CN113475572A - 生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包括生物多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子的重量比例为0.01:1‑1:0.01。本发明还公开了生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：1)配置溶液；2)配置涂布溶液；3)涂布成膜。本发明属于食品保鲜技术领域，具体是指生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜及其制备方法。
Description
技术领域
本发明属于食品保鲜技术领域，具体是指生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜及其制备和应用。
背景技术
随着科技的发展，人们的生活水平逐渐提高，特别是对于健康食品的需求增加迅猛，水果和蔬菜的产量迅速上升。
新鲜的果蔬营养价值高,食用方便，但果蔬同时是一类可以进行呼吸活动的产品,采收后仍然能保持活跃的新陈代谢。但是由于其质地柔软、易机械损伤性、代谢旺盛及微生物高敏感性,同时上市时间集中，在收获之后极易腐烂，造成严重的资源浪费、经济损失和环境污染，极大的限制了其市场需求和经济效益的提高。因此,寻求延长贮藏过程中的货架期和保持果蔬品质的方法非常有必要。
目前，生产上多用冷藏的方式对果蔬进行保鲜，虽然这种方法能在一定程度上控制软化速度，但是会造成果蔬水分流失，同时存在能耗大、冷链设施不完善等问题，具有很大的缺陷。效果更好的贮藏方法还包括辐射贮藏、气调贮藏、被膜处理和速冻贮藏等，但是这类方法成本较高，影响果蔬的经济效益，不适合大规模应用。
除了用冷藏技术实现果蔬保鲜，市场上还多用二溴四氯乙烷、三唑类、亚硫酸盐等化学品保鲜剂通过涂膜保鲜技术对果蔬进行处理。但这些化学保鲜剂通常对人体健康有一定危害。
生物质原料来源于大自然，具有来源广泛、绿色环保、可降解、可持续性强、对人体安全无害等优点，在果蔬保鲜剂领域中具有重要的研究和应用潜力。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供了生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜及其制备。
为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：由生物质原料提取小分子构筑的超分子材料薄膜，其特征在于，包括生物多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子的重量比例在 0.01:1-1:0.01之间，该超分子材料利用生物多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子之间的超分子作用力来构筑，多羟基小分子具有如下结构中的一种：
本发明还公开了生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括如下步骤：
1)配置溶液，按比例称取多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，溶解于溶剂中，制成相应的多羟基小分子溶液和含羧基、羟基生物小分子溶液；
2)配置涂布溶液，将步骤1)中的两种溶液合并，将合并后的溶液在 5℃～70℃下搅拌20min～300min，之后放入超声波处理器中，在20℃-40℃的温度下超声处理10min-60min，冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
优选的，所述步骤1)中的溶剂为水、乙醇中的一种或两种混合。
优选的，所述步骤1)中涂布溶液的质量百分比浓度为0.1wt％～30wt％。
优选的，所述步骤2)中的搅拌速率为200rpm-3000rpm。
优选的，所述步骤2)中超声处理器的超声波频率为2000Hz-5000 Hz。
本发明还公开了生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的用途，所述超分子材料薄膜用于草莓、荔枝、火龙果、西蓝花等果蔬采摘后常温贮藏。
本发明采取上述方案取得有益效果如下：本发明提供的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，能够有效抑制病菌微生物等的繁殖，延缓果蔬腐烂变质和失水萎靡，减少蚊蝇对水果的叮咬，增加水果表面光泽，减少果蔬的呼吸作用；其有效成分为来源于大自然的多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，都具有来源广泛、生物相容性好，绿色安全；无难闻有毒气味，对人体皮肤和眼睛完全无刺激，同时避免了药剂保鲜带来的危害，降低对环境的污染、提高生产、运输以及生产和销售过程相关人员的安全性；此外该超分子材料薄膜具有超过90％的透过率，使用过不影响果蔬表面成色，使其更有光泽，不影响商业价值。
此外本发明提供的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，工艺简单，调节温和，生产过程安全，不存在易燃易爆隐患和现象。
