一种漆蜡复合纳米银液体抗菌涂膜保鲜剂的制备方法与流程

本发明涉及食品保鲜剂领域，涉及一种漆蜡复合纳米银液体抗菌涂膜保鲜剂的制备方法及应用。

背景技术：

漂白紫胶是天然紫胶经过脱色、漂白处理得到的一种产品。因其具有优良的抗拉强度，超强的粘附力，坚硬，耐磨以及对紫外线稳定等优点，使得其可以作为涂膜保鲜剂中的被膜剂而被广泛使用。在实际应用中表明漂白紫胶对采摘后的水果具有明显的保鲜贮藏作用，但是需要加入化学防腐剂来增强防腐抗菌性能，这易造成保鲜剂存在微生物抗药性和毒副作用，危害人类健康。

果蜡被覆于水果表面，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、延长贮藏期和货架期等作用。国际市场上销售的苹果、柑桔等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％。我国是世界水果生产大国，但出口量和贸易额明显偏低，其主要原因是水果采后商品化处理技术落后、果蜡研制水平不高、种类较少、打蜡率低。目前，控制果蔬采后病害广泛使用化学杀菌剂，由于化学杀菌剂残留危害人体健康及植物病原菌对化学杀菌剂产生抗药性，因此迫切需要研究无公害高效防腐保鲜剂产品，天然果蜡和植物提取物复配的果蔬保鲜剂具有极广阔的前景。

生物蜡具有合成蜡不可比的优点，尽管成本高，应用量不大，但从从长远来看，由于生物蜡可再生、绿色环保、不仅具有合成蜡的作用，而且可用于食品、药品、电子产品等领域。动物蜡主要指蜂蜡和虫白蜡，矿物蜡指页岩蜡和层膜蜡。植物蜡主要有大豆蜡、木蜡等，野漆树蜡是植物蜡中木蜡中的一种。

漆树主要指漆树科、漆属(toxicodendron)的一类植物，属于漆树科的落叶乔木，是我国重要的传统经济林之一，栽培历史悠久，品种资源丰富。我国漆树主要分布在秦巴山区、云贵高原和江西、湖南等地，品种资源丰富，野漆树的果实漆籽产量居世界首位，年产籽量约500万吨。国内漆籽的加工企业较少，大多还是作坊式加工，技术低下，主要采用机榨法或水煮法，漆籽油和蜡不能分开，出蜡率仅为15％～20％，且加工过程高温，如压榨法在蒸炒过程中由于温度高(炒籽法130℃，30min)或时间长(炕籽法70℃，20h)，致使漆籽中脂溶性色素及其它杂质进入蜡中，经高温氧化后颜色变暗，极难从漆蜡中除去。水煮法工艺中，蛋白质、色素类杂质也和蜡一同煮出，漆蜡含水量高，熔点低，酸值和过氧化值高，产品颜色深绿，质软，有腥味，表面无光泽，环境污染大，制约了漆蜡的应用。通过乳化剂能将漆蜡均匀分散到水相中，再应用到保鲜剂中，达到支撑涂膜剂，封闭果实表面的气孔，降低呼吸强度和新陈代谢，减少其脱水、皱缩，并抑制微生物的生长的作用。程运江等人已经利用漆蜡与小烛树蜡制成了一种水溶性柑橘保鲜剂，具有较好的成膜性和保鲜效果。因此将漆蜡应用到保鲜剂中不仅能够提高保鲜剂的保鲜效果也可以增强其安全性，同时也开发出了具有一定药用价值的新型保鲜剂，提高蔬果的商业价值。

银杏叶类脂成分包括挥发油、甾醇、聚戊烯醇、烷基醇(酚、醛、酮)类成分国内外研究报道相对较少，它们极性相似，较难分离。通过溶剂提取、皂化分离方法可以得到银杏叶类脂，其中主要成分聚戊烯醇(polyprenols，gbp)含量可达20～50％，聚戊烯醇是以c5异戊烯基为结构单元的类脂化合物，是生物体细胞膜中糖蛋白合成过程中的重要活性成分，参与生物体内多种代谢，生物活性十分广泛。文献报道，银杏叶类脂具有良好的抑菌活性，可用于新型保鲜剂。

