CN109517226A - 一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜，其是采用食品级的姜黄素和食品级的EDTA二钠复配作为光敏剂复合物，联合壳聚糖和甘油作为基质材料，经溶液浇铸法制成所述光动力减菌保鲜膜，并在采用该减菌保鲜膜包装即食海蜇后，与无毒的LED可见光源配合使用，以有效降低即食海蜇上的菌落总数。经测试证明，本发明对即食海蜇灭菌率高达99.9%，减菌效果显著，且对其风味和口感无显著影响，并可使即食海蜇的货架期从1个月延长到5个月，保障其食品安全问题。
Description
技术领域
本发明属于非热力减菌领域，具体涉及一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜。
背景技术
海蜇，又名海蛇、红蜇，隶属于钵水母纲、根口水母目、海蜇属，广泛分布在我国的四大海域，是我国重要的水产资源。即食海蜇制品通常是将三矾盐渍海蜇经过清洗、切割、灭菌、包装等一系列加工处理后得到的即食食品。但由于淡化后的即食海蜇盐分含量通常不高于2%，且海蜇是一种高蛋白、低脂肪的营养丰富的水产资源，极易受到细菌、霉菌等微生物的污染，导致菌落总数超标等问题。因此，开发一种能有效灭活微生物又能保持海蜇营养和品质，成本低廉的新型非热力光动力减菌保鲜膜是海蜇加工行业迫切的需要。
目前，传统的热力杀菌技术可以有效灭活微生物，钝化酶活，但是由于海蜇独特的生物特性，热力杀菌所需的高温条件会导致海蜇品质改变、营养损失，甚至分解自溶，限制了即食海蜇制品的规模化、工业化发展。此外，即食海蜇冷保鲜技术存在一定问题，如：气调保鲜技术虽然可以一定程度抑制即食海蜇上微生物繁殖，但如若温度等栅栏因子控制不当，则有可能导致肉毒梭状芽孢杆菌等病原菌的生长；低温保藏温度无法在贮藏及运输过程做到一致，进而影响即食海蜇组织形态的劣变；而加入山梨酸钾等添加剂进行防腐则常由于防腐剂超标而使产品下架，使企业蒙受重大损失。
光动力减菌保鲜膜源于光动力技术（Photodynamic non-thermal sterilizationtechnology，PNST），其作为一种非热减菌技术，是通过光敏剂和光源作用产生活性氧物质从而达到灭菌效果的方法。PNST优先作用于微生物靶细胞对其造成损伤，影响其正常生理代谢功能，但不损伤周围细胞和组织。目前，广泛应用于医学领域恶性肿瘤等多种疾病的治疗。光动力非热减菌技术具有高效及广谱抗菌的特点，但以此技术为基础制备光动力减菌保鲜膜的研究，目前暂未见相关报道，若其能应用于食品工业，将展现巨大潜力。
姜黄素是一种天然的多酚类物质，作为一种安全无毒、无污染的天然食用色素，具有抗菌、抗炎等生物学活性和光敏特性，作为光动力技术中的光敏剂，目前已有研究成果成功应用于食品工业，展现了巨大潜力。EDTA二钠（乙二胺四乙酸二钠）能对抗加工食品因氧化引起的变质，抑制微生物繁殖，延缓食品腐败。壳聚糖则是一种生物相容性和可生物降解的聚合物，具有成本低、可用性强、无毒性、成膜能力优异等优点，壳聚糖薄膜已成功应用于各种食品包装。甘油是一种常用的增塑剂，能降低膜的抗张强度，并增加膜的弹性、伸展性，可防止膜的破裂，有利于改善其机械性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜，该保鲜膜既能高效减菌，从而延长即食海蜇的货架期，又能够较好地保证即食海蜇原有风味和口感。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜，其制备方法包括以下步骤：
