CN112021392A

CN112021392A - 一种含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂及其在鲟鱼肉片贮藏中的应用

Info

Publication number: CN112021392A
Application number: CN201910476763.6A
Authority: CN
Inventors: 石玉刚; 林珊; 王一帆
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-12-04

Abstract

本发明公开了一种含天然精油纳米微粒的复合保鲜剂，没食子酯1～2份，天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)1～2份；还公开了天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)的制备方法；也公开了所述的保鲜剂配方在鲟鱼肉片贮藏中的应用，该保鲜剂具有保鲜、防腐及抗氧化的功效，能延缓食物腐烂变质的速度；同时，无毒可食用，能有效延长储藏期限。该加工方法简便，设备投资少，安全，生产成本低。

Description

一种含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂及其在鲟鱼肉片贮藏中的应用

技术领域

本发明属于食品添加剂、纳米材料、水产品加工与贮藏、天然产物等技术领域，具体涉及一种含天然精油纳米微粒的复合保鲜剂的制备方法及其在鲟鱼肉片食品中的应用。

背景技术

鲟鱼肉蛋白质含量高，富含人体必需氨基酸(尤其是酸赖氨酸和含硫氨基酸)及不饱和脂肪酸，软骨含有硫酸软骨素、鲟鱼籽可做鲟鱼子酱、鲟鱼皮可作为高档皮革的原料，因此鲟鱼是一个附加值极高的淡水鱼种。近年来，我国鲟鱼养殖业发展迅速，所以鲟鱼肉的贮藏保鲜与开发利用是鲟鱼产业一个重要问题。

天然保鲜剂按其来源不同可划分为植物源保鲜剂、动物源保鲜剂及微生物源保鲜剂。植物源的生物保鲜剂有天然提取物，如茶多酚、大蒜素、香辛料提取物等；亦有植物精油，如肉桂精油、丁香精油、牛至精油等，植物精油达到一定浓度后，因其有效成分浓缩，有效作用位点多，可使微生物的细胞内容物，或细胞内离子渗漏流出，影响微生物的正常生长活动，当浓度超过其耐受范围，极可能使微生物死亡。植物精油的有效活性组分是抗菌的关键因素，直接影响精油的活性和抗菌方式。因植物精油的成分复杂，其抑菌的机理也是多种多样，对于细菌，其抑菌机理主要可归纳为，细胞壁的降解；破坏细胞膜；破坏膜蛋白等。但植物精油的有效成分易挥发，一般含强烈的本植物所特有的气味，对温度敏感，一般需低温远离热源保存，精油对日光敏感，低温下可能会有结晶析出，精油几乎不溶于水，这些特点限制了其在食品添加剂领域中的应用。

壳聚糖(chitosan)即聚(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，是甲壳素脱乙酰化基后形成的一种重要衍生物。作为目前发现的自然界中唯一大量存在的阳离子聚合物，壳聚糖具有良好的生物相容性、成膜性和可降解性。壳聚糖是一种广谱型抗菌剂，对几十种真菌和细菌的生长都有明显的抑制作用。已有研究指出为1％-1.5％的壳聚糖溶液作用Staphylococcus aureus在pH 5.5条件下培养2d，能够使Staphylococcus aureus死亡；当壳聚糖浓度超过1％，1d后，可使菌体全部失活。壳聚糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用。解释为带正电荷的壳聚糖分子与细菌带负电荷的细胞膜作用，使细胞壁受损，小分子质量壳聚糖易透过受损的细胞壁进入细菌胞内，干扰蛋白质合成，从而具有抗菌活性。

纳米技术已经在生命科技和传统产业方面得到应用，如医药方面应用，载药纳米粒吸附、包裹活性组分，从而缓释药物，可延长药物的作用时间，靶向运输增强药效。壳聚糖能溶于弱酸溶液中，并带大量的正电荷，这个特性使其容易与带负电荷的聚合物、生物大分子反应，制备成纳米粒。本课题组长期从事新型功能食品添加剂的制备与应用研究工作，选用壳聚糖纳米颗粒作为载体，包裹天然植物精油，保护精油的有效成分，并将其成功应用于高附加值鲟鱼产品的贮藏与保鲜，即不会影响鲟鱼产品的自身品质，其持续高效的抑菌与抗氧化特性，可有效延长产品货架期，且该保鲜剂来源绿色安全，符合可持续发展要求。

发明内容

根据现有技术不足之处，本发明的目的是提供一种含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，此复合保鲜剂具有高效持久的抗氧与抑菌特性，以及优良的生物相容性，使用健康、安全，且防腐保鲜效果优良，减少鱼肉腥味，更大大降低了化学合成添加剂的使用量，具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：

