CN110236070A - 一种纯精油抗菌乳液、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品涂膜保护组合物技术领域，尤其涉及一种纯精油抗菌乳液、制备方法及其应用。本发明的抗菌乳液由植物精油、风味醛、壳聚糖、表面活性剂等制备而成。本发明制备的乳液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性优于单一植物精油，而且表面活性剂含量低，不含食用油脂，制备条件温和，使用更加安全，产品稳定，有着较长的储存期，可稀释后使用，可广泛用于新鲜食品的防腐、保鲜。
Description
技术领域
本发明属于食品涂膜保护组合物技术领域，尤其涉及一种纯精油抗菌乳液、制备方法及其应用。
背景技术
精油是从植物中提炼萃取的挥发性芳香物质，具有很强的抗氧化性和抗菌活性。许多精油作为公认的安全(GRAS)食品添加剂，常在食品工业中用作天然抗菌剂。然而，由于其挥发性强，水溶性较差，对环境条件的敏感性高，以及氧化稳定性较弱的特点，使得精油在食品中的应用受到了极大的限制。但通过将精油包封在合适的递送系统中可以克服这些困难，这种方法有助于改善其稳定性，保持其生物活性并同时可以使其对食物的感官影响降到最低。
但是，在含有精油的乳液体系中往往会发生奥斯特瓦尔德熟化现象，精油在水中有着一定的溶解度，而乳液中油水两相间的界面膜是动态平衡的液态膜，发生奥氏熟化时，小的油滴会穿过界面膜向大油滴扩散，这使得小油滴逐渐消失，而大油滴越来越大，进而乳液变得十分不稳定。现有的技术大多通过向油相中添加可食用油脂或添加大量表面活性剂来延缓液滴生长，但有文献报道，油脂可作为微生物的碳源被其利用，有助于微生物的生长，进而影响乳液的抑菌保鲜效果，同时，添加其他油脂也降低了乳液中的植物精油含量。
公布号为CN108029753A的中国发明专利披露了一种用于鲜切果蔬保鲜的丁香油微乳液以及制备方法，其制备了含有丁香精油(0.05～0.3％)的微乳液保鲜剂，该乳液可有效延长鲜切果蔬的货架期。
公布号为CN108925626A的中国发明专利披露了一种纳米精油乳液及其在鲜切果蔬保鲜中的应用，其将海藻酸钠、果胶、复方精油(0.02％～0.2％)、吐温、水混合制备纳米乳液并将其应用于鲜切果蔬。
公布号为CN101843277A的中国发明专利披露了一种复方柑橘保鲜剂的配方及其制备方法，其将百里香精油(0.04％～2％)加入溶剂中作为油相并加入Na2CO3和乳化剂制备复方保鲜剂，该保鲜剂可明显提高柑橘贮藏过程中的好果率。以上专利文献中，由于考虑奥氏熟化的影响，乳液中精油含量较低，但植物精油作为保鲜剂中的主要抑菌成分，精油含量对保鲜效果有着重要影响。
公布号为CN101971877A的中国发明专利披露了植物精油微乳液柑橘保鲜剂及其制备方法，其使用植物精油与乳化剂(30％～49％)制备微乳液并将其应用于柑橘保鲜，所得保鲜剂对柑橘贮藏过程中的病原菌具有良好的抑制作用。
公布号为CN103859015A的中国发明专利披露了一种月桂精油微乳液樱桃番茄保鲜剂及其制备方法，其使用月桂精油与吐温20、80表面活性剂(5％～25％)制备微乳液，所得保鲜剂能有效降低樱桃番茄在贮藏过程中的腐败率。
公布号为CN106172701A的中国发明专利披露了一种含有肉桂精油的微乳液肉制品防腐剂及其制备方法，其使用肉桂精油、表面活性剂(10％～20％)、助表面活性剂等制备肉桂精油微乳液并将其应用于肉制品保鲜，可明显抑制肉制品中的微生物生长。以上专利文献显示，运用乳液作为包载体系将植物精油应用于食品保鲜是可行的，但其所用表面活性剂含量均在较高水平。近年公众的视线更倾向于无毒无害无残留、绿色环保型防腐保鲜剂的应用，因此，降低乳剂中人工合成表面活性剂含量，提升乳液中植物精油含量，开发出效果良好、简单易行、对人体安全、能够广泛应用的大众化抑菌保鲜技术有着重要的现实意义和应用前景。
壳聚糖是天然的聚阳离子多糖，甲壳素的脱乙酰化产物，具有线型的分子链结构，含有氨基、羟基和乙酰基等功能基团，表现出独特的理化性质和生物活性，如：阳离子聚电解质性、多功能基反应活性、抗菌性、生物相容性、降脂、抗肿瘤等，是一种用途非常广泛的生物材料，目前在食品、医药、化工、农业等领域均有广泛应用。壳聚糖分子上的氨基使其良好的抗菌活性，可作为一种天然抗菌剂。
天然风味醛，如：肉桂醛、柠檬醛、香茅醛等，大量存在于肉桂、柑橘类水果等植物体内，其对各种真菌、霉菌具有很强的抑制及杀灭作用，是一种优良的天然抗菌剂。风味醛是一种醛类有机化合物，其醛基可以与壳聚糖上的氨基发生席夫碱反应，提升壳聚糖的乳化性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纯精油抗菌乳液、制备方法及其应用。
本发明是这样实现的，一种纯精油抗菌乳液，包括以下质量百分比成分组分：
其中，所述水相为壳聚糖与冰醋酸水溶液的混合物，所述水相pH为6.5，壳聚糖浓度为0.1％-0.3％。
进一步，所述天然风味醛为肉桂醛、柠檬醛、香茅醛中的任一种。
进一步，所述植物精油为丁香油、玫瑰精油、洋甘菊精油、苦橙花精油、薰衣草精油、百里香精油中的任一种。
进一步，所述表面活性剂为食用级非离子型表面活性剂，单辛酸甘油酯或单月桂酸甘油酯或单癸酸甘油酯或聚甘油脂肪酸酯。
进一步，所述壳聚糖的粘均分子量为1万～28万，脱乙酰度为80～95％。
一种纯精油抗菌乳液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液，离心去除不溶物，调节pH至6.5，并调节壳聚糖浓度至培养要求浓度，作为水相；
