CN115538219A - 一种抑菌除乙烯复合保鲜纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及造纸领域，本发明公开了一种抑菌除乙烯复合保鲜纸及其制备方法，该保鲜纸包括原纸以及抑菌除乙烯涂层，抑菌除乙烯涂层中含有接枝有精油的糊精、聚乙烯吡咯烷酮和1‑甲基环丙烯。该保鲜纸的制备方法包括：1）先用改性剂对糊精改性，再使改性糊精与精油进行接枝反应；将所得产物分散于无水乙醇中，得到精油涂布液；2）将聚乙烯吡咯烷酮添加至精油涂布液中搅拌溶解；加入1‑甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液；3）取抑菌除乙烯涂布液涂布于原纸表面，加热烘干，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。本发明保鲜纸中同时含有精油以及1‑甲基环丙烯，可通过两种途径来有效延长呼吸跃变型果蔬货架期。

Description

一种抑菌除乙烯复合保鲜纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种抑菌除乙烯复合保鲜纸及其制备方法。
背景技术
果蔬采后仍是鲜活的有机体，会继续进行呼吸代谢、蒸腾作用等一系列生理过程，这些生命活动影响并制约着果蔬的货架期和经济效应。果蔬采后自身生理代谢失调或衰老会诱发微生物的滋长，丰富的营养物质、释放的呼吸热、流失的水分及良好的酸性环境均可为微生物的迅速繁殖提供温床，加剧果蔬的腐败变质，造成发霉、酸败和产生异味等。果蔬包装内微环境的变化与果蔬的生理代谢过程息息相关。呼吸过程不断消耗O2，排出CO2和H2O，同时在系列酶促反应的复杂代谢过程中也会不断消耗自身营养物质并产生CO2、水以及微量的乙烯、乙醇、乙醛等气体和热量释放。尤其是对于呼吸跃变型果蔬来说，在开始进入衰老之前，其呼吸速率会突然升高，释放大量的CO2；CO2还是微生物代谢的主要产物。所以对果蔬采后进行保鲜处理，减少经济损失尤为重要。
植物精油是存在于植物中的一类具芳香气味、可随水蒸气蒸馏出来而又与水不相溶的挥发性油状成分的总称，具有抑菌、杀虫、抗氧化等作用。1-甲基环丙烯(1-MCP)可有效延缓果蔬成熟、衰老，保持产品的硬度、脆度，保持颜色、风味、香味和营养成分，保持植物的抗病性，减轻微生物引起的腐烂和生理病害，并可减少水分蒸发、防止萎蔫。
目前保鲜纸主要是通过添加防腐剂等达到抑菌目的，但对于呼吸跃变型果蔬，乙烯也是一个不可忽视的问题。虽也有1-MCP保鲜纸相关技术，但缺乏一种兼具抑菌除乙烯的保鲜纸来延长呼吸跃变型果蔬保质期。
发明内容
为了解决现有技术中保鲜纸功能单一的问题，本发明提出了一种抑菌除乙烯复合保鲜纸及其制备方法，该保鲜纸中同时含有精油以及1-甲基环丙烯，可通过两种途径来有效延长呼吸跃变型果蔬货架期。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种抑菌除乙烯复合保鲜纸，包括原纸以及附着于所述原纸表面的抑菌除乙烯涂层，所述抑菌除乙烯涂层中含有接枝有精油的糊精、聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基环丙烯。
本发明保鲜纸的涂层中同时含有具有缓释效果的精油以及1-甲基环丙烯。其中：精油具有出色的抗菌、抗真菌和抗氧化活性，可有效抑制果蔬在贮藏过程中微生物的生长；而1-甲基环丙烯可以和乙烯受体竞争反应，从而减少乙烯的生成量，同样有利于果蔬保鲜。本发明通过两种途径来延长呼吸跃变型果蔬货架期，效果更佳。
作为优选，所述糊精为麦芽糖糊精。
作为优选，所述精油包括百里香精油、牛至精油和肉桂精油中的一种或多种。
第二方面，本发明提供了一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：
1)向糊精水溶液中加入糊精质量1.5-2.5倍的改性剂(由质量比为0.8-1.2∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，置于温水浴中反应后静置，按质量比1∶(1.5-2.5)取含有改性糊精的上层溶液与精油在碱性条件下进行反应，使精油接枝于改性糊精上；将所得产物以0.5-1.0wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
糊精是制备精油微胶囊的常用壁材，具有缓释效果，但其通常是在以水为溶剂的前提下实现缓释作用的。由于本发明同时含有1-甲基环丙烯(溶于水而不溶于乙醇)，为了实现1-甲基环丙烯的缓释，本发明选择乙醇作为溶剂，而未改性的糊精无法在乙醇中溶解。为此，本发明利用改性剂先对其进行改性(在温水浴中改性剂与糊精分子的仲醇反应产生卤代烃油状物，该油状物不溶于反应体系中而呈浑浊并分层)，使糊精分子中的羟基减少以提升其醇溶性。进一步地，由于本发明溶剂为乙醇，精油可在乙醇中均匀分散，不同于在水中形成的精油微胶囊，此时精油无缓释性能，抑菌有效周期短。本发明使改性糊精与精油在碱性条件下反应，使精油中的主要抑菌成分——酚类物质和改性糊精上的-Cl发生取代反应，从而使精油的主要成分接枝到糊精上以实现缓释功能。
另一方面，本发明团队通过研究发现，接枝有精油的改性糊精的添加量至关重要，其直接决定了保鲜纸对果蔬贮藏期间的微生物生长的抑制效果。在本发明的添加范围内，效果较佳，因此本发明最终获得了可在乙醇中具有缓释效果的精油涂布液。
