CN112205464A - 一种含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂、制备方法其在食品加工中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，所述的生物复合保鲜剂以固体粉末的形式存在，固体重量配比为：乳酸链球菌素1～2份，天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS)1～2份。还公开了所述的保鲜剂配方在食品加工中的应用，具有保鲜、防腐的功效，能延缓食物腐烂变质的速度；有效利用生物类防腐剂乳酸链球菌素，和纯天然精油，并有效延长储藏期限。该加工方法简便，原料安全，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于食品保鲜与贮藏、添加剂、纳米材料等相关技术领域，具体涉及一种含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂制备方法及其在低盐熟制花椰菜加工食品中的应用。
背景技术
花椰菜，为十字花科芸苔属一年生植物。花椰菜中的维生素C含量非常丰富，还具有抗癌功效，平均营养价值及防病作用远远超出其他蔬菜。美国加利福尼亚大学科研人员的一项新研究发现，花椰菜中的化合物对增强人体免疫力大有裨益。花椰菜和甘蓝菜这些十字花科蔬菜在被咀嚼和消化时，能够产生出一种叫做DIM的化合物。在动物身上所做的研究显示，DIM确能阻止某些癌细胞的生长，可能有助于提升免疫力。以往的研究已经证明，DIM可以阻止乳腺癌细胞的分裂，抑制睾丸素即前列腺癌细胞生长所需的雄性激素。DIM的效应开启了抗御癌症的全新领域，因为到目前为止还没有其他的手段既能直接使癌细胞生长停止，又能提升免疫系统的功能。
花椰菜低盐加工食品，如在炒制过后易受到常见食源性病菌的污染，易出现腐败及变色等问题；其次，其炒制后的油脂也极易被氧化而变；从而减低花椰菜低盐加工食品的产品品质。由此，市场对低盐熟制花椰菜产品的保存方法和保鲜剂有很大的需求。花椰菜，不仅味道鲜美，营养价值和药用价值都不可小觑。
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。植物精油，如肉桂精油、丁香精油、牛至精油等，对多种细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄酒菌)、霉菌和酵母菌都有明显抑菌效果。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。文献研究表明植物精油的活性成分种类和含量影响其抑菌(因菌种而异)作用，植物精油中的有效成分如酚类达一定浓度后，具有抑菌、杀菌效果。植物精油中含有的多种成分具有协同作用，其效果优于各有效成分单独使用的效果，协同作用是有利于食品保藏的。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。但植物精油的有效成分易挥发，一般含本植物所特有的气味，且强烈，精油几乎不溶于水。植物精油对温度敏感，特别是其有效成分易挥发，一般需低温远离热源保存，精油对日光敏感，这些特点限制了其在食品添加剂领域中的应用。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰化基后形成的一种重要衍生物。壳聚糖具有良好的生物相容性和可降解性。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％的壳聚糖溶液作用金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)在pH 5.5条件下培养 2d，能够使金黄色葡萄球菌死亡；当壳聚糖浓度超过1％，1d后，可使菌体全部失活。有研究表明低分子量的壳聚糖的抑菌效果较好，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，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。选用壳聚糖纳米体作为载体包裹肉桂精油，保护精油的有效成分，并经其与其他抑菌成分制备成复合配方，进一步应用于低盐花椰菜熟制品的保鲜过程，既不会影响产品的品质，有能有效延长产品货架期。
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壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，此保鲜剂使用健康、安全，且防腐保鲜与抗氧效果优良，并且抑菌应用广泛。
为实现上述目的，本发明的技术方案在于：
一种含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，包括以下重量份的组分：
乳酸链球菌素 1～2份
天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS) 1～2份
本发明中，所述的生物复合保鲜剂以固体粉末的形式存在。
作为优选，所述的天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EONPs NPS)的制备步骤如下：
