CN108925626A - 一种纳米精油乳液及其在鲜切果蔬保鲜中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于果蔬保鲜技术领域，公开了一种纳米精油乳液及其在鲜切果蔬保鲜中的应用。所述纳米精油乳液由以下质量百分含量的组分组成：0.5％～2％海藻酸钠、0.2％～2％果胶、0.02％～0.2％复方精油、0.5％～2％吐温80，其余为水；所述纳米精油乳液中精油液滴的尺寸为100～300nm。其制备方法为：将海藻酸钠和果胶加入到去离子水中溶解混合均匀，然后加入复方精油和吐温80，得到混合液；将所得混合液经高压微射流纳米均质机处理，得到纳米精油乳液。本发明采用可食膜材料和天然精油防腐剂结合，通过高压微射流纳米均质处理得到纳米精油乳液，应用于鲜切果蔬，是一种温和、绿色的保鲜技术。

Description

一种纳米精油乳液及其在鲜切果蔬保鲜中的应用

技术领域

本发明属于果蔬保鲜技术领域，具体涉及一种纳米精油乳液及其在鲜切果蔬保鲜中的应用。

背景技术

果蔬类农产品具有丰富的营养价值和膳食纤维，且脂肪含量相对较低，是健康膳 食的重要组成部分。近年来，随着人们对健康日益关注，果蔬产品消费量呈逐年上升的趋 势。另一方面，随着收入的增加、生活水平的提高、生活节奏的加快，人们越来越青睐于轻加 工(Minimally processed)、快捷的即食食品(easy-to-use foods)，因此，“新鲜、方便、和 营养丰富”的鲜切果蔬(Fresh-cut fruits and vegetables)近年来已在全球范围内广泛 供应餐饮业及零售业。鲜切果蔬，又名半处理果蔬或轻度加工果蔬，是将新鲜完整的水果和 蔬菜通过等级分类、筛选、清洗、去皮、去核、切割加工、保鲜、真空包装等一系列过程，形成 100％可利用的产品，并使所得的商品能维持一段时间的生鲜状态。

当前，鲜切果蔬产业面临的主要困难是如何最大限度地保留果蔬原有的新鲜状态，延长产品的保质期，即产品的保鲜问题。鲜切果蔬由于在削皮和切割加工过程中造成的机械损伤，一方面，其组织内部营养汁液外溢，而导致鲜切果蔬表面微生物滋生而引起腐败；另一方面，暴露的切面与氧气大量接触，会促使其呼吸作用增强以及代谢活动极具活化，加速消耗其内部的营养成分而使其迅速衰老变质，造成褐变、不良风味及组织结构破坏等；同时,鲜切果蔬的切割操作使果实组织变软，由于细胞破碎后果胶酶水解果胶，纤维素结晶度降低，导致细胞壁变薄、软化；此外，由于切面处的水分蒸腾作用导致果蔬产品的水分流失，从而导致组织软塌，从而失去可食性。可见，保护鲜切果蔬的切面，避免因汁液流失和水分损失所造成的产品品质恶化是解决鲜切果蔬产品保鲜问题的根本。

涂膜保鲜技术是一种通过直接涂膜于果蔬机械切面，通过可食用膜的调控水分、氧气或溶质的迁移，因而能够在一定程度上减少食品在贮藏过程中的汁液流失和干耗，减少与腐败微生物接触，从而最大限度地减少机械切割所引起的汁液流失和由此带来的品质变化。更为重要的是，可食性涂膜作为多种食品添加剂的载体常应用于生鲜产品中，可将各种抗菌剂活性添加剂与可食性涂膜结合，从而延长鲜切果蔬的货架期，提高果蔬品质，减少果蔬表面致腐及致病菌增长的风险。因此，在膜液中添加具有抑菌活性的物质将是一个重要的发展方向。

