CN109601612A - 一种负载肉桂精油的皮克林乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，以体积比计包括：以肉桂精油为主要成分的复配油相占45‑55%，玉米醇溶蛋白溶液占18‑23%,果胶溶液占7‑12%，黄原胶溶液占17‑23%。本发明可用于加水稀释为不同的使用浓度，仍可保持稳定均一的状态，通过涂层、浸泡等作用方式，广泛应用于各类果蔬的采后及货架期的防腐保鲜中。
Description
技术领域
本发明涉及抑菌、保鲜技术领域，具体为一种负载肉桂精油的皮克林乳液及其制备方法。
背景技术
由于食品本身的易腐性，在采收、生产和贮运过程中极易受到微生物的侵染，产生有毒代谢产物，引起食物中毒。因此，在食品中添加杀菌防腐保鲜剂是十分必要的。
植物精油是从植物中提取的具有挥发性、分子量较小的次生代谢产物。它是一类安全、低毒、高效的植物源食品保鲜剂，具有广谱抗细菌、抗真菌和抗氧化等作用。肉桂精油有效成分为肉桂醛（75~90%）。肉桂醛能有效抑制真菌繁殖，主要是通过破坏细胞壁，并对细胞内物质造成损坏，进而起到抑菌作用，已逐渐应用于食品保鲜中。但是直接使用纯精油容易对新鲜果蔬产生药害，需要稀释后使用，但是精油水溶性较差，因此需要构建一种可直接用于水相稀释的、稳定均一的精油乳化负载体系来充分发挥其功能。
中国专利文献CN 108029753 A公开了一种用于鲜切果蔬保鲜的丁香精油微乳液以及制备方法。以丁香精油为油原料，结合乳化剂吐温60和助乳化剂乙醇得到油相，抗氧化剂柠檬酸和L-抗坏血酸溶解到水中得到水相，油相搅拌形成稳定体系，然后将水相在恒温振荡的条件下以一定的速率加入到油相中，制得丁香精油微乳液。但是这种方法一方面需要添加吐温60、乙醇等化学合成试剂，直接接触作用于鲜切果蔬会对人体健康产生不良影响，另一方面，上述方法形成的油相液滴直接暴露于连续的水相中，由于精油的强挥发性和弱化学稳定性，使得精油的有效成分在较短时间内急剧降低，从而失去功效。因此，亟需一种天然食品级材料构建的、能提高精油贮藏稳定性的、且能达到缓控释效果的乳液系统。
皮克林乳液是以多糖、蛋白等可食性固体颗粒，通过高速均质、超声等乳化技术紧密排列在油水界面，形成不可逆吸附，从而起到阻碍油滴合并变大的作用。相比于普通表面活性剂，材料来源广泛、成本较低，且天然安全、环境友好；生物相容性及稳定性好，具有抗絮凝等优点；可包裹化学稳定性较差的物质，防止其快速降解，起到缓控释的效果。
植物精油是一类含萜烯类、醛类、酯类、醇类等芳香化学成分的混合物，而日常见到的植物油主要成分是三酸甘油酯和脂肪酸，二者有本质的区别。植物精油的化学活性高、稳定性差，所以在构建乳液体系的时候，技术难度及复杂性都较高，易与乳化材料反应，出现聚集沉淀、破乳等现象。目前，以皮克林乳液形式负载精油的相关研究尚未见报道。
发明内容
本发明针对以上不足之处，提供了一种负载肉桂精油的皮克林乳液及其制备方法。本发明可用于加水稀释为不同的使用浓度，仍可保持稳定均一的状态，通过涂层、浸泡等作用方式，广泛应用于各类果蔬的采后及货架期的防腐保鲜中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种负载肉桂精油的皮克林乳液，以体积比计包括：以肉桂精油为主要成分的复配油相占45-55%，玉米醇溶蛋白溶液占18-23%,果胶溶液占7-12%，黄原胶溶液占17-23%。
所述复配油相组分包含肉桂精油、柠檬精油、椰子油。
所述复配精油中肉桂精油：柠檬精油体积比为5:1，肉桂精油：椰子油体积比为1:1~1:20。
所述玉米醇溶蛋白溶液的浓度为3.5%~4.5%,果胶溶液的浓度为4.0%~4.5%，黄原胶溶液的浓度为0.2%~0.4%。
所述玉米醇溶蛋白溶液也可为大豆蛋白、改性的天然淀粉，纤维素及其衍生物中的一种。
所述果胶为山楂果胶、苹果果胶和甜菜果胶中的一种。
一种负载肉桂精油的皮克林乳液的制备方法，包含有如下步骤：
（1）制备玉米醇溶蛋白溶液：将玉米醇溶蛋白溶于80%的无水乙醇中，在30KHz超声条件下，利用反溶剂法逐滴加入到超纯水中，然后在45℃ 条件下旋蒸，得到玉米醇溶蛋白水溶液；
（2）制备果胶溶液：在40℃条件下，将果胶缓慢溶于超纯水中，制成果胶溶液；
（3）制备复合纳米颗粒溶液：将步骤（1）得到的玉米醇溶蛋白水溶液在200rpm磁力搅拌条件下逐滴加入到步骤（2）制得的果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液；
（4）制备黄原胶溶液：在25℃条件下，将黄原胶溶于超纯水中，制成黄原胶溶液；
（5）在高速分散条件下，向步骤（3）制得的复合纳米颗粒溶液中加入复配油相组分，然后加入步骤（4）制得的黄原胶溶液，制得复合纳米颗粒包裹肉桂精油作为油相液滴，黄原胶溶液作为连续相稳定的皮克林乳液。
