CN111869727B - 一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法，属于果蔬保鲜技术领域，以100kg计，纳米材料由以下原料组成：果胶0.5‑2kg；纳米二氧化钛0.02‑0.06kg；纳米银粉0.01‑0.03kg；余量为纳米二氧化碳气泡水，其制备方法包括以下步骤：S1、预处理；S2、果胶的提取：对备用的果皮粉末进行果胶提取，得到百香果果胶；S3、纳米材料的制备：在百香果果胶中加入纳米级二氧化钛、纳米银粉，经纳米气流粉碎磨处理后，得到纳米果胶符合材料，百香果保鲜时再将纳米果胶符合材料溶解于纳米二氧化碳气泡水中，得到纳米材料，具有较好的保鲜作用，可延长百香果货架期，提高百香果的品质、颜色和外观。

Description

一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及果蔬保鲜技术领域，更具体地说，它涉及一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法。

背景技术

百香果，是西番莲科西番莲属的草质藤本植物。随着新鲜水果的消费，百香果可以加工成果汁、糖浆、果酱、冰淇淋、糖果、果冻、冷冻水果、软饮料、乳制品、乳化剂、增稠剂等多种产品。然而，百香果采摘后，由于缺少营养供应，果蔬色泽、风味、质地等品质发生劣变，很容易软化、老化、患采后生理病害和受微生物入侵，最终腐败变质，这使得果蔬的数量和质量遭受很大的损失，而采后保鲜是减少损失的重要途径。

纳米材料涂层是一种环境友好的技术，它可以通过控制传质、水分、气体渗透性(O₂、CO₂)、风味和芳香物质的损失、保持机械流变特性的氧化过程来延长货架期和提高水果的品质、颜色和外观。此外，使用食用纳米颗粒、抗氧化剂或精油制成的可食用的涂层将增强抗菌活性。

在百香果中，其果皮约占果实重量的51％。果皮中含有14％的果胶。因此，果皮废料是提取果胶的丰富来源。果胶是植物细胞中一类影响植物组织完整性和刚性的多糖。果胶含有醛、酮、羧酸盐、酯、羰基和烯烃。它在抵御植物病原体和伤害、保持新鲜水果的自然风味方面发挥着重要作用。果胶作为胶凝剂、增稠剂、稳定剂、食用涂料等广泛应用于食品工业。特别是，据报道，果胶以其天然丰富、低成本和可再生性成为获得食用涂料的主要原料之一。

有鉴于此，本发明提供一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法，具有更强的调气性、保湿性、物理性能和杀菌能力，其应用能更好地保存果蔬。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于百香果保鲜的纳米材料配方，以100kg计，纳米材料由以下原料组成：

果胶0.5-2kg；

纳米二氧化钛0.02-0.06kg；

纳米银粉0.01-0.03kg；

余量为纳米二氧化碳气泡水。

进一步优选为：所述果胶为百香果果胶。

进一步优选为：包括以下步骤：

S1、预处理：将新鲜的百香果果皮切成块，用水冲洗3次，晾干后放在50-70℃的烘箱中干燥24-48h，以获得易压碎的果皮材料；将干燥后的果皮材料进行研磨，得到果皮粉末，然后将果皮粉末在室温下保存在密封容器中，以备用；

S2、果胶的提取：以柠檬酸为萃取剂，对备用的果皮粉末进行果胶提取，得到百香果果胶；

S3、纳米材料的制备：在百香果果胶中加入纳米级二氧化钛、纳米银粉，经纳米气流粉碎磨处理后，得到纳米果胶符合材料，百香果保鲜时再将纳米果胶符合材料溶解于纳米二氧化碳气泡水中，得到用于喷涂在消毒且沥干水分后的百香果果皮表面上的纳米材料。

进一步优选为：果胶提取过程中，将200mL浓度范围为6.6％-13.4％的柠檬酸溶液和10g备用的果皮粉末分别加入到水浴摇床中进行萃取，在71.6-88.4℃下，持续39.5-140.5min，得到热酸萃取物；

热酸萃取物通过尼龙/棉布/沃特曼1号滤纸过滤，得到滤液，在滤液中加入等量的96％乙醇，静置2h，以使果胶凝聚浮在表面；过滤分离凝聚的果胶，并用70％乙醇洗涤；

将洗涤后的果胶在35-80℃的热风炉中干燥24h，然后进行研磨，得到百香果果胶，百香果果胶保存在密封容器中。

进一步优选为：纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.3-0.8MPa，纳米果胶符合材料产品粒度为100～300nm。

