CN117179043A - 三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三峡肽素‑改性壳聚糖的复合保鲜剂及其应用，技术方案包括以下重量分数原料：三峡肽素粗提液20~45份，改性壳聚糖1.8~3.6份，氨基丁酸1.0~3.2份，水48.2~77.2份；制备方法为：将草酸青霉SG‑4进行液体发酵，真空抽滤获得发酵液，加入80~100%体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和蛋白质，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液，然后加入改性壳聚糖和氨基丁酸搅拌至溶解，即得到三峡肽素‑改性壳聚糖的复合保鲜剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种柑橘保鲜剂的生产方法，具体的说是一种三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂的制备方法。
背景技术
柑橘是我国南方地区乡村振兴的支柱产业之一，其上市时间密集且贮藏期短，在采后常因指状青霉(Penicillium digitatum)和意大利青霉(Penicillium italicum)等霉菌的感染，出现大规模的腐烂和霉变，导致巨大经济损失和潜在食品安全危机。目前，市面上柑橘的保鲜方法主要采用化学杀菌剂，然而化学农药的过度使用容易导致病原真菌的耐药性，且对人体健康存在一定的风险，造成环境污染等问题，因此开展绿色环保的生物保鲜产品势在必行。
草酸青霉常作为生物防治真菌应用于植物病害防治研究中，但直接将草酸青霉用于采后柑橘保鲜中存在效果不稳定，对消费者不友好等缺点。壳聚糖具有广谱的抑菌活性，可有效抑制多种采后病原真菌的生长，是一种安全性高的防霉保鲜剂，已有许多专利将壳聚糖应用于柑橘类水果保鲜。目前现有技术主要是通过调节pH为酸性，其在添加量较高条件下才能起到抑制柑橘青霉生长的作用。如专利202211537504.8公开了一种柑橘类水果表面抗菌抑菌保鲜材料及制备方法，又如201810465308.1公开了一种柑橘保鲜方法，这类技术方案虽然在一定程度在提高了柑橘的保鲜效果，但会多添加一步调节pH步骤，工艺繁琐。也有专利202110528614.7使用羧甲基壳聚糖对柑橘保鲜，利用其兼具抑菌和成膜效果，在柑橘表面形成一层膜，避免柑橘的水分蒸发，同时阻断微生物与柑橘直接接触；保鲜柑橘的效果和时间有限，仍会发生柑橘失水、品质下降等问题，从而降低了柑橘的货架期针对上述问题，研究人员希望得到一种三峡肽素-改性壳聚糖为核心的复合保鲜剂，制备方法简易可控，适合规模化生产。同时具有保鲜效果好、安全健康等优点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、保鲜效果好、安全健康，绿色环保的保鲜方法，本发明通过有效的利用各组分特点及其协同优势，不仅能体外显著抑制柑橘指状青霉，还提高贮藏效果并延长柑橘产品的货架期，提供一种高品质的柑橘保鲜剂。
本发明还提供一种三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂在柑橘保鲜中的应用，技术方案中包括以下原料：
三峡肽素粗提液20～45份；改性壳聚糖1.8～3.6份；氨基丁酸1.0～3.2份；水48.2～77.2份。
制备方法为：将草酸青霉SG-4进行液体发酵，真空抽滤获得发酵液，加入不同体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和蛋白质，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。然后加入改性壳聚糖和氨基丁酸搅拌至溶解，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。
所述液体发酵温度为20～30℃，发酵时间为5～8天。
所述的加入乙醇的体积浓度为80～100％。
所述改性壳聚糖选自羟丙基壳聚糖、取代度80％-90％羧甲基壳聚糖中的至少一种。所述的取代度羧甲基壳聚糖是指取代度为80％羧甲基壳聚糖-90％羧甲基壳聚糖中的任意一种取代度的羧甲基壳聚糖。
所述氨基丁酸选自α-氨基丁酸、β-氨基丁酸、γ-氨基丁酸中的至少一种。
所述的搅拌速度为200～600rpm。
上述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂可应用在柑橘保鲜中，本发明的保鲜剂可作为健康安全的柑橘保鲜剂。
针对背景技术中存在的问题，发明人特别选择了带正电改性壳聚糖和带负电的三峡肽素，形成高质量的静电复合物，并添加了兼具体外抑菌和激活柑橘抗性的氨基丁酸，采用简单的混合工艺形成三峡肽素与改性壳聚糖复合保鲜剂。
发明人先将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度为24℃和发酵时间为7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入不同体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，当乙醇体积浓度低于80％时，发酵液中残留大量的糖和杂蛋白，当乙醇体积浓度在80％以上，发酵液中大量杂糖和杂蛋白沉淀析出，且发酵液中三峡肽素含量高，所述的乙醇体积浓度为80～100％。
