乙烯醇平均分子量为89000～98000，醇解度为95％；所述聚乙烯醇纺丝液的质量浓度为15wt％；所述抗氧化剂为藻蓝蛋白或槲皮素；所述藻蓝蛋白或槲皮素的添加量分别为聚合物质量的0.1～2.0％和0.2～2.0％。
优选的，步骤(2)中所述聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液与益生菌重悬液的体积比为90:10，所述静电纺丝溶液中乳酸菌浓度为108～1012cfu/mL。
优选的，步骤(3)中所述静电纺丝的条件为：电压为15～20kV,纺丝液流速为0.1～0.5mL/h，接收距离为10～15cm，针头内径为0.46mm，温度为25±2℃，湿度为20～30％。
本发明的制备方法及所得的功能性纳米纤维具有如下优点及有益效果：
(1)在本发明中，采用的静电纺丝技术工艺简单、经济环保，能耗及成本较低；
(2)本发明首次通过静电纺丝技术制备了同时负载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，且纤维膜比表面积大，孔隙率高，可以实现益生菌和抗氧化剂等活性物质的高效封装和可控释放；
(3)本发明获得的功能性纳米纤维不仅提供了益生菌的高存活率，还保护了抗氧化剂的生物活性。同时，益生菌和抗氧化剂还提高了复合纤维的热稳定性，使其在高温胁迫下的抗性较强；
(4)本发明制备的功能性纳米纤维中的益生菌和抗氧化剂协同增效了复合纤维的抗氧化性，未来在功能性食品中有很大的应用潜力；
(5)本发明提供的功能性纳米纤维及其分解产物均无毒，安全性高。发明中使用的抗氧化剂属于天然抗氧化剂，安全性能高的同时抗氧化效果较好。
附图说明
图1为实施例2中4℃储藏28d后藻蓝蛋白对封装植物乳杆菌1-24-LJ存活率的影响。
图2为实施例3中植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白对纳米复合纤维抗氧化活性的影响。
图3为实施例4中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维的SEM图及纤维直径分布图。
图4实施例4中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维的红外光谱图和x-射线谱图。
图5为实施例5中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维的热分析曲线(A,TGA；B,DTG)。
图6为实施例8中25℃和4℃储藏28d后槲皮素对封装植物乳杆菌1-24-LJ存活率的影响。
图7为实施例9中植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素对纳米复合纤维抗氧化活性的影响。
图8为实施例10中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维的SEM图及纤维直径分布图。
图9为实施例10中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维的红外光谱图和x-射线谱图。
图10为实施例11中所得同载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维的热分析曲线(A,TGA；B,DTG)。
具体实施方式
以下实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，有助于了解本专利，但该详细说明不应认为是对本发明的限制，而是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
实施例1：一种同载植物乳杆菌1-24-LJ和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维，
包含以下步骤：
(1)将15g聚乙烯醇(PVA)粉末溶于100mL无菌去离子水中，80℃下磁力搅拌4～5h，制得质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液，静置消泡，冷却至室温备用。
(2)向聚乙烯醇溶液中添加1％藻蓝蛋白(w/w,相对聚合物质量而言)，室温条件下避光搅拌4h，搅拌均匀后静置消泡，获得聚乙烯醇/藻蓝蛋白纺丝液，置于室温备用。
(3)将冻存的植物乳杆菌1-24-LJ用MRS肉汤中活化一代，再将菌液(1％，v/v)接种至MRS肉汤中，37℃培养22h后，将培养液离心(12000rpm，10min)收集菌体，用无菌水冲洗三次后将菌体重悬，
得到植物乳杆菌1-24-LJ重悬液，浓度为1011cfu/mL。
(4)在步骤(2)中的聚乙烯醇/藻蓝蛋白纺丝液中加入植物乳杆菌1-24-LJ重悬液，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/藻蓝蛋白/植物乳杆菌1-24-LJ纺丝液，此混合溶液中菌浓度为1010cfu/mL。
(5)将步骤(4)所制纺丝液置于静电纺丝设备的注射器(针头内径为0.46mm)中，进行纺丝制备纳米纤维。纺丝条件如下：电压为15kV；接收距离为12cm；进样速率为0.3mL/h。环境温度为25±2℃，湿度为24±2％。纺丝结束后收集得到共载益生菌植物乳杆菌1-24-LJ和抗氧化剂藻蓝蛋白的功能性纳米复合纤维。
(6)准确称取20mg含植物乳杆菌1-24-LJ纳米纤维加入无菌生理盐水中，使其完全溶解，并制备10倍系列稀释液，选择合适梯度在MRS琼脂平板上涂布，37℃下培养48h后检测纤维中的活菌数。同样，将2g含植物乳杆菌1-24-LJ的纺丝溶液进行上述的操作测定纺丝溶液中的活菌数。最终结果均以1g固体材料中的活菌数表达，即获得纺丝液中活菌数以及纳米纤维中的活菌数，所有数据均测定三次，取平均值。测定结果如表1所示。
(7)植物乳杆菌1-24-LJ的存活率通过以下公式计算：
