CN1314331C

CN1314331C - 纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡

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Publication number: CN1314331C
Application number: CNB2005100429696A
Authority: CN
Inventors: 张永茂; 颉敏华; 刘刚; 刘元寿
Original assignee: RUNYUAN AGRICULTURAL PRODUCTS; Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: RUNYUAN AGRICULTURAL PRODUCTS; Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: CN1718008A

Abstract

一种纳米硅基氧化物SiO_x保鲜果蜡，其特征在于该果蜡原料配方百分含量为：原蜡组分10～25%；水55～80%；乙醇或异丙醇5-18%；丙二醇或丙三醇0.2～3%、吐温0.2～2%；纳米硅基氧化物0.05～1%、硅烷偶联剂0.001～0.02%、水溶性硅油或二甲基硅油0.1～2%；酸碱调节剂0.5～3%，其步骤为：将原蜡组分溶解后，与水和乙醇或异丙醇混合均匀，pH 7.0～9.5，过滤除杂，得果蜡基液；将丙二醇或丙三醇及吐温、硅烷偶联剂、纳米硅基氧化物、水溶性硅油或二甲基硅油混合均质乳化，得纳米硅基氧化物分散液；将其混合pH7.0～9.5，再进行均质乳化即得成品。本发明增加了果蜡的气调性、抑制水分散失、增强蜡膜持久性、符合食品绿色安全和机械化打蜡要求。

Description

纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡

技术领域本发明涉及果蔬采后处理技术领域，具体涉及一种纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡。

背景技术果蜡也称水果被膜剂。被覆于水果表面，起防腐、保鲜、保质、抑制水分蒸发、防止微生物侵袭、增加水果表面光洁度和亮度、延长储藏期和货架期等作用。

我国是世界水果生产第一大国，年产量7000余万吨。其中苹果总产量2100万吨，约占世界总产量的40％，位居世界第一；柑橘1200万吨，位居世界第三。据统计：2002年苹果海关出口29.8万吨，创汇9656万美元。出口量仅占国内总产量的1.4％，占世界苹果年贸易量600万吨的4.9％、贸易额30亿美元的3.2％，出口量和价格明显偏低。其主要原因是采后商品化处理技术落后，打蜡率低，严重影响着我国水果产业优势的发挥。

水果采后涂蜡上光是现代果品生产的重要环节，也是实现果品采后增值的有效手段。自1995年以来，国际市场上销售的苹果、柑橘类都必须经过打蜡处理。世界发达国家水果采后处理打蜡率达到了80％～90％，我国不足5％，制约因素是果蜡和打蜡设备。20世纪90年代后期，我国引进50多条打蜡生产线，但果蜡完全依赖进口。

在国内有关现代果蜡的研究，20世纪80、90年代较为活跃，有两大研究分支，一种是以聚乙烯液态膜为代表的低分子化学蜡；另一种是以“甲壳素”为代表的高分子天然蜡。这两种蜡存在的不足：其一是处理果品后色泽、亮度欠佳，改善水果感官质量的功能较差；其二是剂型要么过于粘稠，要么太稀，不适合在进口国际通用打蜡设备上使用，未能得到普及推广。

近年来，由于受FAO/WHO和各国食品卫生安全标准的限制及世界范围内人们对食品绿色化的消费需求，天然成膜材料就成为制备果蜡的主要原料。美、日、澳及西班牙等果蜡研究的前沿国家的研究热点，主要集中在天然蜡成膜材料性能、亮度和功能化等方面的研究，成膜材料性能和应用研究相对成熟。美国戴科公司(DECCO)是这一领域技术领先的企业，专业生产各种专用果蜡，并配有成套的处理设备。戴科公司的果亮256^#、仙亮402F果蜡为棕色油状液体，主要成分为水与有机溶剂混溶的高级脂肪酸(棕榈蜡)，产品细腻，快干，光洁度高，适合大规模机械化果品处理。但是，功能化研究在国际上仍然没有实现重大突破，对CO₂和O₂调控与水分保持的矛盾仍然不能较好解决。

本发明的研究是以美国戴科公司果亮256^#、仙亮402F果蜡为对照，选用从中药材中提取的天然蜡质作为成膜剂，与多孔SiOx纳米材料共复合，研制出的适合机械喷涂、具有“单果气调”功能的可食性果蜡，在剂型、透明性、快干性、成膜性、果面光洁度等方面都达到对照的效果，在气调保鲜、持久性方面有所突破。

有关纳米材料复合改性有机涂料或蜡质材料的研究，或者是利用硅橡胶膜生产硅窗气调袋(帐)用于果蔬气调贮藏(MA)，国内外均有报道。但将多孔纳米SiOx材料应用于果蜡成膜材料的改性和功能化研究，赋予果蜡气调功能，达到硅窗气调袋(帐)和普通果蜡的双重效果。实现“单果涂膜气调保鲜”，其概念和应用研究，国内外未见报道。

