CN111990458A - 糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法 - Google Patents

糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法，步骤如下：第一步：在针板电晕电场的辅助作用下发酵纳豆芽孢杆菌并获得代谢产物，即为生物抑菌液，将生物抑菌液通过雾化技术喷涂在糖心苹果的表面；第二步：利用离子交联结合O/W方法制备精油抑菌保脆颗粒，然后将精油抑菌保脆颗粒喷涂于高分子塑化包装膜上，再经真空处理实现膜对糖心富士苹果的紧密包裹；第三步：使用PE膜制成包装袋包装苹果，采用单一CO2气体对包装袋进行充气，然后采用中剂量电离辐射进行辐照处理；第四步：低温贮藏。本发明方法可有效提高抑菌效果，延长保鲜时间。

Description

糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法
技术领域
本发明属于苹果保鲜领域，涉及糖心富士苹果，尤其是一种糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法。
背景技术
苹果作为新疆林果业发展的主要树种之一，随着种植规模的日益扩大，如何提高果实品质已经成为人们关注的重点问题。内在品质更多的反映贮藏性和消费者的喜好，主要包括风味、质地等。果实脆度直接影响消费者的选择，即果实的商品特性。
现有的保鲜包装技术没有促进糖心苹果品质保存的。而采后在长期冷藏和冷藏后货架储藏期间常出现失水、软化和腐烂等现象，严重影响了苹果的外观和食用品质，制约着苹果产业的健康发展，因此，苹果的保鲜抑菌技术受到国内外广泛关注。
苹果的常用保鲜抑菌方法为化学涂膜、化学熏蒸、低温贮藏以及气调贮藏等方法，对保鲜包装方式并未作出深入研究和创新。为此，本专利为追寻有效或者效果更佳的抑菌保鲜包装方法作出创新研究，旨在为苹果采后贮藏和销售过程中所遇技术难题提供解决方案。
CN104629279A公开了一种细菌素抑菌保鲜生物复合膜，以重量份计由94-97％聚乳酸和3-6％锯木屑颗粒组成膜基质，膜表面吸附微量细菌素而成。本发明方法将预处理后的锯木屑颗粒与聚乳酸搅拌混合，挤出，吹膜；生物复合膜经干热处理，再用扩散涂层方法将细菌素植入薄膜。
该专利的问题是：①膜中所添加的抑菌物质种类过于单一，长期使用易对该抑菌物质产生耐药性。②采用扩散涂层方式进行表面涂膜，存在膜上细菌素附属量不均一、不稳定的问题。③加入锯木屑成膜在一定成度上降低了膜的抗拉性。
CN109042863A公开了一种用于果蔬保存的抑菌剂、复合保存剂以及保存方法，涉及食品保存领域。该抑菌剂包括凤尾草提取物和茉莉花提取物；该复合保存剂包括上述抑菌剂，以及与抑菌剂配合使用的涂抹剂；该涂抹剂包括：壳聚糖5～10重量份，氯化钠1～3重量份，花生油10～20重量份。该保存方法包括：将复合保存剂中的涂抹剂溶于水中，喷涂于果蔬的表面，自然晾干1～3h后，再将溶于6～14％乙酸中的抑菌剂喷涂至果蔬的表面，自然晾干后，低温保存。
该专利的问题是：①该保鲜方法需对果蔬进行二次涂膜抑菌处理，且涂膜处理过程耗时长。②抑菌剂喷涂于涂膜剂外未与果蔬产生直接接触，难以抑制果蔬表面残留微生物的生长繁殖。③由于抑菌剂喷涂于涂膜剂外与空气接触频繁，长期存放，抑菌效果会大幅下降，难以达到预期结果。
CN108464346A公开了一种防腐护色组合物、防腐护色液和鲜切苹果的加工保鲜方法。所述防腐护色组合物包括以下重量份的组分：维生素C 4.0～9.9份、柠檬酸0.08～0.12份、那他霉素0.01～0.03份。
该专利的问题是：①该配方中那他霉素比例较大，但是由于那他霉素的分子结构属于多烯大环内酯，易受紫外光影响而光解，从而影响了它的保鲜效果。②该保鲜方法中所选气调包装难以精准控制充气浓度，实际生产中可操作性差。③该方法中将取出的果蔬未经完全沥干直接装袋，造成袋内湿度过大，易滋生微生物。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可有效提高抑菌效果、延长保鲜时间的糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法，步骤如下：
第一步：在针板电晕电场的辅助作用下发酵纳豆芽孢杆菌并获得代谢产物，即为生物抑菌液，将生物抑菌液通过雾化技术喷涂在糖心苹果的表面；
