本发明属于抑菌剂纳米乳液的制备技术领域，涉及一种肉桂醛纳米乳液及其制备方法和应用。
背景技术：
大肠杆菌和金黄色葡萄球菌是人们日产生活中常见的致病菌。大肠杆菌是格兰仕阴性菌的代表，部分大肠杆菌可以引起严重腹泻、脑膜炎、肠道感染、尿道感染、败血症等，严重危害人们身体健康。而金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性菌的代表。金黄色葡萄球菌多见于春夏两季，是人类化脓性感染的常见致病菌。
对于该类细菌的防治，目前使用最广泛的药物为抗生素类，例如青霉素类、头孢类、氨基糖苷类、磺胺类等。抗生素产品的广泛使用不仅使得副作用日益明显，细菌的耐药性也逐渐提高。因此寻找一个新型抗菌产品已经迫在眉睫。
从天然材料中提取抗菌物质是一种十分有效的手段，肉桂醛是从薄荷中提取出的产物，是唇形科草本植物薄荷的有效成分之一，对头晕、失眠、偏头痛有良好的作用，此外肉桂醛的抗菌作用也非常可观。但是精油类产品易挥发，不易保存、水溶性差、对其抗菌作用的发挥有很大的限制，解决上述问题对于肉桂醛抗菌产品的开发十分重要。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明公开一种肉桂醛纳米乳液及其制备方法和应用，所述肉桂醛纳米乳液具有抑菌效果好、稳定性高等优势。
本发明提供的技术方案如下：
一种肉桂醛纳米乳液，采用如下质量份数的组分制备而成：5～10份肉桂醛、4～8份乳化剂和82～91份去离子水。
本发明还提供一种肉桂醛纳米乳液的制备方法，先将肉桂醛和乳化剂混合搅拌，然后加入去离子水，再以高速剪切乳化对混合体系进行处理，即得肉桂醛纳米乳液；所述肉桂醛、乳化剂和去离子水分别占总投料质量的5～10％、4～8％和82～91％。
乳化剂的种类和用量是纳米乳液能够稳定的关键因素，本发明在首先使乳化剂与精油混匀，使表面活性剂分子在形成胶束前已经均匀的分散在体系内，使其更好的发挥乳化作用，再通过高速剪切提供能量，同时缓慢加入去离子水。乳化得更加完全，使制备出的纳米乳剂液滴分散均匀，体系稳定，具有贮存稳定性高，乳化剂用量低，加工简单等特点。
大肠杆菌和金黄色葡萄球菌对肉桂醛纳米乳剂非常敏感。由于肉桂醛纳米乳剂破坏细菌活性氧的产生，打破其内部活性氧产生与消耗之间的平衡，使其发生氧化应激，破坏细胞，导致脂质过氧化、细胞膜破裂和大量细胞内容物泄漏，最终导致细菌细胞死亡。因此，肉桂醛纳米乳剂的抗菌机制可能是由于肉桂醛的亲脂组分容易通过细胞膜，导致细胞膜破裂，细菌死亡。
因此，采用以上方法制备得的肉桂醛纳米乳液对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的杀菌率达到99％。对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的杀菌率达到95％。
进一步地，本发明所述高能乳化法是以8000～12000r/min的转速剪切3～7min。
更优选地，所述高能乳化法是以10000r/min的转速剪切5min；所述肉桂醛、乳化剂和去离子水分别占总投料质量的10％、8％和82％；并且所述乳化剂包括tween-40和el-20，所述tween-40占总投料质量的6％，所述el-20占总投料质量的2％。可制备出稳定性高，粒径小达到纳米级别的肉桂醛纳米乳剂。
投入的肉桂醛的纯度为98wt％。经研究发现，制成的肉桂醛纳米乳剂的抗菌功效直接与薄荷精油的纯度相关。薄荷精油主要的成分为薄荷醇，纯度低的薄荷精油其中包含的杂醇含量很高，就会使得纳米乳剂的抑菌效果很差。本发明使用该高纯度的薄荷精油制备纳米乳液才能达到99％的抑菌率。
所述的乳化剂主要包括聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯占总投料量的3～6％，所述蓖麻油聚氧乙烯醚占总投料量的1～2％。
进一步的，所述聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯占总投料量的6％，所述蓖麻油聚氧乙烯醚占总投料量的2％。
本发明还提供上述肉桂醛纳米乳液在制备抑菌产品中的应用；
进一步的，所述菌为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌。
有益效果
纳米乳液是一种热力学稳定的胶体分散体，其形成的胶体对精油的包裹作用，可以大大降低药物的挥发性。纳米乳液在药物吸收方面比普通乳液具有更多的优势。由于纳米乳液的粒径小，不仅大大提高了不溶性药物的水溶性，同时也提高了药物的生物利用度，在食品工业和医药领域得到了广泛的应用。在纳米乳液制备过程中，通过加入适当的乳化剂，可以使其中一相分散在另一相上，避免了由于其机理不稳定而导致的絮凝相分离不稳定现象。
本发明从肉桂醛的特点出发，采用高能乳化技术，使薄荷精油作为油相，选择聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(tween-40)与蓖麻油聚氧乙烯醚(el-20)为乳化剂，通过高能乳化法制备抑菌型纳米乳液。现有肉桂醛为植物提取挥发油成分，易挥发，本发明采用高能乳化技术，乳液中胶体会将其精油包裹，能够降低挥发性。该体系改变了肉桂醛的油溶性，增大其溶解性，有益于抑制细菌；同时，通过高能乳化避免了传统薄荷香精的强挥发性和不稳定性；用这种o/w型肉桂醛纳米乳液取代传统的肉桂醛，既降低了肉桂醛的用量，又克服了肉桂醛易挥发水溶性差等缺点。传统乳液的粒径为100nm以上，纳米乳剂的粒径为100nm以内，与传统的的乳液相比，纳米乳液粒径较小，分散均匀，乳液稳定性大幅度提高，易于提高储存稳定性；本发明首次将肉桂醛制备成抑菌性能强的可喷洒的肉桂醛纳米乳液。