纳米银溶液(nanosilver)是将粒径制备到1-100nm的金属银单质。纳米银粒径大多在20纳米左右，具有光谱杀菌作用，大约650多种细菌，而且不产生耐药性。纳米银作用在细胞膜蛋白质上，可直接破坏细菌细胞膜与氧代谢酶-sh)结合，阻碍细菌等微生物对氨基酸、尿嘧啶等生长必需的营养物质的吸收，从而抑制其生长。纳米银颗粒具有超强的渗透性，可迅速渗入皮下2mm杀菌，对普通细菌、顽固细菌、耐药细菌以及真菌引起的较深处的组织感染均有良好的杀菌作用。目前开发天然植物得取物复合纳米银溶液抗菌剂成为新的发展方向。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种漆蜡复合纳米银液体抗菌涂膜保鲜剂的制备方法，将天然漆蜡与银杏叶类脂复配纳米银液体应用到保鲜剂中，可改善了紫胶涂膜的成膜特性，进一步提高涂膜液的抗菌性能，对柑桔达到良好的贮藏保鲜功能。

为实现本发明目的，一种漆蜡复合纳米银液体抗菌涂膜保鲜剂的制备方法采用的技术方案为：

第一步：漆蜡纳米银乳液制备

将精制漆蜡、乳化剂、纳米银液体和去离子水按质量百分比例1～10∶5～20∶0.1～3∶20～90置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌30～60min，搅拌转速500～3000rpm/min，制得淡棕白色漆蜡纳米银乳液，乳液粒径400-850nm，离心稳定性和贮存稳定性达到1级。

第二步银杏类脂浓缩物制备

称取银杏叶放入亚临界萃取，提取媒介丁烷，提取温度30℃～50℃，萃取压力0.6mpa～1.5mpa，萃取时间0.5～2小时，萃取二次，合并萃取相，得到银杏类脂软膏，将软膏全部倒入搅拌器中，加入5％～10％左右的氢氧化钠-乙醇溶液，固液比(kg/l)1∶10～30，在温度70℃以上搅拌1～2h，再用石油醚萃取3～5次，合并浓缩，得到银杏类脂浓缩物。

第三步银杏类脂纳米银乳液制备

银杏类脂浓缩物、壳聚糖、纳米银液体和去离子水按质量百分比例1～10∶0.1～5∶0.1～5∶85-95置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌30～60min，搅拌转速3000～5000rpm/min，得到棕色银杏类脂纳米银乳液，乳液粒径150～400nm，离心稳定性和贮存稳定性达到1级。

第四步紫胶乳液制备

按质量百分比例取5％～15％紫胶、1％～5％吗啉和1％～2％丙二醇混合加热至110～130℃，500～1000rpm/min搅拌至其完全融化，待温度降至80～100℃时，加入质量重量1％～4％油酸混合均匀，，再加入1％`2％氨水和75～95％去离子水，置于反应容器中，加热至80℃以上，搅拌30～60min，搅拌转速1000～3000rpm/min，得到棕色紫胶乳液，乳液粒径700～1000nm，离心稳定性和贮存稳定性达到1级。

第五步漆蜡复合保鲜剂制备

取漆蜡纳米银乳液、银杏类脂纳米银乳液和紫胶乳液按质量百分比例15～25∶20～40∶50～70置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌15～60min，搅拌转速1000～3000rpm/min再用均质机均质，得到半透明淡棕色的漆蜡复合保鲜剂，乳液粒径400～1000nm，离心稳定性和贮存稳定性达到1级。