第二步：利用离子交联结合O/W方法制备精油抑菌保脆颗粒，然后将精油抑菌保脆颗粒喷涂于高分子塑化包装膜上，再经真空处理实现膜对糖心富士苹果的紧密包裹；
第三步：使用PE膜制成包装袋包装苹果，采用单一CO2气体对包装袋进行充气，然后采用中剂量电离辐射进行辐照处理；
第四步：低温贮藏。
而且，所述针板电晕电场上面为针尖型电极，下面为平板型电极，电场处理时两极间距离为0.8cm，所用电源能够提供从0kV到30kV连续变化的交流电压，频率为1kHz。
而且，所述的精油抑菌保脆颗粒的制备方法包括如下步骤：
(1)称取壳聚糖粉末，用乙酸和氯化钙溶液搅拌溶解，将溶解后的壳聚糖溶液用微孔过滤器过滤，得到分散均匀的壳聚糖溶液；
(2)在壳聚糖溶液中加入适量的吐温-80表面活性剂，形成基质；
(3)移取一定量的草果精油溶于少量食用油中，然后将草果精油稀释液逐滴加入到基质中，室温条件下搅拌均匀，获得O/W乳液；
(4)称取三聚磷酸钠粉末于超纯水中，室温条件下搅拌溶解，用微孔过滤器过滤，得到三聚磷酸钠溶液；
(5)在获得的O/W溶液中逐滴加入三聚磷酸钠溶液，在室温下温和搅拌乳液，获得草果精油壳聚糖凝胶；
(6)将草果精油壳聚糖凝胶，离心收集后用去离子水洗，随后用少量的去离子水溶解，-35℃冻干收集粉末。
而且，吐温-80在颗粒中的含量为2wt％
而且，基质与三聚磷酸钠溶液的质量比为2.5。
而且，氯化钙添加量为1wt％。
而且，所述的中剂量为100krad。
而且，所述的低温贮藏为0℃贮藏。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明选取发酵产物具有抑菌作用的菌株——纳豆芽孢杆菌，通过添加其发酵液，来达到丰富膜上抑菌物质的作用，以此延缓微生物出现耐药性的时间。
2、本发明采用纳米雾化喷涂的方式代替自由扩散方式进行涂层，可使抑菌发酵液更均匀的覆盖在膜上。
3、本发明采用CO2充气包装联合电离辐射灭菌技术降低了膜及贮藏果品受到损伤的概率。
4、本发明通过将抑菌剂和涂膜剂均匀混合，使成膜和抑菌功能结合，经雾化技术将其均匀喷涂在果蔬表面，深达表皮沟壑处，可达到深层杀菌效果。
5、本发明将抑菌剂附于内层包装膜的内表面上，通过对内层的真空包装使果蔬与抑菌剂紧密包裹，通过与抑菌剂的零距离接触可增强抑制效果，且隔绝果蔬与外界的接触，形成独立杀菌空间，可有效提高抑菌效果。
6、本发明采用生物抑菌剂抑菌，因其发酵液中存在多种抑菌物质，使致病菌不易产生耐药性，且一种抑菌物质失效后另一抑菌物质继续作用，可延长抑菌效果。
7、本发明采用单一气体CO2进行充气包装并联合电离辐射灭菌技术，实现系统式保鲜。充气过程简单，且电离辐射杀菌技术为冷杀菌技术，可在不破坏果蔬品质的同时进行杀菌，延长保鲜时间。
附图说明
图1为紫外分光光度计对纳豆芽孢杆菌发酵产物γ-聚谷氨酸分析图；
图2为紫外分光光度计对谷氨酸分析图；
图3为吐温-80对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响；
图4为基质与交联剂的比例对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响；
图5为氯化钙添加量对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法，步骤如下：
第一步：在针板电晕电场的辅助作用下发酵纳豆芽孢杆菌并获得代谢产物，将发酵液(生物抑菌液)通过雾化技术喷涂在糖心苹果的表面。
第二步：利用离子交联结合O/W方法制备精油抑菌保脆颗粒，然后将精油抑菌保脆颗粒喷涂于高分子塑化包装膜上，再经真空处理实现膜对糖心富士苹果的紧密包裹。
第三步：使用厚度为55.00μm的PE(聚乙烯)膜，制成18.00cm×17.00cm的包装袋，每袋装1个苹果，采用单一CO2气体对包装进行充气，然后采用中剂量(100krad)进行辐照处理。
第四步：低温贮藏。放入冷库贮藏，冷库温度设置为0℃。
所述的生物抑菌液的制备方法包括如下步骤：
(1)纳豆芽孢杆菌保藏号：BNCC 185325
(2)平板培养：配置一定量的平板分离培养基，每个平皿中倒入20ml培养基，将待接菌液按一定量比例稀释成适当浓度，选取三种浓度的稀释菌液分别接种到三个平行培养皿中，每个皿的接种量为20微升菌液，用涂布器将菌液按顺时针或逆时针方向均勾涂布在固体培养基表面，将接种后的培养皿倒置放入恒温培养箱中37℃培养48h。
