CN104222265A - 一种络合物保鲜剂及其在果蔬保鲜中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种络合物保鲜剂及其在果蔬保鲜中的应用,该保鲜剂是由短梗霉多糖溶液和γ-聚谷氨酸溶液反应制得交联聚合物粉末,交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得交联聚合物溶液,与铜盐水溶液反应制得的。短梗霉多糖是由茁芽短梗霉发酵提取得到的,γ-聚谷氨酸是由地衣芽孢杆菌发酵提取得到的。本发明制备的络合物保鲜剂具有极佳的成膜性和保湿性,用量极少,明显提高果蔬的保鲜效果,使用方便,操作简单,可广泛应用于芒果、草莓、蒜薹、韭薹等易腐烂的果蔬,适用于果蔬产地、果蔬市场、工厂企业和家庭的果蔬保鲜。
Description
技术领域
本发明属于保鲜技术领域,具体涉及一种络合物保鲜剂及其在果蔬保鲜中的应用。
背景技术
在我国,果蔬生产已成为农村经济的支柱产业,但长期以来,我国传统农业“重前轻后”,对农产品比较重视产前和产中的栽培,而忽视了产后保鲜储藏,造成大量损耗,损失惨重,因此降低果蔬产品腐烂损失,提高农业资源的利用,增加农产品附加值,成为农业现代化的一项紧迫任务。目前所用的果蔬贮藏技术与方法主要包括低温保鲜贮藏法、气调保鲜贮藏法、低气压保鲜贮藏法、塑料薄膜及化学保鲜贮藏法等。这些方法都存在一定缺陷,如低温保鲜贮藏和气调保鲜贮藏投资大,不易推广;塑料薄膜能抑制果蔬失水,但易造成腐烂和异味;化学保鲜贮藏法中有机杀菌剂和防腐剂保鲜会在果蔬表皮残留,对人体有害。近年来,一种新型的保鲜技术-涂膜保鲜技术,因其制造简单、 使用方便、造价低、效果良好等优点,在国内外得到广泛应用,成为开发新型果蔬保鲜剂的重要研究方向之一。
γ-聚谷氨酸,简称γ-PGA,是一种由L-和D-谷氨酸单体通过γ-谷氨酰键在酶催化作用下,链接而成的一种非核糖体多肽,分子链上具有大量侧链羧基,可在分子内部或分子间形成氢键,因此,γ-聚谷氨酸可作为保水剂、重金属离子吸附剂、絮凝剂、缓释剂、药物载体以及食品添加剂等,并且易交联形成拥有卓越性能的水凝胶,但对其交联络合方面的研究较少。铜是一种天然的金属元素,也是人体的一种必需元素之一,但是无机铜的使用往往会引起环境的污染,还容易引发中毒,使铜的应用受到限制。
短梗霉多糖,又称茁霉多糖,英文名Pullulan,主要由α-1.6葡萄糖苷键连接而成聚麦芽三糖,该多糖可塑性、成膜性极佳,并且能有效的阻隔空气,稳定性好,其含有的色素可以有效地控制氧化,并且易降解,因此被广泛用作保鲜剂。由于茁霉多糖自身结构的限制,使得茁霉多糖在成膜后的保湿性、抗菌性等存在缺陷,制成的膜不具有抗菌性,且其抗水性较弱。因此,必须添加各种功能性添加剂以及活性物质等,或对短梗霉多糖进行改性,以改善其性能,从而使这类绿色材料能达到抑菌保鲜的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种一种络合物保鲜剂及其在果蔬保鲜中的应用,该络合物保鲜剂将无机铜转变成有机铜,同时提高了短梗霉多糖的抗菌性和杀菌性,所得络合物保鲜剂为保鲜效果好、抑菌杀菌作用强、用量少、使用方便、可食用的环境友好型果蔬保鲜剂。
本发明的一种络合物保鲜剂是由以下方法制得的:
a交联聚合物的制备
将短梗霉多糖溶液缓慢滴加到γ-聚谷氨酸溶液中,搅拌反应,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
b络合物保鲜剂的制备
交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得交联聚合物溶液,将铜盐水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,搅拌反应,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
所述的,步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为1-8mg/ml,pH为3.5-5.2,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为10-100mg/ml,pH为4.0-5.0,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:0.5-1.5,反应温度为20-40℃,反应时间为0.5-3h,透析时间为1-3h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为5-10g/100ml,pH为4.5-5.5,铜盐为五水硫酸铜或氢氧化铜,铜盐水溶液的浓度为1-10mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.1-1,反应温度为35-60℃,反应时间为0.5-1h;将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.5-1g/L的络合物保鲜剂溶液。
所述的,短梗霉多糖是由茁芽短梗霉(Aureobasidium Pullulans)按照以下步骤发酵提取得到的:
挑取茁芽短梗霉(Aureobasidium Pullulans)单菌落接种于发酵基础培养基中,20-35℃摇床培养1-5天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆100-300,葡萄糖10-40;