新产品与美国果蜡相比涂蜡果品的水分损失、硬度、含糖量方面在1～2月内没有明显差别。但是，在室温开放条件下贮藏三个月以上，其腐烂指数低于涂覆美国果蜡的果品，而售价仅为美国果蜡的2/3左右。

经甘肃省科技查新检索咨询中心查新认为：有关果蜡或涂膜保鲜剂的研制和应用，国内外均有文献报道，配方组成各不相同；采用纳米材料和其它组分合成果蜡的研究，国外已有文献报道，国内未见报道；本发明选用我国传统中药材作为果蜡的成膜剂，配方中加入纳米硅基氧化物SiOx，研制出纳米SiOx气调保鲜果蜡，国内外未见报道。

发明内容本发明的目的在于提供一种能够增加果蜡的气调性、抑制水分散失、增强蜡膜持久性、符合食品绿色安全要求和机械化打蜡的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其原料百分比含量组成如下：原蜡组分10～25％；水55～80％；乙醇或异丙醇5-18％；丙二醇或丙三醇0.2～3％、吐温0.2～2％；纳米硅基氧化物SiOx0.05～1％、硅烷偶联剂0.001～0.02％、水溶性硅油或二甲基硅油0.1～2％；酸碱调节剂0.5～3％

上述纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡的生产方法，其步骤如下：

①果蜡基液的配制：将原蜡组分加热至95～120℃完全溶解后，加入水和乙醇或异丙醇，搅拌混合均匀，用酸碱调节剂调节pH值，将pH值控制在7.0～9.5，再加压过滤、离心过滤或沉淀除杂，得到果蜡基液；

②纳米材料乳化分散：将丙二醇或丙三醇及吐温、硅烷偶联剂、纳米硅基氧化物SiOx、水溶性硅油或二甲基硅油混合后，用超声波分子粉碎机、高剪切乳化机或胶体磨、高压均质机等乳化设备均质乳化，得到纳米硅基氧化物SiOx分散液；

③混合及调整酸碱度：将纳米硅基氧化物SiOx分散液加入果蜡基液，根据需要再用酸碱调节剂调节pH值，将pH值控制在7.0～9.5之间，再次进行乳化、均质，即得纳米果蜡成品。

上述原蜡组分，其中蜂蜡10～30％，虫胶35～65％，棕榈酸或棕榈蜡20～35％。

上述纳米硅基氧化物SiOx的粒径为5～100nm。

上述硅烷偶联剂选用KH-550、KH-560。

上述酸碱调节剂选用一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或氢氧化胺(氨水)，单独或混合使用。

本发明提供的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其感官理化指标如下表：

序号	指标名称	现达到标准	最终标准
序号	指标名称	现达到标准	最终标准	123456789	外观耐冷稳定性(0℃/4hr-40℃/4hr)比重(g/ml)成膜速度(min)固形物(％)PH灼烧残渣(％)铅(mg/kg)砷(mg/kg)	样品有棕、红、黄三种半透明、有粘性的水溶性液体透明度无明显差异1.0510-1515-257.5-9.5≤3.0≤20≤1	同前同前1.03(美国指标)6-8(美国指标12-15)24.5(美国指标)＜8(美国指标7.8)≤3.0≤20≤1

安全毒理学、卫生检验：本发明所使用的原辅料及使用量均属于《中华人民共和国食品添加剂使用卫生标准》GB2760-86允许使用的种类和法定剂量。为了确保新产品食品的安全性，依照《中华人民共和国食品安全性毒理学评价程序和方法》GB15193.1-94的规定，于2001年10月25日送法定检测单位——甘肃省医学科学研究院检验，于2001年11月14日收到检验报告，检验结果为：根据安全毒理学检验报告及GB15193.1-94《中华人民共和国食品安全性毒理学评价程序和方法》进行评价，本发明提供的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡作为RY-1果品、瓜籽被膜剂，小白鼠经口急性毒性LD50大于10.00g/kg，按经口急性分级标准进行评价，受试动物属无毒级。

同时经甘肃省疾病预防控制中心对本发明提供的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡的检验认为：该样品检验项目均符合甘肃省润源农产品开发公司暨甘肃省农科院农产品贮藏加工研究中心企业标准(Q/RY115-2001)的要求。