取4mL的天然薄荷精油(EO)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微孔膜过滤，收集滤液含纳米颗粒的天然茶树精油微颗粒液(EO-NPs)，4℃，贮藏备用。称取20mg壳聚糖，用1％醋酸溶液溶解，20℃，搅拌12h，1μm微孔滤膜过滤，得壳聚糖溶液。加入1％吐温-80(HLB15.9)，60℃加热2h。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微颗粒液(EO-NPs)，溶于2mL 二氯甲烷，得油相。然后缓慢逐滴将其加入到水相的壳聚糖溶液中，20℃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20℃温和搅拌乳液，300rpm,30min。将乳白色悬液 12000r/min离心15min，留取下层，蒸馏水冲洗微粒，-40℃真空冷冻干燥，制得天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EONPs NPS)备用。
本发明还提供了一种所述的保鲜剂的应用，所述的生物复合保鲜剂用于低盐熟制花椰菜的保鲜。
作为优选，具体步骤如下，一定量花椰菜于醋中浸泡一晚，再将上述花椰菜沥干后放入锅中，加适量食用油、红椒、蒜和少量的盐和适量调味品炒至成熟。质量为500g的低盐花椰菜熟制品起锅前加入(0.4g)上述生物复合保鲜剂(乳酸链球菌素：0.1714g、天然精油壳聚糖纳米微粒 (CS/EONPs NPS)：0.2285g)，充分混匀，真空包装或者气调包装。如选用热封包装，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壳聚糖纳米颗粒(CS/EONPs NPS)作为持久高效的保鲜剂，兼具优良的抑菌与抗氧化双重效果。壳聚糖纳米颗粒中包含的精油纳米颗粒，壳聚糖自身的抑菌功能，使纳米颗粒抑菌特性更为显著。
(2)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。
(3)改善了低盐熟制花椰菜产品的贮藏工艺，配方由生物抑菌剂组成，不添加任何化学防腐剂，更有利人体健康，符合当代社会的大健康理念。
附图说明
图1为本发明实施例2～5和对照组得到的低盐花椰菜熟制品中的菌落数变化曲线。
图2为天然精油壳聚糖纳米微粒对大肠杆菌的抑制作用的扫描电镜照片
图3为本发明实施例2～5和对照例得到的低盐花椰菜熟制品存储90 天后各指标感官品评结果。
图4为本发明实施例4和对照例得到的低盐花椰菜熟制品存储90天的外观图片。
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
取4mL的天然薄荷精油(EO)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(聚偏氟乙烯树脂)微孔膜过滤，收集滤液，得到含纳米颗粒的天然茶树精油微颗粒液(EO-NPs)，4℃，贮藏备用。称取 20mg壳聚糖，用1％醋酸溶液溶解，20℃，搅拌12h，1μm微孔滤膜过滤，得壳聚糖溶液。加入1％吐温-80(HLB 15.9)，60℃加热2h。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微颗粒液(EO-NPs)，溶于2mL二氯甲烷，得油相。然后缓慢逐滴将其加入到水相的壳聚糖溶液中，20℃温和搅拌30min，得O/W乳液。逐滴加入1.5mg/mL TPP(磷酸三苯酯)溶液，滴加速度为2滴/秒，于20℃温和搅拌乳液，300rpm,30min。将乳白色悬液12000r/min离心15min，留取下层，蒸馏水冲洗微粒，-40℃真空冷冻干燥，制得天然精油纳米壳聚糖微粒(CS/EONPs NPS)。其对大肠杆菌的抑制效果的扫描电镜图见图2。
实施例2
一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：乳酸链球菌素1份，天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS)1份。
该含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂的应用包括以下步骤：
(1)一定量花椰菜于醋中浸泡一晚，沥干后放入锅中，加适量食用油、红椒、蒜和少量的盐和适量调味品炒至成熟。
(2)按上述重量配比配制0.2g复合保鲜剂。在质量为500g的低盐花椰菜熟制品起锅前加入上述复合保鲜剂，充分混匀，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。
(3)将包装好的低盐花椰菜熟制品进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。
(4)上述方法所得产品贮藏期达到10天。
得到的熟制花椰菜中的菌落数变化曲线见图1。
实施例3
一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：乳酸链球菌素1份，天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS)2份。
该含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂的应用包括以下步骤：
(1)一定量花椰菜于醋中浸泡一晚，沥干后放入锅中，加适量食用油、红椒、蒜和少量的盐和适量调味品炒至成熟。
(2)按上述重量配比配制0.3g复合保鲜剂。在质量为500g的低盐花椰菜熟制品起锅前加入上述复合保鲜剂，充分混匀，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。
(3)将包装好的低盐花椰菜熟制品进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。
(4)上述方法所得产品贮藏期达到30天。
得到的熟制花椰菜中的菌落数变化曲线见图1。