（1）将姜黄素于无水乙醇中充分溶解后，加入EDTA二钠溶液，混合，得到光敏剂复合物溶液；
（2）在45~55℃条件下，将壳聚糖加入乙酸水溶液中，搅拌30min至壳聚糖完全溶解，得到壳聚糖凝胶；
（3）将1mL光敏剂复合物溶液加入到5mL壳聚糖凝胶中，再加入增塑剂甘油，搅拌4h后超声脱气10-15min；
（4）将步骤（3）得到的膜液倒入模具，静置1~1.5h后于35~45℃干燥成膜。
步骤（1）所得光敏剂复合物溶液中，姜黄素的含量为0-125 μmol/L（优选为100 μmol/L），EDTA二钠的含量为0.02wt%；所用姜黄素和EDTA二钠均为食品级，其中，姜黄素的纯度为93.5%。
步骤（2）中溶于乙酸水溶液中的壳聚糖含量为1.5wt%，所用乙酸水溶液的体积分数为1%。
步骤（3）所得膜液中甘油的浓度为1wt%。
所述光动力减菌保鲜膜用于包装即食海蜇的方法，是采用所述光动力减菌保鲜膜包装即食海蜇后，采用LED可见光进行照射，以实现抗菌效果。
采用LED可见光进行照射的时间为5-30min（优选为30min）。
所述LED可见光来源于波长为425 nm的LED蓝色光源（输出光功率＞280 mW）。
本发明具有如下优点：
（1）本发明将食品级的姜黄素和食品级的EDTA二钠复配成光敏剂复合物，联合壳聚糖和甘油作为基质材料，制成光动力减菌保鲜膜，最后与无毒的LED可见光源配合使用，可最大程度地杀灭即食海蜇上的微生物。经过试验证明，灭菌率高达99.9%，杀菌效果好。
（2）姜黄素属于天然植物提取物，被广泛用作食品添加剂，来源安全、可靠；同时，姜黄素有较好的光敏活性，光敏化后能有效地灭活即食海蜇中的微生物，其介导的光敏化非热力减菌技术相对于传统的灭菌方法更加安全。
（3）采用价格低廉且普通LED光源即可激发的姜黄素作为光敏剂，很大程度上降低了灭菌成本。
（4）本发明具有光谱杀菌特性，属于非热力减菌技术，经过试验证实，本发明的减菌法对即食海蜇的风味和口感无显著影响。另一方面，抗菌包装是活性包装中最重要的一种，本发明将酚类光敏剂姜黄素经复配后引入到壳聚糖基质中，制备光动力减菌保鲜膜，既能在贮藏过程中抑制微生物的生长并避免二次污染，从而延长货架期，同时能增强姜黄素的稳定性，提高其生物利用度。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的光动力减菌保鲜膜的样品图。
图2是本发明实施例2不同光敏剂复合物浓度制备的光动力减菌保鲜膜对即食海蜇优势菌群菌落数的影响。
图3是本发明实施例3不同照射时间对光动力减菌保鲜膜处理的即食海蜇菌落总数的影响。
图4是本发明实施例4中光动力减菌保鲜膜处理对即食海蜇菌落总数的影响。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1：
（1）将姜黄素于无水乙醇中充分溶解后，加入EDTA二钠溶液，混合，得到姜黄素终浓度为100μmol/L，EDTA二钠终浓度为0.02wt%的光敏剂复合物溶液；
（2）在45~55℃条件下，将壳聚糖加入到体积分数为1%的乙酸水溶液中，搅拌30min至壳聚糖完全溶解，得到含量为1.5wt%的壳聚糖凝胶；
（3）将1mL光敏剂复合物溶液加入到5mL壳聚糖凝胶中，加入甘油使所得膜液中甘油的浓度为1wt%，搅拌4h后超声脱气10-15min；
（4）将得到的膜液倒入模具，静置1~1.5h后于35~45℃干燥成膜，得光动力减菌保鲜膜；
（5）采用所得光动力减菌保鲜膜包装即食海蜇，并用LED可见照射30min。