将发酵液离心,取上清液加入3-6倍体积的乙醇于0-10℃条件下沉淀10-20h,离心,所得上清液重新用3-5倍体积的乙醇沉淀,离心,50-60℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
所述的,茁芽短梗霉是现有的常规菌种,可以从中国典型培养物保藏中心(CCTCC)购买得到。
所述的,茁芽短梗霉为CCTCC M 2013611,
所述的,γ-聚谷氨酸是由地衣芽孢杆菌(bacillus licheniformis)发酵提取得到的,其发酵提取方法包括以下步骤:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经100-150℃灭菌,按2-10%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,30-50℃摇床培养3-7天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入2-7倍体积的乙醇沉淀10-24h,离心,所得上清液重新用2-6倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
所述的,地衣芽孢杆菌是现有的常规菌种,可以从中国典型培养物保藏中心(CCTCC)购买得到。
所述的,地衣芽孢杆菌为CCTCC M 2012480。
所述的,发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 9-20,L-谷氨酸 18-30,NH4Cl 4-10,K2HPO4·3H2O 0.5-1.2,MgSO4·7H2O 0.2-1.5,FeCl3·6H2O 0.01-0.1,CaCl2·2H2O 0.1-0.25,(NH4)2Mo7O4 0.1-0.5;
所述的,优化培养基成分(g/L):NaCl 10-15,α-酮戊二酸 1.0-2.5,Mn(Ⅱ)0.02-0.1,L-谷氨酰胺 0.2-1.0,甘油5-15。
优选的,步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为4mg/ml,pH为4.0,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为40mg/ml,pH为4.2,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:0.9,反应温度为25℃,反应时间为1h,透析时间为1.5h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为7g/100ml,pH为4.5,铜盐为五水硫酸铜,铜盐水溶液的浓度为4mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.5,反应温度为45℃,反应时间为0.5h,络合物保鲜剂的浓度为0.7g/L。
优选的,步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为6mg/ml,pH为4.8,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为60mg/ml,pH为4.5,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:1.2,反应温度为35℃,反应时间为2h,透析时间为2h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为8g/100ml,pH为5.0,铜盐为氢氧化铜,铜盐水溶液的浓度为6mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.8,反应温度为55℃,反应时间为1h,络合物保鲜剂溶液的浓度为0.85g/L。
优选的,发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 13.5,L-谷氨酸 25,NH4Cl 6.8,K2HPO4·3H2O 0.9,MgSO4·7H2O 0.5,FeCl3·6H2O 0.05,CaCl2·2H2O 0.18,(NH4)2Mo7O4 0.26;
优选的,优化培养基成分(g/L):NaCl 13.5,α-酮戊二酸 1.5,Mn(Ⅱ) 0.05,L-谷氨酰胺 0.44,甘油 9.45。
本发明的一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用。
本发明主要有以下几项优势:
1.本发明使用的γ-聚谷氨酸和短梗霉多糖为无色无毒无味且易降解的微生物发酵提取物,和Cu(Ⅱ)络合后,所得络合物保鲜剂用于果蔬表面,果蔬无需清洗即可直接食用,安全方便快捷。
2.本发明制备的络合物保鲜剂具有极佳的成膜性和保湿性,用量极少,对果蔬进行保鲜处理,能够在果蔬表面形成一层半透明薄膜,对气体有选择透过作用,同时减缓表皮水分的流失,降低乙烯释放量和呼吸强度,减缓花色素苷及各种酶促反应,减轻养分消耗,延缓果蔬衰老,维持果蔬的内在品质和色、香、味,为食品保鲜提供了良好的材料。
3.本发明制备的络合物保鲜剂通过交联和络合,克服了无机铜引发的环境及毒性问题,制得的络合物保鲜剂不仅可以直接食用,促进人体对金属离子的吸收,满足人体对微量元素的需要,还可以抑制并杀灭果蔬中各种病原菌,保持质地,延缓腐烂,明显提高保鲜效果,如果结合低温贮藏、气调贮藏、减压贮藏、电磁辐射贮藏、臭氧离子贮藏等技术一起使用,效果更加显著。