精油(essential oils,EOs)是一类被美国FDA认证的GRAS(generallyrecognized as safe)物质，作为天然抗菌剂，它还具有突出的抗氧化的功能，如果选择恰当，精油还能够赋予食品香气、去除异味，可见，精油作为抗菌活性添加剂与涂膜保鲜剂结合在果蔬保鲜中将具有极好的发展前景。专利“一种天然纳米精油保鲜剂及其制备方法和应用”(CN201410233583.2)以壳聚糖为壁材对由肉桂精油、百里香精油和生姜精油组成的复配精油进行包覆得到精油保鲜剂，再利用此精油保鲜液对低密度聚乙烯膜进行涂覆，所得的保鲜膜对肉类进行保鲜，能够保证冷鲜肉的营养和风味；专利“一种含有植物精油的水果保鲜剂及应用”(CN201610738641.6)通过植物精油与抗菌剂、蒸馏水复配而成的浸泡液，能有效延长水果的保鲜期；专利“基于植物精油的猕猴桃及葡萄保鲜剂、保鲜纸及制备方法”(CN201610991188.X)公布了一种将精油通过环糊精包埋后加入海藻酸钠得到保鲜剂和保鲜纸，应用于猕猴桃及葡萄储藏保鲜，该发明抑菌效果好、作用时间长、使用方便；专利“一种鲜切山药的保鲜方法”(CN201610044765.4)将鲜切山药在含有精油的乳化型复合液浸泡，再在含0.5％-3.5％TiO₂/壳聚糖的护色涂膜液中浸泡，并在0-4℃条件下贮藏，可以将其保存期延长至35天以上。以上专利文献显示，将精油与可食性涂膜液结合应用于果蔬保鲜是可行的。但以上技术由于未考虑精油在涂膜液中的均匀分散，因此用量普遍较高。研究者开始注意到这一问题，也对此进行了探索，例如专利“一种SiO₂/丁香精油可食性玉米淀粉抗菌涂膜的制备方法”(CN106118260A)和专利“一种可食性海藻酸钠抗菌涂膜的制备方法与用途”(CN106317477A)利用纳米SiO₂对精油的吸附与分散作用，得到较为均匀的精油，再与淀粉或海藻酸钠溶液混合，制得可食性抗菌涂膜液，该方法考虑到了精油的分散性问题，但由于缺乏必要的物理分散手段和对乳液的稳定措施，该专利对所开发的涂膜液经过流延成膜制备成包装膜材料，而未采用涂膜保鲜技术。

综合现有文献资料，发现现有技术存在诸多技术问题，从而导致精油涂膜保鲜技术尚不成熟。1)目前常用的可食性涂膜材料多糖和蛋白质属于亲水性聚合物，所成膜透湿性较大，容易造成涂膜不均，并滋生微生物，此外，亲水性可食性保鲜膜与果蔬表面和空气接触，会造成果蔬表面脱水皱缩；而脂类涂膜的均匀性与厚度难以控制，易于产生蜡质口感，因此，需要解决涂膜层的阻隔湿气性能的同时保证膜的均一性；2)当前技术由于精油分散不均匀，导致精油浓度过高，这一方面增加成本，另一方面，精油的浓度过高，精油本身的气味会影响甚至遮盖水果本身的气味，这一点对于切片水果的影响更为严重，同时，研究显示，局部过多的精油能显著降低果蔬的硬度及感官特性；3)由于涂膜液的主要成分是多糖类，这类物质是亲水性化合物，使用水溶液进行涂膜时干燥时间过长，表面易受到尘埃污染，增加果蔬的失重率，给涂膜保鲜的工业化带来了困难。

发明内容

针对现有技术精油用量大和精油在涂膜液中的分散性和稳定性等问题，本发明的首要目的在于提供一种纳米精油乳液。该纳米精油乳液结合了精油的疏水性和膜材料的亲水性，可形成一种特殊的“亲水-疏水”半透膜。

本发明的另一目的在于提供上述纳米精油乳液的制备方法。该制备方法采用高压微射流纳米均质技术，不仅解决了精油分散不均匀的问题，同时大大降低了精油的使用量。

本发明的再一目的在于提供上述纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用。本发明的纳米精油乳液可很好地保持鲜切果蔬的色、香、味，储藏期长达20-28天。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种纳米精油乳液，由以下质量百分含量的组分组成：0.5％～2％海藻酸钠、0.2％～2％果胶、0.02％～0.2％复方精油、0.5％～2％吐温80，其余为水；所述纳米精油乳液中精油液滴的尺寸为100～300nm。