LED光源选用波长为425 nm的LED蓝色光源（输出光功率＞280 mW）。
图1为本实施例制备的光动力减菌保鲜膜的样品图。
实施例2：
在28℃条件下，分别配制姜黄素终浓度为0、25、50、75、100、125 μmol/L，EDTA二钠终浓度为0.02%的光敏剂复合物溶液。按实施例1所述步骤将配制好的不同浓度的光敏剂复合物溶液分别加入壳聚糖凝胶中，通过溶液浇铸法制备光动力减菌保鲜膜。同时制备不加光敏剂复合物的纯壳聚糖膜作为对照。
称取定量的即食海蜇，实验组采用制备的光动力减菌保鲜膜进行包装，对照组采用纯壳聚糖膜进行包装。在28℃条件下，将样品避光孵育30 min，然后置于距离波长为425nm的LED蓝色光源20 cm处光照30 min。每组设置三个平行。采用平板计数法对上述实验组和对照组的即食海蜇进行菌落总数的计算（灭菌效果评价），结果见图2。
由图2可知，随着姜黄素浓度的逐渐增大，实验组即食海蜇菌落总数显著下降并趋于稳定。当姜黄素浓度为100 μmol/L时，即食海蜇菌落总数约下降了2.985 Log(CFU/mL)，灭活率达到99.9%，与对照组相比，菌落总数由5.2×104 CFU/mL降低至54 CFU/mL。
实施例3：
在28℃条件下，按实施例1所述步骤配制姜黄素终浓度为100μmol/L，EDTA二钠终浓度为0.02%的光敏剂复合物溶液，并将配制好的光敏剂复合物溶液加入到壳聚糖凝胶中，通过溶液浇铸法制备光动力减菌保鲜膜。同时制备不加光敏剂复合物的纯壳聚糖膜作为对照。
称取定量的即食海蜇，实验组采用制备的光动力减菌保鲜膜进行包装，对照组采用纯壳聚糖膜进行包装。在28℃条件下，将样品避光孵育30 min，然后置于距离波长为425nm的LED蓝色光源20 cm处分别光照0、5、10、20、30 min，每组设置三个平行。采用平板计数法对上述实验组和对照组的即食海蜇进行菌落总数的计算（灭菌效果评价），结果见图3。
由图3可知，实验组光照10 min以上，对即食海蜇的灭菌率达到91.5%；而当光照时间达到30 min时，即食海蜇菌落总数约下降了2.623 Log(CFU/mL)，灭菌率为99.7%，与对照组产品相比，菌落总数由5.3×104 CFU/mL降低至45 CFU/mL。
实施例4：对即食海蜇总菌的杀灭实验
在28℃条件下，按实施例1所述步骤配制姜黄素终浓度为100μmol/L，EDTA二钠终浓度为0.02%的光敏剂复合物溶液，并将配制好的光敏剂复合物溶液分别加入到壳聚糖凝胶中，通过溶液浇铸法制备光动力减菌保鲜膜。同时制备不加光敏剂复合物的纯壳聚糖膜作为对照。
称取定量的即食海蜇，分为空白对照组（纯壳聚糖膜包装）、单纯光照组（纯壳聚糖膜包装并进行光照）、单纯光敏组（光动力抗菌膜包装但不进行光照）和光动力实验组（光动力保鲜膜包装并进行30min光照）。采用平板计数法对上述实验组和空白对照组的即食海蜇进行菌落总数的计算（灭菌效果评价），结果见图4。
由图4可知，空白对照组和单纯光照组的菌落总数无显著变化；单纯光敏剂组的菌落总数有所减少，但是效果不显著，说明光敏剂本身具有一定的杀菌效果；光动力实验组中即食海蜇的总菌灭活率高达99.9%，说明光动力处理后光敏剂复合物具有显著的杀菌效果。
实施例5：光动力减菌包装膜对即食海蜇产品保质期的影响
以产品菌落总数为判断指标，采用食品保质期预测加速试验法（ASLT）预测即食海蜇保质期，将即食海蜇分为光动力实验组和空白对照组，分别置于28 ℃条件进行保质期加速测试，结果见表1、2。
表1 空白对照组在28 ℃条件下加速试验结果
