一种双靶点抑菌光敏化合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种双靶点抑菌光敏化合物的制备方法及其应用，其是采用食品级的姜黄素和食品级的橙皮苷复配作为光敏剂复合物，联合ε

【技术实现步骤摘要】
一种双靶点抑菌光敏化合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于非热力减菌领域，具体涉及一种具有双靶向作用的姜黄素光敏化合物粉末。

技术介绍

[0002]光动力杀菌技术是一种极具潜力的新型非热杀菌技术，光动力反应是光敏剂在特定波长光源激发下，产生活性氧引起生物分子氧化和细胞损伤的过程，达到杀灭微生物(包括细菌、真菌、病毒)的目的，同时还能最大限度地减少食品中各种营养成分的损失，保持食品的原有风味，延长食品的货架期，以满足广大消费者日益增长的物质生活的需要。在光动力杀菌过程中光源和光敏剂起关键性作用，理想的光敏剂应该具备安全可靠、成本低并且能够被适当波长的光激活的特点。目前，以姜黄素为代表的天然光敏物质及其衍生物是食品抑菌领域最具潜力的光敏剂。
[0003]姜黄素（Curcumin，Cur）是从姜科植物姜黄根茎中提取的小分子质量多酚类化合物，是一种安全性高、来源广、无污染的天然光敏剂具有抗菌、抗肿瘤等功能。姜黄素已被批准作为安全的着色剂及添加剂应用于食品。作为食品着色剂，姜黄素已被广泛应用于肠类制品、罐头、酱卤制品、面条、饮料、糖果等；作为食品调味剂，姜黄素在咖喱粉等调味料中发挥着举足轻重的作用。此外，姜黄素具有良好的光敏活性，可被400~480 nm蓝光高效激发产生大量活性氧，对单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌等有强烈的杀灭效果。由姜黄素介导的光动力技术，具有高效杀菌、原料环保、能耗低、成本低等优点，已成为最炙手可热的杀菌技术之一，已被应用于哈密瓜、马铃薯等果蔬；鲍鱼、海蜇等水产品；银耳等食用菌的保鲜中，起到维持食品品质、延长货架期的作用。姜黄素具有的水溶性差、生物利用率低等缺陷限制了其在食品抑菌保鲜等领域的发展，故需将其与水溶性强的分子结合，以提高溶解性。
[0004]研究表明，大肠杆菌等食源性致病菌中存在一种姜黄素还原酶（CurA 蛋白），当细菌受到姜黄素光动力技术所造成的生存胁迫时，会通过上调CurA基因，产生大量姜黄素还原酶（CurA 蛋白）促进姜黄素还原代谢成光敏活性极弱的二氢姜黄素 (DHC)、四氢姜黄素 (THC)等还原产物代谢物，并将其排出体外，降低姜黄素光动力杀菌效率，严重限制了光动力技术在杀灭食源性致病菌中的应用。
[0005]基于此，本专利技术引入了靶向抑制姜黄素还原酶（CurA 蛋白）活力的食品添加剂——橙皮苷，以提高杀菌效果。橙皮苷是陈皮黄酮类的主要活性成分之一，主要存在于芸香科植物橘及其栽培变种的成熟果皮中，具有极高的安全性和抗炎、抗氧化、抗辐射、改善血糖等生物活性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌的生长有抑制作用并被广泛应用于医药、食品等科学领域。通过分子对接技术探究橙皮苷和姜黄素还原酶（CurA 蛋白）的结合程度，结果（如图1）显示：2D 图中外侧为姜黄素还原酶（CurA 蛋白）分子，内测为橙皮苷分子。从图1可知，橙皮苷与姜黄素还原酶（CurA 蛋白）形成4个氢键作用、1个π
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π作用和疏水作用；羰基作为氢键受体与 ILE284 形成1个氢键作用，距离为2.3
Å
；糖环上的羟基可以与SER65、TYR99、ASP112 形成 3 个氢键作用，距离分别为 2.7
ꢀÅ
、1.9
ꢀÅ
、1.9
ꢀÅ
；此外，橙皮苷与VAL250、TYR253、VAL162、PRO160等氨基酸残基形成疏水作用。即橙皮苷与姜黄素还原酶（CurA 蛋白）结合紧密，可高效靶向抑制其活性。
[0006]由于细菌的等电点pI=2~5，低于生理条件pH值，所以细菌表面常带有负电荷。若将阳离子引入姜黄素
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橙皮苷光敏复合物中，能提高对细菌的靶向吸附效率，进而增强杀菌效果。ε
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聚赖氨酸是一种生物聚合物，主要由25
−
35个L
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赖氨酸通过α
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羧基和ε
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氨基形成的酰胺键连接而成，其水溶液带正电荷。我国在2014年将ε
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聚赖氨酸列为食品添加剂新品种。目前ε