所述高速分散的转速为12000~16000rpm，分散时间为2~4min，
所述油相液滴的粒径大小为20~50μm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的核心功能成分肉桂精油为天然、无毒的植物源食品保鲜剂，且抑菌谱广，抑菌效果十分显著；加入一定量柠檬精油的作用在于二者复配具有协同增效的功能，而且柠檬精油的清香气味会减弱肉桂精油的刺激气味；椰子油的作用是作为本底油起到稀释精油的效果，椰子油的优点是能与精油完全融合，且无色无味、不会变质，不干扰精油本身的性质。
2、本发明制备了一种负载以肉桂精油为主要油相的皮克林乳液，所用材料为玉米醇溶蛋白、山楂果胶、黄原胶，均为天然食品级，且来源广泛易得、成本低廉。
3、本发明制备了一种负载以肉桂精油为主要油相的皮克林乳液，其中，以玉米醇溶蛋白与山楂果胶结合形成复合纳米颗粒，紧密包裹经均质剪切力形成的油滴，形成的液滴粒径较小，为20~50μm，这有利于乳液体系的稳定，而且加大了与微生物接触的比表面积。
4、本发明制备了一种负载以肉桂精油为主要油相的皮克林乳液，复合纳米颗粒紧密包裹油滴，提高了精油的贮藏稳定性，实现了缓释的效果，挥发率控制在25.36%~29.03%。
5、本发明制备了一种负载以肉桂精油为主要油相的皮克林乳液，以黄原胶作为乳化剂，用来稳定水包油的乳液体系。
6、本发明制备了一种负载以肉桂精油为主要油相的皮克林乳液，可用于加水稀释为不同的使用浓度，仍可保持稳定均一的状态，通过涂层、浸泡等作用方式，广泛应用于各类果蔬的采后及货架期的防腐保鲜中。
附图说明
图1所示是不同形式的肉桂精油乳液对大肠杆菌（Escherichia coli）的抑菌效果（具有不同小写字母的处理表示差异显著（P＜0.05）；
图2 所示是不同形式的肉桂精油乳液对灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）的抑菌效果（具有不同小写字母的处理表示差异显著（P＜0.05）；
图3中1-1是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液外观图，1-2是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液25℃静置1个月后的外观图，1-3是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液普通显微镜效果图；
图4中2-1是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液加水稀释100倍的外观图，2-2是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液加水稀释100倍25℃静置1个月后的外观图，2-3是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液加水稀释100倍的普通显微镜效果图；
图5是本发明实施例1制备的负载肉桂精油的皮克林乳液激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）效果图，其中红色是纳米颗粒，用尼罗蓝染料染色，绿色是复合油相，用尼罗红染料染色。
具体实施方式
实施例1
玉米醇溶蛋白溶液制备：取1g玉米醇溶蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到玉米醇溶蛋白浓度4％（w/v）。
果胶溶液制备：将1g 山楂果胶在40℃条件下，慢慢溶于25mL超纯水中，得到浓度为4%（w/v）的果胶溶液。
复合纳米颗粒溶液制备：取4mL (4% w/v)玉米醇溶蛋白在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到2mL (4% w/v)果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液。
然后用高速分散机，14000rpm条件下，加入10mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:5 v/v），最后加入4mL (0.3% w/v)黄原胶溶液，分散2min，制得纳米乳液。整个体系的体积占比分别为复合油相占50%，肉桂精油占25%，玉米醇溶蛋白溶液占20%，山楂果胶溶液占10%，黄原胶溶液占20%。25℃静置1个月，乳液仍保持稳定均一，无破乳、油相析出等现象。气相色谱-质谱联用测定肉桂精油的挥发率为27.33%。
对比实验1：
玉米醇溶蛋白制备：取1g玉米醇溶蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到玉米醇溶蛋白浓度4%（w/v）。
