本发明涉及一种超声促渗制备永生花的方法、永生花，属于花枝化学保鲜
技术领域：
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背景技术：
：牡丹是我国的传统名贵花卉，品种繁多、色彩丰富，药用和观赏价值极高，被誉为“万花一品”，深受世界各国人民喜爱。特别是近年来，随着牡丹产业的快速发展，其种植规模也得到迅速扩大，已成为种植地农业及旅游业的支柱之一。但是，牡丹种植受地域限制大、培育周期长，加之花期较短且难以保鲜，长途运输不便，导致牡丹产业成本偏高，极大地阻碍了市场拓展。永生花(preservedfreshflower)是利用溶液置换等手段，将鲜切花经过脱水、脱色、染色、干燥等系列工序而制成的一类具有持续观赏性的干花制品，能够充分展现花卉的自然之美和独特韵味。月季、绣球花、马蹄莲、康乃馨、兰花、百合花、满天星等的鲜切花都可以制成永生花。将永生花制作工艺应用于牡丹领域，可有效满足相关产业对牡丹花的需求，充分发挥牡丹种植地的资源优势。传统的牡丹干花制作方法主要有干燥剂包埋、甘油干燥、真空冷冻干燥、热风干燥、生物塑化等，但护形效果大都不太理想，普遍存在花瓣脱水导致皱缩、变形，花材破碎、断裂以及贮藏时吸潮霉变等现象。液相替代技术，通过合适的替代剂填充花材干制失水后所成空间，可以大幅减小花材皱缩，有效保持花样外形，是一种永生花制备的新途径。进行液相替代时，保持替代物与被替代物的平衡交换对是达到理想护形效果的关键。现有技术中，申请公布号为cn102283192a中公开了一种能使鲜花长久不凋谢的置换液，每1000ml置换液中含：聚乙二醇300～450ml；乙醇500ml～650ml；1,2丙二醇50ml～100ml；丙三醇50ml～100ml；木柠檬酸20g；食用色素10～20g；柠檬酸钠5g；采用该置换液浸泡出来的永生花，具备鲜花原来的形状和柔软的手感，可以保持3～5年，5年后会有少许褪色。申请公布号为cn105145976a的中国发明专利公开了一种永生茶花的加工方法，包括以下步骤：取新鲜茶花用乙醇浸泡，再经过氧化氢漂白，乙醇清洗后用置换液浸泡，干燥，即得；采用的置换液由乙醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、丙三醇、柠檬酸、柠檬酸钠、二甲基硅氧烷和食用色素组成；采用该方法制得的永生茶花能够保持很好的色泽、形状和柔软的手感，但是由于是采用浸泡的方法进行液相替代并染色，聚乙二醇等大分子渗入过程慢，耗时长，且容易导致染色不均匀。技术实现要素：本发明的目的是提供一种超声促渗制备永生花的方法，能够大大缩短永生花染色效率，提高染色的均匀程度。本发明还提供了一种采用上述制备方法制得的永生花。为了实现以上目的，本发明的超声促渗制备永生花的方法所采用的技术方案是：一种超声促渗制备永生花的方法，包括以下步骤：将鲜切花进行脱色处理，然后浸入液相替代剂中进行超声处理，干燥，即得。超声促渗是一种利用超声波的空化效应促进大分子经皮吸收的物理手段，目前，超声波促渗技术已广泛应用于医疗、美容、纺织、食品加工等领域。本发明的超声促渗制备永生花的方法在液相替代的同时进行超声处理，利用超声波的空化效应和热效应可以加快液相替代剂(即置换液)分子和水分子的热运动，能够克服常规条件进行置换时花材中水分内外扩散作用动力不足的缺点，同时还可以在花瓣组织表面形成微细通道，促进液相替代剂中大分子渗透其中进行水分置换，有效减轻花瓣皱缩程度；并使液相替代剂中各成分在细胞组织中均匀分布，进而使所得永生花整体染色均匀，花瓣柔韧性好，润泽柔软且牢固性好，能够较大程度上保留鲜切花的外观形态。