具体实施方式
下面结合具体实施对本发明的技术方案进行进一步详细地说明，本发明所述的技术特征没有进行详细描述的部分均为采用的现有技术。
以下结合实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包含以下原料：阿拉伯糖和柠檬酸。
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸按照质量百分比浓度为0.5wt％-5wt％、阿拉伯糖按照质量百分比浓度0.5wt％-3wt％溶解于蒸馏水，分别制成柠檬酸溶液和阿拉伯糖溶液；
2)将步骤1)中的柠檬酸溶液和阿拉伯糖溶液合并，之后在40℃的温度下搅拌30min，搅拌速率为800rpm，之后放入超声波处理器中，在20℃的温度下超声处理15min，超声波处理器的超声波频率为2500Hz冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
实施例2
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包含以下原料：棉子糖和抗坏血酸。
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将抗坏血酸按照质量百分比浓度为0.5wt％-5wt％、棉子糖按照质量百分比浓度0.5wt％-3wt％溶解于蒸馏水，分别制成柠檬酸溶液和棉子糖溶液；
2)将步骤1)中的抗坏血酸溶液和棉子糖溶液合并，之后在40℃的温度下搅拌30min，搅拌速率为800rpm，之后放入超声波处理器中，在20℃的温度下超声处理15min，超声波处理器的超声波频率为2500Hz冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
实施例3
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包含以下原料：麦芽糖糊精和葡萄糖酸内酯。
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将葡萄糖酸内酯按照质量百分比浓度为0.5wt％-5wt％、麦芽糖糊精按照质量百分比浓度0.5wt％-3wt％溶解于蒸馏水，分别制成葡萄糖酸内酯溶液和麦芽糖糊精溶液；
2)将步骤1)中的葡萄糖酸内酯溶液和麦芽糖糊精溶液合并，之后在40℃的温度下搅拌30min，搅拌速率为800rpm，之后放入超声波处理器中，在20℃的温度下超声处理15min，超声波处理器的超声波频率为2500Hz冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
实施例4
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包含以下原料：糊精和抗坏血酸。
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将抗坏血酸按照质量百分比浓度为0.5wt％-5wt％、糊精按照质量百分比浓度0.5wt％-3wt％溶解于蒸馏水，分别制成抗坏血酸溶液和糊精溶液；
2)将步骤1)中的抗坏血酸溶液和糊精溶液合并，之后在40℃的温度下搅拌30min，搅拌速率为800rpm，之后放入超声波处理器中，在20℃的温度下超声处理15min，超声波处理器的超声波频率为2500Hz冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
实施例5
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，包含以下原料：蔗果三糖和酒石酸。
生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将酒石酸按照质量百分比浓度为0.5wt％-5wt％、蔗果三糖按照质量百分比浓度0.5wt％-3wt％溶解于蒸馏水，分别制成酒石酸溶液和蔗果三糖溶液；
2)将步骤1)中的酒石酸溶液和蔗果三糖溶液合并，之后在40℃的温度下搅拌30min，搅拌速率为800rpm，之后放入超声波处理器中，在20℃的温度下超声处理15min，超声波处理器的超声波频率为2500Hz冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
对比例1：除不含抗坏血酸外，其他原料与制备过程与实施例4相同。
对比例2：除不含糊精外，其他原料与制备过程与实施例4相同。
性能试验
挑选新鲜，完整无病害损伤，质量大小均误差不超过5％的草莓备用，每个实施例或对比例备用草莓100颗。
试验组：清洗草莓并自然晾干，使用实施例4制备的超分子作用力构筑的生物材料喷涂在草莓表面，自然晾干，在25℃，50％RH条件下贮藏7天。
空白对照组：清洗草莓并自然晾干，使用蒸馏水喷涂在草莓表面，自然晾干，在25℃，50％RH条件下贮藏7天。
一、失重率试验
采用称重法测定。将处理好的果实称重，得到果实初始重量，记为原重，以后每次称量得到的果实重量，失去的重量按下式计算：
表1草莓果实失水率试验结果(％)
| 组别 | 第一天 | 第二天 | 第三天 | 第四天 | 第五天 | 第六天 | 第七天 |