所述改性壳聚糖选自取代度羟丙基壳聚糖、80％羧甲基壳聚糖、取代度90％羧甲基壳聚糖中的至少一种。壳聚糖具有优秀的抑制指状青霉的效果，存在中性环境条件下溶解度低等缺点，采用冰醋酸可较好解决溶解性差的问题，但会引入令人不适的味道。羧甲基壳聚糖兼具壳聚糖优秀的抑菌效果和溶解性好等优点，发明人优选取代度90％羧甲基壳聚糖，其抑菌效果显著优于取代度80％羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖，带正电的羧甲基壳聚糖可与带负电的三峡肽素形成稳定的静电复合物，选用90％羧甲基壳聚糖的添加量控制在1.8～3.6份，90％羧甲基壳聚糖的添加量过低时抑菌效果差，90％羧甲基壳聚糖的添加量过高会使得整个体系粘度过高，不能形成短肽-羧甲基壳聚糖聚合物。
所述氨基丁酸选自α-氨基丁酸、β-氨基丁酸、γ-氨基丁酸中的至少一种。氨基丁酸是一种非蛋白质氨基酸，可通过调控活性氧代谢以及激活抗氧化酶等途径提高柑橘的抗性，同时氨基丁酸可均匀有效地分布在羧甲基壳聚糖-三峡肽素复合物中，更好地协同发挥氨基丁酸提升柑橘抗性的作用。发明人优选β-氨基丁酸，其抑菌效果显著优于α-氨基丁酸和γ-氨基丁酸，选用β-氨基丁酸的添加量控制在1.0～3.2份，β-氨基丁酸的添加量过低时抑菌效果差，β-氨基丁酸的添加量过高会使得β-氨基丁酸在混合体系中析出，并显著提高成本。本发明采用简单的混合形成三峡肽素-改性壳聚糖复合保鲜剂。本发明保鲜剂可直接对柑橘进行浸果或涂抹等不同工艺处理，本领域技术人员可根据需要具体操作，此为现有技术，不做详述。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明保鲜剂使用的原料具有健康、安全绿色等特点，能有效地延长柑橘的保鲜期、提高柑橘的贮藏效果和延长柑橘的货架期。
附图说明
图1为体外抑制柑橘致腐菌的效果图。
具体实施方式
实施例1
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入90％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取40份三峡肽素粗提液和54.8份水，然后加入3.0份取代度90％的羧甲基壳聚糖和2.2份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
实施例2
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取40份三峡肽素粗提液和54.6份水，然后加入3.0份取代度90％的羧甲基壳聚糖和2.4份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
实施例3
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度22℃，发酵时间8天，真空抽滤获得发酵液，然后加入95％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取40份三峡肽素粗提液和56份水，然后加入3.0份取代度80％的羧甲基壳聚糖和2.0份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行涂抹操作。
实施例4
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取30份三峡肽素粗提液和65份水，然后加入3份取代度80％的羧甲基壳聚糖和2份γ-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行涂抹操作。
实施例5
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度22℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取20份三峡肽素粗提液和77.2份水，然后加入1.8份取代度90％的羧甲基壳聚糖和1.0份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。随后对柑橘可直接进行浸果操作。
对比例6
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。直接用三峡肽素粗提液对柑橘进行涂抹操作。
对比例7
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取30份三峡肽素粗提液和67份水，然后加入3份取代度80％的羧甲基壳聚糖搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
对比例8
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取30份三峡肽素粗提液和67份水，然后加入3份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为400rpm，随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
对比例9
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度26℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入95％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取30份三峡肽素粗提液和65.8份水，然后加入2.2份壳聚糖和2.0份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，随后对柑橘的保鲜可直接进行涂抹操作。
