CN115606733A - 一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品防腐剂技术领域，公开一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用，所述天然食品防腐剂的其制备原料由以下重量份组分组成：柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份、乳清蛋白1～5份和果胶10～20份。本发明的天然食品防腐剂不仅能够实现防腐效果，还能够改善食品风味，且制备方法简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及食品防腐剂技术领域，尤其涉及一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用。
背景技术
为了避免或延缓微生物引起的食品腐败变质，现有技术通常在食品中添加食品防腐剂的方式以延长食品的赏味期限。目前采用的食品防腐剂主要为化学防腐剂，如常见的山梨酸钾用于肉制品和果蔬等的保鲜，而苯甲酸及其盐类则用于饮料、果酒、液体调料等。
然而，合成的化学防腐剂均含有不同程度的安全问题，甚至有些合成的化学防腐剂进入人体后，会在人体内积累，食用一定量后容易引起食源性疾病，甚至致癌，对人类的健康极为不利。
所以，选择天然无毒、成本低廉的食品防腐剂刻不容缓，本领域技术人员为此也提出了一些天然食品防腐剂，但是这些天然食品防腐剂主要以植物精油为主，而植物精油与脂质的生物活性物质相似，具有低水溶性和高化学不稳定性，导致其用于如水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品防腐时容易分层，导致无法有效对水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品进行防腐。
为此，本发明提供一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用。
本发明的一种天然食品防腐剂及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一个目的是提供一种天然食品防腐剂，其制备原料由以下重量份组分组成：
柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份、乳清蛋白1～5份和果胶10～20份。
进一步地，所述果胶为柑橘果胶。
进一步地，所述互花米草提取物中含有对香豆酸。
进一步地，所述互花米草提取物通过以下步骤制得：
S1，以互花米草的茎秆部分为原料，将其干燥至含水量≤10％后，粉碎至 50～70目，获得互花米草颗粒；将互花米草颗粒分散至40～60℃的水溶剂中，进行超声浸提处理，固液分离，获得提取液A；
S2，将提取液A浓缩为原体积的3％～10％，获得互花米草浓缩液；采用有机溶剂，对互花米草浸提液浓缩液进行萃取处理，将萃取获得的有机相进行固液分离处理，获得的固相为互花米草提取物粗品；
S3，采用柱层析法，对互花米草提取物粗品进行纯化处理，获得提取液 B，将提取液B真空浓缩后，冷冻干燥，获得互花米草提取物成品。
进一步地，所述互花米草颗粒与所述水溶剂的固液比为1:3～10。
进一步地，所述浸提处理的超声功率为200～300W，超声时间为30～120min。
进一步地，所述萃取处理的步骤如下：
采用乙酸乙酯萃取互花米草浓缩液，获得乙酸乙酯相和水相；
采用正丁醇萃取所述水相，获得正丁醇相，将正丁醇相固液分离后，获得的固相即为所述互花米草提取物粗品。
进一步地，大蒜提取物是采用乙醇萃取法获得。
本发明的第二个目的是提供一种上述天然食品防腐剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照以下重量份组分组成，称取所述天然食品防腐剂的各个制备原料：柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份、乳清蛋白1～5份和果胶10～20份；
步骤2，将乳清蛋白1～5份和果胶10～20份加入至于50～100份水中，进行搅拌处理，获得混合物A；将混合物A进行冷冻干燥处理，获得固体的混合物 B；对所述混合物B进行球磨处理，干燥处理后，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
步骤3，将步骤2获得的乳清蛋白和果胶的共轭物与柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份混匀，即获得所述天然食品防腐剂。
进一步的，所述干热美拉德偶联反应的步骤如下：
