CN114052068B - 一种具备乙烯吸附性能的生物膜及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备乙烯吸附性能的生物膜及其应用，该生物膜的制备方法包括：将玉米醇溶蛋白(Zein)加入50％～90％乙酸水溶液混合溶解得到玉米醇溶蛋白‑乙酸溶液，采用超声对玉米醇溶蛋白‑乙酸溶液进行改性制得。本发明克服现有保鲜材料的缺陷和不足，利于超声和乙酸对玉米醇溶蛋白进行改性，提供一种绿色、环保的生物膜，使其具备乙烯吸附特性，在食品保鲜方面有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品保鲜技术领域，涉及一种具备乙烯吸附性能的生物膜及其应用。
背景技术
随着科技的发展，生活水平不断提高，人们对不同地区不同季节生产的水果需求量逐渐加大，但很多水果保鲜期短、易变质，不易储存。现有技术在常温或低温保鲜、长效保鲜和运输保鲜方面虽然有一定进展，但是还存在保鲜剂或保鲜膜的释放期较短、保鲜作用不均、保鲜剂或保鲜膜对感官品质有较大损害、所用原料对人体有危害等问题。
玉米醇溶蛋白(Zein)是一种玉米中的非水溶性贮藏蛋白，它具有良好的成膜性、生物降解性和生物相容性，是合成塑料绝佳的替代品。但玉米醇溶蛋白成膜有着与其它植物蛋白相同的机械性能差的问题，且其保鲜性能较差，限制了其在食品保鲜方面的应用。
CN104397828B公开了一种改性玉米醇溶蛋白复合缓释抗菌液态膜的制备方法，首先用抗坏血酸对玉米醇溶蛋白进行初步改性，然后用苹果酸对玉米醇溶蛋白进行次级改性，最后用柠檬酸对玉米醇溶蛋白进行最终改性，加入粉末状氢氧化钠调pH值，保温，得到最终改性玉米醇溶蛋白膜液；将蜂蜡融化后与油酸混合，加入到保温的最终改性玉米醇溶蛋白膜液中，搅拌均匀，冷却至室温，再加入乳酸链球菌素和乳化剂卵磷脂，均质，得到改性玉米醇溶蛋白复合缓释抗菌液态膜。上述专利虽然通过对玉米醇溶蛋白改性实现对水果的抑菌和贮藏的目的，但在生产过程中有着制备步骤复杂，所用试剂多，安全性不足等问题。
由于合成塑料对环境和人体健康的危害，寻找可替代其包装、保鲜作用的新型材料成为近年来的热点。玉米醇溶蛋白是一种玉米中的非水溶性贮藏蛋白，它具有良好的成膜性、生物降解性和生物相容性，在食品贮藏保鲜方面有着广阔的应用前景。由此通过对玉米醇溶蛋白的改性处理，寻求一种能实现保鲜功能的绿色生物膜极为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有保鲜材料的缺陷和不足，提供一种绿色、环保的生物膜，使其具备乙烯吸附的技术功效。
基于上述目的，本申请通过提供一种具备乙烯吸附性能的生物膜来解决所属技术领域中的这种需要。
一方面，本发明涉及一种具备乙烯吸附性能的生物膜，该生物膜的制备方法包括：将玉米醇溶蛋白(Zein)加入50％～90％乙酸水溶液混合溶解得到玉米醇溶蛋白-乙酸溶液，采用超声对玉米醇溶蛋白-乙酸溶液进行改性制得。
具体地，本发明提供的一种具备乙烯吸附性能的生物膜的制备方法为：以50％～90％乙酸水溶液为溶剂，每1g～15g玉米醇溶蛋白配合2mL～90mL溶剂，将玉米醇溶蛋白加入到溶剂中，在恒温加热磁力搅拌器内搅拌至玉米醇溶蛋白粉末完全溶解；待玉米醇溶蛋白溶液冷却至室温后，采用恒温20℃、功率200W～600W的超声条件对玉米醇溶蛋白作改性处理5～60min。
另一方面，本发明提供了一种兼具乙烯吸附性能的绿色生物膜在食品贮藏保鲜中的应用。
进一步地，本发明提供的一种兼具乙烯吸附性能的绿色生物膜在食品贮藏保鲜中的应用中，生物膜与水果处于同一环境中进行水果保鲜。
进一步地，本发明提供的一种兼具乙烯吸附性能的绿色生物膜在食品贮藏保鲜中的应用中，生物膜用于呼吸跃变型水果保鲜；具体地，所述呼吸跃变型水果为香蕉。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：
本发明提供的一种具备乙烯吸附性能的绿色生物膜，该生物膜具备吸收乙烯的效果，当该生物膜与水果处于同一环境中，能实现水果的货架期更大限度的延长。
附图说明
图1为不同超声条件处理玉米醇溶蛋白膜图；
图2为不同超声条件处理玉米醇溶蛋白膜的高分辨率扫描电镜图；
图3为超声处理后玉米醇溶蛋白对香蕉的保鲜效果图。