对比例1：一种同载植物乳杆菌CICC 24938和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例1等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌CICC 24938和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定复合纤维中植物乳杆菌CICC 24938的存活率。测定结果如表1所示。
对比例2：一种同载瑞士乳杆菌CICC 6102和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例1等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载瑞士乳杆菌CICC 6102和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定复合纤维中瑞士乳杆菌CICC 6102的存活率。测定结果如表1所示。
对比例3：一种同载鼠李糖乳杆菌CICC 22825和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维的制备，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例1等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载鼠李糖乳杆菌CICC 22825和1％藻蓝蛋白纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定复合纤维中鼠李糖乳杆菌CICC22825的存活率。测定结果如表1所示。
表1含1％藻蓝蛋白纳米纤维的抗氧化活性和益生菌活性
由表1可以看出，当藻蓝蛋白含量为1％时，纤维中植物乳杆菌1-24-LJ的存活率明显高于植物乳杆菌CICC 24938、瑞士乳杆菌CICC 6102和鼠李糖乳杆菌CICC 22825三株菌；另外，对于抗氧化性，当植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白同时封装时复合纤维的抗氧化能力最高。因此以下的实施例均选择植物乳杆菌1-24-LJ进行实验验证。
实施例2：不同浓度植物乳杆菌1-24-LJ在纤维中的存活率，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和0.5％藻蓝蛋白的纳米复合纤维。
(3)按照中实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定植物乳杆菌1-24-LJ的存活率。结果如表2所示。
表2不同浓度植物乳杆菌1-24-LJ在纺丝溶液和电纺纤维中的活性
基于考虑产品在实际应用时具有的益生菌效应，我们评估了藻蓝蛋白为0.5％时，益生菌(108～1013cfu/g)存活率的变化。由表2结果可知，在当纺丝液中菌浓度呈10倍增加时，益生菌存活率增加，但当菌浓度继续增加至1012cfu/g以上时，纤维中益生菌存活率发生急剧下降。因此，以下实施例均在108～1012cfu/g范围内选择较大浓度的细菌进行电纺封装。
实施例3：藻蓝蛋白含量对植物乳杆菌1-24-LJ活菌数的影响，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝液中菌浓度为1011cfu/mL。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定植物乳杆菌1-24-LJ的存活率。结果如表3所示。
表3藻蓝蛋白含量对植物乳杆菌1-24-LJ活性的影响
由表3可以看出，随着藻蓝蛋白含量增加，纤维中植物乳杆菌1-24-LJ的存活率随之增加，当藻蓝蛋白为0.2％时，其活性相对最高(93.56％)。但过高含量的藻蓝蛋白(＞2％)对植物乳杆菌1-24-LJ的活性有一定的毒性。因此以下实施例可在0.1～2％范围内选择0.2％藻蓝蛋白进行实验验证。
图1为4℃储存下纳米纤维中藻蓝蛋白对植物乳杆菌1-24-LJ活性的影响。由图可知，纳米纤维中的藻蓝蛋白能显著增强植物乳杆菌1-24-LJ细胞对环境胁迫的抵抗力，使其具有较高的生存能力，且储藏28d后聚乙烯醇/藻蓝蛋白/植物乳杆菌1-24-LJ纳米纤维中的活菌数保持在6.51log cfu/g以上。
实施例4：同载植物乳杆菌1-24-LJ和0.2％藻蓝蛋白复合纤维的抗氧化活性，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝液中菌浓度为1010cfu/mL。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维。
(3)准确称取本实施例中的20mg纤维样品，将其完全溶解在固定体积的无菌水中，得到一定浓度的样品溶液，用于ABTS+和DPPH分析，其实验结果如图2所示。
由实验结果可知，相比纯聚乙烯醇纤维，共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维具有更高的抗氧化能力，其DPPH和ABTS+自由基清除率分别为28.05％和51.02％，说明植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的添加协同增效了复合纤维的抗氧化性。
实施例5：同载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的功能性纳米纤维，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维。
(3)将本实施例得到的纳米纤维进行测试及表征：
本实施例所得共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的功能性纳米复合纤维(PVA/Pc/L.plantarum 1-24-LJ)的扫描电镜图像及纤维直径分布图如图3所示。由图可知，益生菌被成功包埋在有或无藻蓝蛋白的纳米纤维内，并使纤维部分区域直径局部变大，呈串珠形态。此外，植物乳杆菌和藻蓝蛋白的包埋会导致纳米纤维的直径减小。