优选的，所述超声处理的时间为20～60min，功率为40～120w。进一步优选的，所述超声处理的时间为35～45min。所述超声处理的功率为70～90w。由于在鲜切花干制过程中，花材大量失水形成微细组织空隙是造成变形和褪色的主要原因，所以进行脱水的同时防止花材微观组织间隙过大，是维持花材形状、色泽等外观品质的重要保证。因此，选用合适的液相替代剂，在置换花材中的水分的同时，能够持久滞留在花材中起到稳定的支撑作用，从而有效降低花材干燥后的皱缩程度，更好地进行软化护形。优选的，所述液相替代剂主要由抗氧剂、渗透压调节剂、染色剂、低分子醇和聚醚多元醇组成；所述低分子醇为乙醇、丙三醇中的至少一种。进一步优选的，液相替代剂中，抗氧剂的质量百分数为1～2％，渗透压调节剂的质量百分数为1～2‰；所述聚醚多元醇和低分子醇的质量比为1:1～7。抗氧剂为还原性物质，能够在有氧条件下与氧气发生反应，保护染色剂或色素，使永生花在保存过程中，颜色持久保持鲜艳。进一步优选的，所述抗氧剂为柠檬酸、亚硫酸氢钠、维生素c中的至少一种。进一步优选的，所述渗透压调节剂为氯化钠、氯化钙中的至少一种。氯化钠和氯化钙作为渗透压替代剂，不仅能在置换过程中起到调节渗透压的作用，还能在永生花保存过程中增强置换液的防腐保色的作用。优选的，所述聚醚多元醇为聚乙二醇。进一步优选的，所述聚乙二醇为聚乙二醇-400、聚乙二醇-600中的至少一种。更进一步优选的，所述聚醚多元醇为聚乙二醇-600，所述低分子醇为乙醇；所述聚醚多元醇和低分子醇的质量比为1:1.5～4。聚乙二醇-600是一种具有较强的脱水、固定组织作用且不易挥发、无刺激性的有机液体，是牡丹永生花制备过程中液相替代剂的理想选材。液相替代剂中，染色剂的种类和用量可以根据对永生花花色的需要，选择常规技术中的染色剂，如食用色素、染料等。优选的，所述染色剂占液相替代剂的质量百分数为2～10‰。所述染色剂为永固桃红染料。脱色处理的方法没有特别限制，常规技术中对鲜切花进行脱色的方法均适用于本发明。优选的，所述脱色处理为将鲜切花浸入脱色剂中在密闭条件下浸泡。所述脱色剂主要由水和以下重量份数的组分组成：乙醇98～97份、过氧化氢0.9～1.5份、氢氧化钠0.3～0.6份；水和过氧化氢的质量比为6～8:3。除前述的脱色剂外，常规技术中用于对鲜切花进行脱色处理的脱色剂均适用于本发明。配制脱色剂时，可以以乙醇、双氧水、氢氧化钠作为原料。脱色处理过程中进行浸泡的时间依据脱色程度的需要进行确定。优选的，所述浸泡的时间为2～6h。鲜切花脱色处理后不需要进行洗涤，直接进行下一步处理，并且不能在空气中停留太长时间，防止空气进入花瓣组织细胞。本发明的超声促渗制备永生花的方法适用于多种鲜切花，如康乃馨、月季花、玫瑰花等。优选的，所述鲜切花为牡丹花、康乃馨、月季花、玫瑰花中的一种。将超声处理后的鲜切花进行干燥的方法没有特殊限制，常规的永生花制备方法中置换液置换后进行干燥的方法均适用，如可以采用自然干燥法、真空冷冻干燥法、热风干燥、微波干燥法或采用干燥剂进行干燥，各种干燥方法各有其特点，自然干燥法通过空气自然流通来干燥，最原始、最简易，但需时较长，适用于含水低、花型小的植物材料；真空冷冻干燥的干燥效果虽好但设备投资大，操作不易；热风干燥和微波干燥法缺点较明显：干燥过程容易受热不均匀，边缘脆裂而中央仍未干燥完全，皱缩较明显；相比之下，采用干燥剂进行干燥既能节省时间，又能保持花的形状。