4.本发明制备的络合物保鲜剂使用方便,操作简单,可广泛应用于芒果、草莓、蒜薹、韭薹等易腐烂的果蔬,适用于果蔬产地、果蔬市场、工厂企业和家庭的果蔬保鲜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
短梗霉多糖的制备:
挑取茁芽短梗霉(CCTCC M 2013611)单菌落接种于发酵基础培养基中,20℃摇床培养5天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆100,葡萄糖40;
将发酵液离心,取上清液加入3倍体积的乙醇10℃条件下沉淀10h,离心,所得上清液重新用5倍体积的乙醇沉淀,离心,50℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
γ-聚谷氨酸的制备:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 9,L-谷氨酸 30,NH4Cl 4,K2HPO4·3H2O 0.5,MgSO4·7H2O 0.2,FeCl3·6H2O 0.01,CaCl2·2H2O 0.1,(NH4)2Mo7O4 0.5;
优化培养基成分(g/L):NaCl 10,α-酮戊二酸 2.5,Mn(Ⅱ)0.02,L-谷氨酰胺 0.2,甘油15。
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经100℃灭菌,按10%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,50℃摇床培养3天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入7倍体积的乙醇沉淀24h,离心,所得上清液重新用2倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
交联聚合物的制备
将上述制得的浓度为1mg/ml、pH为3.5的短梗霉多糖溶液缓慢滴加到上述制得的浓度为10mg/ml、pH为4.0的γ-聚谷氨酸溶液中,按照γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液1:0.5的质量比溶解,在20℃条件下搅拌反应0.5h,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析1h,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
络合物保鲜剂的制备
将上述制得的交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得浓度为5g/100ml、pH为4.5的交联聚合物溶液,将1mg/ml的五水硫酸铜水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.1,反应温度为在35℃条件下搅拌反应0.6h,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.5g/L的络合物保鲜剂溶液。
一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用:
将新鲜果蔬清洗干净,将本实施例制得的络合物保鲜剂溶液浸、喷或涂于果蔬表面,晾干,常温或低温下贮藏。
实施例2
短梗霉多糖的制备:
挑取茁芽短梗霉(CCTCC M 2013611)单菌落接种于发酵基础培养基中,25℃摇床培养4天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆150,葡萄糖35;
将发酵液离心,取上清液加入4倍体积的乙醇8℃条件下沉淀12h,离心,所得上清液重新用4.5倍体积的乙醇沉淀,离心,55℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
γ-聚谷氨酸的制备:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 11,L-谷氨酸 27,NH4Cl 5.5,K2HPO4·3H2O 0.7,MgSO4·7H2O 0.5,FeCl3·6H2O 0.03,CaCl2·2H2O 0.14,(NH4)2Mo7O4 0.35;
优化培养基成分(g/L):NaCl 12,α-酮戊二酸 2.0,Mn(Ⅱ)0.03,L-谷氨酰胺 0.4,甘油12。
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经110℃灭菌,按8%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,45℃摇床培养4天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入6倍体积的乙醇沉淀21h,离心,所得上清液重新用3倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
交联聚合物的制备
将上述制得的浓度为3mg/ml、pH为4的短梗霉多糖溶液缓慢滴加到上述制得的浓度为25mg/ml、pH为4.3的γ-聚谷氨酸溶液中,按照γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液1:0.7的质量比溶解,在20℃条件下搅拌反应0.8h,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析1.5h,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
