CN114773691A - 一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用 - Google Patents

一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水果保鲜技术领域，具体涉及一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用。其步骤是：在壳聚糖膜液的基础上添加0.4％～1.2％肉桂醛、0.4％～1.2％松香、0.8～1.2％杨树芽提取物(Poplar Bud Ethanol Extract,PBE)，得到肉桂醛‑松香‑PBE‑壳聚糖复合膜液。采用流延法将肉桂醛‑松香‑壳聚糖复合膜液倒入直径为13cm的浮法玻璃板上，于鼓风干燥箱中干燥成膜(55℃，6h)。所得成膜经测定具有阻湿、透气和抗菌等多种功能。将板栗浸泡在上述涂膜液中处理5min，自然晾干后贮藏，可有效降低板栗贮藏过程中的腐烂率和发芽率，保持果实品质。

Description

一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用
技术领域
本发明涉及水果保鲜技术领域，具体涉及一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，该复合膜具有阻湿、透气及抗菌等活性特点，能够显著抑制采后板栗贮藏过程中果实腐烂和发芽，有效保持果实品质。
背景技术
板栗是一种水分含量和代谢活性相对较高的坚果，在采后贮藏过程中极易失水与腐烂。目前，生产上板栗采后处理技术粗放，仅通过贮藏前进行风干果、病虫害果的简单筛选，缺少采后防腐保鲜处理环节，导致采后极易出现果实失水、发芽以及由病原菌侵染导致果实腐烂等品质劣变现象，采后损失严重，尤其南方板栗，采后损失达30％以上。有关板栗采后防腐保鲜处理的文献报道主要集中在辐照处理、臭氧处理、涂膜保鲜处理和化学杀菌剂处理。由于辐照处理的设备复杂，操作不方便、安全性有待评估，限制了其在板栗贮藏保鲜中的有效应用。化学杀菌剂存在农药残留、抗性菌株、环境污染、食品安全等问题，逐渐被多个国家限制使用。而涂膜保鲜技术使用生物相容性、生物可降解、食品级材料在果蔬表面均匀地涂上一层膜，外界环境和食品表面形成一层屏障，使膜内形成一定的气调环境和具有一定的防腐功能，起到控制果实水分蒸发、抑制呼吸速率和病原微生物生长的作用，从而有效延长果实货架期，具有安全、高效、易分解、环境友好等优点，得到人们广泛的关注和认可。目前有关板栗采后涂膜保鲜的报道主要是单一壳聚糖膜以及壳聚糖膜结合防腐剂进行涂膜处理。但由于单一壳聚糖膜存在阻湿性差、透气性小，机械性能弱等不足，不能有效的阻止果实中水分的丧失，且因膜的透气性差，容易引起果实的无氧呼吸而导致果实腐败和异味产生，难以满足板栗采后贮藏过程中防止失水，防止无氧呼吸和防止病原真菌侵染等多方面的综合需求。因此本发明的目的在于克服现有技术的不足，在改善壳聚糖膜阻湿、透气和抗菌性能的基础上，根据板栗采后贮藏特性，研发适合板栗贮藏保鲜的阻湿、透气和抗菌的多功能壳聚糖复合膜以降低板栗采后损失，带动山区板栗产业的可持续发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，属于果蔬保鲜技术领域。本发明公开了多功能壳聚糖复合膜的制作方法是在壳聚糖膜液的基础上添加0.4～1.2％肉桂醛、0.4～1.2％松香、0.8～1.2％杨树芽提取物(Poplar BudEthanol Extract,PBE)，得到肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液。采用流延法将肉桂醛-松香-壳聚糖复合膜液倒入直径为13cm的浮法玻璃板上，于鼓风干燥箱中干燥成膜(55℃，6h)。所得成膜经测定具有阻湿、透气和抗菌的多种功能。将采后板栗浸泡在上述涂膜液中处理5min，将板栗晾干后贮藏，可有效降低板栗贮藏过程中果实的腐烂率和发芽率，有效保持果实品质。
本发明的技术方案如下：
一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，其特征在于：按照如下步骤得到适合板栗贮藏保鲜的多功能壳聚糖复合膜：
(1)1.75％壳聚糖基膜液的配置：称取1.75g的壳聚糖，加入100mL的蒸馏水，搅拌均匀，再加入1mL的乙酸和1mL的甘油作为增塑剂加到壳聚糖溶液中，室温下搅拌4h，超声脱气，得到1.75％浓度的壳聚糖基膜溶液，抽滤，除去杂质，备用。
(2)肉桂醛溶液的制备：取0.8mL的肉桂醛，加入1ml的吐温-80，搅拌均匀，使肉桂醛充分乳化，得到肉桂醛溶液。
(3)PBE-松香溶液的配置：分别取1g松香和1gPBE，加入2.5mL的80％乙醇，与65℃下搅拌溶解，得到PBE-松香混合溶液。
(4)肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合溶液的配置：将步骤(1)的壳聚糖基膜液、步骤(2)的肉桂醛溶液和步骤(3)的PBE-松香溶液混合，得到肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液。
(5)利用流延法取肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液倒入直径为13cm的浮法玻璃板上，于鼓风干燥箱中干燥成膜(55℃，6h)，所成膜保存于26℃、50％相对湿度环境的干燥器中24h，测定复合膜的各项性能指标。
(6)将板栗浸泡在步骤(4)的肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液中，浸泡时间为5min，取出晾干。
为一种优选的技术方案，所述步骤(1)中壳聚糖浓度为1.5～2.0％；
为一种优选的技术方案，所述步骤(2)中肉桂醛浓度为0.4～1.2％，(v/v，以壳聚糖溶液体积为基准)；
为一种优选的技术方案，所述步骤(3)中松香浓度为0.4～1.2％，PBE浓度为0.8～1.2％(m/v，以壳聚糖溶液体积为基准)；