步骤2：按照权利要求1-5任一所述的配方组分将植物精油、天然风味醛与表面活性剂混合均匀，作为油相；将油相滴加至水相中，高速剪切，得到粗乳液；
步骤3：利用高压均质机对粗乳液进行均质，调节pH为4.0，得到抗菌乳液。
进一步，步骤1中所述冰醋酸水溶液中冰醋酸的质量百分含量为1％。
进一步，步骤2中高速剪切条件为10000-12000rpm/min条件下高速剪切3min。
进一步，步骤3中高压均质机的工作条件为9000psi条件下高压均质5次。
如权利要求1-5任一所述的纯精油抗菌乳液在食品保鲜中的应用。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
1.本发明制备的乳液抑菌活性优于单一植物精油，抑菌试验结果表明：乳液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果优于植物精油。
2.所需的植物精油、表面活性剂和壳聚糖为可食用材料，不涉及有毒材料的使用，条件温和，使用安全，可广泛用于新鲜食品保鲜。
3.产品质量稳定、可长期储存。本发明解决了植物精油难溶于水、易挥发、易氧化等技术问题，对植物精油有着较好的保护效果。
4、本发明制备的乳液不含食用油脂且表面活性剂含量低，所需成分均具有抗菌作用，消除了常规乳液添加油脂所带来的对抑菌效果的影响。
附图说明
图1是本发明制备的乳液在室温环境下储存90天的照片，结果显示乳液由于受重力作用底部有白色沉淀出现，沉淀为乳液液滴，且乳液无破乳现象，摇匀后乳液仍呈均匀乳白色，乳液稳定性良好；
图2是乳液在室温环境下储存90天的粒径变化。使用激光粒度分析仪Mastersizer2000进行测定，结果显示乳液粒径大小在90天内无明显变化，粒径大小在350nm左右；
图3是乳液在室温环境下储存90天的粒径分布。使用激光粒度分析仪Mastersizer2000进行测定，结果显示乳液粒径在90天内无明显变化，粒径呈单峰分布，乳液稳定性良好；
图4是植物精油及精油乳液对大肠杆菌的Time-kill曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，各实施例及试验例中所用的设备和试剂如无特殊说明，均可从商业途径得到。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明披露了一种纯精油抗菌乳液、制备方法及其应用，具体如下各实施例所示。
实施例1
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液。用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液。然后，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.3％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取97.5g 0.3％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为1.5万，脱乙酰度为90％。
2.将1.95g洋甘菊精油，0.05g肉桂醛及0.5g食用级非离子型表面活性剂单辛酸甘油酯混合，并在磁力搅拌器上搅拌10min使其混合均匀，作为油相。然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在11000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得洋甘菊精油对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1250.0μg/ml，最小杀菌浓度为5000.0μg/ml；本实施例所得乳液对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1250.0μg/ml，最小杀菌浓度为2500.0μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例2
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液，用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.2％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取93g 0.2％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为28万，脱乙酰度为85％。
2.将4.875g苦橙花精油，0.125g香茅醛及2g食用级非离子型表面活性剂单月桂酸甘油酯混合，并在60℃的条件下搅拌10min使其混合均匀，作为油相，然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在10000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得苦橙花精油对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为1250.0μg/ml，最小杀菌浓度为5000.0μg/ml；所得乳液对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为625.0μg/ml，最小杀菌浓度为1250.0μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例3