络合物保鲜剂的制备
将上述制得的交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得浓度为7g/100ml、pH为4.5的交联聚合物溶液,将40mg/ml的氢氧化铜水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.5,反应温度为在45℃条件下搅拌反应0.5h,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.7g/L的络合物保鲜剂溶液。
一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用:
将新鲜果蔬清洗干净,将本实施例制得的络合物保鲜剂溶液浸、喷或涂于果蔬表面,晾干,常温或低温下贮藏。
实施例3
短梗霉多糖的制备:
挑取茁芽短梗霉(CCTCC M 2013611)单菌落接种于发酵基础培养基中,30℃摇床培养3天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆200,葡萄糖30;
将发酵液离心,取上清液加入5倍体积的乙醇5℃条件下沉淀15h,离心,所得上清液重新用4倍体积的乙醇沉淀,离心,55℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
γ-聚谷氨酸的制备:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 13.5,L-谷氨酸 25,NH4Cl 6.8,K2HPO4·3H2O 0.9,MgSO4·7H2O 0.5,FeCl3·6H2O 0.05,CaCl2·2H2O 0.18,(NH4)2Mo7O4 0.26;
优化培养基成分(g/L):NaCl 13.5,α-酮戊二酸 1.5,Mn(Ⅱ)0.05,L-谷氨酰胺 0.44,甘油9.45。
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经130℃灭菌,按6%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,40℃摇床培养5天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入5倍体积的乙醇沉淀18h,离心,所得上清液重新用4倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
交联聚合物的制备
将上述制得的浓度为4mg/ml、pH为4.0的短梗霉多糖溶液缓慢滴加到上述制得的浓度为40mg/ml、pH为4.2的γ-聚谷氨酸溶液中,按照γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液1:0.9的质量比溶解,在25℃条件下搅拌反应1h,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析1.5h,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
络合物保鲜剂的制备
将上述制得的交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得浓度为8g/100ml、pH为5.0的交联聚合物溶液,将6mg/ml的五水硫酸铜水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.8,反应温度为在55℃条件下搅拌反应1h,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.85g/L的络合物保鲜剂溶液。
一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用:
将新鲜果蔬清洗干净,将本实施例制得的络合物保鲜剂溶液浸、喷或涂于果蔬表面,晾干,常温或低温下贮藏。
实施例4
短梗霉多糖的制备:
挑取茁芽短梗霉(CCTCC M 2013611)单菌落接种于发酵基础培养基中,30℃摇床培养2天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆250,葡萄糖20;
将发酵液离心,取上清液加入5倍体积的乙醇3℃条件下沉淀18h,离心,所得上清液重新用3.5倍体积的乙醇沉淀,离心,55℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
γ-聚谷氨酸的制备:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 16.5,L-谷氨酸 22,NH4Cl 8,K2HPO4·3H2O 1.0,MgSO4·7H2O 1.0,FeCl3·6H2O 0.08,CaCl2·2H2O 0.21,(NH4)2Mo7O4 0.2;
优化培养基成分(g/L):NaCl 14.5,α-酮戊二酸 1.5,Mn(Ⅱ)0.08,L-谷氨酰胺 0.7,甘油7.5。