上述纳米精油乳液的制备方法，包括如下制备步骤：

将海藻酸钠和果胶加入到去离子水中溶解混合均匀，然后加入复方精油和吐温80，得到混合液；将所得混合液经高压微射流纳米均质机处理，得到纳米精油乳液。

所述果胶优选为甜菜果胶、柑橘果胶、苹果果胶或剑麻果胶；其中以甜菜果胶最佳。

优选地，所述溶解是指加热至70～80℃搅拌溶解2～4h。

所述的复方精油优选为佛手柑精油、柠檬草精油、月桂精油、百里香精油、茶树精油、薰衣草精油中的至少两种精油的复配，其中最佳的是柠檬草精油、百里香精油、茶树精油和薰衣草精油按体等积比的复配。

优选地，所述高压微射流纳米均质机处理的压力为120MPa，循环5次，每次处理3～5min。

上述纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用。所述应用过程包括如下步骤：

将新鲜果蔬用次氯酸钠水溶液清洗消毒，再用流动的自来水冲洗，然后经削皮、去核、分切后立即浸入纳米精油乳液中涂膜，取出沥干，然后在含有维生素C的CaCl₂水溶液中浸泡，取出沥干，封装、贮藏。

所述次氯酸钠水溶液的浓度优选为150mg/L。

所述的涂膜时间优选为2min。

所述封装是指用聚丙烯膜包装后热熔封口封装，所述贮藏温度优选4℃。

本发明涉及到的理论包括：1)精油与成膜液混合均匀，形成纳米精油液滴与多糖结合的“疏水-亲水”半透膜，这既保留了糖类成膜物质的膜功能特性，均匀分散的纳米精油所形成的疏水性又使亲水性物质与果蔬表面和空气相隔绝，从而达到延长果蔬的货架期目的；2)半透膜能够覆盖在果蔬表面的微孔上，并部分渗入到果皮中，大大减小外表皮的孔隙，从而抑制果蔬的呼吸及蒸腾作用，显著降低果蔬在贮藏期间的失重率、硬度变化、细胞膜透性以及丙二醛含量；3)半透膜能够有效阻隔空气中的O₂进入果蔬内部，有效抑制多酚氧化酶的活性，减缓果蔬褐变，从而改善果蔬贮藏品质；4)成膜液是基于多糖分子因相互作用形成致密的网状结构，从而对鲜切果蔬起到隔绝环境的作用，使果实内部CO₂/O₂增加，避免受外界微生物侵染，减少果蔬之间机械损伤及腐烂，防止果蔬水分及营养成分流失。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)通过高压微射流纳米均质机的均质-微射流分散处理，使得精油形成100～300nm的均匀分散的液滴，基于纳米液滴强大的表面效应，使得精油的用量大大减少。

(2)本发明的精油分散更加均匀，涂膜液在果蔬表面形成亲水-疏水半透膜，产生选择性保水和阻水的双重作用。

(3)通过精油复配技术，基于精油组分之间的协同抗菌作用，一方面，降低精油的使用量，另一方面，使得涂膜层的抗菌作用更稳定、保鲜效果更持久。

(4)纳米化的精油在涂膜乳液中变得透明，因此，不会影响果蔬产品原有色泽和感官，是一种温和、绿色的保鲜技术。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)20g的海藻酸钠和10g甜菜果胶分别投入1L去离子水中，70℃恒温水浴中150rpm磁力搅拌3h使之充分溶解，再用真空过滤去掉不溶解残渣，并将两种滤液按1:1的比例混合，150rpm搅拌30min；向混合液中分别加入0.1％的复方精油和1％的吐温80，其中复方精油的组成为茶树精油:薰衣草精油:柠檬草精油＝1:1:1(v/v/v)；该混合溶液置于高压微射流纳米均质机，120MP压力下处理5min，停歇5min，再按照上述条件，再重复处理4次，最终形成纳米精油乳液，并用冰水混合物冷却至20℃，放置在4℃冰箱中储藏，经测试纳米精油乳液中精油液滴的平均粒径为101±8nm。

(2)购买的新鲜红富士苹果在室温下存放24h，待温度恒定后，将苹果用次氯酸钠水溶液(150mg/L)清洗消毒，再用流动的自来水冲洗。洗干净的苹果用果蔬切片机均匀分切成6份苹果片，切片的苹果立即浸入步骤(1)所得纳米精油乳液中2min，然后取出沥干1min，再在含有维生素C(1％)的CaCl₂水溶液(10％)中浸泡2min，取出，室温下沥干1min。涂膜后的苹果片用厚度为64μm的聚丙烯膜包装，每袋装1个苹果共6片，然后热熔封口后置于4℃贮藏。处理后的鲜切苹果片保质期为28天。

