CN114768652B - 一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统和方法，包括搅拌罐、分散罐和冷水机，搅拌罐上连通有进料口和进液管，搅拌罐底部通过排料管与分散罐连通，在排料管上安装有输液泵，分散罐上连通有进油管，在搅拌罐和分散罐外均设有夹套，冷水机通过进水管和排水管与夹套连通，在分散罐内设有多个超声生器。本发明能够起到良好的抑菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统和方法。
背景技术
现有用于抑制食品微生物生长的方法一般都是使用化学合成或半合成的杀菌剂，这些化学杀菌剂在食品中的残留会对人类健康和环境产生危害，而且其诱癌性、致畸性和易引起食物慢性中毒等问题也为食品安全注入了隐患。而且，病菌也会对化学杀菌剂产生抗药性，因此，需要一种使用更安全的天然抗菌剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统和方法，对食品能够起到良好的抑菌效果。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统，包括搅拌罐、分散罐和冷水机，搅拌罐上连通有进料口和进液管，搅拌罐底部通过排料管与分散罐连通，在排料管上安装有输液泵，分散罐上连通有进油管，在搅拌罐和分散罐外均设有夹套，冷水机通过进水管和排水管与夹套连通，在分散罐内设有多个超声生器。
一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统的方法，包括如下步骤：
第一步：由进料口和进液管将溶菌酶、卵白蛋白和菊糖送入到搅拌罐内搅拌11h~13h后制成蛋白复合物，同时冷水机将冷却液送入夹套；
第二步：由输液泵将搅拌罐内蛋白复合物送入到分散罐中，接着由进油管向分散罐中送入牛至精油进行剪切搅拌，制得乳液；
第三步：启动超声发生器，同时冷水机将冷却液送入到夹套，经过5min~20min后，获得抑菌乳液。
溶菌酶、卵白蛋白和菊糖的添加比例为1:1:1。
超声发生器的功率为600W。
蛋白复合物体积与牛至精油的比例为1:0.2。
本发明的有益效果为：
蛋白复合物的最优配比（卵白蛋白：溶菌酶：菊粉=1:1:1），并确定了牛至精油的最佳添加量为20 %来制备乳液，并且在600 W超声功率处理后复合物乳液粒径分布均匀、稳定性好，乳液的表观粘度降低，液滴形成的网络结构稳定。超声处理还极大提升了乳液的盐稳定性和pH稳定性，且不会对乳液抑菌性产生负面影响，对食品能够起到优良的抑菌效果。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明关于搅拌罐的结构示意图；
图3为图2中A-A处的剖面结构示意图；
图4为本发明关于分散罐的结构示意图；
图5为本发明关于分散罐的剖面结构示意图；
图6为本发明卵白蛋白与溶菌酶添加量对复合物抑菌性及粒径影响示意图；
图7为本发明至精油含量对复合物抑菌性及粒径影响示意图；
图8为本发明超声对复合物界面张力影响示意图；
图9为本发明超声对乳液形貌的影响示意图；
图10为本发明超声对乳液抑菌性的影响。
图中：搅拌罐1、分散罐2、夹套3、冷水机4、输液泵5、超声生器6、顶块101、弹簧102、滑套103、刮片104、第一刮板105、连杆106、第一罐体107、第二刮板108、第一搅拌轴109、第二搅拌轴201、导管202、第二罐体203、搅拌桨204、过滤网205。
具体实施方式
如图1所示，一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统，包括搅拌罐1、分散罐2和冷水机4，搅拌罐1上连通有进料口和进液管，搅拌罐1底部通过排料管与分散罐2连通，在排料管上安装有输液泵5，分散罐2上连通有进油管，在搅拌罐1和分散罐2外均设有夹套，冷水机4通过进水管和排水管与夹套连通，在分散罐2内设有多个超声生器6。
一种溶菌酶基抑菌乳液制备系统的方法，包括如下步骤：
第一步：由进料口和进液管将溶菌酶、卵白蛋白和菊糖送入到搅拌罐1内搅拌12h后制成蛋白复合物，同时冷水机4将冷却液送入夹套；
第二步：由输液泵5将搅拌罐1内蛋白复合物送入到分散罐2中，接着由进油管向分散罐2中送入牛至精油进行剪切搅拌，制得乳液；
第三步：启动超声发生器，同时冷水机4将冷却液送入到夹套，经过10min后，获得抑菌乳液。
本发明对现有搅拌罐1和分散罐2做出了如下改进：