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经140℃灭菌,按4%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,35℃摇床培养6天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入3倍体积的乙醇沉淀14h,离心,所得上清液重新用5倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
交联聚合物的制备
将上述制得的浓度为6mg/ml、pH为4.8的短梗霉多糖溶液缓慢滴加到上述制得的浓度为60mg/ml、pH为4.5的γ-聚谷氨酸溶液中,按照γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液1:1.2的质量比溶解,在35℃条件下搅拌反应2h,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析2h,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
络合物保鲜剂的制备
将上述制得的交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得浓度为9g/100ml、pH为5的交联聚合物溶液,将8mg/ml的氢氧化铜水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.3,反应温度为在50℃条件下搅拌反应0.7h,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.6g/L的络合物保鲜剂溶液。
一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用:
将新鲜果蔬清洗干净,将本实施例制得的络合物保鲜剂溶液浸、喷或涂于果蔬表面,晾干,常温或低温下贮藏。
实施例5
短梗霉多糖的制备:
挑取茁芽短梗霉(CCTCC M 2013611)单菌落接种于发酵基础培养基中,35℃摇床培养1天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆300,葡萄糖10;
将发酵液离心,取上清液加入6倍体积的乙醇0℃条件下沉淀20h,离心,所得上清液重新用3倍体积的乙醇沉淀,离心,60℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
γ-聚谷氨酸的制备:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 20,L-谷氨酸 18,NH4Cl 10,K2HPO4·3H2O 1.2,MgSO4·7H2O 1.5,FeCl3·6H2O 0.1,CaCl2·2H2O 0.25,(NH4)2Mo7O4 0.1;
优化培养基成分(g/L):NaCl 15,α-酮戊二酸 1.0,Mn(Ⅱ)0.1,L-谷氨酰胺 1.0,甘油5。
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经150℃灭菌,按2%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,30℃摇床培养7天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入2倍体积的乙醇沉淀10h,离心,所得上清液重新用6倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
交联聚合物的制备
将上述制得的浓度为8mg/ml、pH为5.2的短梗霉多糖溶液缓慢滴加到上述制得的浓度为100mg/ml、pH为5.0的γ-聚谷氨酸溶液中,按照γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液1:1.5的质量比溶解,在40℃条件下搅拌反应3h,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析3h,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末。
络合物保鲜剂的制备
将上述制得的交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得浓度为10g/100ml、pH为5.5的交联聚合物溶液,将10mg/ml的氢氧化铜水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:1,反应温度为在60℃条件下搅拌反应0.8h,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为1g/L的络合物保鲜剂溶液。
一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用:
将新鲜果蔬清洗干净,将本实施例制得的络合物保鲜剂溶液浸、喷或涂于果蔬表面,晾干,常温或低温下贮藏。
效果实施例1
交联聚合物对铜(Ⅱ)的络合性能:γ-聚谷氨酸与短梗霉多糖形成的聚合物是一种易降解的生物大分子,当两者结合成聚合体,不仅增强成膜性,而且使其配位能力增强,形成强配位体,能够与金属离子络合。
本实验中,络合实验采用如下方法进行:交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得交联聚合物溶液,调整pH至4.5-5.5,配制铜盐水溶液,计算铜离子的浓度(M1),将铜盐水溶液逐滴添加到交联聚合物溶液中,45℃反应0.5h,反应完成后冷却至室温,补齐体积,得混合液;取100μl混合液定容至10ml,混合均匀,采用火焰原子吸收分光光度法检测样品中铜离子的浓度(M0);采用旋转蒸发的方式,浓缩混合液,将浓缩液冷冻干燥,得络合物粉末,备用。铜离子的络合率采用下式计算:
