TWI736874B - 蔬果保鮮包裝材及製備該包裝材的方法 - Google Patents
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Abstract
一種蔬果的保鮮包裝材，該包裝材為軟薄膜，其表面具有經冷電漿處理後浸泡於没食子酸溶液而鍵結的没食子酸；包裝材應用於蔬果的包裝及貯藏，可有效降低微生物生長，延長蔬果保鮮期和貨架期。
Description
本發明關於一種適用於蔬果保鮮包裝材及製備該包裝材的方法。
以往防止蔬果品質劣變的方法大致包括：將抗菌物質直提塗在蔬果表面，但效果有限，主要抗菌物質難以滲入蔬果內部，或者是抗菌物質滲入蔬果內部的速度遠不及於細菌向蔬果內部擴散的速度。
採用嚴格的溫度管理，通常以低溫4℃~10℃。但在運輸和搬運過程中，無法保持這個溫度。
囊袋科技，將具有制菌和抗氧化功能的活性物質置於囊袋，再放入蔬果盒或包裝袋中。但可能囊袋中的物質被意外食用，或是新鮮蔬果的高水分含量和高蒸騰作用可能導致親水性囊袋內容物的溶解而沾染蔬果。
吳昊等人所著之2017年2月農業工程學報第33卷第4期「殼聚糖没食子酸衍生物酶法製備及對鮮切蘋果的保鮮效果」文獻中指出，以漆酶(EC1.10.3.2)催化殼聚糖(chitosan,CTS)與没食子酸(gallic acid,GA)發生接枝反應並製備成溶液(CTS-GA)，將鮮切蘋果浸於溶液中。實驗結果證明，CTS-GA可有效抑制過氧化物酶和多氛氧化酶活性，減少可溶性固形物、維生素C和多酚含量的損失，提高超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，保持鮮切蘋果的色澤並抑制微生物生長。
CN107984869A專利文獻公開了一種保鮮食品包裝材料的製備方法，用LDPE/EVA共混樹脂吹制得到內膜，BOPP薄膜作為外膜，製備聚氨酯膠粘劑作為粘結劑，將沒食子酸直接分散在粘結劑層，製備出具有多層結構的複合膜，沒食子酸具有抗菌消毒的功能，以BOPP薄膜作為外膜，阻止空氣中氧氣的侵入包裝材料內部，LDPE對極性的水汽分子透過率大大增加，高濃度的水汽對膠粘劑中吸氧成份沒食子酸的吸氧反應有活化效果，從而使包裝材料內部的氧含量降低。因此，保鮮食品包裝材料抑菌效果好，含氧率低，具有很好的保鮮能力。
CN103385288B專利文獻揭露一種用表沒食子兒茶素沒食子酸酯保鮮荔枝的方法，主要將荔枝果實置於保鮮液中浸泡0.5~5min後取出，所述的保鮮液為品質分數0.05~2%的表沒食子兒茶素沒食子酸醋溶液。
沒食子酸具有以下特點：分子量小，極易被人體吸收，用量小，作用強，具有很強的抗氧化活性，其在低濃度下即有效；活性極為穩定，溫度對其活性的變化影響極微，安全可靠，經有關專業機構檢驗，其毒理測定表明屬無毒、無刺激性物質。(趙麗萍，食品科學，2003,3(7)：143-147)。
以上文獻指出了沒食子酸可應用於蔬果保鮮。
本發明利用沒食子酸開發一種適用於抑制蔬果於後續加工或貯藏過程中微生物生長的保鮮包裝材的技術。
本發明技術特徵：一種蔬果的保鮮包裝材，其特徵在於：該包裝材為軟薄膜，其表面具有經冷電漿處理後浸泡於濃度為0.5%~2%没食子酸溶液再經乾燥而
鍵結的没食子酸；該包裝材表面一單位面積包含67.32mg/mL~170.82mg/mL的没食子酸。該包裝材為聚乙烯(Polyethylene，PE)膜、或低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)膜。
一種蔬果的保鮮包裝材的製備方法，包含：步驟一：提供一冷電漿加工裝置；步驟二：將裁切好成的包裝材薄膜置於該冷電漿加工裝置中；步驟三：操作該冷電漿加工裝置抽真空至0.0500MPa~0.0700MPa時打開該冷電漿加工裝置之氣閥，導入工作氣體，待壓力降至0.1800MPa~0.2000MPa時點燃電漿，並以30W處理1分鐘；步驟四：將電漿處理完後之薄膜浸泡於濃度0.5%~2%的沒食子酸溶液中5分鐘~12小時；步驟五：將薄膜從没食子酸溶液中取出，經過3次的清洗後，於50℃烘乾30分鐘，該薄膜表面具有鍵結的没食子酸，且一單位面積的没食子酸濃度為67.32mg/mL~170.82mg/mL。