优选的，所述干燥是将超声处理后的鲜切花置于存放有干燥剂的密闭环境中。所述干燥剂为硅胶、食盐、河沙中的至少一种。本发明的永生花所采用的技术方案为：一种采用上述的方法制得的永生花。本发明的永生花，采用上述超声促渗制备永生花的方法制得，表面组织质地密实，条状文理排不整齐，宏观表现为花瓣形状饱满、染色均匀，韧性较好且瓣根牢固，与鲜切花的外观形态基本一致。附图说明图1为实施例1～5的液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比对永生花拉伸强度和和刺穿强度的影响；图2为实施例6～10中超声处理的时间对永生花拉伸强度和刺穿强度的影响；图3为实施例11～15中超声处理的功率对永生花拉伸强度和刺穿强度的影响；图4为牡丹鲜切花的照片；图5为对比例1制得的永生花的照片；图6为实施例25制得的永生花的照片；图7为牡丹鲜切花的扫描电镜图；图8为对比例1制得的永生花的扫描电镜图；图9为实施例25制得的永生花的扫描电镜图.具体实施方式以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。具体实施方式中所采用的鲜切花为牡丹切花：洛阳红，采于洛阳牡丹园，接近盛花期采摘。挑选花型完整立体、花朵大小和成熟度一致且花梗直立硬挺的单头健壮花枝，采摘后1h内移至实验室复水，用消毒剪刀在水中斜剪至30cm左右，分别插装在装有250ml无菌水的锥形瓶中，冷藏在4℃的恒温恒湿箱中备用。具体实施方式中所采用的无水乙醇、聚乙二醇-600、过氧化氢、氢氧化钠、柠檬酸、氯化钠，均为分析纯，购于上海源叶生物科技有限公司；所采用的染色剂为永固桃红染料；超声处理采用的是由昆山市超声仪器有限公司生产的型号为kq-500de的数控超声波清洗仪，称量时采用的是美国双杰兄弟集团有限公司生产的型号为fa1004的电子分析天平。实施例1本实施例的超声促渗制备永生花的方法，包括以下步骤：1)剪下牡丹花的花头，花径留3cm，放入脱色剂中在密闭条件下浸泡4h，直至牡丹花完全褪色；所采用的脱色剂由水和以下重量份数的组分组成：乙醇95份、过氧化氢0.9份、氢氧化钠0.3份；过氧化氢与水的质量比为7:3；2)将步骤1)中完全褪色后的牡丹花花头浸入液相替代剂中，同时进行超声处理；超声处理的功率为60w，超声处理的时间为30min；超声处理结束的同时将牡丹花花头从液相替代剂中取出；液相替代剂由以下质量百分比的组分组成：柠檬酸1％，氯化钠2‰，染色剂5‰，余量为聚乙二醇-600和乙醇；聚乙二醇-600和乙醇的质量比为1:1；3)在干燥器底部放入一层充分干燥的变色硅胶颗粒，使其厚度为3～4cm，然后将从液相替代剂中取出的牡丹花花头的花朵向上插入变色硅胶层中，密闭干燥直至硅胶颗粒全部变色为止，即得。本实施例的永生花采用上述超声促渗制备永生花的方法制得。实施例2～5的超声促渗制备永生花的方法，除液相替代剂中聚乙二醇-600和乙醇的质量比与实施例1不同外，其余步骤完全同实施例1，实施例2～5的中聚乙二醇-600和乙醇的质量比见表1。表1实施例2～5中聚乙二醇-600和乙醇的质量比实施例6～10的超声促渗制备永生花的方法，除液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比为1:2.5、超声处理的时间如表2所示外，其余步骤完全同实施例1。