进一步优选为：在步骤S1中，所述果皮材料研磨后过60目筛，得到果皮粉末。

综上所述，本发明具有以下有益效果：具有较好的保鲜作用，可大大延长百香果货架期，提高百香果的品质、颜色和外观。另外，除百香果外本发明制得的百香果纳米材料对其他水果，如火龙果、橙子等，同样具有一定保鲜效果。

纳米二氧化钛无味、无毒、化学性质稳定，是一种光催化型抑菌剂，因此具有很强的抑菌、除臭功效。其保鲜机理是纳米二氧化钛的光催化特性能够将果蔬贮藏中释放的乙烯氧化分解成二氧化碳和水，另外纳米二氧化钛在光照射下能产生强氧化性的自由基，使微生物蛋白质变性，从而抑制和杀死微生物。将纳米二氧化钛和百香果果胶混合均质，得到复合纳米材料可以有效降低百香果等其他果蔬的失重率和腐烂率，提高了它们的总糖、总酸及V_C含量，并且还能够对指状青霉、桔青霉、黑曲霉等真菌产生抑制作用，从而能起到较好的保鲜作用。

附图说明

图1是实施例1中的结构示意图，主要用于体现密封容器的外部结构；

图2是实施例1中的剖视示意图，主要用于体现密封容器的内部结构；

图3是实施例1中的结构示意图，主要用于体现密封机构的结构；

图4是实施例1中的剖视示意图，主要用于体现密封机构的结构。

图中，1、罐体；2、延伸管；3、密封盖；4、密封机构；41、转动盘；42、转动轴；43、圆环管；44、支撑环；45、凸轮；46、密封件；461、铁片；462、弹簧；463、固定板；464、电磁铁；47、摩擦层；48、通孔；5、顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法，以100kg计，纳米材料由以下原料组成：

果胶1kg；

纳米二氧化钛0.05kg；

纳米银粉0.02kg；

余量为纳米二氧化碳气泡水。

果胶为百香果果胶。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理

多准备一些新鲜的百香果，将果皮切成块，用无菌水冲洗3次，晾干后放在60℃的烘箱中干燥48h，以获得易压碎的果皮材料。

将干燥后的果皮材料进行研磨，以防止果皮材料在提起过程中结块，过50目筛，得到果皮粉末，然后将果皮粉末在室温下保存在密封容器中，以备用。

S2、果胶的提取

以柠檬酸为萃取剂，对备用的果皮粉末进行果胶提取，得到百香果果胶。

优选的，果胶提取过程中，将200mL浓度为10％的柠檬酸溶液和从上述密封容器取出的10g备用的果皮粉末分别加入到水浴摇床中进行萃取，在80℃下，持续39.5min，得到热酸萃取物，萃取过程中，每15min测量一次pH值，并补充被蒸发的水分。

热酸萃取物通过尼龙/棉布/沃特曼1号滤纸过滤，得到滤液，在滤液中加入等量的96％乙醇，静置2h，以使果胶凝聚浮在表面。

过滤分离凝聚的果胶，并用70％乙醇洗涤，以进一步去除残留杂质。

将洗过的果胶在80℃的热风炉中干燥24h，然后进行研磨，过60目筛，得到百香果果胶，百香果果胶保存在密封容器中。

S3、纳米材料的制备

在百香果果胶中加入纳米级二氧化钛、纳米银粉，经纳米气流粉碎磨处理后，得到纳米果胶符合材料，百香果保鲜时再将纳米果胶符合材料溶解于纳米二氧化碳气泡水中，得到用于喷涂在消毒且沥干水分后的百香果果皮表面上的纳米材料A1。

优选的，纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.3-0.8MPa，气速为300-500m/s，纳米果胶符合材料产品粒度为100～300nm。

具体的，在本实施例中，纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.5MPa，气速为480m/s。

在步骤S1，密封容器用于密封储放果皮粉末，在步骤S2中，密封容器用于密封储放百香果果胶，为防止果皮粉末、百香果果胶变潮，密封容器需要有较好的密封性。然而现有密封容器一般都是简单的罐体+盖体结构，每次加料或倒料时，都需要把盖体打开，这样一来会使得容器物料与空气大面积的长时间接触，不利于物料存放。为克服上述缺陷，本发明设置了新型密封容器。