乳液制备：取4mL (4% w/v)玉米醇溶蛋白在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到2mL (4% w/v)黄原胶溶液中，形成复合纳米颗粒。然后用高速分散机，14000rpm条件下，加入10mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:5 v/v），分散2min，制得纳米乳液。静置1天后即出现沉淀现象。原因是黄原胶与玉米醇溶蛋白发生胶黏形成了沉淀。
对比实验2：
应用上述实施例1及普通乳化剂形式的肉桂精油乳液做了体外抑菌对比试验。
处理1：将实施例1制备的负载15%肉桂精油的皮克林乳液加灭菌水稀释25倍。取10mL加入到刚灭完菌的为凝固的PDA培养基（50mL）中，充分混匀，然后分别倒入4个培养皿中（直径75mm），使肉桂精油的浓度为1000μL/L。
处理2：以肉桂精油为原料、以吐温60、95%乙醇为乳化剂，比例为1:10:4（v/v），制备乳液。取10mL加入到刚灭完菌的为凝固的PDA培养基（50mL）中，充分混匀，然后分别倒入4个培养皿中（直径75mm），使肉桂精油的浓度为1000μL/L。
空白对照：不加任何成分的无菌水。
用无菌打孔器取直径7mm的病原菌菌饼接入，于26℃培养4d，每天测量菌落直径。每个处理4个重复。抑菌效果以抑菌率表示。
抑菌率（%）=［（对照菌落直径-处理菌落直径）/（对照菌落直径-菌饼直径）］× 100
两种乳液体系对大肠杆菌和灰葡萄孢菌的抑菌效果分别见图1、2。可以看出，皮克林乳液和普通乳液两种体系中，肉桂精油对大肠杆菌和灰葡萄孢菌均表现出显著地抑菌效果。24h和48h，皮克林乳液体系的抑菌效果略低于普通乳液，但二者无显著性差异（P＜0.05），且抑菌率均在85%以上，72h和96h皮克林乳液体系中，肉桂精油抑菌率都显著高于普通乳液（P＜0.05）。对于灰葡萄孢菌，两种体系在48h以内，均保持抑菌率在100%，72h和96h，皮克林乳液体系中，肉桂精油抑菌率也显著高于普通乳液（P＜0.05）。这也说明了在皮克林乳液体系中，有效减缓了被包裹的肉桂精油的释放，在保证前期的抑菌率不低于普通乳液前提下，后期抑菌效果较为突出。
实施例2
玉米醇溶蛋白溶液制备：取0.875g玉米醇溶蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到玉米醇溶蛋白浓度3.5％（w/v）。
果胶溶液制备：将1.125g 山楂果胶在40℃条件下，慢慢溶于25mL超纯水中，得到浓度为4.5%（w/v）的果胶溶液。
复合纳米颗粒溶液制备：取4.6mL (3.5% w/v)玉米醇溶蛋白在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到1.8mL (4.5% w/v)果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液。
然后用高速分散机，12000rpm条件下，加入9mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:100 v/v），最后加入4.6mL (0.2% w/v)黄原胶溶液，分散2min，制得纳米乳液。整个体系的体积占比分别为复合油相占45%，玉米醇溶蛋白溶液占23%，山楂果胶溶液占9%，黄原胶溶液占23%。
实施例3
玉米醇溶蛋白溶液制备：取1.125g玉米醇溶蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到玉米醇溶蛋白浓度4.5％（w/v）。
果胶溶液制备：将1.05g 山楂果胶在40℃条件下，慢慢溶于25mL超纯水中，得到浓度为4.2%（w/v）的果胶溶液。
复合纳米颗粒溶液制备：取3.6mL (4.5% w/v)玉米醇溶蛋白在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到1.4mL (4.2% w/v)果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液。
然后用高速分散机，16000rpm条件下，加入11mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:50 v/v），最后加入4mL (0.4% w/v)黄原胶溶液，分散2min，制得纳米乳液。整个体系的体积占比分别为复合油相占55%，玉米醇溶蛋白溶液占18%，山楂果胶溶液占7%，黄原胶溶液占20%。
实施例4
大豆蛋白溶液制备：取1g大豆蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到大豆蛋白蛋白浓度4％（w/v）。
果胶溶液制备：将1g 苹果果胶在40℃条件下，慢慢溶于25mL超纯水中，得到浓度为4%（w/v）的果胶溶液。