2)以4.0-9.0wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮添加至所述精油涂布液中，搅拌溶解；加入3-4wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
聚乙烯吡咯烷酮的粘度较大，其含量直接决定1-甲基环丙烯在乙醇溶液中的分散均匀性。并且，我们还发现，由于聚乙烯吡咯烷酮具有较好的吸湿性，可以吸收空气及果蔬呼吸代谢产生的水，因此控制其含量能够更好地调控1-甲基环丙烯的缓释效果，本发明团队发现在上述含量范围内效果较佳。
3)取所述抑菌除乙烯涂布液，涂布于原纸表面，加热烘干，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
作为优选，步骤1)中，所述糊精水溶液的浓度为5-10wt％。
作为优选，步骤1)中，所述温水浴反应的温度为40-60℃，反应时间为5-10min。
作为优选，步骤1)中，所述碱性条件为pH＞10；反应温度为室温；反应时间为10-30min。
作为优选，步骤2)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为340000-380000。
聚乙烯吡咯烷酮K90的分子量大，粘度大，其添加量直接决定1-MCP在乙醇溶液中的分散均匀性。并且，聚乙烯吡咯烷酮K90具有较好的吸湿性，可以吸收空气及果蔬呼吸代谢产生的水，用于释放1-MCP。
作为优选，步骤3)中，所述抑菌除乙烯涂布液的涂布量为15-65g/m2。
作为优选，步骤3)中，加热烘干的温度为35-60℃，时间为0.5-3分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明保鲜纸的涂层中同时含有具有缓释效果的精油、1-甲基环丙烯。其中：精油具有出色的抗菌、抗真菌和抗氧化活性，可有效抑制果蔬在贮藏过程中微生物的生长；而1-甲基环丙烯可以和乙烯受体竞争反应，从而减少乙烯的生成量，同样有利于果蔬保鲜。本发明通过两种途径来延长呼吸跃变型果蔬货架期，效果更佳。
(2)本发明制备方法简便、保鲜成本低。保鲜纸的尺寸可以根据实际情况需要进行裁切和定制，保鲜形式仅需要将保鲜纸置于箱内。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：
1)向糊精(优选麦芽糖糊精)水溶液中加入糊精质量1.5-2.5倍的改性剂(由质量比为0.8-1.2∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，置于温水浴中反应(40-60℃，5-10min)后静置，按质量比1∶(1.5-2.5)取含有改性糊精的上层溶液与精油(优选百里香精油、牛至精油和肉桂精油)在碱性条件(pH＞10)下进行反应(室温，10-30min)，使精油接枝于改性糊精上；将所得产物以0.5-1.0wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
2)以4.0-9.0wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮K90(优选平均分子量为340000-380000)添加至所述精油涂布液中，搅拌溶解；加入3-4wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)取所述抑菌除乙烯涂布液，涂布于原纸表面(涂布量优选为15-65g/m2)，加热烘干(优选35-60℃，0.5-3分钟)，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
实施例1
一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：
1)向7.5wt％的麦芽糖糊精水溶液中加入改性剂(由质量比为1∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，改性剂与糊精的质量比为2∶1，置于50℃温水浴中反应10min后静置，取含有改性糊精的上层溶液与百里香精油按质量比1∶2在室温、pH＝11的条件下反应30min；将所得产物以0.75wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
2)以6.5wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)添加至精油涂布液中，搅拌溶解；加入3.5wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)取抑菌除乙烯涂布液，以20g/m2的涂布量涂布于原纸表面，40℃加热烘干1分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
对比例1
一种保鲜纸制备方法，包括以下步骤：
1)将百里香精油按0.75wt％的添加量分散在无水乙醇中，获得精油涂布液。