表2实施例6～10中超声处理的时间实施例11～15的超声促渗制备永生花的方法，除液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比为1:2.5、超声处理的时间40min、超声处理的功率如表3所示外，其余步骤完全同实施例1。表3实施例11～15中超声处理的功率实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15超声处理的功率/w406080100120实施例16～25的超声促渗制备永生花的方法，除液相替代剂中的聚乙二醇-600与乙醇的质量比、超声处理的时间和功率如表4所示外，其余完全同实施例1。表4实施例16～25的超声促渗制备永生花的方法实施例26本实施例的超声促渗制备永生花的方法，包括以下步骤：1)剪下牡丹花的花头，花径留3cm，放入脱色剂中在密闭条件下浸泡4h，直至牡丹花完全褪色；所采用的脱色剂由水和以下重量份数的组分组成：乙醇97份、过氧化氢1.5份、氢氧化钠0.6份；水和过氧化氢的质量比为6:3；2)将步骤1)中完全褪色后的牡丹花花头浸入液相替代剂中，同时进行超声处理；超声处理的功率为80w，超声处理的时间为40min；超声处理结束的同时将牡丹花花头从液相替代剂中取出；液相替代剂由以下质量百分比的组分组成：柠檬酸2％，氯化钠1‰，染色剂10‰，余量为聚乙二醇-600和乙醇；聚乙二醇-600和乙醇的质量比为1:2.5；3)在干燥器底部放入一层充分干燥的变色硅胶颗粒，使其厚度为3～4cm，然后将从液相替代剂中取出的牡丹花花头的花朵向上插入变色硅胶层中，密闭干燥直至硅胶颗粒全部变色为止，即得。本实施例的永生花采用本实施例的制备方法制得。对比例1对比例1的超声促渗制备永生花的方法，与实施例25的区别仅在于：将步骤1)中完全褪色后的牡丹花花头浸入液相替代剂中，未进行超声处理，仅浸泡40min，浸泡完成后，将牡丹花花头从液相替代剂中取出。对比例2对比例2的超声促渗制备永生花的方法，与实施例3的区别仅在于：将步骤1)液相替代剂替换为蒸馏水。实验例1分别对实施例1～25的超声促渗制备永生花的方法制得的永生花进行抗拉伸强度和穿刺强度进行测定。所采用的质构仪为美国英斯特朗公司生产的型号为instron5544q6427的产品。1)抗拉强度的测定采用陈鹏涛的方法：将不同处理的花瓣剪切成20mm×5mm大小的长条，用螺旋测微器测定花瓣的厚度(分别测量花瓣的6个不同部位并取其平均值)，利用质构仪在拉伸速度为1mm/s的条件下测定花瓣所能承受的最大拉力，然后计算拉伸强度y：y＝f/(δa×l)；式中：f为花瓣所能承受的最大拉力(n)；l为花瓣的宽度(mm)；δa为花瓣的厚度(mm)。2)穿刺强度的测试采用陈鹏涛的方法，测定的是质构仪选择2mm探头，速度为1mm/s的条件下刺穿花瓣所需要的力f*，然后计算刺穿强度p：p＝f*/δa；式中：f*是花瓣所能承受的最大穿刺力(n)；δa为花瓣的厚度(mm)。测试结果见表5。表5实施例1～25的永生花的性能由表5中数据可知，实施例1～25中制备得到的永生花的抗拉强度和刺穿强度均优于对比例中制得的永生花的性能。根据表5中数据，做出实施例1～5的永生花的拉伸强度、刺穿强度数据与液相替代剂中聚乙二醇-600、乙醇质量比的关系曲线，见图1；做出实施例6～10的永生花的拉伸强度、刺穿强度数据与超声处理的时间之间的关系曲线，见图2；做出实施例11～15永生花的拉伸强度、刺穿强度数据与超声处理的功率之间的关系曲线，见图3。