一种含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，包括以下重量份的组分：

没食子酸辛醇酯 1～2份

天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS) 1～2份

作为优选，所述的复合保鲜剂以溶液的形式存在，溶剂为超纯水，溶液中所述没食子酸辛醇酯(GAC8)浓度为0.1～0.2mg/L，天然精油纳米微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.1mg/L～0.2mg/L。

作为优选，所述GAC8浓度为0.1mg/L，天然精油纳米壳聚糖微粒(EO-NPs-Lps)浓度为0.2mg/L。

本发明还提供了一种所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂制备方法，包括以下步骤：

(1)利用酶促法制备GAC8；

(2)天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)的制备；

作为优选，所述的酶促法制备GAC8的步骤如下：

没食子酸与正辛醇摩尔比为2:5，利用脂肪酶作为酶促反应催化剂，浓度为8wt％，深度共熔溶剂(氯化胆碱:甘油＝molar ratio of 1:2)作为反应介质，在50℃温度条件下反应13h，利用层析柱进一步纯化，制备的产物即为GAC8。

作为优选，所述的天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)的制备步骤如下：

取4mL的天然茶树精油(TEO)加入玻璃样品瓶中，1200rpm磁力搅拌，160℃加热0.5h，停止加热，继续搅拌，自然冷却至室温；再使用孔径为0.45μm的PVDF(聚偏氟乙烯)微孔膜过滤，收集滤液，得到含纳米颗粒的天然茶树精油纳米颗粒液(TEO-NPs)，4℃，贮藏备用。

天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)的制备：称取40mg壳聚糖，用1％醋酸溶液溶解，25℃，搅拌12h，1μm微孔滤膜过滤，得壳聚糖溶液。加入1％吐温-80，65℃加热1.5h。可根据需要，配制不同浓度的壳聚糖溶液。称取2mg的上述天然茶树精油纳米颗粒液(TEO-NPs)，溶于4mL乙酸乙酯，得油相。然后缓慢逐滴将其加入到水相的壳聚糖溶液中，25℃温和搅拌30min。逐滴加入1.5mg/mL TPP(磷酸三苯酯)溶液，于25℃温和搅拌乳液，300rpm,30min。将乳白色悬液12500r/min离心15min，取下层，蒸馏水冲洗微粒，-40℃真空冷冻干燥备用。

作为优选，先将GAC8溶解于乙醇，超声加速溶解，再溶于超纯水。超声辅助条件为：150W、40KHz。

本发明还提供了一种所述的复合保鲜剂的应用，所述的复合保鲜剂用于鲟鱼肉片的保鲜。

在针对鲟鱼肉片进行保鲜时候，具体步骤如下，(1)鲟鱼肉切片；沿着鲟鱼背部脊椎将鱼皮切开后，顺着纹理将背部白肉切成鱼片，每片鱼片长度为3～5cm、宽度为3～5cm、厚度为2～3cm；(2)保鲜剂的应用；将整形后的鱼片浸泡于保鲜剂液体中，浸泡5～10mins后，沥干；(3)热封包装，将鱼片装入真空包装袋中，用频率为50Hz的倾斜式真空包装机真空热封包装，所述倾斜式真空包装机功率为2～3KW，真空度为0.1～0.2MPa。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明采用天然精油纳米壳聚糖颗粒(CS/EO_NPs NPS)作为高效保鲜剂，兼具优良的抑菌与抗氧化双重效果。尤其是壳聚糖纳米颗粒中包含的精油纳米颗粒，其抑菌效果远远优于传统精油的抑菌功效。结合壳聚糖自身的抑菌功能，使纳米颗粒抑菌特性显著；原材料由生物源而获得，绿色安全，环保卫生，具有可降解的优势。

(2)保鲜剂纳米颗粒中包埋的精油成份，不仅具有抑菌与抗氧效果，同时，还具备抗炎、软化血管、降血压等保健功效，符合当代社会的大健康理念。

(2)以纯天然产物没食子酸为原料，通过在绿色深度共溶剂中脂肪酶催化合成没食子酸辛醇酯，合成方法绿色环保，高效快捷；没食子酸辛醇酯具有广泛的抑菌效果，且无色、无毒可食用，能有效地延长产品的储存时期，使其保持较高新鲜度，为消费者提供更优质的产品。

附图说明

图1为(a)天然茶树精油(b)天然茶树精油纳米颗粒液(TEO-NPs)。

图2为天然精油纳米壳聚糖微粒的SEM图。

图3为本发明实施例3～6和对照组得到的鲟鱼肉片的菌落数变化曲线。

图4为本发明实施例3～6和对照组得到的抑菌剂的抗氧化性能比较。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