本发明首先采用低温精制技术，对rhussuccedanea、rhusvernicifera和melanorrhoeausitata品种的漆籽经过压榨或非极性溶剂提取粗蜡，溶剂选择如6号溶剂油、正己烷、石油醚、丙酮、乙醚、乙醇等其中一种，优先6号溶剂油、正己烷、石油醚中一种。粗制漆蜡含有大量色素、不饱合油脂和过氧化物，其软化点低于50，白度小于30，酸值大于100，过氧化值大于50，碘值高于100。本发明用活性炭或白土吸附脱色粗蜡，脱色剂占粗制漆蜡质量1％～5％，脱色温度85～100℃，优选95℃；脱色时间0.5～2h，优选1h。脱色后真空脱臭，脱臭温度120～140℃，优选135℃，脱臭时间0.5～2h，脱臭真空度200～600mmhg，优选600mmhg，得到的精制漆蜡。经过压榨、吸附脱色和脱臭得到的精制漆蜡，不含过氧化物、色素等，除去了粗制蜡中高碘值和高过氧化值杂质，克服了化学漂白法改变漆蜡的固有特征和环境污染的问题，也克服市场上粗制漆蜡颜色深，熔点低不足，产品收率从20％提高至35％，熔点大于52℃，精制漆蜡白度从30提高到85，酸值从100降至15，过氧化值从50降至10，碘值从100降低至10，日本二元酸达到3.0～6.0％。日本二元酸具有二元酸线性聚合特点，对表层能很好的渗透成膜，具有更好的抑菌保水性能。

本发明漆蜡、银杏类脂浓缩物和紫胶等原料都不溶于水。为了达到油水均匀分散，本发明选择的乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯等中的一种或其中两种的复配混合物。优选吐温60、吐温80、司班80中的一种或几种，如表1～3。从离心稳定性、贮存稳定性以及稀释稳定性综合比较。吐温80和司班80对漆蜡的乳化效果好，离心稳定性和贮存稳定性达到1级，稀释稳定性也为最佳。

表1不同乳化剂类型对漆蜡乳液性能的影响

表2不同乳化剂类型对银杏类脂乳液性能的影响

表3不同乳化剂类型对紫胶乳液性能的影响

纳米银溶液(nanosilver)银粒径在10～20纳米，固含量3～5％，密度1.40±0.5g/ml，ph值6.0～8.0，具有很好的抗菌抑菌作用。因此本发明将纳米银溶液引入到精制漆蜡创制漆蜡纳米乳液，改善漆蜡乳液的分散性、渗透性和抗菌性。精制漆蜡、乳化剂、纳米银液体和去离子水按质量百分比例1～10∶5～20∶0.1～3∶20～90配置，优选漆蜡、乳化剂和纳米银液体的比例为6～10∶15～20∶0.5～2于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌转速控制中速，优选2500～3000rpm/min，制得乳液粒径400-850nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

银杏类脂中聚戊烯醇含量40％～55％，由c75～c110异戊烯基构成的类脂同系物，具有较好的抑菌活性。本发明为了改善银杏类脂水溶性和分散性引入壳聚糖，银杏类脂浓缩物、壳聚糖、纳米银液体和去离子水按质量百分比例1～10∶0.1～5∶0.1～5∶85-95，优选比例5～10∶1～3∶0.1～1∶85-95，置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌转速优选4000～5000rpm/min，得到棕色银杏类脂纳米银乳液，乳液粒径150～400nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

为了改善紫胶的水溶性和分散性，本发明将紫胶在％丙二醇溶液中加入1％`2％氨水促进溶解，加入油酸增加乳液成膜后的亮度。因此按质量百分比例取5％～15％紫胶、1％～5％吗啉和1％～2％丙二醇混合，首先加热至110～130℃，优先115℃在500～1000rpm/min搅拌至其完全融化，待温度降至80～100℃时，优选80℃再加入1％`2％氨水和75～95％去离子水，搅拌转速优选1000～1500rpm/min，得到棕色紫胶乳液，乳液粒径700～1000nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