W(Cu)=100%×(M1-M0)/M1
其中W(Cu)为铜离子的络合率,M1为铜盐水溶液中铜离子的浓度,M0为反应后溶液中残留铜离子的浓度。
实验测得铜离子的最大络合率可以达到55%-78%。
效果实施例2
γ-聚谷氨酸与短梗霉多糖的凝胶性能:短梗霉多糖易溶于温水,在室温下,当短梗霉多糖的浓度达到一定的水平时,由于其分子力的作用,就会自发凝胶,具有明显的成胶性能,为此,在实验开始之前,首先对两种物质的自发凝胶性能进行了研究。实验分别配置了以下浓度的凝胶溶液,在室温25℃的条件下放置12小时,采用旋转粘度计测量溶液的粘性变化,观察两种物质自发凝胶的最大浓度。测定结果如表1和表2所示。
表1 γ-聚谷氨酸的凝胶性能
γ-聚谷氨酸浓度(g/ml) | 0.01 | 0.03 | 0.05 | 0.07 | 0.09 | 0.10 | 0.13 | 0.15 | 0.17 |
凝胶情况 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 凝胶 | 凝胶 | 凝胶 |
表2 短梗霉多糖的凝胶性能
短梗霉多糖浓度(mg/ml) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
凝胶情况 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 未凝 | 凝胶 | 凝胶 | 凝胶 | 凝胶 | 凝胶 |
通过表1和表2数据可知,在γ-聚谷氨酸的浓度达到0.13g/ml时,出现凝胶的现象,但现象不明显,当浓度达到0.15g/ml时,即可看到显著的凝胶现象。而短梗霉多糖的凝胶性能明显优于γ-聚谷氨酸,当短梗霉多糖浓度达到10mg/ml时,即出现明显的凝胶现象。由上表可确定,γ-聚谷氨酸与短梗霉多糖在常温条件下不会自发凝胶的最大浓度为0.1g/ml和8mg/ml。
效果实施例3
络合物保鲜剂对病原菌的抑制作用测试:芒果果实含有糖、蛋白质、粗纤维,芒果所含有的维生素A的前体胡萝卜素成分特别高,是所有水果中少见的。其次维生素C含量也较高。矿物质、蛋白质、脂肪、糖类等,也是其主要营养成分,营养丰富,素有“热带果王”之誉称。
选用广东徐闻县,“台农一号”品种,选取七八成熟的绿色芒果,大小基本一致,无机械伤害,无褐斑和病虫害。使用前均用清水清洗干净后,用50℃的热水浸泡10分钟左右,取出晾干备用。实验组选用本发明实施例3制备的果蔬保鲜剂,对照组选用CN 101690513 B(一种荔枝生物高分子涂膜保鲜剂)公开的方法制备的保鲜剂,以芒果贮藏期常见的几种致腐真菌芒果炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioiles )和芒果蒂腐病病原菌(Phomopsis mangiferae)为供试菌种,进行抑菌试验,其效果见表3。
表 3 本发明的果蔬保鲜剂对芒果真菌的抑制效果 (%)
从表3中可以看出,实验组比对照组对果蔬贮藏期常见致病真菌具有更好的抑制效果,对供试真菌的孢子的抑制率均达到了85%以上,而对照组最高为77.0%。本发明的果蔬保鲜剂通过γ-PGA和短梗霉多糖保鲜剂交联,提供极佳的成膜性和保湿型,有效的阻隔空气;交联聚合物和铜络合,克服了无机铜引发的环境及毒性问题,又有效的保持了Cu(Ⅱ)对各种病原菌的抑制和杀灭作用,能有效抑制芒果果皮病变,明显提高芒果的保鲜效果。
效果实施例4
果蔬保鲜效果测试:采用效果实施例1的方法处理芒果,将处理好的芒果平均分为7组。(1)空白组:取预处理好的清洁芒果,不经作何处理;(2)实验组1-5选用本发明实施例1-5制得的络合物保鲜剂:将清洁芒果放置于本发明果蔬保鲜剂中,浸泡2-3分钟,捞出晾干;(3)对照组选用YC9-2-1 鲜果蔬涂膜保鲜剂(武汉鲜保生物技术有限公司):根据说明书,将100克产品混匀溶于50L 20%的乙醇水溶液中,加热60℃左右搅拌混匀,将芒果浸泡1-2分钟,捞出晾干。以上七组在常温下贮藏35天,每次随机抽取样品对各项指标进行检测。
表4 芒果35天内的外观品质及口感
0天 | 7天 | 14天 | 21天 | 28天 | 35天 | |
空白组 | 色鲜味好 | 果实发硬 | 霉果发馊 | 馊味浓 | 馊味浓 | 馊味浓 |
实验组1 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 果实稍发硬 | 霉果发馊 |
实验组2 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 果实发硬 |
实验组3 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 果实稍发硬 |
实验组4 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 果实发硬 |
实验组5 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 色鲜味尚好 | 果实发硬 |
对照组 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味好 | 色鲜味尚好 | 霉果、 略馊 | 馊味浓 |