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聚赖氨酸盐酸盐应用于水果、蔬菜、肉制品、大米、杂粮、饮料等一系列食品的保鲜，具有极高的安全性。研究表明，带正电荷的ε
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聚赖氨酸易与带负电荷的微生物细胞膜发生结合吸附，进而破坏膜结构的完整性，最终导致细胞对底物失去选择性而自溶死亡。所以，本专利技术引入ε
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聚赖氨酸，以高效靶向带负电荷的细菌，从而促进姜黄素光敏剂复合物与细菌的结合，提高姜黄素光动力杀菌效果。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种含姜黄素的双靶点光敏化合物粉末，提高光动力杀菌效果，并将其应用于金针菇保鲜中，维持金针菇品质，延长货架期。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含姜黄素的双靶点抑菌光敏化合物粉末，所述双靶点抑菌光敏化合物能通过正负电荷靶向吸附细菌、特异性结合并抑制姜黄素还原酶（CurA 蛋白）表达以避免光敏剂降解这两个途径协同增强抑菌效果，其制备方法包括以下步骤：（1）将橙皮苷溶解于DMSO中，姜黄素粉末溶解于丙酮中，并在连续搅拌下将姜黄素溶液加入橙皮苷溶液中，制成姜黄素
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橙皮苷光敏复合物溶液；（2）将ε
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聚赖氨酸溶解于无菌PBS缓冲液中，并利用去离子水将其稀释至100 ug/mL，在连续搅拌下加入步骤（1）中的姜黄素
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橙皮苷光敏复合物溶液，室温下，混合液于避光条件下搅拌24 h，期间不用加盖子配合30min氮吹以彻底去除丙酮和DMSO；（3）将步骤（2）得到的溶液离心（1000 rpm，5 min），通过真空冷冻干燥得到具有高度水溶性的姜黄素
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橙皮苷
‑
ε
‑
聚赖氨酸双靶点抑菌光敏化合物，于4 ℃冷藏备用。
[0009]步骤（1）中姜黄素
‑
橙皮苷光敏复合物溶液中姜黄素的含量为100 μmol/L，橙皮苷的含量为0.02 wt%。
[0010]步骤（2）中ε
‑
聚赖氨酸的pH值为7.0~7.4。
[0011]步骤（3）中离心转速为1000 rpm，时间5 min。冷冻干燥温度为
‑
50 ℃，真空度0.1kPa。
[0012]所述的双靶点抑菌光敏化合物用于食品抑菌的方法：新鲜黄色金针菇经双靶点抑菌光敏化合物处理后，采用LED可见光进行照射，以实现抗菌效果。
[0013]采用LED可见光进行照射的时间为30 min。
[0014]所述LED可见光来源于波长为425 nm的LED蓝色光源。
[0015]本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术制备的姜黄素光敏化合物具有双靶向特性。采用所述双靶向是指一方面橙皮苷高效靶向抑制姜黄素还原酶的活力，降低其对姜黄素的代谢；另一方面ε
‑
聚赖氨
酸水溶液带正电荷，可高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种双靶点抑菌光敏化合物的制备方法，其特征在于，所述双靶点抑菌光敏化合物能通过正负电荷靶向吸附细菌、特异性结合并抑制姜黄素还原酶CurA 蛋白表达以避免光敏剂降解这两个途径协同增强抑菌效果，其制备方法包括以下步骤：（1）将橙皮苷溶解于DMSO中，姜黄素粉末溶解于丙酮中，并在连续搅拌下将姜黄素溶液加入橙皮苷溶液中，制成姜黄素
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橙皮苷光敏复合物溶液；（2）将ε
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聚赖氨酸溶解于无菌PBS缓冲液中，并利用去离子水将其稀释至100 ug/mL，在连续搅拌下加入步骤（1）中的姜黄素
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橙皮苷光敏复合物溶液，室温下，混合液于避光条件下搅拌24 h，期间不用加盖子配合30 min氮吹以彻底去除丙酮和DMSO；（3）将步骤（2）得到的溶液离心，通过真空冷冻干燥得到具有高度水溶性的姜黄素
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橙皮苷
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ε
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡嘉淼，徐芳，赖丹宁，刘丽芳，尹蕊，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：