称取没食子酸3.402g，正辛醇7.914g，使没食子酸和正辛醇摩尔比为1:2.5，称取固定化脂肪酶IM-100 0.905g作为酶促反应催化剂，量取50mL深度共熔溶剂(氯化胆碱:甘油＝1:2，摩尔比)作为反应介质，置于50℃油浴13h，利用硅胶柱层析，石油醚和乙酸乙酯体积比6:1混合作为流动相洗脱，制备的产物即为GAC8。

实施例2

所述的天然精油纳米微粒(CS/EO_NPs NPS)步骤如下：

取4mL的天然茶树精油(TEO)加入玻璃样品瓶中(图1(a))，1200rpm磁力搅拌，160℃加热0.5h，停止加热，继续搅拌，自然冷却至室温；再使用孔径为0.45μm的PVDF微孔膜过滤，收集滤液，得到含纳米颗粒的天然茶树精油纳米颗粒液(TEO-NPs)(图1(b))，4℃，贮藏备用。

天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)的制备：称取40mg壳聚糖，用1％醋酸溶液溶解，25℃，搅拌12h，1μm微孔滤膜过滤，得壳聚糖溶液。加入1％吐温-80，65℃加热1.5h。可根据需要，配制不同浓度的壳聚糖溶液。称取4mg的上述天然茶树精油纳米颗粒液(TEO-NPs)，溶于6mL乙酸乙酯，得油相。然后缓慢逐滴将其加入到水相的壳聚糖溶液中，25℃温和搅拌30min，得O/W乳液。逐滴加入1.5mg/mL TPP溶液，滴加速度为2滴/秒，于25℃温和搅拌乳液，300rpm,30min。将乳白色悬液12500r/min离心15min，留取下层，蒸馏水冲洗微粒，SEM结果如图2所示，-40℃真空冷冻干燥备用。

实施例3

一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：GAC8(没食子酸辛醇酯)0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.05mg/L，溶剂为超纯水。

(一)、该防腐保鲜剂组合物的制备与应用包括以下步骤：

复配于超纯水使其终浓度为GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPsNPS)浓度为0.05mg/L(在25℃下充分摇匀)，在超声环境下加速溶解，超声功率为150W、频率为40KHz。完全溶解后，振荡摇匀，得到鱼肉专用复合保鲜剂。

调配保鲜剂：在鱼肉专用复合保鲜剂加入两倍重量的水制得保鲜液。

将待处理的鱼肉放入上述保鲜液中，在温度2～5℃下浸泡15～25min，捞出、沥干，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。

将包装好的鱼肉进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。

上述方法所得产品贮藏期达到30～90天。

得到的鱼肉基本无浓腥味，菌落数变化曲线见图3。

(二)、该复合保鲜剂组合物的抗氧化能力测试包括以下步骤：

将0.4g复合保鲜剂用超纯水溶于100mL容量瓶中。

用精密天平准确称取0.0080g DPPH至100mL棕色容量瓶中，用无水乙醇溶解并定容至刻度线，得到2.0×10^-4mol/L的DPPH测试液，避光保存，新配放置过夜方可使用，使用前充分振摇，使上下各部分均匀。

在比色皿中加入2mL DPPH和1mL超纯水，测其在517nm处吸光度值A₀，即为未加活性物时空白DPPH溶液的吸光度值。

用移液管先准确移取DPPH、溶剂于比色皿中，再加入相应体积的待测样品液，待反应25min后测量DPPH吸光度值。读取吸光度值，记为A_i。

利用下述公式计算出清除率EC：

清除率(EC)＝(1-A_i/A₀)×100％

得到的该复配保鲜剂的DPPH清除率见图4。

实施例4

一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.1mg/L，溶剂为超纯水。

(一)、该防腐保鲜剂组合物的制备与应用包括以下步骤：

复配于超纯水使其终浓度为GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPsNPS)浓度为0.1mg/L(在25℃下充分摇匀)，在超声环境下加速溶解，超声功率为150W、频率为40KHz。完全溶解后，振荡摇匀，得到鱼肉专用复合保鲜剂。

将包装好的鱼肉进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。

上述方法所得产品贮藏期达到45～110天。

得到的鱼肉基本无浓腥味，菌落数变化曲线见图3。

(二)该复合保鲜剂组合物的抗氧化能力测试详见实施例3中步骤(二)，该复配保鲜剂的DPPH清除率见图4。

实施例5

一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.15mg/L，溶剂为超纯水。

(一)、该防腐保鲜剂组合物的制备与应用包括以下步骤：

复配于超纯水使其终浓度为GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPsNPS)浓度为0.15mg/L，在超声环境下加速溶解，超声功率为150W、频率为40KHz。完全溶解后，振荡摇匀，得到鱼肉专用复合保鲜剂。