参照图1-4，密封容器包括罐体1、延伸管2和密封机构4。罐体1和延伸管2均采用透明玻璃制成。罐体1上部一侧开设有圆形通孔48，延伸管2连接在罐体1上且通过通孔48与罐体1连通，延伸管2一端连接在罐体1上，另一端向上倾斜且向外延伸。延伸管2在远离罐体1一端可拆卸连接有密封盖3，优选的，密封盖3与延伸管2螺纹连接，密封盖3内壁最好设置有密封圈。

在上述技术方案中，延伸管2设置成倾斜状，主要为了方便加料和倒料，加料时，物料可顺着延伸管2通过通孔48进入到罐体1内，倒料时倾斜罐体1，以使物料通过通孔48并沿延伸管2倒出。

参照图1-4，密封机构4用于封闭通孔48，以阻断罐体1与延伸管2的连通。

在上述技术方案中，加料时，封闭通孔48，打开密封盖3，将物料倒入到延伸管2中暂时储存，然后盖紧密封盖3，打开通孔48，使延伸管2中的物料通过通孔48进入到罐体1中，然后再封闭通孔48。倒料时，打开通孔48，将罐体1内的物料通过通孔48倒入到延伸管2中，然后封闭通孔48，打开密封盖3将延伸管2中的物料倒出即可。延伸管2起到物料暂存的作用，避免罐体1与外界空气直接接触，可以在加料和倒料过程中，起到较好的密封保护的作用，且在存放时，密封机构4和密封盖3起到双重密封的作用，防潮效果较好。

参照图1-4，密封机构4包括转动盘41、转动轴42、圆环管43、支撑环44、凸轮45和密封件46。罐体1顶部设置有顶盖5，转动盘41位于罐体1的顶盖5上方，转动轴42上端固定在转动盘41上，下端穿过顶盖5且固定在凸轮45上，以使转动盘41转动时，凸轮45绕转动轴42中心轴转动。圆环管43位于罐体1内部上方，罐体1为圆柱状，圆环管43外径小于罐体1内径。圆环管43圆心位于罐体1中心轴上，支撑环44固定在罐体1侧壁且套设在圆环管43上。支撑环44沿圆环管43环向方向设置有多个，圆环管43与支撑环44滑动配合。

参照图1-4，凸轮45轮廓表面用于与圆环管43内弧面接触，以使凸轮45绕转动轴42转动时，圆环管43绕圆环管43圆心转动。优选的，凸轮45轮廓表面设置有用于与圆环管43内弧面接触的摩擦层47。在凸轮45轮廓表面上，距离转动轴42和凸轮45连接部最远处为接触部，凸轮45轮廓表面的接触部用于与圆环管43接触。密封件46固定在圆环管43上且用于封堵通孔48。

在上述技术方案中，转动盘41转动时，凸轮45将绕转动轴42转动，由于凸轮45轮廓表面的接触部与圆环管43接触，且凸轮45轮廓表面设置有摩擦层47，因此凸轮45转动时，圆环管43和密封件46将绕圆环管43圆心转动，便于调节密封件46的所处位置。

参照图1-4，密封件46包括铁片461、弹簧462、固定板463和电磁铁464。固定板463固定在圆环管43底部，铁片461位于固定板463外侧，弹簧462固定在固定板463与铁片461之间。电磁铁464位于延伸管2内且固定在罐体1外表面，电磁铁464位于通孔48外边缘，电磁铁464用于与铁片461磁性连接，以使铁片461贴合在罐体1内表面，从而将通孔48进行封堵。为使铁片461紧紧密封通孔48，优选的，铁片461为圆弧片且外径与罐体1内径相同。铁片461外弧面可固定一圈密封圈，以提高铁片461与罐体1之间的密封质量。

在上述技术方案中，通孔48密封时，转动转动盘41，以使圆环管43带动铁片461和固定板463转动，当铁片461位置与通孔48位置相对应时，电磁铁464通电，此时铁片461将贴附到罐体1侧壁，从而封闭住通孔48。通孔48打开时，电磁铁464断电，旋转转动盘41，使铁片461移开即可。

实施例2：一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法，与实施例1的区别在于，以100kg计，纳米材料由以下原料组成：