表2 光动力实验组在28 ℃条件下加速试验结果
结果显示，与空白对照组相比，经光动力实验组处理后，即食海蜇在室温（28 ℃）条件下的货架期由一个月延长到5个月。
采用实施例6：光动力减菌保鲜膜处理前后即食海蜇理化指标的变化
将即食海蜇分为两组，一组为不做任何处理的空白对照组，一组用姜黄素浓度为100 μmol/L的光动力减菌保鲜膜进行包装。
LED可见光照射：将用光动力保鲜膜包装的即食海蜇置于LED光源下照射30 min，完成杀菌过程。空白对照组不进行光照。
即食海蜇的水分变化：分别在空白对照组和光动力保鲜膜组提取一定量的即食海蜇进行水分测定。
即食海蜇的粗脂肪变化：分别在空白对照组和光动力保鲜膜组提取一定量的即食海蜇进行粗脂肪测定。
即食海蜇的蛋白质变化：分别在空白对照组和光动力保鲜膜组提取一定量的即食海蜇进行蛋白质测定。
即食海蜇的碳水化合物变化：分别在空白对照组和光动力保鲜膜组提取一定量的即食海蜇进行碳水化合物测定。
即食海蜇的灰分含量变化：分别在空白对照组和光动力保鲜膜组提取一定量的即食海蜇进行灰分含量测定。
结果见表3。
表3 光动力减菌保鲜膜包装对即食海蜇理化特性的影响
结果表明，光动力减菌保鲜膜包装前后即食海蜇的水分、粗脂肪、蛋白质、碳水化合物、灰分含量均无显著性变化，说明光动力减菌保鲜膜对即食海蜇的理化特性不造成影响。
综上所述，将食品级的姜黄素和食品级的EDTA二钠复配成光敏剂复合物，通过以壳聚糖和甘油为基质材料，制成光动力减菌保鲜膜，最后与无毒的LED可见冷光源配合使用，可最大程度地杀灭即食海蜇上的微生物，经过试验证明，灭菌率高达99.9%，杀菌效果好；且其可有效延长即食海蜇的货架期，并对即食海蜇的风味和口感无显著影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种用于包装即食海蜇的光动力减菌保鲜膜，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
（1）将姜黄素于无水乙醇中充分溶解后，加入EDTA二钠溶液，混合，得到光敏剂复合物溶液；
（2）在45~55℃条件下，将壳聚糖加入乙酸水溶液中，搅拌30min至壳聚糖完全溶解，得到壳聚糖凝胶；
（3）将1mL光敏剂复合物溶液加入到5mL壳聚糖凝胶中，再加入增塑剂甘油，搅拌4h后超声脱气10-15min；
（4）将步骤（3）得到的膜液倒入模具，静置1~1.5h后于35~45℃干燥成膜。
2. 根据权利要求1所述的光动力减菌保鲜膜，其特征在于，步骤（1）所得光敏剂复合物溶液中，姜黄素的含量为0-125 μmol/L，EDTA二钠的含量为0.02wt%。
3.根据权利要求1所述的光动力减菌保鲜膜，其特征在于，步骤（2）中溶于乙酸水溶液中的壳聚糖含量为1.5wt%，所用乙酸水溶液的体积分数为1%。
4.根据权利要求1所述的光动力减菌保鲜膜，其特征在于，步骤（3）所得膜液中甘油的浓度为1wt%。
5.一种如权利要求1所述的光动力减菌保鲜膜用于包装即食海蜇的方法，其特征在于，采用所述光动力减菌保鲜膜包装即食海蜇后，采用LED可见光进行照射，以实现抗菌效果。
6.根据权利要求5所述的光动力减菌保鲜膜用于包装即食海蜇的方法，其特征在于，采用LED可见光进行照射的时间为5-30min。
7. 根据权利要求5或6所述的光动力减菌保鲜膜用于包装即食海蜇的方法，其特征在于，所述LED可见光来源于波长为425 nm的LED蓝色光源。
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