由表4可知:在空白组中芒果常温贮藏,果实从7天开始变硬,14天就开始发霉发馊;对照组中,常规市售鲜果蔬涂膜保鲜剂具有一定得杀菌防霉的作用,能起到一定的保鲜防霉作用,但是从第四周起,芒果也开始变质发霉发馊;实验组1-5使用了本发明实施例1-5制备的络合物保鲜剂,其效果明显优于对照组和空白组,芒果于28天开始发硬,35天开始发霉发馊。说明本发明制备的络合物保鲜剂中γ-聚谷氨酸、短梗霉多糖和Cu(Ⅱ)起到了协同作用,对芒果典型致病菌有明显的抑制作用,明显降低发病率,保持芒果的风味。
效果实施例5
果蔬失重率和发病率测试:采用效果实施例1的方法处理芒果,将处理好的芒果平均分为2组。(1)空白组:取预处理好的清洁芒果,不经作何处理;(2)实验组:选用本发明实施例1-5制得的络合物保鲜剂:将清洁芒果放置于本发明果蔬保鲜剂中,浸泡2-3分钟,捞出晾干;(3)对照组选用YC9-2-1 鲜果蔬涂膜保鲜剂(武汉鲜保生物技术有限公司):根据说明书,将100克产品混匀溶于50L 20%的乙醇水溶液中,加热60℃左右搅拌混匀,将芒果浸泡1-2分钟,捞出晾干。以上三组在常温下贮藏35天,每次随机抽取样品对各项指标进行检测。
果实失重率=果实原有重量-现有重量/原有重量
果实发病率(以出现多于四个的直径大于20mm的腐烂斑点为发病标准)=腐败数/总果数×100%
表5 芒果各项指标
由表5可知,空白组对照组实验的失重率和发病率均高出实验组2倍左右。芒果失重主要有两方面的原因,一是芒果体内水分的自然挥发;二是芒果的呼吸作用导致芒果体内物质的消耗。本发明的络合物保鲜剂在芒果表面形成一层保护膜,从而抑制芒果体内水分的挥发,阻断芒果与外界的物质交换,抑制其呼吸作用,从而减轻失重率,保湿效果显著提高。而芒果发病主要是由于微生物的作用,试验中添加微量的铜离子,其对多种病原菌具有巨大的杀伤力,从而能够很好的抑制微生物在芒果表面的定植,有效地减轻发病率,从而保持了较好的风味。
效果实施例6
对可溶性固形物含量、可滴定酸含量、维生素C(Vc)含量等化学指标进行检测。
采用效果实施例1的方法处理芒果,将处理好的芒果平均分为2组。(1)实验组:选用本发明实施例1-5制得的络合物保鲜剂:将清洁芒果放置于本发明果蔬保鲜剂中,浸泡2-3分钟,捞出晾干;(2)对照组选用YC9-2-1 鲜果蔬涂膜保鲜剂(武汉鲜保生物技术有限公司):根据说明书,将100克产品混匀溶于50L 20%的乙醇水溶液中,加热60℃左右搅拌混匀,将芒果浸泡1-2分钟,捞出晾干。以上两组在常温下贮藏35天,每次随机抽取样品对其中的各项指标进行检测。
6.1可溶性固形物含量的测定:采用手持测糖计测定果汁中可溶性固形物含量。
表6 果实中可溶性固形物的含量(%)
由表6数据可知,在贮藏的过程中果实中可溶性固形物含量是先上升后下降的趋势,这是因为随着果实的成熟,呼吸强度增强,一部分淀粉转化为糖,可溶性固形物含量增加,其后随着时间的延长,呼吸作用开始消耗糖类,可溶性固形物含量降低,因此就出现了先升后降的现象。各组可溶性固形物含量峰值出现时间有差异,其中对照组出现在第14天而后迅速下降,本发明络合物保鲜剂峰值出现在21天且下降速度最缓慢。实验结果表明,本发明络合物保鲜剂能有效延缓芒果的后熟时间,保持芒果的风味。
6.2 Vc含量的检测-实验采用碘化钾-淀粉法:采用 2,6- 二氯靛酚滴定法测定 (GB/T 6195-86水果、蔬菜维生素C含量测定法)。用草酸溶液处理样品,过滤后待测。
表7 Vc含量的变化(mg/100g)
由表7可知,在35天时间内,实验组的Vc含量明显高于对照组。本发明络合物保鲜剂在芒果表面成膜后,抑制果实内外的气体交换,使膜内形成低氧气和高二氧化碳的环境,可以抑制抗坏血酸酶的活性,延缓 VC氧化速度,减少 VC的损失,保持果实原有的营养价值。
6.3 可滴定酸含量的测定:用NaOH直接滴定法测定。挤果汁,离心后取上清液,以酚酞作指示剂,用0.1mol/L NaoH溶液滴定至终点,按苹果酸计算可滴定酸含量。
表8 可滴定酸含量的变化(%)
由表8可知,随着储藏天数的的延长,实验组和对照组酸的含量呈一直下降的趋势。有机酸是果实品质指标之一,当果实未成熟时,果实内的有机酸含量较高,随着果实的成熟、呼吸强度的增强,有机酸被逐步消耗,因此有机酸含量不断下降,下降速度快慢直接反映呼吸作用的强弱。但是对照组明显比实验组降低更多且下降幅度更为迅速。实验组可滴定酸含量均明显高于对照组。实验结果表明,本发明的络合物保鲜剂能够有效的抑制果实后期成熟过程中的呼吸作用,延缓果实的衰老,保持果实的风味。
以上研究显示,通过该络合物保鲜剂处理后的果实,在相同储藏时间内,果实的各项测定指标都明显优于普通的保鲜技术,说明本发明的络合物保鲜剂可有效的控制果实的呼吸作用,降低呼吸强度,延缓果实的衰老,并能够抑制腐烂病原菌的侵染,降低腐烂指数,保持果实原有的风味。另外,本发明属于微生物发酵产物,无任何的添加辅料,并且具有易溶易降解的特性。
Claims (9)
1.一种络合物保鲜剂,其特征在于,是由以下方法制得的:
a交联聚合物的制备
将短梗霉多糖溶液缓慢滴加到γ-聚谷氨酸溶液中,搅拌反应,无水乙醇沉淀混合液,真空抽滤收集沉淀,将沉淀用少量去离子水溶解,置于透析袋中透析,将透析保留液冷冻干燥,得交联聚合物粉末;
b络合物保鲜剂的制备
交联聚合物粉末溶于蒸馏水中制得交联聚合物溶液,将铜盐水溶液缓慢滴加至交联聚合物溶液中,搅拌反应,冷却至室温,补齐体积,旋转蒸发浓缩,将浓缩液冷冻干燥,制得络合物保鲜剂。