将本实施例得到的纳米纤维进行红外光谱扫描，结果如图4A所示。红外光谱显示植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白被成功包埋在纳米纤维内，且纤维的成功制备并不是各成分的简单混合。
将本实施例得到的纳米纤维进行X-射线扫描，结果如图4B所示。X衍射谱图显示，封装了植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米纤维为非晶态结构，且纤维封装时两者有相互促进的效果。
实施例6：纳米复合纤维的热性能分析，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的纳米复合纤维。
(3)将本实施例得到的纳米纤维进行热分析，获得热重分析(TG)曲线。样品在N2气氛下进行测试，流速为50mL/min，测量的温度范围为30～700℃，加热速率为10℃/min。
图5为本实施例中纳米纤维的热性能分析曲线(A,TGA；B,DTG)。由图可看出复合纳米纤维的分解主要分为两个阶段，具体变化可见图6A(230～410℃,400～550℃)。此外，热分析结果还表明植物乳杆菌1-24-LJ和藻蓝蛋白的加入提高了复合纳米纤维膜的热稳定性，且纤维同时保护了高温条件下藻蓝蛋白的生物活性。
实施例7：一种同载植物乳杆菌1-24-LJ和1％槲皮素纳米复合纤维，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝液中菌浓度为1010cfu/mL。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定植物乳杆菌1-24-LJ的存活率。测定结果如表4所示。
对比例1：一种同载植物乳杆菌CICC 24938和1％槲皮素纳米复合纤维，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例7等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌CICC 24938和槲皮素纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定植物乳杆菌CICC 24938的存活率。测定结果如表4所示。
对比例2：一种同载瑞士乳杆菌CICC 6102和1％槲皮素纳米复合纤维，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例7等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载瑞士乳杆菌CICC 6102和槲皮素纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定瑞士乳杆菌CICC 6102的存活率。测定结果如表4所示。
对比例3：一种同载鼠李糖乳杆菌CICC 22825和1％槲皮素纳米复合纤维的制备，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝溶液中菌浓度同实施例7等梯度。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载鼠李糖乳杆菌CICC 22825和槲皮素纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定鼠李糖乳杆菌CICC 22825的存活率。测定结果如表4所示。
表4含1％槲皮素纳米纤维的抗氧化活性和益生菌活性
由表可以看出，当纤维中槲皮素含量为1％时，纤维中植物乳杆菌1-24-LJ的存活率明显比植物乳杆菌CICC 24938、瑞士乳杆菌CICC 6102和鼠李糖乳杆菌CICC 22825三株菌高；对于复合纤维的抗氧化性，植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素共载时纤维的抗氧化能力最高。因此以下的实施例均通过将槲皮素和植物乳杆菌1-24-LJ共包埋进行实施例验证。
实施例8：槲皮素含量对植物乳杆菌1-24-LJ活菌数的影响，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝液中菌浓度为1010cfu/mL。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维。
(3)按照实施例1中步骤(6)～(7)的方法测定植物乳杆菌1-24-LJ的存活率。结果如表5所示。
表5槲皮素含量对植物乳杆菌1-24-LJ活性的影响
由表可以看出，随着槲皮素含量增加，纤维中植物乳杆菌1-24-LJ的存活率随之增加，当槲皮素含量为1.5％时，其活性相对最高(92.33％)。但当槲皮素含量超过2％时，植物乳杆菌1-24-LJ的活性明显降低。因此以下实施例可在0.2～2％范围内选择较高含量的槲皮素进行以下实施例验证。
图6为25℃和4℃储存下纳米纤维中槲皮素对植物乳杆菌1-24-LJ活性的影响。由图可知，纳米纤维中的槲皮素能显著增强植物乳杆菌1-24-LJ细胞对环境胁迫的抵抗力，使其具有较高的生存能力，在25℃和4℃条件下储藏28d后含槲皮素纤维中菌活数分别达到4.29和8.13log cfu/g，即聚乙烯醇/槲皮素/植物乳杆菌1-24-LJ纤维中的活菌数均高于聚乙烯醇/植物乳杆菌1-24-LJ纤维。
实施例9：同载植物乳杆菌1-24-LJ和1％槲皮素复合纤维的抗氧化活性，包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液，此纺丝液中菌浓度为1010cfu/mL。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维。
(3)准确称取本实施例中的20mg纤维样品，将其完全溶解在固定体积的无菌水中，得到一定浓度的样品溶液，用于ABTS+和DPPH分析，其实验结果如图7所示。