附图说明
图1为剪切时间与乳液粒径数据关系图。
图2为未经肉桂醛纳米乳剂处理的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌形貌分析图。
图3为经肉桂醛纳米乳剂处理后的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌形貌分析图。
具体实施方式
一、制备工艺：
实施例1：
制备乳化剂：取1.2gtween-40和0.4gel-20，经混合得到1.6g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.6g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.4g去离子水加入以上混合体系中，再以8000r/min的转速剪切7min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例2：
制备乳化剂：取1.2gtween-40和0.4gel-20，经混合得到1.6g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.6g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.4g去离子水加入以上混合体系中，再以10000r/min的转速剪切7min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例3：
制备乳化剂：取1.2gtween-40和0.4gel-20，经混合得到1.6g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.6g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.4g去离子水加入以上混合体系中，再以12000r/min的转速剪切7min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例4：
制备乳化剂：取0.9gtween-40和0.3gel-20，经混合得到1.2g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.2g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.8g去离子水加入以上混合体系中，再以8000r/min的转速剪切3min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例5：
制备乳化剂：取0.9gtween-40和0.3gel-20，经混合得到1.2g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.2g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.8g去离子水加入以上混合体系中，再以10000r/min的转速剪切3min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例6：
制备乳化剂：取0.9gtween-40和0.3gel-20，经混合得到1.2g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂1.2g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将16.8g去离子水加入以上混合体系中，再以12000r/min的转速剪切3min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例7：
制备乳化剂：取0.6gtween-40和0.2gel-20，经混合得到0.8g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂0.8g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将17.2g去离子水加入以上混合体系中，再以8000r/min的转速剪切5min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例8：
制备乳化剂：取0.6gtween-40和0.2gel-20，经混合得到0.8g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂0.8g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将17.2g去离子水加入以上混合体系中，再以10000r/min的转速剪切5min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
实施例9：