其中，(a)为超声时间为0min的改性处理结果，(b)为超声时间为5min的改性处理结果，(c)为超声时间为15min的改性处理结果，(d)为超声时间为60min的改性处理结果。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供了改性处理玉米醇溶蛋白膜的制备过程与扫描电镜结果。
(1)改性玉米醇溶蛋白溶液的制备
用量筒量取20mL的80％乙酸水溶液，置于100mL的烧杯中，用电子分析天平称取5g玉米醇溶蛋白粉末加入到装有乙酸水溶液的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于恒温加热磁力搅拌器内在90℃水浴加热搅拌1h，待玉米醇溶蛋白完全溶解于乙酸水溶液中，室温下静置冷却。冷却完毕后，采用超声功率为400W，超声时间为0min、5min、15min和60min的高场强超声波对玉米醇溶蛋白-乙酸溶液改性处理，改性处理过程中的温度保持恒定为20℃，即为所述改性处理玉米醇溶蛋白溶液。
分别将所得改性处理玉米醇溶蛋白溶液倒入培养皿中，烘箱50℃烘干24h制备成膜，如图1所示。将所得改性处理玉米醇溶蛋白膜分别进行高分辨率扫描电镜形貌观察，如图2所示。其中，(a)为超声功率400W，超声时间为0min的改性处理结果；(b)为超声功率400W，超声时间为5min的改性处理结果；(c)为超声功率400W，超声时间为15min的改性处理结果；(d)为超声功率400W，超声时间为60min的改性处理结果。
(2)改性处理玉米醇溶蛋白溶液的测试结果
由图2可知，超声功率400W，超声时间为0min的改性处理所得玉米醇溶蛋白颗粒较大，蛋白分子聚集在一起。随着超声时间的增加，玉米醇溶蛋白结构逐渐变得舒展，直到超声时间适中时，玉米醇溶蛋白结构最舒展，蛋白整体结构呈现均匀舒展状态，但随着超声时间的继续增加，蛋白又重新聚集成大颗粒。
实施例2
本实施例提供了具备乙烯吸附性能的生物膜的乙烯吸附试验。
依照实施例1中改性玉米醇溶蛋白溶液的制备方案，分别制备乙酸溶液使用浓度为50％～90％、玉米醇溶蛋白与乙酸溶液的质量体积比以g:mL计为1～15:2～90、超声改性的条件为温度20℃，功率为200W～600W，改性时间5～60min的改性处理玉米醇溶蛋白膜溶液，具体分组如表1所示。
试验组分别向氟膜采气袋(100mL)中注入50mL乙烯气体和5mL的绿色生物膜溶液，其中绿色生物膜制备如表1所示，空白对照组向氟膜采气袋(100mL)中注入50mL乙烯气体和5mL的清水，各组试验重复3次，静置4h后测定氟膜采气袋中乙烯气体浓度，其乙烯吸附率统计结果如表1所示。
乙烯吸附率计算方式如下：
表1，具备乙烯吸附性能的生物膜的乙烯吸附效果测定
从表1数据可以看出，本发明提供的一种具备乙烯吸附性能的生物膜，当乙酸溶液使用浓度为50％～90％、玉米醇溶蛋白与乙酸溶液的质量体积比以g:mL计为1～15:2～90、超声改性的条件为温度20℃，功率为200W～600W，改性时间5～60min时，能有效实现同一环境中乙烯的吸附，且吸附效果好。同时观察到，随着超声频率和超声时间的增加，乙烯吸附效果呈现先上升后下降的趋势。其中，当采用8g玉米醇溶蛋白，46mL 70％乙酸溶液，超声功率为400W，超声时间15min的制备方案时，乙烯吸附率最高，为12.54ppm/h。
实施例3
本实施例提供了一种具备乙烯吸附性能的生物膜在香蕉贮藏保鲜中的应用。
(1)一种具备乙烯吸附性能的生物膜的制备
用量筒量取20mL的80％乙酸加入到100mL的烧杯中，用电子分析天平称取5g玉米醇溶蛋白粉末加入到装有乙酸的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于恒温加热磁力搅拌器内在90℃水浴加热搅拌1h，待玉米醇溶蛋白完全溶解于乙酸中，取出烧杯于室温下静置冷却；冷却完毕后，采用超声功率为400W、超声时间为5min、15min和60min的高场强超声波对其改性处理。
(2)绿色生物膜的保鲜应用试验
试验以0.02mm厚的聚乙烯薄膜自封袋为包装材料，共设置5个处理，试验处理设计如下：
空白对照组：自封袋包装+4cm2涂有清水的纸片；
试验组1：自封袋包装+4cm2涂有绿色生物膜的纸片(400W/5min)；
试验组2：自封袋包装+4cm2涂有绿色生物膜的纸片(400W/15min)；
试验组3：自封袋包装+4cm2涂有绿色生物膜的纸片(400W/60min)。
分别于第0天、第1天、第4天、第7天观察保鲜效果，其试验结果如图3所示。