实施例2

(1)10g的海藻酸钠和10g柑橘果胶分别投入1L去离子水中，70℃恒温水浴中150rpm磁力搅拌2h使之充分溶解，再用真空过滤去掉不溶解残渣，并将两种滤液按1:0.25的比例混合，150rpm搅拌30min；向混合液中分别加入0.05％的复方精油和0.5％的吐温80，其中复方精油的组成为柠檬草精油:百里香精油:茶树精油:薰衣草精油＝1:1:1:1(v/v/v/v)；该混合溶液置于高压微射流纳米均质机，120MP压力下处理5min，停歇5min，再按照上述条件，再重复处理3次，最终形成纳米精油乳液，并用冰水混合物冷却至20℃，放置在4℃冰箱中储藏，经测试纳米精油乳液中精油液滴的平均粒径为224±20nm。

(2)购买的新鲜土豆在室温下存放24h，待温度恒定后，将土豆用次氯酸钠水溶液(150mg/L)清洗消毒，再用流动的自来水冲洗。挑选直径约10cm左右洗干净的土豆，用不锈钢刀削皮，去皮后的土豆立即浸入步骤(1)所得纳米精油乳液中2min，然后取出沥干1min，再在含有维生素C(1％)的CaCl₂水溶液(10％)中浸泡2min，取出，室温下沥干1min。涂膜后的土豆用厚度为64μm的聚丙烯膜包装，每袋装1个土豆，然后热熔封口后置于4℃贮藏。处理后的去皮土豆保质期为28天。

实施例3

(1)20g的海藻酸钠和10g苹果果胶分别投入1L去离子水中，70℃恒温水浴中150rpm磁力搅拌2.0h使之充分溶解，再用真空过滤去掉不溶解残渣，并将两种滤液按1:0.5的比例混合，150rpm搅拌30min；向混合液中分别加入0.1％的复方精油和0.5％的吐温80，其中复方精油的组成为茶树精油:薰衣草精油:月桂精油:柠檬草精油＝1:1:1:1(v/v/v/v)；该混合溶液置于高压微射流纳米均质机，120MP压力下处理5min，停歇5min，再按照上述条件，再重复处理2次，最终形成纳米精油乳液，并用冰水混合物冷却至20℃，放置在4℃冰箱中储藏，经测试纳米精油乳液中精油液滴的平均粒径为258±12nm。

(2)购买的新鲜哈密瓜在室温下存放24h，待温度恒定后，将哈密瓜用次氯酸钠水溶液(150mg/L)清洗消毒，再用流动的自来水冲洗。洗干净的哈密瓜用不锈钢刀削皮、去籽，并均匀分切成6份，切片的哈密瓜立即浸入步骤(1)所得纳米精油乳液中2min，然后取出沥干1min，再在含有维生素C(1％)的CaCl₂水溶液(10％)中浸泡2min，取出，室温下沥干1min。涂膜后的哈密瓜片用厚度为64μm的聚丙烯膜包装，每袋装1片，然后热熔封口后置于4℃贮藏。处理后的鲜切哈密瓜片保质期为26天。

实施例4

(1)20g的海藻酸钠和20g剑麻果胶分别投入1L去离子水中，80℃恒温水浴中150rpm磁力搅拌3h使之充分溶解，再用真空过滤去掉不溶解残渣，并将两种滤液按1:0.5的比例混合，150rpm搅拌30min；向混合液中分别加入0.2％的复方精油和1％的吐温80，其中复方精油的组成为佛手柑精油:茶树精油＝1:1(v/v)；该混合溶液置于高压微射流纳米均质机，120MP压力下处理5min，停歇5min，再按照上述条件，再重复处理2次，最终形成纳米精油乳液，并用冰水混合物冷却至20℃，放置在4℃冰箱中储藏，经测试纳米精油乳液中精油液滴的平均粒径为300±28nm。