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液，用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.1％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取98g 0.1％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为28万，脱乙酰度为85％。
2.将0.975g玫瑰精油，0.025g肉桂醛及1g食用级非离子型表面活性剂聚甘油脂肪酸酯混合，并在磁力搅拌器上搅拌10min使其混合均匀，作为油相，然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在12000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得玫瑰精油对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1250.0μg/ml，最小杀菌浓度为5000.0μg/ml；所得乳液对大肠杆菌的最小抑菌浓度为625.0μg/ml，最小杀菌浓度为625.0μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例4
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液，用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.2％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取88g 0.2％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为28万，脱乙酰度为85％。
2.将9.75g丁香油，0.25g柠檬醛及2g食用级非离子型表面活性剂单癸酸甘油酯混合，并在60℃条件下搅拌10min使其混合均匀，作为油相，然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在12000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得丁香油对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为625.0μg/ml，最小杀菌浓度为625.0μg/ml；所得乳液对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为312.5μg/ml，最小杀菌浓度为312.5μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例5
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液。用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液。然后，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.3％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取97.5g 0.3％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为1万，脱乙酰度为90％。
2.将1.95g薰衣草精油，0.05g香茅醛及0.5g食用级非离子型表面活性剂单辛酸甘油酯混合，并在磁力搅拌器上搅拌10min使其混合均匀，作为油相。然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在12000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得薰衣草精油对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为1250.0μg/ml，最小杀菌浓度为2500.0μg/ml；本实施例所得乳液对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为625.0μg/ml，最小杀菌浓度为1250.0μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例6
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液。用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液。然后，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.1％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取97.5g 0.1％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为28万，脱乙酰度为95％。