由实验结果可知，与纯聚乙烯醇纤维相比，共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维具有更高的抗氧化能力，其DPPH和ABTS+自由基清除率分别为73.45％和83.90％，说明植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的添加协同增效了复合纤维的抗氧化性。
实施例10：同载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的功能性纳米纤维，
包含以下步骤：
(1)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液。
(2)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维。
(3)将本实施例得到的纳米纤维进行测试及表征。
本实施例所得共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的功能性纳米复合纤维的扫描电镜图像及纤维直径分布图如图8所示。由图可知，益生菌被成功包埋在有或无槲皮素的纳米纤维内，并使纤维部分区域直径局部变大，呈串珠形态。此外，植物乳杆菌和槲皮素的包埋会导致纳米纤维的直径减小。
将本实施例得到的纳米纤维进行红外光谱扫描，结果如图9A所示。红外光谱显示植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素被成功包埋在纳米纤维内，且纤维的成功制备并不是各成分的简单混合。
将本实施例得到的纳米纤维进行X-射线扫描，结果如图9B所示。X衍射谱图显示，封装了植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米纤维为非晶态结构，且纤维封装时两者有相互促进的效果。
实施例11：纳米复合纤维的热性能分析，包含以下步骤：
(4)按照实施例1中的步骤(1)～(4)制备纺丝溶液。
(5)按照实施例1中的步骤(5)制备共载植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的纳米复合纤维。
(6)将本实施例得到的纳米纤维进行热分析，获得热重分析(TG)曲线。样品在N2气氛下进行测试，流速为50mL/min，测量的温度范围为30～700℃，加热速率为10℃/min。
图10为本实施例中纳米纤维的热性能分析曲线(A,TGA；B,DTG)。热分析结果显示，纤维中掺入的槲皮素处于无定形状态。此外，植物乳杆菌1-24-LJ和槲皮素的加入提高了复合纳米纤维膜的热稳定性，且纤维同时保护了高温条件下槲皮素的生物活性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于制备步骤如下：
(1)将聚乙烯醇溶于无菌去离子水中，得到聚乙烯醇纺丝液；再向聚乙烯醇纺丝液中加入抗氧化剂，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液；
(2)在步骤(1)获得的聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液中加入益生菌重悬液，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/抗氧化剂/益生菌纺丝液；
(3)将步骤(2)获得的纺丝液采用静电纺丝技术制成共载抗氧化剂和益生菌的功能性纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，步骤(2)中所述益生菌为乳酸菌，益生菌重悬液浓度为108～1012cfu/mL。
3.根据权利要求2所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，所述乳酸菌为植物乳杆菌1-24-LJ，保藏编号为CGMCC NO.16613，于2018年10月24日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
4.根据权利要求1或2所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，步骤(1)中所述聚乙烯醇平均分子量为89000～98000，醇解度为95％。
5.根据权利要求4所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，步骤(1)中所述抗氧化剂为藻蓝蛋白或槲皮素。
6.根据权利要求4或5所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于所述藻蓝蛋白的添加量为聚合物质量的0.1～2.0％。
7.根据权利要求4或5所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于所述槲皮素的添加量为聚合物质量的0.2～2.0％。
8.根据权利要求1或2所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，步骤(2)中所述聚乙烯醇/抗氧化剂纺丝液与益生菌重悬液的体积比为90:10。
9.根据权利要求1或2所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，步骤(3)中所述静电纺丝的条件为：电压为15～20kV,纺丝液流速为0.1～0.5mL/h，接收距离为10～15cm，针头内径为0.46mm，环境温度为25±2℃，湿度为20～30％。
10.根据权利要求1或2所述的共载益生菌和抗氧化剂的功能性纳米纤维，其特征在于，抗氧化剂和益生菌同时封装在以聚乙烯醇为基质的纳米纤维中。
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2022
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