将乳清蛋白1～5份和果胶10～20份加入至于50～100份水中，进行搅拌处理，获得混合物A；将混合物A进行冷冻干燥处理，获得固体的混合物B；对所述混合物B进行球磨处理，干燥处理后，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
本发明的第三个目的是提供一种上述天然食品防腐剂用于含有水基溶剂食品防腐中的应用。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明中大蒜提取物具有非常良好的抑菌作用，但是由于其为油状物且具体明显的肉味，常被用于调味剂或肉类除腥剂，很少被用于水果类食品的添加剂。而本发明通过加入乳清蛋白和果胶，使乳清蛋白和果胶经干热美拉德偶联形成乳清蛋白和果胶的共轭物，从而不仅能够改善大蒜提取物在水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品中的分散性，还能够改善大蒜提取物的风味，使其可以实现对水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品进行防腐的同时，还能够改善水果罐头和果汁等含有水基溶剂食品的风味。
柚皮素是柚皮甙的甙元，属二氢黄酮类化合物，具有抗菌、抗炎、清除自由基、抗氧化等作用，不仅能够与本发明的大蒜提取物协同共同实现灭菌抑菌作用，还能够对水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品进行增甜降糖，进而进一步去除大蒜提取物的异味，同时改善水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品原本的风味。
互花米草是我国引入的典型的海洋生物入侵种,是列入2003年我国首批16 种外来入侵物种名单中唯一的海洋入侵种,并以互花米草为例讨论海洋生物入侵种对我国的海岸海洋环境所造成的影响。本发明以互花米草为原料制备获得含有对香豆酸的互花米草提取物，本发明制备的对香豆酸由于可形成共振稳定的酚自由基，具有良好的抗氧化活性，从而使本发明不仅能够一定程度上为解决互花米草侵入造成的危害，而且制备的互花米草提取物能够与乳清蛋白和果胶形成的复合物均匀稳定的存在于含有水基溶剂的食品中，进而有效实现对含有水基溶剂的食品的防腐作用。
本发明的制备方法简单易操作，且制备获得的防腐剂防腐效果好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，本发明以下各个实施例中，未详细说明的工艺步骤均采用本领域常用方法进行，本领域技术人员应当知晓，故以下不再赘述。
实施例1
本实施例提供一种天然食品防腐剂，且其制备方法如下：
1.制备互花米草提取物
1.1以互花米草的茎秆部分为原料，将其干燥至含水量至10％后，粉碎至 60目，获得互花米草颗粒；将互花米草颗粒分散至50℃的水溶剂中，进行超声浸提处理，固液分离，获得提取液A；
需要说明的是，本实施例中，所述互花米草颗粒与所述水溶剂的固液比为 1:6，以保证提取液中对香豆酸的含量。
本实施例中，所述浸提处理的超声功率为250W，超声时间为60min，以通过超声提高对互花米草颗粒中对香豆酸浸提的效率。
本发明不限制固液分离的具体方式，只要能够获得提取液A即可。可选的，本实施例采用减压抽滤的方式进行。
1.2将提取液A浓缩为原体积的6％，获得互花米草浓缩液；采用有机溶剂，对互花米草浸提液浓缩液进行萃取处理，将萃取获得的有机相进行固液分离处理，获得的固相为互花米草提取物粗品；
需要说明的是，本实施例中，采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式实现浓缩处理。
本实施例中，所述萃取处理的步骤如下：
采用乙酸乙酯萃取互花米草浓缩液，获得乙酸乙酯相和水相；采用正丁醇萃取所述水相，获得正丁醇相，将正丁醇相固液分离后，获得的固相即为所述互花米草提取物粗品。其中，固液分离材料真空旋蒸发仪进行旋蒸的方式实现，不仅能够实现固液分离，同时旋蒸出来的有机溶剂能够进行回收利用，减少环境污染和资源浪费，获得的粘稠状固体即为上述互花米草提取物粗品。
1.3采用柱层析法，对互花米草提取物粗品进行纯化处理，获得提取液B，将提取液B真空浓缩后，冷冻干燥，获得互花米草提取物成品。
本实施例中，柱层析具体通过以下步骤实现：
