CN114680168B - 一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，包括亲水层和疏水层；按照重量计份，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖40‑60份、甘油3‑5份、氧化石墨烯0.01‑0.05份，疏水层的原料包括：蜂蜡‑110‑130份、硬脂酸18‑28份、95％乙醇700‑900份、蒸馏水‑900‑1100份。上述双层涂膜的制备方法包括如下步骤，步骤S1，将普鲁兰多糖、甘油加入到蒸馏水中，搅拌，然后加入氧化石墨烯，再次搅拌，得到溶液A；步骤S2，将蜂蜡加入到95％乙醇中，搅拌，将蜂蜡溶解完全后得到的溶液均质，然后加入硬脂酸，再次搅拌，得到溶液B；步骤S3，将溶液A和溶液B分别涂覆于香水柠檬的表面。本发明可有效契合香水柠檬采后生理特性，使无序的水分子扩散过程被有序调控，有效保持香水柠檬品质，属于果蔬保鲜技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬保鲜技术领域，具体涉及一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜及其制备方法。
背景技术
香水柠檬不仅营养丰富，而且汁水香气浓郁、果皮味道清甜，没有苦涩味道，因而深受果茶行业的喜爱。然而，由于香水柠檬的引入时间较短，目前针对香水柠檬的研究主要集中在种植培育和精油提取方面，保鲜储藏技术的研究极少，因而极大的限制了香水柠檬鲜果的市场发展。其次，由于香水柠檬的价值主要在于香气浓郁的汁水和果皮，因此其保鲜储藏的关键在于控制水分散失，降低失重率，但目前具有果蔬保鲜普适性的涂膜材料具有以下问题：
1、多为单层，对水分散失的控制效果不高，且由易溶于水的生物大分子组成，在潮湿的环境下极易损失，从而失去对果蔬的保鲜效果；
2、双层涂膜材料虽然降低了水分散失速率，但水分子扩散是一种无序状态，无法调控。
最后，由于香水柠檬收获后仍在进行生理活动，因此其采后保鲜贮藏要以香水柠檬生理代谢为基础进行调节控制。
柑橘果皮角质层具有良好的防止水分散失功能。具体而言，柑橘果皮角质层可以分为上下两层，下层为聚酯化合物形成的网状骨架和镶嵌在骨架中的萜类等具有抑菌功能的物质，统称为角质基质；上层则主要由具有疏水性的蜡质组成。角质基质中的极性基团部分构成一条条亲水通道，可以为果实内部水分的散失提供缓冲路径，而沉积在角质基质上的疏水性蜡质则形成水分散失限制屏障，使得角质层的保水性大大提高。通过角质基质中的亲水通道与蜡质层的配合，果皮角质层可以实现优异的防水分散失功能，并且使果实能够进行正常的生理代谢。
因此，利用仿生技术将柑橘果皮角质层的特性转化为控制香水柠檬水分散失的保鲜涂膜技术应用是一种十分可行的方法。但现有的果皮角质层仿生材料均忽略了角质层中其他成分和结构的作用，主要聚焦于外蜡的疏水原理并将其转化为仿生自清洁表面的技术应用，如具有自清洁表面的塑料和面粉的防潮包装。这类仿果皮角质层材料同样难以实现对水分散失速率的调控，因此并不适合用于香水柠檬保鲜，且可能导致腐烂。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可调控香水柠檬呼吸和水分散失速率的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，包括亲水层和疏水层；按照重量计份，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖-30-50份、甘油3-5份、氧化石墨烯0.01-0.05份，疏水层的原料包括：蜂蜡110-130份、硬脂酸18-28份、95％乙醇700-900份、蒸馏水900-1100份。
采用上述方案，通过普鲁兰多糖与氧化石墨烯进行络合，分散在普鲁兰多糖中的氧化石墨烯利用表面的羟基和环氧基团形成一条条亲水通道，通过改变氧化石墨烯的添加量起到调控亲水通道数量的目的。具有疏水性的外层以蜂蜡为主要成分，添加硬脂酸辅助制备具有不规则凸起的粗糙表面，使接触角大于90°从而实现疏水性。最终通过层层法制备出仿果皮角质层双层涂膜材料。
作为一种优选，氧化石墨烯为片径50-200nm的单层氧化石墨烯。
如上述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，包括如下步骤，
步骤S1，将普鲁兰多糖、甘油加入到蒸馏水中，搅拌，然后加入氧化石墨烯，再次搅拌，得到溶液A；
步骤S2，将蜂蜡加入到95％乙醇中，搅拌，将蜂蜡溶解完全后得到的溶液均质，然后加入硬脂酸，再次搅拌，得到溶液B；
步骤S3，将溶液A和溶液B分别涂覆于香水柠檬的表面上，溶液A作为内层材料，溶液B作为外层材料。
作为一种优选，步骤S3中，用刷子蘸取溶液A均匀涂于香水柠檬表面并自然风干后，再用另一刷子蘸取溶液B均匀涂于香水柠檬表面并自然风干。
作为一种优选，步骤S1中，搅拌温度为45℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。
作为一种优选，步骤S2中，搅拌温度为90℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。
作为一种优选，步骤S2中，均质时间为15min，转速为9000rpm。
作为一种优选，刷子为具有软毛的长型刷或扁平刷。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)与现有的仿果皮角质层材料相比，本发明提供的双层涂膜仿果皮角质层角质基质中的亲水通道，创造性地构建了由氧化石墨烯表面的亲水基团形成的水分子迁移通道，并且通过改变氧化石墨烯添加量可以达到特异性调控香水柠檬水分散失速率的目的，可有效契合香水柠檬采后生理特性，使无序的水分子扩散过程转变为有序调控，在显著降低香水柠檬水分散失速率的同时，避免过度密封而导致的果蔬腐烂。
(2)本发明提供的双层涂膜的力学性能、抗水蒸气渗透能力和抗氧气渗透性能均得到明显提高。
(3)本发明提供的双层涂膜保鲜材料的制备方法简单，操作方便，适用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜的应变数据对比图。
图2为实施例1、实施例2、实施例3中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜的接触角数据对比图。
图3为实施例1、实施例2、实施例3中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜的水蒸气透过系数对比图。