本發明功效：本發明操作步驟簡單，所需花費的時間短，冷電漿能將薄膜表面接上官能基，使之活化，易與没食子酸形成共價鍵結，不使用任何化學藥劑，對環境友善且無殘留。
本發明包裝材可為薄膜、包裝袋、結合於軟質包裝袋內面的內膜、或結合於包裝盒內面的內膜等型態，將其應用於蔬果的包裝及貯藏，可有效降低微生物生長，抗氧化等功效，延長蔬果保鮮期和貨架期。
第一圖為本發明薄膜於冷電漿處理前、後的傅里葉轉換紅外光譜(FTIR)光譜分析。
第二圖以未經冷電漿處理的聚乙烯薄膜表面塗佈没食子酸(GA)的FTIR光譜分析圖(一)。
第三圖以未經冷電漿處理的聚乙烯薄膜表面塗佈没食子酸(GA)的FTIR光譜分析圖(二)。
第四圖為經電漿處理的聚乙烯薄膜表面鍵結没食子酸的薄膜的GA吸收峰表現(一)。
第五圖為經電漿處理的聚乙烯薄膜表面鍵結没食子酸的薄膜的GA吸收峰表現(二)。
第六圖為本發明薄膜對大腸桿菌(Escherichia coli)之抑菌活性實驗圖組。
第七圖為本發明薄膜對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)之抑菌活性實驗圖組。
第八圖為利用色差儀進行萵苣生菜切面的褐變程度測量結果。
本發明一種適用於蔬果的保鮮包裝材，該包裝材的表面具有經冷電漿處理後再浸泡於濃度為0.5%~2%没食子酸溶液再經乾燥而鍵結的没食子酸；所述的包裝材為聚乙烯(Polyethylene，PE)膜，較佳為低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)膜；所述的没食子酸溶液是由去離子水和没食子酸加熱混合配置而成。該包裝材表面一單位面積包含67.32mg/mL~170.82mg/mL的没食子酸；所述單位面積為9cm×7cm。本發明包裝材可
為薄膜、包裝袋、結合於軟質包裝袋內面的內膜、或結合於包裝盒內面的內膜等型態。
本發明製做包裝材的方法，包含：步驟一：提供一冷電漿加工裝置；步驟二：將裁切好成9cm×7cm的數個薄膜(PE膜或LDPE膜)置於該冷電漿加工裝置中；步驟三：操作該冷電漿加工裝置抽真空至0.0500MPa~0.0700MPa(較佳為0.0600MPa)時，打開該冷電漿加工裝置之氣閥，導入工作氣體，工作氣體為空氣，待壓力降至0.1800MPa~0.2000MPa(較佳為0.1900MPa)時點燃電漿，並以30W處理1分鐘；步驟四：將電漿處理完後之薄膜分別浸泡於濃度0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%、2%的沒食子酸(Gallic acid，GA)溶液中5分鐘~12小時；步驟五：將薄膜從没食子酸(GA)溶液中取出，經過3次的清洗後，於50℃烘乾30分鐘。
<<驗證>>
經前述步驟三冷電漿處理後的薄膜其表面產生含氧官能團，含氧官能團包括C-O，C=O和-OH，使薄膜親水性增加，作為步驟四鍵結没食子酸的主要基礎。如第一圖，經由傅里葉轉換紅外光譜(FTIR)光譜分析，聚乙烯薄膜的主要特徵帶包括四個尖峰(CH2)：2920cm-1,2850cm-1,1464cm-1和719cm-1。冷電漿處理後(配合參考第四、五圖)出現了新的峰(C=O伸展和-NH2)：1720cm-1和1550cm-1。
步驟四、五後表面鍵結没食子酸的薄膜經由傅里葉轉換紅外光譜
(FTIR)光譜分析。如第四、五圖，没食子酸的主要特徵帶：羥基(O-H)：3282cm-1和3496cm-1；C=O伸展：1612cm-1。表示薄膜已鍵結没食子酸(GA)。
如第二、三圖，以未經冷電漿處理的聚乙烯薄膜表面塗佈不同濃度(0.25%、0.5%、0.75%、1%、2%)没食子酸(GA)，經FTIR光譜分析，表現了沒食子酸的主要特徵帶：羥基(O-H)：3282cm-1和3496cm-1；C=O伸展：1612cm-1。表示薄膜上確有附著没食子酸(GA)。然而將附著没食子酸(GA)的薄膜經水洗(C)後，已無任何没食子酸(GA)吸收峰表現，顯示薄膜上的没食子酸(GA)只是附著而非鍵結在薄膜表面，因此水洗即完全脫落。