2)将6.5wt％的聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)加入至精油涂布液中，搅拌溶解；加入3.5wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)将涂布液以20g/m2的涂布量涂覆于原纸表面，40℃加热烘干1分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
对比例2
1)将7.5wt％的麦芽糖糊精溶于水中，加入改性剂(由质量比为1∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，改性剂与麦芽糖糊精质量比为2∶1，置于50℃温水浴中反应10min后静置，取上层溶液。将上层溶液与百里香精油按质量比1∶2在室温、pH＝11的条件下反应30min，将获得的产物按0.75wt％的添加量分散在无水乙醇中。
2)加入3.5wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)将涂布液以20g/m2的涂布量涂覆于原纸表面，40℃加热烘干1分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
对比例3
1)将7.5wt％的麦芽糖糊精加至无水乙醇中，搅拌数小时后仍无法溶解，实验无法进行。
实施例2
一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：1)向5.0wt％的麦芽糖糊精水溶液中加入改性剂(由质量比为1∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，改性剂与糊精的质量比为2∶1，置于50℃温水浴中反应10min后静置，取含有改性糊精的上层溶液与牛至精油按质量比1∶2在室温、pH＝11的条件下反应30min；将所得产物以0.5wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
2)以5.0wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)添加至精油涂布液中，搅拌溶解；加入3.0wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)取抑菌除乙烯涂布液，以17g/m2的涂布量涂布于原纸表面，35℃加热烘干1.5分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
实施例3
一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：1)向7.5wt％的麦芽糖糊精水溶液中加入改性剂(由质量比为1∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，改性剂与糊精的质量比为2∶1，置于50℃温水浴中反应10min后静置，取含有改性糊精的上层溶液与肉桂精油按质量比1∶2在室温、pH＝11的条件下反应30min；将所得产物以1.0wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
2)以7.0wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)添加至精油涂布液中，搅拌溶解；加入3.5wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)取抑菌除乙烯涂布液，以30g/m2的涂布量涂布于原纸表面，50℃加热烘干0.5分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
实施例4
一种抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，包括以下步骤：1)向7.5wt％的麦芽糖糊精水溶液中加入改性剂(由质量比为1∶1的氯化锌与浓盐酸配制而成)，改性剂与糊精的质量比为2∶1，置于50℃温水浴中反应10min后静置，取含有改性糊精的上层溶液与百里香精油按质量比1∶2在室温、pH＝11的条件下反应30min；将所得产物以1.0wt％的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液。
2)以7.0wt％的添加量将聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)添加至精油涂布液中，搅拌溶解；加入3.5wt％的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液。
3)取抑菌除乙烯涂布液，以30g/m2的涂布量涂布于原纸表面，50℃加热烘干0.5分钟，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
效果测试以浙江省杭州市临安区所售水蜜桃为试材，探讨常温下抑菌除乙烯复合保鲜纸对水蜜桃的保鲜效果。
一、先对水蜜桃进行保鲜处理，具体如下：
将购买的市售水蜜桃随机均分成7组，每组6个水蜜桃。依次为：空白组，不作任何处理；实施例1，对比例1，对比例2，实施例2，实施例3和实施例4。