将上述互花米草提取物粗品与硅胶材料按照等质量混合均匀使其充分接触，干燥后，作为待测样品；按照待测样品中硅胶含量的10倍量重新称取硅胶，装入内径为6.5cm的柱子中作为分离柱，将待测样品干法上样，完成装柱。然后依次使用二氯甲烷/甲醇(v/v)为100:0、100:1、100:2、100:4、100:8、100:16、100:32和1:1比例各洗脱 2500ml，收集100:8梯度下的洗脱液，真空浓缩获得提取膏A。将提取膏A用 ODS反相层析柱进行分离(柱内径1cm，柱体积110ml)，用甲醇：水(v/v)为4:6 的体系洗脱，收集第5个柱体积的洗脱液，获得提取膏B；然后用葡聚糖凝胶柱层析法(Sephadex LH-20)对提取膏B进行液相制备前的除杂(柱内径1cm，柱体积141.3ml)，采用甲醇进行洗脱，最终获得提取膏C。该段膏子进行高效液相制备，采用碳十八的液相制备柱(Eclipse XDB-C18，5μm，9.4×250mm)，用甲醇：水(v/v)1:1等度洗脱，流速2ml/min，收集保留时间9.7min的洗脱峰对应的洗脱液，即提取液B，将其采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式以旋蒸除去提取液B中的溶剂，实现固液分离处理，获得冷冻干燥，获得互花米草提取物成品，且测得其纯度为94.2％。其中，所述冷冻干燥的工艺为温度为-65℃，处理时间为36h。
2.制备大蒜提取物
采用乙醇提取法，对大蒜进行提取，提取液干燥后，即获得大蒜提取物。
本实施例中，乙醇提取法的工艺为：按照1:3的固液比，将新鲜大蒜成 1～2mm的切片后置于乙醇中，于200W的功率下，超声处理40min，重复3 次，合并提取液，将提取液中的乙醇除去后，即获得上述大蒜提取物。
其中，可采用真空旋蒸的方式将提取液中的乙醇除去。
3.称取原料
按照以下重量份组分组成，称取所述天然食品防腐剂的各个制备原料：柚皮素20份、大蒜提取物10份、互花米草提取物60份、乳清蛋白3份和果胶10 份。
4.制备乳清蛋白和果胶的共轭物
将上述称量好的乳清蛋白和果胶加入至于70份水中，进行搅拌处理，获得混合物A；将混合物A进行冷冻干燥处理，获得固体的混合物B；对所述混合物B进行球磨处理，干燥处理后，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
需要说明的是，本实施例中，搅拌处理的速率为400r/min；搅拌处理的时间为25min。
本实施例中，冷冻干燥处理的温度为-65℃，处理时间为36h。
本实施例中，球磨处理的速率为500r/min；搅拌处理的时间为3h。
本实施例中，干燥处理的温度为60℃，处理时间为42h。
5.获得天然食品防腐剂
将获得的乳清蛋白和果胶的共轭物与柚皮素25份、大蒜提取物10份、互花米草提取物60份混匀，即获得所述天然食品防腐剂。
实施例2
本实施例提供一种天然食品防腐剂，且其制备方法如下：
1.制备互花米草提取物
1.1以互花米草的茎秆部分为原料，将其干燥至含水量9％后，粉碎至50 目，获得互花米草颗粒；将互花米草颗粒分散至40℃的水溶剂中，进行超声浸提处理，固液分离，获得提取液A；
需要说明的是，本实施例中，所述互花米草颗粒与所述水溶剂的固液比为 1:3，以保证提取液中对香豆酸的含量。
本实施例中，所述浸提处理的超声功率为200W，超声时间为120min，以通过超声提高对互花米草颗粒中对香豆酸浸提的效率。
本发明不限制固液分离的具体方式，只要能够获得提取液A即可。可选的，本实施例采用减压抽滤的方式进行。
1.2将提取液A浓缩为原体积的3％，获得互花米草浓缩液；采用有机溶剂，对互花米草浸提液浓缩液进行萃取处理，将萃取获得的有机相进行固液分离处理，获得的固相为互花米草提取物粗品；
需要说明的是，本实施例中，采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式实现浓缩处理。
本实施例中，所述萃取处理的步骤如下：
采用乙酸乙酯萃取互花米草浓缩液，获得乙酸乙酯相和水相；采用正丁醇萃取所述水相，获得正丁醇相，将正丁醇相固液分离后，获得的固相即为所述互花米草提取物粗品。
1.3采用柱层析法，对互花米草提取物粗品进行纯化处理，获得提取液B，将提取液B真空浓缩后，冷冻干燥，获得互花米草提取物成品。
本实施例中，柱层析方法与实施例相同，故在此不做赘述，请参见实施例 1的步骤。
本实施例中，采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式以旋蒸提取液B除去溶剂，实现固液分离处理。
2.制备大蒜提取物
采用乙醇提取法，对大蒜进行提取，提取液干燥后，即获得大蒜提取物。
3.称取原料
按照以下重量份组分组成，称取所述天然食品防腐剂的各个制备原料：柚皮素15份、大蒜提取物5份、互花米草提取物50份、乳清蛋白1份和果胶10 份。
4.制备乳清蛋白和果胶的共轭物
将乳清蛋白1份和果胶10份加入至于50份水中，进行搅拌处理，获得混合物A；将混合物A进行冷冻干燥处理，获得固体的混合物B；对所述混合物 B进行球磨处理，干燥处理后，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