本发明提供的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其研制历经原果蜡试验、保鲜果蜡试验、纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡试验、工艺优化、毒理试验、质量检验及标准制订等过程，始终把配方研究和工艺流程紧密结合，反复调整、循序渐进、逐步优化，现已得到较为成熟的果蜡产品，并已达到美国同类产品的理化指标。本发明果蜡中加入具有气调功能的纳米硅基氧化物SiOx[主要指纳米二氧化硅SiO₂]，以及硅烷偶联剂、水溶性硅油或二甲基硅油，在改善蜡膜结构，实现气体调控和增强蜡膜持久性方面具有独创性；果蜡基液的原蜡组分选择蜂蜡、虫胶、棕榈酸及棕榈蜡，完全符合食品绿色安全要求；且因其技术含量高，上光色泽自然、无公害等优势，在市场中优势明显，竞争力强，可以替代进口弥补国内空白。与同类美国戴科公司的果亮256^#、仙亮402F作售价对比，美国果蜡吨售价5000多美元，折合人民币约4.2万元，而该产品以试验过程中实际物料投入人工、水电汽折旧计算，吨售价约2.5万元(仅为美国产品价格的60％)。加入WTO后，国产水果在国际、国内市场竞争中面临严峻的挑战，而本发明纳米硅基氧化物保鲜果蜡的开发和应用，对提高国产水果的国际市场竞争力及出口创汇等具有现实意义。

具体实施方式本发明提供的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，以生产100吨果蜡产品为例，其具体配方及生产方法如下：

实施例1：

原蜡组分10吨，其中蜂蜡2吨，虫胶6吨，棕榈酸2吨；水79.2吨；乙醇8吨；丙三醇0.6吨、吐温0.5吨；粒径为60nm纳米硅基氧化物SiOx 0.25吨、硅烷偶联剂(KH-560)0.005吨、二甲基硅油0.1吨；酸碱调节剂选用一乙醇胺和氢氧化胺(氨水)混合使用，适量(约1.345吨)。

其生产方法如下：

①果蜡基液的配制：将蜂蜡、虫胶、棕榈酸分别加热95～120℃溶解或混合溶解后，加入乙醇和水，搅拌混合均匀，用由一乙醇胺和氢氧化胺(氨水)混合组成的酸碱调节剂调节pH值，将pH值控制在8左右，加压过滤、离心过滤或沉淀除杂，得到果蜡基液；

②纳米材料乳化分散：将丙三醇及吐温、KH-560、纳米硅基氧化物SiOx、二甲基硅油混合后，用超声波分子粉碎机、高剪切乳化机或胶体磨、高压均质机等乳化设备均质乳化，得到纳米硅基氧化物SiOx分散液；

③混合及调整酸碱度：将纳米硅基氧化物SiOx分散液加入果蜡基液，再用上述由一乙醇胺和氢氧化胺(氨水)混合组成的酸碱调节剂调节pH值，pH值8，再次进行乳化、均质，即得纳米果蜡成品。

实施例2：

原蜡组分18吨，其中蜂蜡3吨，虫胶10吨，棕榈酸5吨；水63.6吨；乙醇13吨；丙二醇1.4吨、吐温1.1吨；粒径为60nm纳米硅基氧化物SiOx 0.4吨、硅烷偶联剂(KH-550)0.012吨、二甲基硅油0.9吨；酸碱调节剂选用三乙醇胺和氢氧化胺(氨水)混合使用，适量(约1.588吨)。

生产步骤同实施例1。

实施例3：

原蜡组分24吨，其中蜂蜡7吨，虫胶9吨，棕榈蜡8吨；水55吨；异丙醇14吨；丙三醇2吨、吐温1.5吨；粒径为60nm纳米硅基氧化物SiOx 0.75吨、硅烷偶联剂(KH-560)0.02吨、水溶性硅油1.1吨；酸碱调节剂选用二乙醇胺和氢氧化胺(氨水)混合使用，适量(约1.63吨)。

生产步骤同实施例1。

Claims

1、一种纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其特征在于原料百分含量组成如下：原蜡组分10～25％；水55～80％；乙醇或异丙醇5～18％；丙二醇或丙三醇0.2～3％、吐温0.2～2％；纳米硅基氧化物SiOx 0.05～1％、硅烷偶联剂0.001～0.02％、水溶性硅油或二甲基硅油0.1～2％；酸碱调节剂0.5～3％

上述纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡的生产方法，其步骤如下：

②纳米材料乳化分散：将丙二醇或丙三醇及吐温、硅烷偶联剂、纳米硅基氧化物SiOx、水溶性硅油或二甲基硅油混合后，用超声波分子粉碎机、高剪切乳化机或胶体磨、高压均质机乳化设备均质乳化，得到纳米硅基氧化物SiOx分散液；

2、根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其特征在于该保鲜果蜡所含的原蜡组分，其中：蜂蜡10～30％，虫胶35～65％，棕榈酸或棕榈蜡20～35％。

3、根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其特征在于该保鲜果蜡所含的纳米硅基氧化物SiOx的粒径为5～100nm。

4、根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其特征在于该保鲜果蜡所含的硅烷偶联剂选用KH-550、KH-560。

5、根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物SiOx保鲜果蜡，其特征在于该保鲜果蜡所含的酸碱调节剂选用一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或氢氧化胺，单独或混合使用。