第四、五圖為經過電漿處理(P)而鍵結不同濃度(0.25%、0.5%、0.75%、1%、2%)沒食子酸(GA)的FTIR光譜分析結果。原本的1612cm-1吸收波並無顯著改變，但3282cm-1處的波段吸收峰顯著的變寬了，表示沒食子酸可能是藉由-OH端與LDPE薄膜進行結合，而-OH端是LDPE薄膜經冷電漿處理後而產生。
從表1可發現：經過冷電漿處理後，膜上所含的GA皆大於未經電漿處理的組別。其中以浸泡最久的12小時組別來說，GA濃度就相差了約16倍。而同樣經過電漿處理並塗佈GA的組別，則可以發現浸泡了12小時的組別含有最高量的GA(170.82mg/mL)，與僅浸泡5分鐘的組別相差了約3倍。
如第六圖，薄膜對大腸桿菌(Escherichia coli)之抑菌活性：由左而右依序為：控制組(無冷電漿處理，無浸泡GA)、冷電漿處理無浸泡GA、無
冷電漿處理但浸泡GA，以及冷電漿處理並浸泡GA。由實驗結果可知，冷電漿處理並浸泡GA的薄膜對於大腸桿菌有抑菌效果。
如第七圖，薄膜對金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)之抑菌活性：由左而右依序為：控制組(無冷電漿處理，無浸泡GA)、冷電漿處理無浸泡GA、無冷電漿處理但浸泡GA，以及冷電漿處理並浸泡GA。由實驗結果可知，冷電漿處理並浸泡GA的薄膜對於金黃色葡萄球菌有抑菌效果。
如表2，經前述步驟四、五後的薄膜對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑菌數據。共培養3小時後，GA濃度0%(亦即未浸泡GA)的薄膜對於金黃色葡萄球菌、大腸桿菌完全無抑制效果，菌數多得無法計數。而隨著GA濃度增加這兩株菌的菌落數降低。當GA濃度為2%時，菌落數減少率達100%，特別是大腸桿菌的抑菌表現尤佳。
表3採控制組(無冷電漿處理，無浸泡GA的薄膜)以及冷電漿處理並浸泡GA 0.15%的薄膜對貯藏期間香蕉果皮保質期顏色和膜穩定性指數的影響。結果顯示，本發明可延緩葉綠素的氧化，導致顏色變化較平緩，進
而延長貨架期。
指數1~7分別代表以下意義：
表4為在4℃下儲存10天，萵苣生菜(log10 CFU/g萵苣)中總活菌數的計數。菌落形成單位(CFU，colony-forming unit)是計算細菌數量的一種方法，其值越高表示樣品中所含的細菌越多。菌落形成單位的計量方式與一般的計數方式不同，一般直接在顯微鏡下計算細菌數量會將活與死的細菌全部算入，但是CFU只計算活的細菌。計算的方式是將一份樣本平均地抹在洋菜培養基上，等待菌落生成，再計算形成的菌落數目。
包覆電漿處理+GA薄膜的組別能有效抑制萵苣生菜中總生菌的生長，且儲藏10天後之生菌數尚低於生食用食品類衛生標準所規範的105CFU/g以下。
圖八為利用色差儀進行測量萵苣生菜切面的褐變程度，結果顯示褐變情況僅在經電漿處理並浸泡GA的組別有被抑制，且抑制了約3倍左右。
Claims (2)
- 一種蔬果的保鮮包裝材，該保鮮包裝材是由一單層聚乙烯(Polyethylene，PE)膜及鍵結於該聚乙烯膜其中一表面且一單位面積包含67.32mg/mL~170.82mg/mL的没食子酸所組成；所述單位面積為9cm×7cm。
- 一種蔬果的保鮮包裝材的製備方法，包含：步驟一：提供一冷電漿加工裝置；步驟二：將裁切好的包裝材薄膜置於該冷電漿加工裝置中；步驟三：操作該冷電漿加工裝置抽真空至0.0500MPa~0.0700MPa時打開該冷電漿加工裝置之氣閥，導入工作氣體，待壓力降至0.1800MPa~0.2000MPa時點燃電漿，並以30W處理1分鐘；步驟四：將電漿處理完後之薄膜浸泡於濃度0.5%~2%的沒食子酸溶液中5分鐘~12小時；步驟五：將薄膜從没食子酸溶液中取出，經過3次的清洗後，於50℃烘乾30分鐘，該薄膜表面具有鍵結的没食子酸，且一單位面積的没食子酸濃度為67.32mg/mL~170.82mg/mL。
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