复合纳米颗粒溶液制备：取3.6mL (4% w/v) 大豆蛋白在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到2.4mL (4% w/v)果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液。
然后用高速分散机，14000rpm条件下，加入10.6mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:20 v/v），最后加入3.4mL (0.3% w/v)黄原胶溶液，分散2min，制得纳米乳液。整个体系的体积占比分别为复合油相占53%，大豆蛋白溶液占18%，苹果果胶溶液占12%，黄原胶溶液占17%。
实施例5
纤维素溶液制备：取1g大豆蛋白溶于80％的无水乙醇中（32mL无水乙醇，8mL超纯水），在30KHz超声条件下逐滴加入到120mL超纯水中（反溶剂法），最后45℃旋蒸至25mL。得到纤维素溶液浓度4％（w/v）。
果胶溶液制备：将1g 甜菜果胶在40℃条件下，慢慢溶于25mL超纯水中，得到浓度为4%（w/v）的果胶溶液。
复合纳米颗粒溶液制备：取3.6mL (4% w/v) 纤维素在磁力搅拌200rpm的条件下逐滴加入到2.4mL (4% w/v)果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液。
然后用高速分散机，14000rpm条件下，加入10.6mL复合油相（肉桂精油：柠檬精油：椰子油为5:1:10 v/v），最后加入3.4mL (0.3% w/v)黄原胶溶液，分散2min，制得纳米乳液。整个体系的体积占比分别为复合油相占53%，纤维素溶液占18%，甜菜果胶溶液占12%，黄原胶溶液占17%。
Claims (9)
1.一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，以体积比计包括：以肉桂精油为主要成分的复配油相占45-55%，玉米醇溶蛋白溶液占18-23%,果胶溶液占7-12%，黄原胶溶液占17-23%。
2.根据权利要求1所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，所述复配油相组分包含肉桂精油、柠檬精油、椰子油。
3.根据权利要求2所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，所述复配精油中肉桂精油：柠檬精油体积比为5:1，肉桂精油：椰子油体积比为1:1~1:20。
4.根据权利要求1所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白溶液的浓度为3.5%~4.5%,果胶溶液的浓度为4.0%~4.5%，黄原胶溶液的浓度为0.2%~0.4%。
5.根据权利要求1所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白溶液也可为大豆蛋白、改性的天然淀粉，纤维素及其衍生物中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液，其特征在于，所述果胶为山楂果胶、苹果果胶和甜菜果胶中的一种。
7.如权利要求1-6所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液的制备方法，其特征在于，包含有如下步骤：
（1）制备玉米醇溶蛋白溶液：将玉米醇溶蛋白溶于80%的无水乙醇中，在30KHz超声条件下，利用反溶剂法逐滴加入到超纯水中，然后在45℃ 条件下旋蒸，得到玉米醇溶蛋白水溶液；
（2）制备果胶溶液：在40℃条件下，将果胶缓慢溶于超纯水中，制成果胶溶液；
（3）制备复合纳米颗粒溶液：将步骤（1）得到的玉米醇溶蛋白水溶液在200rpm磁力搅拌条件下逐滴加入到步骤（2）制得的果胶溶液中，形成复合纳米颗粒溶液；
（4）制备黄原胶溶液：在25℃条件下，将黄原胶溶于超纯水中，制成黄原胶溶液；
（5）在高速分散条件下，向步骤（3）制得的复合纳米颗粒溶液中加入复配油相组分，然后加入步骤（4）制得的黄原胶溶液，制得复合纳米颗粒包裹肉桂精油作为油相液滴，黄原胶溶液作为连续相稳定的皮克林乳液。
8.根据权利要求7所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液的制备方法，其特征在于，所述高速分散的转速为12000~16000rpm，分散时间为2~4min。
9.根据权利要求7所述的一种负载肉桂精油的皮克林乳液的制备方法，其特征在于，所述油相液滴的粒径大小为20~50μm。
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