对比例10
将草酸青霉SG-4进行液体发酵，控制发酵温度24℃，发酵时间7天，真空抽滤获得发酵液，然后加入100％体积浓度的乙醇去除发酵液中的杂糖和杂蛋白，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。取40份三峡肽素粗提液和54.6份水，然后加入3.0份壳寡糖和2.4份半胱氨酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到三峡肽素与改性壳聚糖复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
对比例11
取40份三峡肽素粗提液和54.6份水，然后加入3.0份取代度70％的羧甲基壳聚糖和2.4份β-氨基丁酸搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm，即得到复合保鲜剂。随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
对比例12
直接采用3.0份80％取代度的羧甲基壳聚糖对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
对比例13
取50份三峡肽素粗提液和44.6份水，然后加入3.0份羧甲基纤维素搅拌至溶解，溶解的搅拌速度控制为300rpm。随后对柑橘的保鲜可直接进行浸果操作。
表1不同实施例的失重率和呼吸强度
结论：三峡肽素以特定的发酵工艺与提取工艺，经过对发酵液进行旋转蒸发浓缩得到三峡肽素粗体液，与改性壳聚糖、氨基丁酸和水按照特定量的组合形成复合保鲜剂配方，本发明处理柑橘的失重率和呼吸强度较对比例组明显地降低，表明复合保鲜剂可以在柑橘表面形成膜，从而减少柑橘水份的损失，同时复合保鲜剂抑制了果实呼吸强度，推迟呼吸高峰出现，达到延长贮藏期的效果。表2不同实施例的保鲜效果评价(室温)
结论：本发明处理的柑橘发病率与病斑直径均明显地降低，本发明实施案例的柑橘可溶性固形物含量明显高于对照例含量，同时柑橘的抗坏血酸和有机酸的含量高于对照例。本发明的复合保鲜剂在保护柑橘营养成分和抗真菌等方面具有显著效果。
表3部分实施例的保鲜效果评价(30℃，湿度60％RH)
结论：在较高温度和高湿条件下测试了部分实施例的柑橘发病率与病斑直径，本发明实施案例的柑橘发病率与病斑直径均明显地降低。
体外抑制柑橘致腐菌的研究如下：
将100μL浓度为5×106CFU/mL的P.digitatum孢子悬浮液接种在900μL PDB中，分别加入实施案例2中的单一组分(三峡肽素粗提液30μg/mL，β-氨基丁酸125mM，取代度90％羧甲基壳聚糖2wt％)以及实施案例2组合物，无菌水作对照。在28℃120r/min培养24h，每组实验重复三次。培养24h后，分别取20μL培养液均匀涂布于PDA培养皿上，28℃培养48h。
结果：与对照组相比，单一添加了三峡肽素粗提液、β-氨基丁酸、90％羧甲基壳聚糖的菌丝生长量一定程度降低。添加了实施案例2组合物的菌丝生长量较单一添加的更少。表明：实施案例2组合物体外对指状青霉的生长具有较好的抑制作用，三峡肽素粗提液，90％羧甲基壳聚糖和β-氨基丁酸三者联用具有协同效果。
Claims (8)
1.一种三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，包括以下重量份数原料：
三峡肽素粗提液 20~45份；
改性壳聚糖 1.8~3.6份；
氨基丁酸 1.0~3.2份；
水 48.2~77.2份。
2.根据权利要求1所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，所述的三峡肽素粗提液的制备方法是将草酸青霉SG-4进行液体发酵，真空抽滤获得发酵液，加入乙醇去除发酵液中的杂糖和蛋白质，旋蒸浓缩得到三峡肽素粗提液。
3.根据权利要求2所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，所述液体发酵温度为20~30 ℃，发酵时间为5~8天。
4.根据权利要求2所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，所述的加入乙醇的体积浓度为80~100%。
5.根据权利要求1所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，所述改性壳聚糖选自羟丙基壳聚糖、取代度80%-90%羧甲基壳聚糖中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂，其特征在于，所述氨基丁酸选自α-氨基丁酸、β-氨基丁酸、γ-氨基丁酸中的至少一种。
7.三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂的制备方法，其特征在于，将三峡肽素粗提液中改性壳聚糖和氨基丁酸搅拌至溶解，即得到三峡肽素-改性壳聚糖复合保鲜剂。
8.一种柑橘保鲜剂，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的三峡肽素-改性壳聚糖的复合保鲜剂。
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