2.将1.95g百里香精油，0.05g肉桂醛及0.5g食用级非离子型表面活性剂单月桂酸甘油酯混合，并在60℃条件下搅拌10min使其混合均匀，作为油相。然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在10000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得百里香精油对大肠杆菌的最小抑菌浓度为312.5μg/ml，最小杀菌浓度为1250.0μg/ml；本实施例所得乳液对大肠杆菌的最小抑菌浓度为156.25μg/ml，最小杀菌浓度为312.5μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例7
1.将1g壳聚糖溶于100g质量百分含量为1％的冰醋酸水溶液中配制壳聚糖溶液。用磁力搅拌器搅拌直至壳聚糖溶解，再用离心机在8000r/min下离心10min去除不溶物，得到壳聚糖溶液。然后，用去离子水将壳聚糖浓度稀释至0.2％，使用3mol/l氢氧化钠溶液调节pH值至6.5，取97.5g 0.2％壳聚糖溶液作为水相。本实施例中壳聚糖的粘均分子量为25万，脱乙酰度为80％。
2.将0.975g丁香油，0.975g百里香精油，0.05g肉桂醛及0.5g食用级非离子型表面活性剂单辛酸甘油酯混合，并在磁力搅拌器上搅拌10min使其混合均匀，作为油相。然后将其缓慢滴加至水相中，将混合后的乳液在10000rpm/min条件下高速剪切3min。
3.将步骤2中所制得的粗乳液在9000psi条件下高压均质5次，低速搅拌10min，使用3mol/l盐酸溶液调节体系pH为4，即得抗菌乳液。
采用标准微量肉汤稀释法测定乳液最小抑菌浓度和最小杀菌浓度。测得混合精油对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为312.5μg/ml，最小杀菌浓度为625.0μg/ml；本实施例所得乳液对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为156.25μg/ml，最小杀菌浓度为156.25μg/ml，乳液包载对精油的抑菌性有提升作用。
实施例8
图1是本发明制备的乳液在室温环境下储存90天的照片，结果显示乳液由于受重力作用底部有白色沉淀出现，沉淀为乳液液滴，且乳液无破乳现象，摇匀后乳液仍呈均匀乳白色，乳液稳定性良好。
使用激光粒度分析仪Mastersizer 2000对乳液在室温环境下储存90天的粒径变化进行测定，结果如图2，结果显示乳液粒径大小在90天内无明显变化，粒径大小在350nm左右。
使用激光粒度分析仪Mastersizer 2000对乳液在室温环境下储存90天的粒径分布进行测定，结果如图3，结果显示乳液粒径在90天内无明显变化，粒径呈单峰分布，乳液稳定性良好。
对各实施例所得乳液进行时间杀灭动力学测试以检测乳液的动态杀菌性能：使用含有2倍最小抑菌浓度植物精油的纳米乳液及等浓度植物精油的培养基培养大肠杆菌24小时，在不同培养时间内取培养液，进行稀释平板计数。从图4的实验结果可以看出，经乳液包载后的植物精油仍表现出较强的抑菌性，且抑菌效果比植物精油溶液的抑菌效果更好，具有缓释作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纯精油抗菌乳液，其特征在于，包括以下质量百分比成分组分：
其中，所述水相为壳聚糖与冰醋酸水溶液的混合物，所述水相pH为6.5，壳聚糖浓度为0.1％-0.3％。
2.根据权利要求1所述的一种纯精油抗菌乳液，其特征在于：所述天然风味醛为肉桂醛、柠檬醛、香茅醛中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种纯精油抗菌乳液，其特征在于：所述植物精油为丁香油、玫瑰精油、洋甘菊精油、苦橙花精油、薰衣草精油、百里香精油中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种纯精油抗菌乳液，其特征在于：所述表面活性剂为食用级非离子型表面活性剂，单辛酸甘油酯或单月桂酸甘油酯或单癸酸甘油酯或聚甘油脂肪酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种纯精油抗菌乳液，其特征在于：所述壳聚糖的粘均分子量为1万～28万，脱乙酰度为80％～95％。
6.一种纯精油抗菌乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将壳聚糖溶于冰醋酸水溶液，离心去除不溶物，调节pH至6.5，并调节壳聚糖浓度至培养要求浓度，作为水相；
步骤2：按照权利要求1-5任一所述的配方组分将植物精油、天然风味醛与表面活性剂混合均匀，作为油相；将油相滴加至水相中，高速剪切，得到粗乳液；
步骤3：利用高压均质机对粗乳液进行均质，调节pH为4.0，得到抗菌乳液。
7.根据权利要求6所述的一种纯精油抗菌乳液的制备方法，其特征在于：步骤1中所述冰醋酸水溶液中冰醋酸的质量百分含量为1％。
8.根据权利要求6所述的一种纯精油抗菌乳液的制备方法，其特征在于：步骤2中高速剪切条件为10000-12000rpm/min条件下高速剪切3min。
9.根据权利要求6所述的一种纯精油抗菌乳液的制备方法，其特征在于：步骤3中高压均质机的工作条件为9000psi条件下高压均质5次。
10.如权利要求1-5任一所述的纯精油抗菌乳液在食品保鲜中的应用。
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