由图3可知，以香蕉为对象的保鲜实验，空白对照组在第1天时就开始出现小面积褐变腐烂，试验组1、试验组2、试验组3无变化，第4天时效果最明显，由此可见本发明提供的绿色生物膜保鲜效果较好。
由上述试验结果可知，本发明提供一种具备乙烯吸附性能的生物膜，其能有效吸附乙烯从而实现食品保鲜的最大期限的延长，综合实现对香蕉、猕猴桃、火龙果、百香果等呼吸跃变型水果的保鲜。本发明提供一种具备乙烯吸附性能的生物膜的制备方法简单有效、条件温和，有着环境友好、绿色高效的特性，具备广泛应用的前景。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种具备乙烯吸附性能的生物膜，其特征在于，所述生物膜的制备方法包括：将玉米醇溶蛋白溶解于乙酸溶液得到玉米醇溶蛋白-乙酸溶液，对玉米醇溶蛋白-乙酸溶液进行超声改性；
所述乙酸溶液的使用浓度为50％~90％；
所述玉米醇溶蛋白与乙酸溶液的质量体积比为1g~15g：2mL~90mL；
所述超声改性的条件为温度20℃，功率200W~600W，改性时间5~60min。
2.权利要求1所述生物膜在食品贮藏保鲜中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述生物膜与水果处于同一环境中进行水果保鲜。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述生物膜用于呼吸跃变型水果保鲜。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述生物膜用于香蕉的保鲜。
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| CN202111480795.7A CN114052068B (zh) | 2021-12-06 | 一种具备乙烯吸附性能的生物膜及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114052068A CN114052068A (zh) | 2022-02-18 |
| CN114052068B true CN114052068B (zh) | 2024-06-11 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102190805A (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-21 | 吉林农业大学 | 一种超声波处理提高大豆蛋白可食用膜机械强度的方法 |
| CN102827388A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-12-19 | 华南理工大学 | 一种疏水控释抗菌膜及其制备方法 |
| CN104397828A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-03-11 | 渤海大学 | 一种改性玉米醇溶蛋白复合缓释抗菌液态膜的制备方法 |
| CN110693036A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-17 | 江苏大学 | 超声辅助透析驱动玉米醇溶蛋白自组装制备纳米颗粒方法 |
| CN111138868A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-12 | 江苏大学 | 玉米醇溶蛋白/纳米二氧化硅复合保鲜膜的制备方法 |
| CN111423604A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-17 | 江西师范大学 | 一种超声改性复合明胶膜的制备方法 |
| CN112690362A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 江苏大学 | 一种提高芡实蛋白功能特性和抗氧化活性的方法 |
Patent Citations (7)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 超声辅助糖基化改性玉米醇溶蛋白结构和机械性能的影响;郭浩，等;食品研究与开发;第41卷(第4期);第7-12页和第44页 * |
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