在解决了漆蜡纳米乳液、银杏类脂纳米银乳液和紫胶乳液的稳定性技术问题，本发明采用复配技术，将漆蜡纳米乳液、银杏类脂纳米银乳液和紫胶乳液设计合理比例制备漆蜡复合保鲜剂。优化的比例是漆蜡纳米银乳液、银杏类脂纳米银乳液和紫胶乳液按质量百分比例15～25∶20～40∶50～70，搅拌15～60min，搅拌转速1000～3000rpm/min再用均质机均质，得到半透明淡棕色乳液，粒径400～1000nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

本发明的漆蜡抗菌涂膜保鲜剂，涂膜处理对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌等菌类有抗菌作用。在贮藏第30天后，空白对照组腐烂指数急剧上升，贮藏60天时腐烂指数达到38.4％，漆蜡复合涂膜处理比对照组和紫胶涂膜处理分别降低了30％～40％和15％～20％，证实了漆蜡复合涂膜能够有效地降低柑桔的腐烂程度，延长货架期。

本发明的有益效果是：

1.针对漆蜡、银杏类脂和紫胶亲水性差，本发明采用复合乳化剂、壳聚糖和氨水助溶，控制搅拌速度和时间及乳液粒径，采用优化复配技术，得到半透明淡棕色漆蜡抗菌涂膜保鲜剂乳液，粒径400～1000nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

2.本发明漆蜡乳液的加入，尤其是漆蜡中二元酸的结构，改善了紫胶涂膜的成膜特性，渗透性和防水性能好。

3.首次发明漆蜡基银杏类脂纳米银乳液，涂膜保鲜剂处理的柑橘腐烂率与对照组相比降低30％～60％，具有明显的保鲜效果。

附图说明

图1为漆蜡加入前后抑菌性能比较。

图2为紫胶乳液(左)与紫胶-漆蜡乳液(右)对三种菌的抑菌效果对比图(金黄色葡萄球菌(a)、枯草芽孢杆菌(b)、表皮葡萄球菌(c))。

图3为涂膜保鲜对柑桔腐烂指数的影响。

实施例1：精制漆蜡的制备

取500g日本野漆树漆籽皮，加入正己烷5l，65℃回流提取1小时，提取三次，合并提取液，回收溶剂，浓缩物加入3％活性炭和2％酸性白土，脱色温度85～100℃，优选95℃。脱色时间0.5～2h，优选1h。脱色后真空脱臭，脱臭温度120～140℃，优选135℃，脱臭时间0.5～2h，脱臭真空度200～600mmhg，优选600mmhg，得到的精制漆蜡。产品收率35％，漆蜡熔点52.6℃，白度85，酸值15.2，过氧化值9.3，碘值7.8，日本二元酸3.8％。

实施例2：漆蜡纳米银乳液制备

将精制漆蜡、乳化剂、纳米银液体和去离子水按质量百分比例8∶16∶0.1∶75.9，乳化剂优选吐温60、吐温80、司班80中的一种，纳米银溶液银粒径20纳米，固含量5％，密度1.40±0.5g/ml，ph值7.5。称取总质量300g置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌30min，搅拌转速1500rpm/min，制得淡棕白色漆蜡纳米银乳液，乳液粒径450nm，放置15天不分层，稳定性好。

实施例3：银杏类脂纳米银乳液制备

称取银杏叶1kg，放入亚临界萃取，提取媒介丁烷，提取温度45℃，萃取压力0.8mpa，萃取时间40min，萃取二次，合并萃取相，得到银杏类脂软膏65g，将软膏全部倒入搅拌器中，加入5％氢氧化钠-乙醇溶液，固液比(kg/l)1∶20，在温度70℃以上搅拌1.5h，再用石油醚萃取3次，合并浓缩，得到银杏类脂浓缩物28g。取银杏类脂浓缩物、壳聚糖、纳米银液体和去离子水按质量百分比例10∶3.5∶1.5∶85置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌40min，搅拌转速5000rpm/min，得到棕色银杏类脂纳米银乳液，乳液粒径155nm，放置15天不分层，稳定性好。