将待处理的鱼肉放入上述保鲜液中，在温度2～5℃下浸泡15～25分钟，捞出、沥干，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。

将包装好的鱼肉进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。

上述方法所得产品贮藏期达到90～140天。

得到的鱼肉基本无浓腥味，菌落数变化曲线见图3。

(二)、该复合保鲜剂组合物的抗氧化能力测试详见实施例3中步骤(二)，该复配保鲜剂的DPPH清除率见图4。

实施例6

一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.2mg/L，溶剂为超纯水。

(一)、该防腐保鲜剂组合物的制备与应用包括以下步骤：

复配于超纯水使其终浓度为GAC8 0.1mg/L、天然精油纳米微粒(CS/EO_NPs NPS)浓度为0.2mg/L(在25℃下充分摇匀)，在超声环境下加速溶解，超声功率为150W、频率为40KHz。完全溶解后，振荡摇匀，得到鱼肉专用复合保鲜剂。

将包装好的鱼肉进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。

上述方法所得产品贮藏期达到80～145天。

得到的鱼肉无浓腥味，菌落数变化曲线见图3。

对照例

(1)、鱼肉不用保鲜液进行处理，直接进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。得到的鱼肉的菌落数变化曲线见图3。

(2)、DPPH消除实验的对照组中，不使用复合抑菌剂，样品仅为超纯水。

Claims

1.一种含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：

没食子酸辛醇酯 1～2份

天然精油纳米壳聚糖微粒 1～2份。

2.根据权利要求1所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油纳米壳聚糖微粒的制备方法如下：

天然精油纳米颗粒液的制备：将天然植物精油加入样品瓶中，磁力搅拌，高温加热，搅拌一段时间后，停止加热，自然冷却至室温；再经孔径为0.45μm的微孔膜过滤，收集滤液，得到含纳米颗粒的天然精油液；

天然精油纳米壳聚糖微粒的制备：将壳聚糖溶解在冰醋酸中，室温，搅拌12～24h，再向体系中加入表面活性剂，加热，形成水相乳液，将上述经过滤的精油纳米颗粒液溶于二氯甲烷中，制得油相；随后，将油相缓慢逐滴加入到所述水相乳液中，室温搅拌，制得O/W乳液，逐滴加入磷酸三苯酯溶液，将白色悬液，离心，留取下层，水洗，得到所述的天然精油纳米壳聚糖微粒。

3.根据权利要求2所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然植物精油可以是薄荷油、茶树精油、肉桂精油、百里香精油、生姜精油、小茴香精油、丁香油、豆蔻精油及其组合所组成的群组中的一种。

4.根据权利要求2或3所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油纳米颗粒液的制备步骤中，加热温度为160～180℃，加热时间为20min～30min，搅拌器转速为1000rpm～1500rpm。

5.根据权利要求2或3所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油纳米微粒的制备步骤中，冰醋酸的浓度为1％(w/v)；表面活性剂为Tween-80，且壳聚糖与Tween-80用量质量比率为1:1～1:2，二者的混合温度为45～60℃，混合时间为2～4h，水相与油相的均质转速为12000～15000rpm，均质时间为5～20min，离心分离转速为10000～15000rpm，离心时间为10～20min。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂在食品加工中的应用，其特征在于，所述的复合保鲜剂用于鲟鱼肉片制品的贮藏保鲜。

7.根据权利要求6所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂在食品加工中的应用，其特征在于，所述的鲟鱼肉片制品的加工方法如下，(1)整形：鲟鱼肉切片；沿着鲟鱼背部脊椎将鱼皮切开后，顺着纹理将背部白肉切成鱼片，每片鱼片长度为3～5cm、宽度为3～5cm、厚度为2～3cm；(2)保鲜剂的添加；将整形后的鱼片浸泡于保鲜剂液体中，浸泡5-10min后，沥干；(3)热封包装，将鱼片装入真空包装袋中，用频率为50Hz的倾斜式真空包装机真空热封包装，所述倾斜式真空包装机功率为2～3KW，真空度为0.1～0.2MPa。

8.根据权利要求7所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂在食品加工中的应用，其特征在于，步骤(2)中，保鲜剂液体的制备，先将没食子酸辛醇酯溶解于乙醇，超声加速溶解，再溶于超纯水；

超声辅助条件为：150W、40KHz；再将天然精油纳米壳聚糖微粒加入上述溶液中，制得保鲜剂液。

9.根据权利要求8所述的含天然精油纳米壳聚糖微粒的复合保鲜剂在食品加工中的应用，其特征在于，保鲜剂液体中所述没食子酸辛醇酯浓度为0.1～0.2mg/L，天然精油纳米壳聚糖微粒0.1mg/L～0.2mg/L。