将新鲜的水蜜桃放置于保鲜盒中，空白组中无保鲜纸，各实施例组及各对比例组中放置一张抑菌除乙烯保鲜纸，将7组水蜜桃置于室温下贮藏7天。同时对贮藏0h的水蜜桃进行硬度、腐烂指数的测定。
表1储藏期间水蜜桃果肉的硬度变化
空白组 实施例1 对比例1 对比例2 实施例2 实施例3 实施例4
D1 3.17 3.17 3.17 3.17 3.17 3.17 3.17
D2 2.28 2.85 2.25 2.43 2.63 2.80 2.81
D3 0.90 1.77 1.02 1.35 1.42 1.59 1.65
D4 0.69 1.24 0.80 0.84 0.95 1.09 1.16
D5 0.41 0.82 0.44 0.66 0.77 0.90 0.85
D6 0.39 0.63 0.38 0.39 0.59 0.71 0.65
D7 0.29 0.57 0.30 0.35 0.46 0.59 0.60
表2水蜜桃腐烂指数
空白组 实施例1 对比例1 对比例2 实施例2 实施例3 实施例4
D1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
D2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
D3 0.35 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 0.00
D4 0.52 0.20 0.32 0.25 0.37 0.00 0.15
D5 1.05 0.55 0.64 0.63 0.62 0.5 0.17
D6 1.35 0.67 0.95 0.69 0.71 0.5 0.45
D7 1.60 0.73 1.23 0.80 0.83 0.66 0.50
硬度指标分析
贮藏期间，7组水蜜桃逐渐软化(如表1)。贮藏至最后一天时，实施例1，3-4的硬度均比对比例1-2和空白组高，分析原因为加入的1-MCP可以抑制乙烯生成，延缓水蜜桃熟化；并且同时添加有聚乙烯吡咯烷酮K90，可以吸收水蜜桃呼吸代谢产生的水分，用于释放1-MCP。
腐烂率指标分析
腐烂率能够最直观得观察出果蔬的保鲜效果。贮藏期间，7组水蜜桃的腐烂率如表2，实施例1，3-4的腐烂率均比对照组对比例1-2和空白组低，分析原因为植物精油可以对水果贮藏期间的腐败菌的生长产生抑制效果，而对比例1没有缓释效果，所以在贮藏前期，精油释放完全，腐败率较低；到贮藏后期，无精油释放，腐败菌无法得到抑制，水蜜桃快速腐败。对比例2未加聚乙烯吡咯烷酮K90，对于1-MCP的释放会相对弱一些，因此腐败率较实施例1，3-4高。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种抑菌除乙烯复合保鲜纸，包括原纸以及附着于所述原纸表面的抑菌除乙烯涂层，其特征在于：所述抑菌除乙烯涂层中含有接枝有精油的糊精、聚乙烯吡咯烷酮和1-甲基环丙烯。
2.如权利要求1所述的抑菌除乙烯复合保鲜纸，其特征在于：所述糊精为麦芽糖糊精。
3.如权利要求1所述的抑菌除乙烯复合保鲜纸，其特征在于：所述精油包括百里香精油、牛至精油和肉桂精油中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的抑菌除乙烯复合保鲜纸，其特征在于：所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为340000-380000。
5.一种如权利要求1-4之一所述抑菌除乙烯复合保鲜纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）向糊精水溶液中加入糊精质量1.5-2.5倍的改性剂，置于温水浴中反应后静置，按质量比1:（1.5-2.5）取含有改性糊精的上层溶液与精油在碱性条件下进行反应，使精油接枝于改性糊精上；将所得产物以0.5-1.0wt%的添加量分散于无水乙醇中，得到精油涂布液；所述改性剂由质量比为0.8-1.2:1的氯化锌与浓盐酸配制而成；
2）以4.0-9.0wt%的添加量将聚乙烯吡咯烷酮添加至所述精油涂布液中，搅拌溶解；加入3-4wt%的1-甲基环丙烯，搅拌分散，获得抑菌除乙烯涂布液；
3）取所述抑菌除乙烯涂布液，涂布于原纸表面，加热烘干，获得抑菌除乙烯复合保鲜纸。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述糊精水溶液的浓度为5-10wt%。
7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述温水浴反应的温度为40-60℃，反应时间为5-10 min。
8.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述碱性条件为pH＞10；反应温度为室温；反应时间为10-30 min。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述抑菌除乙烯涂布液的涂布量为15-65 g/m2。
10.如权利要求5或9所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，加热烘干的温度为35-60℃，时间为0.5-3分钟。
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