本发明具有以特点：
1、本发明的多功能壳聚糖复合膜能够降低壳聚糖膜的水蒸气透过率，提高氧气透过率、二氧化碳透过率和抗菌活性，兼具阻水性能、透气性能和抗菌性能。
2、多功能壳聚糖复合膜处理能够有效降低板栗的腐烂率、失重率，能够保持板栗色泽及还原糖、淀粉、可溶性蛋白、可滴定酸、可溶性固形物等营养指标的含量。此外，多功能壳聚糖复合膜不仅有效抑制了板栗贮藏过程中致腐菌的生长，还能够抑制板栗呼吸作用，抑制率达到30％，同时提高了板栗抗病相关酶苯丙氨酸解胺酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)的活性。
3、该方法简单，使用方便，薄膜的原料全部为绿色、天然、环保材料，不会对环境造成任何污染。
附图说明
图1:多功能壳聚糖复合膜对板栗优势病原菌菌丝生长特性的影响。附图标记说明：图1中的A图为多功能壳聚糖复合膜对布氏镰刀菌菌丝生长特性的影响图，图1中的B图为多功能壳聚糖复合膜对小新壳梭孢菌菌丝生长特性的影响图。
图2:多功能壳聚糖复合膜对板栗贮藏保鲜效果的影响，附图标记说明：图2中的A为空白对照组，图2中的B为涂膜处理组，图2中的C为咪鲜胺处理组，板栗自上而下均按照好果、发芽的好果、坏果、发芽的坏果的顺序排列。
具体实施方式
实施例1多功能壳聚糖复合膜性能指标的测定，其步骤如下:
(1)1.75％壳聚糖基膜液的配置：称取1.75g的壳聚糖，加入100mL的蒸馏水，搅拌均匀，再加入1mL的乙酸和1ml的甘油作为增塑剂加到壳聚糖溶液中，室温下搅拌4h，超声脱气，得到1.75％浓度的壳聚糖基膜溶液，抽滤，除去杂质，备用。
(2)肉桂醛溶液的制备：取1mL的肉桂醛，加入1ml的吐温-80，搅拌均匀，使肉桂醛充分乳化，得到肉桂醛溶液。
(3)松香-PBE溶液的配置：取1g松香和1g PBE，加入2.5mL的80％乙醇，与65℃下搅拌溶解，得到松香-PBE溶液。
(4)肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖混合溶液的配置：将步骤(1)的壳聚糖基膜液、步骤(2)的肉桂醛溶液和步骤(3)的松香-PBE溶液混合，得到肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液。
(5)利用流延法取肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖倒入直径为13cm的浮法玻璃板上，于鼓风干燥箱中干燥成膜(55℃，6h)，所成膜保存于26℃、50％相对湿度环境的干燥器中24h，测定壳聚糖膜、壳聚糖复合膜的各项性能指标。
试验结果如表1.
表1肉桂醛-松香-壳聚糖复合膜物理、机械性能指标结果
Figure BDA0003630981290000041
由表1知，与单一壳聚糖膜相比，肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜的综合性能最好，水蒸气透过率最低达到447.49g/(m2·day)，极大提高了壳聚糖膜的阻湿性能。氧气和二氧化碳透过率也有了较大的提高，分别达到22.42和118.32cm3/m2·24h·0.1MPa，抗拉强度和断裂伸长率分别为34.47MPa和23.67％，进一步提高了壳聚糖膜的机械性能。由此表明，多功能壳聚糖复合膜能够改善壳聚糖膜阻湿、透气性能。
实施例2多功能壳聚糖复合膜对板栗优势病原菌生长特性的影响
在本实施例中，申请人探究了壳聚糖膜、肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜对布氏镰刀菌和小新壳梭孢菌两种板栗优势致腐菌菌丝生长的影响，以探究多功能壳聚糖复合膜的抗菌性能，具体实施步骤如下：
(1)实验方法：
采用生长速率法，将制备好的壳聚糖膜、壳聚糖-肉桂醛-松香-PBE复合膜分别裁剪成直径为5cm的圆片，放在紫外灯下灭菌1h(正反面30min)后，贴于PDA培养基的中央，然后取经分离纯化的布氏镰刀菌和小新壳梭孢菌培养皿，用打孔器于菌落边缘处打出直径为5mm的菌饼，将菌面朝上贴于圆形膜片的中央，用封口膜将培养皿封口，以不加入任何薄膜的平板作为空白对照，每个处理设置三个重复，在26℃恒温培养箱中培养3天，隔12小时用十字交叉法测量病原菌的菌落直径。
(2)实验结果
结果如图1所示，0～48h的培养时间内，经过多功能壳聚糖复合膜处理的布氏镰刀菌和小新壳梭孢菌菌落直径均显著小于对照组的菌落直径，培养48h时，壳聚糖-肉桂醛-松香-PBE复合膜对布氏镰刀菌(图1A)和小新壳梭孢菌(图2B)的抑制率分别为77.38％、74.94％，由此可知，与壳聚糖膜相比，壳聚糖-肉桂醛-松香-PBE复合膜对板栗两种优势病原菌菌丝的生长抑制效果均有显著提升。
实施例3多功能壳聚糖复合膜在采后板栗防腐保鲜中的应用
在本实施例中，申请人探究了多功能壳聚糖复合膜处理对采后板栗的微生物指标、表观指标、品质指标以及生理指标的影响，系统的评价阻湿透气壳聚糖抗菌复合膜对板栗的防腐保鲜效果。具体实施步骤如下：
(1)实验方法：
将挑选好的板栗分为壳聚糖-肉桂醛-松香-PBE复合涂膜组、咪鲜胺阴性对照组、空白对照组，将分组后的板栗在对应的膜溶液中浸泡5分钟(空白对照组用清水浸泡)，取出晾干，将处理好的板栗装入具有透气性的PE保鲜袋中，置于室温(24±2℃，50±10％RH)下贮藏16天。以上每组处理均设置3个重复，每个重复150颗板栗，第0、4、8、12、16天取样用于各项指标的测定。
(2)实验结果
结果如图2所示，在常温贮藏条件下，多功能壳聚糖复合膜处理能够有效降低板栗的腐烂率、失重率，能够保持板栗色泽及还原糖、淀粉、可溶性蛋白、可滴定酸、可溶性固形物等营养指标的含量。此外，多功能壳聚糖复合膜不仅有效抑制了板栗贮藏过程中致腐菌的生长，还能够抑制板栗呼吸作用，抑制率达到30％，同时提高了板栗PAL、PPO、POD的活性。综合以上结果说明多功能壳聚糖复合膜处理能够延缓板栗在贮藏期间的后熟与衰老，提高板栗采后防腐保鲜效果。