所述搅拌罐1包括第一罐体107和第一搅拌轴109，第一搅拌轴109上设有多个顶压机构，所述顶压机构包括固定连接在第一搅拌轴109上顶块101、与第一搅拌轴109花键连接的滑套103和外套在第一搅拌轴上的弹簧102，弹簧102两端分别抵靠在顶块101与滑套103上，在第一搅拌轴109两侧设有第一刮板105，第一刮板105通过多根连杆106与各滑套103铰接。第一刮板105在弹簧102和连杆106的驱动下使其能够贴在第一罐体107内壁上，将第一罐体107内壁上的溶菌酶、卵白蛋白和菊糖（下称物料）刮下，使其参与搅拌融合，让其搅拌更加均匀，同时保证搅拌物料能够均匀受冷。
在第一罐体107底部设有与第一罐体107底部形状相对应的第二刮板108，第二刮板108通过多根接杆与第一搅拌轴固定连接，在第一刮板105和第二刮板108上均固定连接有橡胶刮片104。第二刮板108能够对第一罐体107底部的物料进行刮铲搅拌，扩大物料刮铲面积，同时加入的橡胶刮片104，使其与第一罐体107内壁贴合更加紧密，提高刮壁效果。
所述分散罐2包括第二罐体203和第二搅拌轴201，在第二罐体203内设有导管202，导管202上端与第二罐体203罐盖固定连接，导管202下端与第二罐体203底部之间具有间隙，在导管202上部开设有多个进液孔，在第二搅拌轴201上固定设有多个搅拌桨204，搅拌桨204设置在导管202内，搅拌桨204推送溶液向下运动，各个超声生器6均设置导管202与第二罐体203之间的间隙中，超声波发生器为超声波振棒。
物料与牛至精油送入分散罐2中后混合成溶液，第二搅拌轴201上的多个搅拌桨204驱动溶液向下运动，是溶液进入到导管202与第二罐体203内壁之间间隙中，而后由进液孔返回到导管202内，使其形成一个流动循环，在溶液循环流动的过程中，溶液在经过导管202与第二罐体203内壁之间间隙时会受到超声波振棒处理，进而让物料与牛至精油能够有序、均匀经过超声波振棒，提高乳化效果。
在导管202下端固定连接有过滤网205。在溶液经过过滤网205时，牛至精油被过滤网205的切割和分散，使其能够更加快速的与溶液混合，进一步提高溶液的混合效果。
采用上述系统制备的抑菌乳液做出如下测试：
1、以金黄色葡萄球菌（ATCC6538）和大肠杆菌（CMCC(B)44102）为对象，分别取稀释后浓度为5 × 108CFU/mL的金黄色葡萄球菌和浓度为5 × 107CFU/mL 的大肠杆菌各2 mL与乳液等体积混合，置于37℃、200 rpm的摇床中培养48 h。将混合液中存活的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌稀释后分别接种至平板上，置于37℃生化培养箱中培养36 h后，通过菌落计数法比较不同处理条件下金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长情况，以未经超声处理的乳液作空白对照。
2、溶菌酶、卵白蛋白和菊糖的添加比例为1:1:1。
如图6所示，卵白蛋白与溶菌酶添加量对复合物抑菌性的影响如图6A所示，图中：大肠杆菌（A）；金黄色葡萄球菌（B）；粒径（C）。随着溶菌酶添加量的增加，金黄色葡萄球菌的生长受到极大的抑制，而大肠杆菌的生长则不受影响。溶菌酶可以有效地裂解革兰氏阳性菌细胞壁中肽聚糖的糖苷键，因此复合物表现出对金黄色葡萄球菌显著的抑菌效果。然而，革兰氏阴性菌细胞壁中肽聚糖含量少且肽聚糖层外还有外膜，因此限制了复合物对大肠杆菌的抑菌作用。将不同比例的蛋白复合物与牛至精油混合，通过测定乳液粒径，并以乳液粒径大小和分散程度作为评判指标，确定卵白蛋白和溶菌酶的最优配比。随着溶菌酶添加量的增加，乳液粒径先增大后减小。结合粒径峰形可知，当卵白蛋白与溶菌酶的比例为1:1时，此时乳液粒径最小，分布均匀，故选择溶菌酶与卵白蛋白等比例添加。
3、蛋白复合物体积与牛至精油的比例为1:0.2。
如图7所示，牛至精油添加量对乳液的抑菌性如图7 A所示，图中：大肠杆菌（A）；金黄色葡萄球菌（B）；粒径（C）。即在添加量为8 %~ 20 %范围内，随着牛至精油添加量的增加其对大肠杆菌抑菌效果逐渐提高，且在增加至20 %时，其乳液的抑菌能力最强。乳液粒径随着牛至精油添加量的增加而增大，乳液粒径大小均在10 ~ 20 μm且分布均匀，综合牛至精油的抑菌效果，选择20 %的牛至精油添加量与不同比例蛋白混合制备抑菌乳液。
4、超声发生器的功率为600W。
如图8所示，乳液的界面行为与乳液的稳定性密切相关，乳液的表面张力越小，稳定性越好。由图8可知，随着吸附时间的延长，所有样品的表面张力均呈下降趋势，且在3000s时样品表面张力基本达到平衡状态，然未经超声处理的复合物的表面张力均远大于超声处理的复合物。原因是超声处理改变了蛋白质的结构，使蛋白质结构内部的亲水基团暴露，进而增强了蛋白质在油水界面的吸附能力，导致表面张力下降。由此可见，超声处理加快了复合物在油/水界面的吸附速率，并提高了乳液的稳定性。