(2)购买的荸荠在室温下存放24h，待温度恒定后，将土豆用次氯酸钠水溶液(150mg/L)清洗消毒，再用流动的自来水冲洗。洗干净的荸荠用不锈钢刀削皮，去皮后的荸荠立即浸入步骤(1)所得纳米精油乳液中2min，然后取出沥干1min，再在含有维生素C(1％)的CaCl₂水溶液(10％)中浸泡2min，取出，室温下沥干1min。涂膜后的荸荠用厚度为64μm的聚丙烯膜包装，每袋装10个荸荠，然后热熔封口后置于4℃贮藏。处理后的去皮荸荠保质期为23天。

实施例5

(1)10g的海藻酸钠和20g柑橘果胶分别投入1L去离子水中，70℃恒温水浴中150rpm磁力搅拌2h使之充分溶解，再用真空过滤去掉不溶解残渣，并将两种滤液按体积1:1的比例混合，150rpm搅拌30min；向混合液中分别加入0.2％的复方精油和1％的吐温80，其中复方精油的组成为茶树精油:薰衣草精油:柠檬草精油＝1:1:1(v/v/v)；该混合溶液置于高压微射流纳米均质机，120MP压力下处理5min，停歇5min，再按照上述条件，再重复处理4次，最终形成纳米精油乳液，并用冰水混合物冷却至20℃，放置在4℃冰箱中储藏，经测试纳米精油乳液中精油液滴的平均粒径为119±12nm。

(2)购买的新鲜铁棍淮山在室温下存放24h，待温度恒定后，将淮山用次氯酸钠水溶液(150mg/L)清洗消毒，再用流动的自来水冲洗。从洗干净的淮山中挑选直径约2.5cm左右、粗细均匀的淮山，用不锈钢刀削皮、切成3cm高的圆柱体，切片的淮山立即浸入步骤(1)所得纳米精油乳液中2min，然后取出沥干1min，再在含有维生素C(1％)的CaCl₂水溶液(10％)中浸泡2min，取出，室温下沥干1min。涂膜后的淮山片用厚度为64μm的聚丙烯膜包装，每袋装6个淮山片，然后热熔封口后置于4℃贮藏。处理后的淮山片保质期为23天。

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)

1.一种纳米精油乳液，其特征在于由以下质量百分含量的组分组成：0.5％～2％海藻酸钠、0.2％～2％果胶、0.02％～0.2％复方精油、0.5％～2％吐温80，其余为水；所述纳米精油乳液中精油液滴的尺寸为100～300nm。

2.权利要求1所述的一种纳米精油乳液的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

将海藻酸钠和果胶加入到去离子水中溶解混合均匀，然后加入复方精油和吐温80，得到混合液；将所得混合液经高压微射流纳米均质机处理，得到纳米精油乳液。

3.根据权利要求2所述的一种纳米精油乳液的制备方法，其特征在于：所述果胶为甜菜果胶、柑橘果胶、苹果果胶或剑麻果胶。

4.根据权利要求2所述的一种纳米精油乳液的制备方法，其特征在于：所述溶解是指加热至70～80℃搅拌溶解2～4h。

5.根据权利要求2所述的一种纳米精油乳液的制备方法，其特征在于：所述的复方精油为佛手柑精油、柠檬草精油、月桂精油、百里香精油、茶树精油、薰衣草精油中的至少两种精油的复配。

6.根据权利要求2所述的一种纳米精油乳液的制备方法，其特征在于：所述高压微射流纳米均质机处理的压力为120MPa，循环5次，每次处理3～5min。

7.权利要求1所述的一种纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用，其特征在于所述应用过程包括如下步骤：

将新鲜果蔬用次氯酸钠水溶液清洗消毒，再用流动的自来水冲洗，然后经削皮、去核、分切后浸入纳米精油乳液中涂膜，取出沥干，然后在含有维生素C的CaCl₂水溶液中浸泡，取出沥干，封装、贮藏。

8.根据权利要求7所述的一种纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用，其特征在于：所述次氯酸钠水溶液的浓度为150mg/L。

9.根据权利要求7所述的一种纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用，其特征在于：所述的涂膜时间为2min。

10.根据权利要求7所述的一种纳米精油乳液在鲜切果蔬保鲜中的应用，其特征在于：所述封装是指用聚丙烯膜包装后热熔封口封装，所述贮藏温度为4℃。