(3)摇瓶和发酵培养：用接种针挑取平板培养基上的单个菌落接种至摇瓶培养基，将锥形瓶放入恒温摇床，37℃、200rpm培养24h。以2％的比例将培养24h的摇瓶菌液接种到发酵培养基中，利用针板电晕电场装置对含有菌悬液的发酵培养基进行处理，时间为30min，将盛有发酵液的锥形瓶放入恒温摇床，37℃、200rpm培养48h。
所述针板电晕电场：上面为针尖型电极，下面为平板型电极，电场处理时两极间距离为0.8cm，所用电源能够提供从0kV到30kV连续变化的交流电压，频率为1kHz。这个装置可以提供电晕和流注两种电场，根据电极两端施加电压不同，可以在两种电场间转换。
纳豆芽孢杆菌在针板电晕电场的辅助作用下，可高产γ-聚谷氨酸及具有抑菌作用的代谢产物，如2，6－吡啶二羧酸、杆菌肽、多粘菌素等。因γ-聚谷氨酸具有缓释作用和抗氧化作用，与具有抑菌作用的代谢产物协同作用使杀菌物质得到缓慢释放，形成具有延长杀菌功效的广谱抑菌性持久型生物发酵液。将发酵液通过雾化技术包裹在苹果外表面可形成具有抗氧化功能的抑菌膜，因雾化液滴粒径范围控制较低，可使发酵液深达果蒂、果皮皲裂及果皮褶皱处，实现深层触杀作用。
图1、图2分别为γ-聚谷氨酸和谷氨酸通过紫外分光光度计测量得到的图谱，观察两种物质的吸收峰。γ-聚谷氨酸的最大吸收峰在212nm处，谷氨酸的最大吸收峰在196nm处。γ-聚谷氨酸的最大吸收峰距离γ-酰胺键的最大吸收峰基本重合，所以证明提取得到的为γ-聚谷氨酸，而不是谷氨酸单体。
将挑选出的两组菌株传代培养、发酵，测量产量。发酵结果显示，经过针板电晕电场的辅助作用的菌株可以传代培养，并且能够很好的保留γ-聚谷氨酸高产的优良性状。下表1为25ml发酵液37℃、200rpm培养48h得到的γ-聚谷氨酸产量。
表1
Figure BDA0002639317360000061
所述的精油抑菌保脆颗粒的制备方法包括如下步骤：
(1)精密称取壳聚糖粉末，用1wt％的乙酸和1wt％氯化钙溶液搅拌溶解，将溶解后的壳聚糖溶液用1μm的微孔过滤器过滤，得到分散均匀的壳聚糖溶液(基质)。
(2)在壳聚糖溶液中加入适量的吐温-80表面活性剂，在60℃条件下搅拌2h。
(3)移取一定量的草果精油溶于少量食用油中(油相)。然后将草果精油稀释液逐滴加入到基质中，室温条件下搅拌30min，获得O/W乳液。
(4)称取三聚磷酸钠粉末于超纯水中，室温条件下搅拌溶解，用0.45μm微孔过滤器过滤，得到三聚磷酸钠溶液，质量百分含量为2wt％。
(5)在获得的O/W溶液中逐滴加入三聚磷酸钠溶液(交联剂)，在室温下温和搅拌乳液30min，获得草果精油壳聚糖凝胶。
(6)将草果精油壳聚糖凝胶，离心收集后用去离子水洗两遍，随后用少量的去离子水溶解，-35℃冻干72h收集粉末。
草果精油具有天然绿色抑菌作用，通过离子交联结合O/W方法制备的草果精油壳聚糖微粒，不仅延长了抑菌时间，而且还加强了草果精油的稳定性，降低了自身挥发损耗，综合提高了草果精油的抑菌保鲜效果。钙离子可以激活果皮中果胶甲酯酶，提高酶的活性，促使果胶转化为甲氧基果胶，再与钙离子作用生成不溶性的果胶酸钙，此盐具有凝胶作用，能在织胞间隙凝结，增强细胞间的连接，从而使果蔬制品变的硬而脆。氯化钙与抑菌颗粒结合后，加强了与果蔬中果胶酸的作用能力，从而达到保脆的目的。
通过将精油抑菌保脆颗粒喷涂于高分子塑化包装膜上，再经真空处理使膜对苹果紧密包裹，实现果实与功能药剂的零距离接触后实现二次抑菌保脆处理，有效的延长了果蔬的保鲜期内的苹果品质。
表2为草果精油壳聚糖微球和草果精油在相同的处理条件下精油释放的结果，表中可以看出草果精油在壳聚糖粒子中释放缓漫，在快速释放阶段的6h内，释放累积量仅为42.3士0.8％，当壳聚糖与草果精油的比例增加时，草果精油粒子快速释放阶段的草果精油释放累积量将进一步降低。而含有相同浓度的草果精油在3h内草果精油的累积释放就达到71.7士0.9％，体现出植物精油自身易挥发不稳定的特点。因此离子交联结合O/W方法制备的草果精油壳聚糖微粒具有减缓草果精油释放，延长了抑菌时间的有优点。
表2
Figure BDA0002639317360000071
表3为喷涂精油抑菌保脆颗粒高分子塑化包装膜包装贮藏的糖心苹果(A)与未用包装膜包装贮藏的糖心苹果(B)的脆性比较结果。从表3可以看出喷涂精油抑菌保脆颗粒高分子塑化包装膜包装贮藏的糖心苹果效果明显，该方法有效的延缓了脆性的降低，到贮藏两个月时，A较B的脆性高26.99％
表3
Figure BDA0002639317360000072
Figure BDA0002639317360000081