另外，如图9B~F展示了超声处理后乳液体系的形貌差异。图中：乳液图片（A）、未经超声处理（B）、200 W（C）、400 W（D）、600 W（E）、800 W（F），由图可知， 600 W超声处理后乳液液滴分布均匀（图9E），粒径较小，并且油滴均匀分散在体系中，乳液粒径分布一致；在800 W超声功率下，乳液中出现了明显的油滴聚集趋势（图9F），这是由于蛋白质聚集导致复合物的稳定性降低，而不足以完全覆盖乳液液滴表面。结果表明，对复合物进行适当的超声处理所得到的乳液粒径分布均匀，稳定性好，这可能是由于超声处理改变了蛋白质的结构，转变成了更利于包裹油滴的柔性结构，故而可形成更稳定的乳液。
如图10所示，利用大肠杆菌（图10A）和金黄色葡萄球菌（图10 B）评估不同超声功率处理对乳液抑菌性的影响。如图10所示，与未超声处理（0 W）的乳液接触后，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在平板上的生长均受到抑制，表明未经超声处理的复合物乳液表现出了较好的抑菌性；而经超声处理后复合物乳液仍表现出极强的抑菌性。结果表明，超声处理不会影响溶菌酶基抑菌乳液的抑菌效果。
Claims (8)
1.一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：包括制备系统，所述制备系统包括搅拌罐（1）、分散罐（2）和冷水机（4），搅拌罐（1）上连通有进料口和进液管，搅拌罐（1）底部通过排料管与分散罐（2）连通，在排料管上安装有输液泵（5），分散罐（2）上连通有进油管，在搅拌罐（1）和分散罐（2）外均设有夹套（3），冷水机（4）通过进水管和排水管与夹套连通，在分散罐（2）内设有多个超声生器（6）；
该方法包括如下步骤：
第一步：由进料口和进液管将溶菌酶、卵白蛋白和菊糖送入到搅拌罐（1）内搅拌11h~13h后制成蛋白复合物，同时冷水机（4）将冷却液送入夹套；
第二步：由输液泵（5）将搅拌罐（1）内蛋白复合物送入到分散罐（2）中，接着由进油管向分散罐（2）中送入牛至精油进行剪切搅拌，制得乳液；
第三步：启动超声发生器，同时冷水机（4）将冷却液送入到夹套，经过5min~20min后，获得抑菌乳液。
2.根据权利要求1所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：所述搅拌罐（1）包括第一罐体（107）和第一搅拌轴（109），第一搅拌轴（109）上设有多个顶压机构，所述顶压机构包括固定连接在第一搅拌轴（109）上顶块（101）、与第一搅拌轴（109）花键连接的滑套（103）和外套在第一搅拌轴（109）上的弹簧（102），弹簧（102）两端分别抵靠在顶块（101）与滑套（103）上，在第一搅拌轴（109）两侧设有第一刮板（105），第一刮板（105）通过多根连杆（106）与各滑套（103）铰接。
3.根据权利要求2所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：在第一罐体（107）底部设有与第一罐体（107）底部形状相对应的第二刮板（108），第二刮板（108）通过多根接杆与第一搅拌轴固定连接，在第一刮板（105）和第二刮板（108）上均固定连接有橡胶刮片（104）。
4.根据权利要求1所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：所述分散罐（2）包括第二罐体（203）和第二搅拌轴（201），在第二罐体（203）内设有导管（202），导管（202）上端与第二罐体（203）罐盖固定连接，导管（202）下端与第二罐体（203）底部之间具有间隙，在导管（202）上部开设有多个进液孔，在第二搅拌轴（201）上固定设有多个搅拌桨（204），搅拌桨（204）设置在导管（202）内，搅拌桨（204）推送溶液向下运动，各个超声生器（6）均设置导管（202）与第二罐体（203）之间的间隙中。
5.根据权利要求4所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：在导管（202）下端固定连接有过滤网（205）。
6.根据权利要求1所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：溶菌酶、卵白蛋白和菊糖的添加比例为1:1:1。
7.根据权利要求1所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：超声发生器的功率为600W。
8.根据权利要求1所述的一种溶菌酶基抑菌乳液制备方法，其特征在于：蛋白复合物体积与牛至精油的比例为1:0.2。
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