2.根据权利要求1所述的络合物保鲜剂,其特征在于,所述步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为1-8mg/ml,pH为3.5-5.2,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为10-100mg/ml,pH为4.0-5.0,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:0.5-1.5,反应温度为20-40℃,反应时间为0.5-3h,透析时间为1-3h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为5-10g/100ml,pH为4.5-5.5,铜盐为五水硫酸铜或氢氧化铜,铜盐水溶液的浓度为1-10mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.1-1,反应温度为35-60℃,反应时间为0.5-1h;将络合物保鲜剂溶于蒸馏水中,制得浓度为0.5-1g/L的络合物保鲜剂溶液。
3.根据权利要求1所述的络合物保鲜剂,其特征在于,所述短梗霉多糖是由茁芽短梗霉(Aureobasidium Pullulans)发酵提取得到的,其发酵提取方法包括以下步骤:
挑取茁芽短梗霉(Aureobasidium Pullulans)单菌落接种于发酵基础培养基中,20-35℃摇床培养1-5天,得发酵液;
发酵基础培养基成分(g/L):土豆100-300,葡萄糖10-40;
将发酵液离心,取上清液加入3-6倍体积的乙醇于0-10℃条件下沉淀10-20h,离心,所得上清液重新用3-5倍体积的乙醇沉淀,离心,50-60℃烘干至恒重,得粗提样品;
将粗提样品溶于蒸馏水中,硅胶柱纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得短梗霉多糖粉末。
4.根据权利要求1所述的络合物保鲜剂,其特征在于,所述γ-聚谷氨酸是由地衣芽孢杆菌(bacillus licheniformis)发酵提取得到的,其发酵提取方法包括以下步骤:
称取基础培养基,溶解,得基础培养基溶液,然后称取优化培养基各成分加入至基础培养基溶液中,定容,固体NaOH调节pH至7.5;
将培养基分装至锥形瓶(50ml/瓶)中,经100-150℃灭菌,按2-10%的接种量将地衣芽孢杆菌接入培养基中,30-50℃摇床培养3-7天,得发酵液;
将发酵液离心,取上层清液加入2-7倍体积的乙醇沉淀10-24h,离心,所得上清液重新用2-6倍体积的乙醇沉淀,离心,将沉淀烘干至恒重,得恒重样品;
将恒重样品溶于蒸馏水中,透析纯化,得纯化样品;
将纯化样品溶于蒸馏水中,喷雾干燥制得γ-聚谷氨酸粉末。
5.根据权利要求2所述的络合物保鲜剂,其特征在于,所述步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为4mg/ml,pH为4.0,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为40mg/ml,pH为4.2,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:0.9,反应温度为25℃,反应时间为1h,透析时间为1.5h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为7g/100ml,pH为4.5,铜盐为五水硫酸铜,铜盐水溶液的浓度为4mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.5,反应温度为45℃,反应时间为0.5h,络合物保鲜剂的浓度为0.7g/L。
6.根据权利要求1所述的络合物保鲜剂,其特征在于,所述步骤a中短梗霉多糖溶液的浓度为6mg/ml,pH为4.8,γ-聚谷氨酸溶液的浓度为60mg/ml,pH为4.5,γ-聚谷氨酸溶液和短梗霉多糖溶液的质量比为1:1.2,反应温度为35℃,反应时间为2h,透析时间为2h;步骤b中交联聚合物溶液的浓度为8g/100ml,pH为5.0,铜盐为氢氧化铜,铜盐水溶液的浓度为6mg/ml,交联聚合物溶液和铜盐水溶液的质量比为1:0.8,反应温度为55℃,反应时间为1h,络合物保鲜剂溶液的浓度为0.85g/L。
7.根据权利要求5所述的络合物保鲜剂,其特征在于:
所述发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 9-20,L-谷氨酸 18-30,NH4Cl 4-10,K2HPO4·3H2O 0.5-1.2,MgSO4·7H2O 0.2-1.5,FeCl3·6H2O 0.01-0.1,CaCl2·2H2O 0.1-0.25,(NH4)2Mo7O4 0.1-0.5;
所述优化培养基成分(g/L):NaCl 10-15,α-酮戊二酸 1.0-2.5,Mn(Ⅱ)0.02-0.1,L-谷氨酰胺 0.2-1.0,甘油5-15。
8.根据权利要求7所述的络合物保鲜剂,其特征在于:
所述发酵基础培养基成分(g/L):柠檬酸 13.5,L-谷氨酸 25,NH4Cl 6.8,K2HPO4·3H2O 0.9,MgSO4·7H2O 0.5,FeCl3·6H2O 0.05,CaCl2·2H2O 0.18,(NH4)2Mo7O4 0.26;
所述优化培养基成分(g/L):NaCl 13.5,α-酮戊二酸 1.5,Mn(Ⅱ) 0.05,L-谷氨酰胺 0.44,甘油 9.45。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的一种络合物保鲜剂在果蔬保鲜中的应用。
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