Claims (4)

1.一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
(1)1.75％壳聚糖基膜液的配置：称取1.75g的壳聚糖，加入100mL的蒸馏水，搅拌均匀，再加入1mL的乙酸和1ml的甘油作为增塑剂加到壳聚糖溶液中，室温下搅拌4h，超声脱气，得到1.75％浓度的壳聚糖基膜溶液，抽滤，除去杂质，备用。
(2)肉桂醛溶液的制备：取0.8mL的肉桂醛，加入1ml的吐温-80，搅拌均匀，使肉桂醛充分乳化，得到肉桂醛溶液。
(3)松香-PBE混合溶液的配置：分别取1g松香和1gPBE，加入2.5mL的80％乙醇，与65℃下搅拌溶解，得到松香-PBE混合溶液。
(4)肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖混合溶液的配置：将步骤(1)的壳聚糖基膜液、步骤(2)的肉桂醛溶液和步骤(3)的松香-PBE溶液混合，得到肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液。
(5)利用流延法取肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液倒入直径为13cm的浮法玻璃板上，于鼓风干燥箱中干燥成膜(55℃，6h)，所成膜保存于26℃、50％相对湿度环境的干燥器中24h，测定复合膜的各项性能指标。
(6)将板栗浸泡在步骤(4)的肉桂醛-松香-PBE-壳聚糖复合膜液中，浸泡时间为5min，取出晾干。
2.按照权利要求1所述的一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，其特征在于：所述步骤(1)壳聚糖浓度为1.50％～2.0％。
3.按照权利要求1所述的一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，其特征在于：所述步骤(2)肉桂醛浓度为0.4％～1.2％(v/v，以壳聚糖溶液体积为基准)。
4.按照权利要求1所述的一种多功能壳聚糖复合膜的制备及其在板栗保鲜中的应用，其特征在于：所述步骤(3)松香浓度为0.4～1.2％，PBE浓度为0.8％～1.2％(m/v，以壳聚糖溶液体积为基准)。
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