| 实施例4 | 0.92 | 1.36 | 3.20 | 4.23 | 7.69 | 13.23 | 15.26 |
| 对比例1 | 1.55 | 2.89 | 4.77 | 7.92 | 11.93 | 16.73 | 20.05 |
| 对比例2 | 1.49 | 3.12 | 4.52 | 7.46 | 11.88 | 15.93 | 19.30 |
| 空白组 | 3.64 | 5.63 | 10.79 | 14.5 | 19.96 | 24.49 | 28.98 |
二、可溶性糖含量试验
采用蒽酮法测定，称取果肉适量，加10ml蒸馏水在沸水浴中提取20min，冷却后过滤到100ml容量瓶中，滤渣再用热水冲洗2-3次，合并滤液和洗液，冷却后，蒸馏水定容至刻度。吸取待测液0.1ml，加入蒸馏水2.4ml，摇匀后，沿试管壁加入蒽酮浓硫酸溶液6.5ml，摇匀，置于试管架上显色，冷却至室温，以空白为对照，在620nm，波长处，测定吸光值，各实施例测定3次取平均值。
表2草莓果实可溶性糖含量试验结果(％)
| 组别 | 第一天 | 第二天 | 第三天 | 第四天 | 第五天 | 第六天 | 第七天 |
| 实施例4 | 9.49 | 8.66 | 7.53 | 6.98 | 6.10 | 5.76 | 5.52 |
| 对比例1 | 9.45 | 6.50 | 5.25 | 5.55 | 4.50 | 4.25 | 4.00 |
| 对比例2 | 9.61 | 6.49 | 5.67 | 5.41 | 4.62 | 4.31 | 3.97 |
| 空白组 | 9.52 | 5.32 | 4.99 | 4.74 | 4.21 | 4.02 | 3.77 |
由表2可以看出，随着贮藏时间增加，草莓可溶性糖含量降低，经过由生物质原料提取小分子构筑的超分子材料薄膜处理的实施例4的草莓，可溶性糖含量均高于对比例和空白对照组，贮藏7天后，糖含量仍保持在超过原来的50％，对比例和空白对照组中，草莓糖含量降低至原有的40％。
三、腐烂率试验
当果皮表面出现＞1cm2的褐斑或水腐斑时，视为腐烂果，按照下式计算腐烂率：
表3草莓果实腐烂率试验结果(％)
结果表明，实施例的防腐效果好于对比例以及空白对照组，空白对照组草莓腐烂率第四天腐烂率就超过20％，第七天高达58％，实施例4草莓第七天腐烂指数仅17％，而对比例中，仅含糊精的对比例1和仅含抗坏血酸的对比例2 在第七天腐烂率都超过40％，因此说明，本发明所述由生物质原料提取小分子构筑的超分子材料薄膜对草莓腐烂有抑制作用，无超分子作用力的溶液对草莓腐烂有抑制效果，但弱与有超分子作用力的实施例。
结合上述表1、表2和表3可以发现，本发明由生物质原料提取小分子构筑的超分子材料薄膜能够有效延缓果蔬氧化过程，抑制微生物繁殖和果实腐烂，延缓果蔬失水，本发明是在各组分通过超分子力协同作用下发挥完全功效的。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，但并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜，其特征在于，包括生物多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子的重量比例为0.01:1-1:0.01，该超分子材料薄膜的材料利用生物多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子之间的超分子作用力来构筑，多羟基小分子具有如下结构中的一种：
2.生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配置溶液，按比例称取多羟基小分子和含羧基、羟基生物小分子，溶解于溶剂中，制成相应的多羟基小分子溶液和含羧基、羟基生物小分子溶液；
2)配置涂布溶液，将步骤1)中的两种溶液合并，将合并后的溶液在5℃～70℃下搅拌20min～300min，之后放入超声波处理器中，在20℃-40℃的温度下超声处理10min-60min，冷却至室温；
3)将步骤2)配置好的涂布溶液经涂布、溅射、喷涂、旋涂或刮涂成膜。
3.根据权利要求2所述的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的溶剂为水、乙醇中的一种或两种混合。
4.根据权利要求2所述的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中涂布溶液的质量百分比浓度为0.1wt％～30wt％。
5.根据权利要求2所述的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的搅拌速率为200rpm-3000rpm。
6.根据权利要求2所述的生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中超声处理器的超声波频率为2000Hz-5000 Hz。
7.生物质提取小分子构筑的超分子材料薄膜的用途，其特征在于，所述超分子材料薄膜用于草莓、荔枝、火龙果、西蓝花等果蔬采摘后常温贮藏。
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