表4为采用CO2充气包装结合电离辐射灭菌后的糖心苹果(C)与未采用CO2充气包装结合电离辐射灭菌糖心苹果的腐烂率比较图。从表4可以看出CO2充气包装结合电离辐射灭菌方法效果明显，该方法抑制了糖心苹果的腐烂，到贮藏60d时，C处理组糖心苹果腐烂率仅为1.5％，然而D处理组在贮藏40d时，腐烂率已经为1.5％。
表4
Figure BDA0002639317360000082
图3为吐温-80对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响，从图3可以看出，随着吐温-80含量越来越高，精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果脆性都呈现先逐渐升高后下降的趋势，且当吐温-80含量为2wt％时，包埋率和脆性呈现最大值，分别为27.5％和4356g。分析可知吐温-80含量为2wt％时最佳。
图4为基质与交联剂的比例对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响，从图4可以看出，随着基质与交联剂的比例含量越来越高，精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果脆性都呈现先逐渐升高后下降的趋势，且基质与交联剂的比例对脆性的影响程度更高。当基质与交联剂的质量比例为2.5时，包埋率和脆性呈现最大值，分别为28.3％和4620g。
图5为氯化钙添加量对精油抑菌保脆颗粒包埋率和糖心苹果贮藏60天脆性的影响，从图5可以看出，随着氯化钙添加量的增大，精油抑菌保脆颗粒包埋率呈现先逐渐升高后下降的趋势，且糖心苹果脆性呈现迅速增高并略微下降的趋势。当氯化钙添加量为1wt％时，包埋率和脆性呈现最大值，分别为29.2％和4637g。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种糖心富士苹果绿色抑菌保脆型保鲜包装方法，其特征在于：步骤如下：
第一步：在针板电晕电场的辅助作用下发酵纳豆芽孢杆菌并获得代谢产物，即为生物抑菌液，将生物抑菌液通过雾化技术喷涂在糖心苹果的表面；
第二步：利用离子交联结合O/W方法制备精油抑菌保脆颗粒，然后将精油抑菌保脆颗粒喷涂于高分子塑化包装膜上，再经真空处理实现膜对糖心富士苹果的紧密包裹；
第三步：使用PE膜制成包装袋包装苹果，采用单一CO2气体对包装袋进行充气，然后采用中剂量电离辐射进行辐照处理；
第四步：低温贮藏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述针板电晕电场上面为针尖型电极，下面为平板型电极，电场处理时两极间距离为0.8cm，所用电源能够提供从0kV到30kV连续变化的交流电压，频率为1kHz。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的精油抑菌保脆颗粒的制备方法包括如下步骤：
(1)称取壳聚糖粉末，用乙酸和氯化钙溶液搅拌溶解，将溶解后的壳聚糖溶液用微孔过滤器过滤，得到分散均匀的壳聚糖溶液；
(2)在壳聚糖溶液中加入适量的吐温-80表面活性剂，形成基质；
(3)移取一定量的草果精油溶于少量食用油中，然后将草果精油稀释液逐滴加入到基质中，室温条件下搅拌均匀，获得O/W乳液；
(4)称取三聚磷酸钠粉末于超纯水中，室温条件下搅拌溶解，用微孔过滤器过滤，得到三聚磷酸钠溶液；
(5)在获得的O/W溶液中逐滴加入三聚磷酸钠溶液，在室温下温和搅拌乳液，获得草果精油壳聚糖凝胶；
(6)将草果精油壳聚糖凝胶，离心收集后用去离子水洗，随后用少量的去离子水溶解，-35℃冻干收集粉末。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：吐温-80在颗粒中的含量为2wt％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：基质与三聚磷酸钠溶液的质量比为2.5。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：氯化钙添加量为1wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的中剂量为100krad。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的低温贮藏为0℃贮藏。
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