果胶0.5kg；

纳米二氧化钛0.02kg；

纳米银粉0.01kg；

余量为纳米二氧化碳气泡水。

在步骤S1中，烘箱的烘烤时间为36h，温度为50℃。在步骤S2中，柠檬酸溶液的浓度为6.6％，萃取温度为71.6℃，萃取时间为140.5min，热风炉温度为35℃。在步骤S3中，纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.3MPa，气速为300m/s，最后制得纳米材料A2。

实施例3：一种用于百香果保鲜的纳米材料配方及其制备方法，与实施例1的区别在于，以100kg计，纳米材料由以下原料组成：

果胶2kg；

纳米二氧化钛0.06kg；

纳米银粉0.03kg；

余量为纳米二氧化碳气泡水。

在步骤S1中，烘箱的烘烤时间为24h，温度为70℃。在步骤S2中，柠檬酸溶液的浓度为13.4％，萃取温度为88.4℃，萃取时间为80.5min，热风炉温度为400℃。在步骤S3中，纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.8MPa，气速为500m/s，最后制得纳米材料A3。

应用实例：选取同时间采摘的大小均匀、成熟度一致的百香果9份，每份重量为5kg，分别标号冷1、室1、冷2、室2、冷3、室3、空白1和空白2。将纳米材料A1涂覆在标号为冷1、室1的百香果表皮上，将纳米材料A2涂覆在标号为冷2、室2的百香果表皮上，将纳米材料A3涂覆在标号为冷3、室3的百香果表皮上，空白1和空白2不经涂覆处理。然后将标号为冷1、冷2、冷3和空白1的百香果放置到冷藏库中贮藏，冷藏库温度为6-8℃，将标号为室1、室2、室3和空白2的百香果放置到室温为20-25℃，湿度为85％-95％的地方贮藏，定期观察，得到表1。

表1百香果贮藏情况

由上表可知，实施例1-3制得的纳米材料A1、纳米材料A2和纳米材料A3均具有较好的保鲜作用，可大大延长百香果货架期和提高百香果的品质、颜色和外观。20天后，标号为冷1的百香果的品质、颜色和外观都优于其他标号的百香果，由此可见，纳米材料A1保鲜效果最好。为了验证本发明制得的纳米果胶是否对其他水果也具有保鲜作用，发明人还进行了其他探究性试验，最后发现本发明制得的纳米材料对其他水果，如火龙果、橙子等，同样具有一定保鲜效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于百香果保鲜的纳米材料的制备方法，其特征在于：以100kg计，纳米材料由以下原料组成：

果胶0.5-2kg；

纳米二氧化钛0.02-0.06kg；

纳米银粉0.01-0.03kg；

余量为纳米二氧化碳气泡水；

所述果胶为百香果果胶；

制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将新鲜的百香果果皮切成块，用水冲洗3次，晾干后放在50-70℃的烘箱中干燥24-48h，以获得易压碎的果皮材料；将干燥后的果皮材料进行研磨，得到果皮粉末，然后将果皮粉末在室温下保存在密封容器中，以备用；

S2、果胶的提取：以柠檬酸为萃取剂，对备用的果皮粉末进行果胶提取，得到百香果果胶；

S3、纳米材料的制备：在百香果果胶中加入纳米级二氧化钛、纳米银粉，经纳米气流粉碎磨处理后，得到纳米果胶复合材料，百香果保鲜时再将纳米果胶复合材料溶解于纳米二氧化碳气泡水中，得到用于喷涂在消毒且沥干水分后的百香果果皮表面上的纳米材料；

纳米气流粉碎磨的粉碎压力为0.3-0.8MPa，纳米果胶复合材料产品粒度为100～300nm。

2.根据权利要求1所述的一种用于百香果保鲜的纳米材料的制备方法，其特征在于：果胶提取过程中，将200mL浓度范围为6.6%-13.4%的柠檬酸溶液和10g备用的果皮粉末分别加入到水浴摇床中进行萃取，在71.6-88.4℃下，持续39.5-140.5min，得到热酸萃取物；

热酸萃取物通过尼龙/棉布/沃特曼1号滤纸过滤，得到滤液，在滤液中加入等量的96%乙醇，静置2h，以使果胶凝聚浮在表面；过滤分离凝聚的果胶，并用70%乙醇洗涤；

将洗涤后的果胶在35-80℃的热风炉中干燥24h，然后进行研磨，得到百香果果胶，百香果果胶保存在密封容器中。

3.根据权利要求1所述的一种用于百香果保鲜的纳米材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述果皮材料研磨后过60目筛，得到果皮粉末。

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