制备乳化剂：取0.6gtween-40和0.2gel-20，经混合得到0.8g乳化剂。
将肉桂醛2.0g和乳化剂0.8g混合，制得乳化剂与油的混合物，并搅拌12小时；然后将17.2g去离子水加入以上混合体系中，再以12000r/min的转速剪切5min的高能乳化法，即得o/w型肉桂醛纳米乳液。
通过反复试验证明，剪切时间过短会导致整个体系混合不够充分，剪切不完全。剪切时间过长会增加液滴碰撞的概率，促进液滴的融合。因此确定剪切时间选择3～7min，在该剪切时间范围内可以获得纳米级乳液且粒径较小。而转速优选8000～12000r/min则可提供合适的乳化能量，确保乳化效果更好。由图1剪切时间与乳液粒径数据关系图所示，剪切时间为5min时可以得到粒径较小的乳液。
二、对肉桂醛纳米乳液稳定性进行考察：
把肉桂醛纳米乳液分成三组，分别在低温(4±2℃)、高温(54±2℃)和常温(25±2℃)下储存，进一步考察肉桂醛纳米乳液的稳定性，在高温下储存14天、在低温与常温下储存一年，结果是：各o/w型肉桂醛纳米乳液在一年后不出现相分离现象。
三、肉桂醛纳米乳剂对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的抑制效果：
将大肠杆菌单菌落接种于5mllb液体培养基中，37℃，180rpm，接种15h。24h后，用4950μl新鲜lb液体培养基稀释50μl菌液，37℃180rpm培养3h，直至od600达到0.7。
将100μl菌接种剂与900μlh2o混合作为对照。
将100μl菌与制得的肉桂醛纳米乳剂混合，经37℃孵育24h后，查看结果。
采用室内抑菌实验采用琼脂稀释法对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)进行抑菌实验，抑制细菌结果为99％。改善了肉桂醛的挥发性和水溶性差的缺点，并且提高了抑菌率。
control方法：将细菌(100μl)与水(900μl)中混合30min，2.5％戊二醛在4℃下固定过夜。然后用水洗涤3次，再用乙醇梯度脱水(30％、50％、70％、80％、90％、95％和100％)。经超临界流体干燥后并用喷金仪喷金，用扫描电镜分析了细菌的形态，即图2所示。
treated方法：pbs缓冲液(800μl)中加入菌液(100μl)，加入肉桂醛纳米乳剂(100μl)。混合30min，2.5％戊二醛在4℃下固定过夜。然后用水洗涤3次，再用乙醇梯度脱水(30％、50％、70％、80％、90％、95％和100％)。经超临界流体干燥后并用喷金仪喷金，扫描电镜下拍摄，即图3所示。
control组未加入肉桂醛纳米乳剂，从图2可见：扫描电镜下观察到大肠杆菌(左)和金黄色葡萄球菌形态完整；而treated组则加入肉桂醛纳米乳剂处理，从图3的扫描电镜下观察到两种细菌破裂严重，大量内容物流出，致使大肠杆菌死亡。图2和图3对比可知，本发明所述肉桂醛纳米乳剂杀菌效果较好，更直观的反映了肉桂醛纳米乳剂对大肠杆菌的杀菌效果。
1.一种肉桂醛纳米乳液，其特征在于，采用如下质量份数的组分制备而成：5～10份肉桂醛、4～8份乳化剂和82～91份去离子水。
2.根据权利要求1所述的肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于，先将肉桂醛和乳化剂均匀混合，然后加入去离子水，再进行高速剪切乳化，即得肉桂醛纳米乳液。
3.根据权利要求2所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述高速剪切乳化是以7000～12000r/min的转速剪切3～7min。
4.根据权利要求3所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于，所述高速剪切乳化是以10000r/min的转速剪切5min。
5.根据权利要求3所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于：所述肉桂醛、乳化剂和去离子水分别占总投料质量的10％、8％和82％。
6.根据权利要求1所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于：肉桂醛的纯度为98wt％。
7.根据权利要求1所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于：所述乳化剂包括聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯和蓖麻油聚氧乙烯醚，所述聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯占总投料量的3～6％，所述蓖麻油聚氧乙烯醚占总投料量的1～2％。
8.根据权利要求1所述肉桂醛纳米乳液的制备方法，其特征在于：所述聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯占总投料量的6％，所述蓖麻油聚氧乙烯醚占总投料量的2％。
9.根据权利要求1所述的肉桂醛纳米乳液在制备抑菌产品中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述菌为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌。
技术总结