实施例4：紫胶乳液制备

取紫胶12.0g、吗啉2.0g、丙二醇1.0g加热至115℃，1000rpm/min搅拌至其完全融化，待温度降至100℃时，加入1.0g油酸混合均匀，继续降温至80℃时，再加入1.0g氨水，加去离子水至100ml，，搅拌60min，搅拌转速3000rpm/min混合均匀，得到棕色紫胶乳液，乳液粒径865nm，放置15天不分层，稳定性好。

实施例5：漆蜡复合抗菌涂膜保鲜剂的制备

取漆蜡银乳液、银杏类脂纳米银乳液和紫胶乳液按质量百分比例18∶22∶60置于反应容器中，加热至70℃以上，搅拌15～60min，搅拌转速1000-3000rpm/min再用均质机均质，得到半透明淡棕色乳液，粒径670nm，离心稳定性和15d贮存稳定性达到1级。

实施例6：漆蜡复合涂膜液的抑菌性能测定

在无菌环境下，从试管固体培养基上用无菌接种环挑取少许菌种，接种到100ml液体培养基中，将活化后的菌种，接种到lb肉汤培养液中，在37℃摇床培养24h，取菌悬液100μl，滴入已经倒入营养琼脂培养基的平皿中(菌悬液计数(5.0～10.0)×105cfu/ml)，用涂布器使菌悬液在平板表面涂布均匀，静置15min。再用无菌镊子夹取牛津杯放入含菌平皿中，添加250μl样品于牛津杯中，每个样品做三次平行实验，以单一紫胶溶液平皿作空白对照。细菌在37℃培养48h，观察抗菌剂周围的细菌生长情况，采用十字交叉法测量菌落扩展直径，取其平均值，求算抑制率(抑制率＝抑菌圈直径/对照菌落直径×100％)。结果如表4.与紫胶涂膜对比如表5。图1为漆蜡加入前后的抑菌性能评价结果和抑菌效果图。从图中可以看出这两种涂膜液均对供试菌株有一定的抗菌功能，形成了抑菌圈，但是漆蜡复合溶液对金黄色葡萄球菌，枯草芽孢杆菌与表皮葡萄球菌抑菌圈直径明显大于紫胶溶液，且抑菌率分别提高了40.1％、69.9％、64.3％。

表4漆蜡加入量对复合涂膜液抑菌性能的影响

表5漆蜡复合涂膜与紫胶涂膜抑菌性能比较

实施例7：涂膜处理对柑桔腐烂指数的影响

挑选无机械损伤、无病虫害、大小均匀、成熟度基本一致的柑桔，表面清洗干净且晾干后随机分为三组，每组50个柑桔。分别将各组样品在清水、紫胶涂膜液、漆蜡复合涂膜液中浸泡30秒，自然晾干，室温下贮藏。每隔十天测量一次柑桔的品质指标。

腐烂指数：按果实表面腐烂程度分5级：0级为完整果，无腐烂，无褐斑；1级为腐烂面积＜1/5，少量微小褐色斑点；2级为腐烂面积＜1/4，较多小褐斑，轻度凹陷；3级腐烂面积＜1/3，较大斑点，明显凹陷；4级腐烂面积＜1/2，褐色连片；5级为腐烂面积＞1/2。

从图2可以看出，随着贮藏时间的延长，果实腐烂指数也相应增加。当果实在常温下贮藏60天后，空白对照组的腐烂指数远远大于涂膜样品，贮藏第20天对照组柑桔腐烂指数约为17.1％，紫胶涂膜处理腐烂指数为2.5％，而漆蜡复合涂膜处理柑桔腐烂指数为1.0％，三者之间差异显著(p＜0.01)。在贮藏第30天后，空白对照组腐烂指数急剧上升，贮藏60天时腐烂指数达到38.4％，漆蜡复合涂膜处理比对照组和紫胶涂膜处理分别降低了28.4％和8.6％，差异显著(p＜0.01)。这一结果证实了漆蜡复合涂膜处理能够有效地降低柑桔的腐烂程度，具有较好的保鲜贮藏效果。