图4为实施例1、实施例2、实施例3中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜的过氧化值对比图。
图5为实施例2中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜在储藏期间的失重率对比图。
图6为实施例1中的用于香水柠檬保鲜的双层涂膜和对比例的普鲁兰多糖涂膜在储藏期间的呼吸速率对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，包括亲水层和疏水层；按照重量计份，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖50份、甘油5份、氧化石墨烯0.01份，疏水层的原料包括：蜂蜡120份、硬脂酸24份、95％乙醇800份、蒸馏水1000份。
氧化石墨烯为片径50-200nm的单层氧化石墨烯。
如上述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，包括如下步骤，
步骤S1，将普鲁兰多糖、甘油加入到蒸馏水中，搅拌，然后加入氧化石墨烯，再次搅拌，得到溶液A；
步骤S2，将蜂蜡加入到95％乙醇中，搅拌，将蜂蜡溶解完全后得到的溶液均质，然后加入硬脂酸，再次搅拌，得到溶液B；
步骤S3，将溶液A和溶液B分别涂覆于香水柠檬的表面上，溶液A作为内层材料，溶液B作为外层材料。
步骤S3中，用刷子蘸取溶液A均匀涂于香水柠檬表面并自然风干后，再用另一刷子蘸取溶液B均匀涂于香水柠檬表面并自然风干。
步骤S1中，搅拌温度为45℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。步骤S1中的两次搅拌均采用上述搅拌参数。
步骤S2中，搅拌温度为90℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。步骤S2中的两次搅拌均采用上述搅拌参数。
采用的搅拌机为市售的瓷板磁力加热搅拌器。
步骤S2中，均质时间为15min，转速为9000rpm。
采用的均质机为市售的匀浆机。
刷子为具有软毛的长型刷或扁平刷。
实施例2
一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，包括亲水层和疏水层；按照重量计份，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖50份、甘油5份、氧化石墨烯0.03份，疏水层的原料包括：蜂蜡120份、硬脂酸24份、95％乙醇800份、蒸馏水1000份。
本实施例未提及部分同实施例1。
实施例3
一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，包括亲水层和疏水层；按照重量计份，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖50份、甘油5份、氧化石墨烯0.05份，疏水层的原料包括：蜂蜡120份、硬脂酸24份、95％乙醇800份、蒸馏水1000份。
本实施例未提及部分同实施例1。
对比例
以单层的普鲁兰多糖涂膜作为对比例，其制备方法为：将50份普鲁兰多糖和5份甘油加入到1000份蒸馏水中，45℃搅拌1h，搅拌速度为400rpm。
将实施例1、实施例2、实施例3以及对比例制得的涂膜进行分析比较，通过机械拉伸试验、耐水性试验、水蒸气透过试验、氧气渗透试验得到的比较结果分别如图1～图4所示，可以看出，可以看出本发明提出的仿果皮角质层双层涂膜材料的韧性得到增强，力学性能优异，耐水性得到显著提高，水蒸气透过系数显著降低，防止水分散失的性能优异，氧气渗透率也有所降低，氧气阻隔性能得到显著提高。
将对比例与实施例2制得的涂膜在同样条件下进行储藏并记录二者的失重率变化，结果如图5所示。将对比例与实施例1制得的涂膜同样条件下进行储藏并记录二者的呼吸速率变化，结果如图6所示。可以看出本发明提出的仿果皮角质层双层涂膜材料应用于香水柠檬储藏时可以显著降低香水柠檬在储藏过程中的呼吸速率和失重。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜，其特征在于：包括亲水层和疏水层；按照重量份计，亲水层的原料包括：普鲁兰多糖40-60 份、甘油 3-5份、氧化石墨烯0.01-0.05份、蒸馏水 900-1100份，疏水层的原料包括：蜂蜡110-130 份、硬脂酸-18-28份、95%乙醇 700-900份；
氧化石墨烯为片径50-200nm的单层氧化石墨烯。
2.如权利要求1所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤S1，将普鲁兰多糖、甘油加入到蒸馏水中，搅拌，然后加入氧化石墨烯，再次搅拌，得到溶液A；
步骤S2，将蜂蜡加入到95%乙醇中，搅拌，将蜂蜡溶解完全后得到的溶液均质，然后加入硬脂酸，再次搅拌，得到溶液B；
步骤S3，将溶液A和溶液B分别涂覆于香水柠檬的表面上，溶液A作为内层材料，溶液B作为外层材料。
3.按照权利要求2所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：步骤S3中，用刷子蘸取溶液A均匀涂于香水柠檬表面并自然风干后，再用另一刷子蘸取溶液B均匀涂于香水柠檬表面并自然风干。
4.按照权利要求2所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，搅拌温度为45℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。
5.按照权利要求2所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：步骤S2中，搅拌温度为90℃，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为1h。
6.按照权利要求2所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：步骤S2中，均质时间为15min，转速为9000rpm。
7.按照权利要求2所述的一种用于香水柠檬保鲜的双层涂膜的制备方法，其特征在于：刷子为具有软毛的长型刷或扁平刷。
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