需要说明的是，本实施例中，搅拌处理的速率为300r/min；搅拌处理的时间为10min。
本实施例中，冷冻干燥处理的温度为-80℃，处理时间为24h。
本实施例中，球磨处理的速率为400r/min；搅拌处理的时间为4h。
本实施例中，干燥处理的温度为50℃，处理时间为72h。
5.获得天然食品防腐剂
将获得的乳清蛋白和果胶的共轭物与柚皮素15份、大蒜提取物5份、互花米草提取物50份混匀，即获得所述天然食品防腐剂。
实施例3
本实施例提供一种天然食品防腐剂，且其制备方法与实施例1的区别仅在于：
1.制备互花米草提取物
1.1以互花米草的茎秆部分为原料，将其干燥至含水量10％后，粉碎至70 目，获得互花米草颗粒；将互花米草颗粒分散至60℃的水溶剂中，进行超声浸提处理，固液分离，获得提取液A；
需要说明的是，本实施例中，所述互花米草颗粒与所述水溶剂的固液比为 1:10，以保证提取液中对香豆酸的含量。
本实施例中，所述浸提处理的超声功率为300W，超声时间为120min，以通过超声提高对互花米草颗粒中对香豆酸浸提的效率。
本发明不限制固液分离的具体方式，只要能够获得提取液A即可。可选的，本实施例采用减压抽滤的方式进行。
1.2将提取液A浓缩为原体积的10％，获得互花米草浓缩液；采用有机溶剂，对互花米草浸提液浓缩液进行萃取处理，将萃取获得的有机相进行固液分离处理，获得的固相为互花米草提取物粗品；
需要说明的是，本实施例中，采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式实现浓缩处理。
本实施例中，所述萃取处理的步骤如下：
采用乙酸乙酯萃取互花米草浓缩液，获得乙酸乙酯相和水相；采用正丁醇萃取所述水相，获得正丁醇相，将正丁醇相固液分离后，获得的固相即为所述互花米草提取物粗品。
1.3采用柱层析法，对互花米草提取物粗品进行纯化处理，获得提取液B，将提取液B真空浓缩后，冷冻干燥，获得互花米草提取物成品。
本实施例中，采用真空旋蒸发仪进行真空浓缩的方式以旋蒸除去溶剂，实现固液分离处理。
2.制备大蒜提取物
采用乙醇提取法，对大蒜进行提取，提取液干燥后，即获得大蒜提取物。
3.称取原料
按照以下重量份组分组成，称取所述天然食品防腐剂的各个制备原料：柚皮素35份、大蒜提取物15份、互花米草提取物70份、乳清蛋白5份和果胶20 份。
4.制备乳清蛋白和果胶的共轭物
将乳清蛋白5份和果胶20份加入至于100份水中，进行搅拌处理，获得混合物A；将混合物A进行冷冻干燥处理，获得固体的混合物B；对所述混合物 B进行球磨处理，干燥处理后，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
需要说明的是，本实施例中，搅拌处理的速率为500r/min；搅拌处理的时间为40min。
本实施例中，冷冻干燥处理的温度为-50℃，处理时间为24h。
本实施例中，球磨处理的速率为600r/min；搅拌处理的时间为4h。
本实施例中，干燥处理的温度为70℃，处理时间为12h。
5.获得天然食品防腐剂
将获得的乳清蛋白和果胶的共轭物与柚皮素35份、大蒜提取物15份、互花米草提取物70份混匀，即获得所述天然食品防腐剂。
对比例1
本对比例中，以商用防腐剂山梨酸钾作为防腐剂。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：
本对比例中不含乳清蛋白和果胶。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于：
本对比例中不含柚皮素。
试验部分
(一)抑菌效果
采用滤纸片法、稀释平板计数法，测定上述实施例1所获得的防腐剂的抑菌活性，结果如表1所示。
表1提取物抑菌效果
| 金黄色葡萄球菌 | 枯草芽孢杆菌 | 大肠杆菌 | |
| 实施例1 | 95.9％ | 97.0％ | 96.4％ |
| 实施例2 | 92.1％ | 92.7％ | 91.8％ |
| 实施例3 | 93.4％ | 94.2％ | 93.0％ |
| 对比例1 | 87.1％ | 84.2％ | 81.1％ |
| 对比例2 | 92.3％ | 92.8％ | 92.0％ |
| 对比例3 | 88.8％ | 87.9％ | 85.8％ |
由上述实验结果表明：本发明天然食品防腐剂，相对于现有技术工艺所获得的普通防腐剂，具有明显好的抑菌活性效果。
(二)防腐效果测试
本发明以实施例1的防腐剂为实验组，以对比例1-3份防腐剂为对照组。
将洗干净的苹果直接用破壁机制成汁，过滤除去果肉仅保留果汁，取300g 果汁加入3g实施例1的防腐剂，且每组平均分为6等分，用保鲜膜密封后，分别在室温条件下贮藏1d、5d、10d、30d、60d、90d，观察其体系分散效果和防腐效果，结果如表2所示。