由图1可以看出，随着聚乙二醇-600与无水乙醇配比的增高，永生花的拉伸强度和穿刺强度总体呈现出先增后减趋势。当配比(聚乙二醇-600：无水乙醇)低于2:5时，随着配比的增高，牡丹永生花的拉伸强度和机械强度逐渐增大，当配比高于2:5时，永生花瓣的拉伸强度和穿刺强度均随配比的增高而减小。当配比为2:5时，其拉伸强度和穿刺强度均达到峰值，分别为18.22mpa和8.51mpa，与对比例2(分别为9.31mpa和4.28mpa)相比分别增加了84.96％和98.40％，且与其他实施例差异显著，表现出良好的机械性能。这是由于当配比较低时，液相替代剂中聚乙二醇-600浓度过低，在后期超声促渗中能够进入花瓣中的量不足，脱水过程中牡丹切花组织细胞间产生的空隙未能得到充分填充，导致花瓣出现一定程度的皱缩，拉伸强度和穿刺强度明显减弱；随着配比的增大，聚乙二醇-600在超声促渗中的浓度增高，花瓣能吸收的量相应增多，组织细胞间隙得到更加充分地填充，当配比达到2:5时，聚乙二醇-600既能充分地溶于乙醇中，又能在超声促渗作用下使液相替代剂最大限度地渗入切花内，达到了液相替代的最佳平衡状态，牡丹干花的拉伸强度和穿刺强度均取得最大值。随着聚乙二醇-600与无水乙醇配比的继续增大，替代剂中乙醇含量降低，其对花瓣的脱水能力下降，鲜切花脱水后提供给聚乙二醇-600进行水分替代的空间也相应减小；同时，乙醇含量降低导致聚乙二醇-600的溶解量减少，使得最终渗入花瓣内部的液相替代剂也随之减少，结果表现为花瓣的拉伸强度和穿刺强度均降低。由图2可看出，随着超声作用时间的增加，牡丹永生花的拉伸强度和穿刺强度均逐渐增大到一定值后趋于平稳。当超声处理时间为40min时，永生花的拉伸强度和机械强度均达到最大值，分别为18.96mpa和8.97mpa，永生花瓣的韧性和弹性得到显著提升。这是由于超声作用时间过短时，替代剂未能充分渗入花瓣中进行水分替代，从而导致永生花机械强度不高；当超声作用时间为40min时，超声波的促渗作用得以最大化发挥，替代剂最大程度地渗入切花内部，使得永生花的拉伸强度和穿刺强度达到最大值；随着超声作用时间继续延长，花瓣内部水分替代达到饱和状态，花瓣所能吸收的聚乙二醇含量已达上限，促渗效果不会显著提升，牡丹干花的拉伸强度和穿刺强度维持稳定。由图3可看出，在超声处理的功率为80w处，牡丹永生花的拉伸强度和穿刺强度均达到峰值。此时，永生花瓣的拉伸强度最大为18.43mpa，延展性得以明显改善，且其穿刺强度也达到最大，为9.32mpa。原因可能是在一定范围内，随着超声处理的功率加大，超声波产生的“空穴”作用增强，花瓣细胞膜双分子层排列无序化程度升高，同时释放的巨大能量可促进替代剂分子通过微孔道进入细胞内，加快传质进程，保持整个液相替代过程中被替代物与替代物之间的交换平衡，故花瓣的拉伸强度与穿刺强度不断提高；当超声处理的功率持续增高，植物组织结构可能会因超声处理的功率过大而被破坏，造成替代剂分子流失，从而使花瓣拉伸强度和穿刺强度下降。实验例2在实施例1～15的基础上，以牡丹永生花拉伸轻度和刺穿强度的加权综合评分值为指标，选取液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比、超声处理的时间、超声处理的功率这3个作为试验因素，设计三因素三水平正交试验，优化超声促渗制备牡丹永生花的最佳工艺。因素水平见表6。