实施例4
一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：乳酸链球菌素1.5份，天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS)2份。
该含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂的应用包括以下步骤：
(1)一定量花椰菜于醋中浸泡一晚，沥干后放入锅中，加适量食用油、红椒、蒜和少量的盐和适量调味品炒至成熟。
(2)按上述重量配比配制0.35g复合保鲜剂。在质量为500g的低盐花椰菜熟制品起锅前加入上述复合保鲜剂，充分混匀，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。
(3)将包装好的低盐花椰菜熟制品进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。
(4)上述方法所得产品贮藏期超过90天。
得到的低盐花椰菜熟制品中的菌落数变化曲线见图1。
得到的低盐花椰菜熟制品的外观见图4。相比于未添加复合保鲜剂的样品，其外观随着存储时间的延长没有较大的变化，且花椰菜的质地、脆性变化较小。在观察的时间范围内(30-90天)，产品颜色未发生明显变化，浅黄色。但空白对照组，10天后，产品颜色明显变暗，90天后，产品颜色变化更为明显，已无法接受。
实施例5
一种保鲜剂组合物，由以下组分组成：乳酸链球菌素2份，天然精油壳聚糖纳米微粒(CS/EONPs NPS)2份。
该含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂的应用包括以下步骤：
(1)一定量花椰菜于醋中浸泡一晚，沥干后放入锅中，加适量食用油、红椒、蒜和少量的盐和适量调味品炒至成熟。
(2)按上述重量配比配制0.4g复合保鲜剂。在质量为500g的低盐花椰菜熟制品起锅前加入上述复合保鲜剂，充分混匀，放入包装袋中，真空包装或者气调包装。
(3)将包装好的低盐花椰菜熟制品进行冷藏，冷藏温度为1～4℃。
(4)上述方法所得产品贮藏期超过90天。
得到的熟制花椰菜中的菌落数变化曲线见图1。
实施例6
上述实施例2～5中(3)中的样品，4℃放置90天后，样品用于感官评价测定。用于感官品评，由20人组成品评小组，分别从花椰菜的脆性、颜色、气味、口味、酸度对其进行评分并做出综合评价，最高得分9分，最低得分0分，平均综合得分4.5分，以下视为感官评不可接受。
得到的低盐花椰菜熟制品各指标感官品评结果，见图3。
对照例
参照实施例2中复合保鲜剂组合物的应用，但是不添加保鲜剂，直接进行包装和贮藏。得到的产品的菌落数变化见图1。
参照实施例2中复合保鲜剂组合物的应用，但是不添加保鲜剂，直接进行包装和贮藏。得到的产品存储90天后，样品的各指标感官品评结果见图3。
参照实施例2中复合保鲜剂组合物的应用，不添加保鲜剂，直接进行包装和贮藏。得到的产品外观情况见图4。
Claims (7)
1.一种含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：
乳酸链球菌素 1～2份
天然精油壳聚糖纳米微粒 1～2份。
2.根据权利要求1所述的含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油壳聚糖纳米微粒制备方法如下：
(1)取天然植物精油加入样品瓶中，磁力搅拌，加热使体系升温至合适温度，搅拌一段时间后，停止加热，搅拌状态下，自然冷却至室温，再使用孔径为0.45微米的聚偏氟乙烯树脂微孔膜过滤冷却后的精油液，并收集滤液，制得天然精油微颗粒；
(2)将壳聚糖溶解在冰醋酸中，室温下，搅拌12～24h，再向体系中加入表面活性剂，在一定温度下加热一段时间，形成水相乳液，将上述天然精油微颗粒溶于二氯甲烷中，制得油相；随后，缓慢逐滴将所述油相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，得白色悬液，离心，留取下层，水洗，-40℃冷冻干燥，制得天然精油壳聚糖纳米微粒。
3.根据权利要求2所述的含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油为薄荷油、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生物复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油微颗粒的制备步骤中，加热温度为120-160℃，加热时间为30～60min，搅拌器转速为1000～1500rpm。
5.根据权利要求2或3所述的含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂，其特征在于，所述的天然精油壳聚糖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10～20分钟。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物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熟制花椰菜的贮藏保鲜。
7.根据权利要求6所述的含天然精油壳聚糖纳米微粒的生物复合保鲜剂在食品加工中的应用，其特征在于，所述的熟制花椰菜贮藏保鲜方法如下：花椰菜加工过程结束后，将上述复合保鲜剂粉末均匀分散于熟制花椰菜中后，迅速热封包装。
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