再取3份300g果汁，分别加入3g对比例1、对比例2、对比例3的防腐剂，同样每组平均分为6等分，用保鲜膜密封后，分别在室温条件下贮藏 1d、5d、10d、30d、60d、90d，观察其体系分散效果和防腐效果，结果如表2 所示。
本发明的天然食品防腐剂中所有成分及用量均符合GB2760《食品添加剂食品标准》的要求，产品成分均合法，且有效。
根据表2可知，通过对比实施例1和对比例1可知，本发明制备的天然食品防腐剂的防腐效果优于现有技术中的商用防腐剂山梨酸钾。
通过对比实施例1和对比例2可知，对比例2贮藏10d天时就已经开始出现异味，且30d时出现分层现象且有明显异味，说明本发明中乳清蛋白和果胶对于改善本发明防腐剂在水基溶剂中分散性有着非常重要的作用，省略乳清蛋白和果胶后，防腐剂的分散效果随着时间推移迅速减弱，进而导致无法有效进行防腐，导致果汁短时间内就变质。
通过对比实施例和对比例3可知，对比例3贮藏10d天时香味开始减弱，且30d时开始出现霉菌，说明本发明的天然食品防腐剂中柚皮素能够改善果汁的风味，且具有一定抑菌作用。
综上所述，本发明的天然食品防腐剂是通过各组分之间协同作用，共同实现对水果罐头和果汁等含有水基溶剂的食品进行防腐的同时，还能够改善水果罐头和果汁等含有水基溶剂食品的风味。
显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种天然食品防腐剂，其特征在于，其制备原料由以下重量份组分组成：
柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份、乳清蛋白1～5份和果胶10～20份。
2.如权利要求1所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述果胶为柑橘果胶。
3.如权利要求1所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述互花米草提取物中含有对香豆酸。
4.如权利要求1所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述互花米草提取物通过以下步骤制得：
S1，以互花米草的茎秆部分为原料，将其干燥至含水量≤10％后，粉碎至50～70目，获得互花米草颗粒；将互花米草颗粒分散至40～60℃的水溶剂中，进行超声浸提处理，固液分离，获得提取液A；
S2，将提取液A浓缩为原体积的3％～10％，获得互花米草浓缩液；采用有机溶剂，对互花米草浸提液浓缩液进行萃取处理，将萃取获得的有机相进行固液分离处理，获得的固相为互花米草提取物粗品；
S3，采用柱层析法，对互花米草提取物粗品进行纯化处理，获得提取液B，将提取液B真空浓缩后，冷冻干燥，获得互花米草提取物成品。
5.如权利要求4所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述互花米草颗粒与所述水溶剂的固液比为1:3～10。
6.如权利要求4所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述浸提处理的超声功率为200～300W，超声时间为30～120min。
7.如权利要求4所述的天然食品防腐剂，其特征在于，所述萃取处理的步骤如下：
采用乙酸乙酯萃取互花米草浓缩液，获得乙酸乙酯相和水相；
采用正丁醇萃取所述水相，获得正丁醇相，将正丁醇相固液分离后，获得的固相即为所述互花米草提取物粗品。
8.如权利要求1所述的天然食品防腐剂，其特征在于，大蒜提取物是采用乙醇萃取法获得。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的天然食品防腐剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照以下重量份组分组成，称取所述天然食品防腐剂的各个制备原料：柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份、乳清蛋白1～5份和果胶10～20份；
步骤2，将乳清蛋白1～5份和果胶10～20份加入至于50～100份水中，经干热美拉德偶联反应，获得乳清蛋白和果胶的共轭物；
步骤3，将步骤2获得的乳清蛋白和果胶的共轭物与柚皮素15～35份、大蒜提取物5～15份、互花米草提取物50～70份混匀，即获得所述天然食品防腐剂。
10.一种权利要求9所述的天然食品防腐剂用于含有水基溶剂食品防腐中的应用。
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Also Published As
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