表6正交试验因素与水平液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比、超声处理的时间和超声处理的功率这3个因素对牡丹永生花拉伸强度和穿刺强度的正交试验结果如表7所示，方差分析结果如表8所示。永生花的拉伸强度和穿刺强度均越大越好，据此，按照下式分别计算拉伸强度指标y1和刺穿强度指标y2的评分值yij*：式中，yjmin为各指标观测值的最小值，yjmax为各指标观测值的最大值，yij为各指标的观测值。根据各指标的重要程度将拉伸强度指标y1和刺穿强度指标y2的加权系数分别定为w1＝w2＝0.5，并由下式计算加权综合评分值y′，且y′越大越好。y′＝0.5yi1*+0.5yi2*；式中：yi1*为拉伸强度指标的评分值，yi2*为穿刺强度指标的评分值。用dps7.05对数据进行方差分析，用duncan’s新复极差法对数据进行显著性检验。表7正交试验结果由表7可知，各因素对指标的影响顺序为a>c>b，即液相替代剂中聚乙二醇-600与乙醇的质量比>超声处理的功率>超声处理的时间，最优参数组合为a2b2c2，即在聚乙二醇-600与无水乙醇配比2:5，超声处理的时间40min，超声处理的功率80w的条件下，牡丹永生花的拉伸强度和穿刺强度均达到最大值，力学性能较理想。根据正交试验得出的最优参数组合按照实施例25的超声促渗制备永生花的方法进行试验验证，重复试验三次，测得牡丹永生花的拉伸强度和穿刺强度分别为19.64mpa和9.92mpa，表明正交表优化出的最适条件是合理的。表8各因素显著判断方差分析表实验例3实验例3是对实施例25和对比例1的永生花的感官评定：以牡丹鲜切花为参照标准，以对比例1和实施例25中制得的永生花作为评定对象，分别从花瓣的染色效果、皱缩成度、花瓣质感及定型效果、牢固性等方面综合评定，结果见表9，其中牡丹鲜切花、对比例1的永生花和实施例25制得的永生花分别见图4～6。花色测定采用的是美国x-rite爱色丽公司生产的型号为colori5的爱色丽色差仪。表9对比例1和实施例25中制得的永生花的感官评定结果由表9中数据，实施例25制得的永生花的各项性能指标均优于对比例1制得的永生花。实验例4实验例4是对牡丹鲜切花、实施例25中制得的永生花和对比例1中制得的永生花进行扫描电镜测试：分别经未经任何处理的牡丹鲜切花、对比例1制得的永生花和实施例25制得的永生花的花瓣干燥至衡重后，分别剪切成3mm×3mm大小的方块进行黏台，采用离子法在其表面镀金，然后在20kv条件下对其进行电镜扫描观察，结果见图7～9。所采用的扫描电镜为日本电子株式会社生产的型号为jsm-5610lv的扫描电子显微镜。在图7图中牡丹鲜切花微细组织表面呈整齐的竖条状纹理结构，总体较平整光滑；而经过替代剂浸泡后，如8图所示，原来的条状纹理结构紊乱且变得密集，表面明显皱缩，同时有大分子附着且分布杂乱，这是由于液相替代剂的主要成分为无水乙醇和聚乙二醇-600，前者使花瓣组织细胞中的水分快速脱去而使表面出现褶皱结构，而后者由于分子太大而使得其渗入细胞组织的进程较慢，从而造成水分置换过程不平衡，在宏观上表现为永生花花瓣的皱缩，如图5所示；而在图9可以看到，经过超声处理，牡丹花在液相替代后，其表面组织质地密实，条状纹理排布整齐，说明在超声波的作用下，液相替代剂分子加快渗入花瓣组织内部，使其与花瓣细胞组织中水分子之间达到了良好的置换平衡，其宏观表现为永生花瓣形状饱满，与鲜切花(图4)较为相似，如图6所示。当前第1页12