一种适用于高温高湿环境下大米包装保鲜材料的制备与应用的制作方法

本发明涉及一种适用于高温高湿环境下大米包装保鲜材料的制备与应用，属于食品包装技术领域。

二、

背景技术：

全球约有一半以上的人口以大米为主食，其中以亚洲人口尤为普遍，2015年中国稻谷总产量达20824.5万吨，是全球稻米产量及消费量最高的国家，约占世界总产量的40％。我国南方稻米产量占全国50％以上，但是南方如东南沿海及华南地区，夏季气温可达38～41℃，湿度可达85％～98％，高温高湿的环境会加速稻米陈化变质，加剧稻米产后损失量。因此，研发适用于高温高湿环境下储藏大米的新技术，延缓其在贮藏、运输及销售过程中的品质劣变现象，是当下农业市场与消费者的共同需求。

随着纳米材料研究的深入与发展，其优良的气体与水分阻隔性能及气调作用逐渐被发现和证实，并逐步被应用到食品保鲜领域，在稻谷、饮料、奶制品、果蔬、肉类等产品的贮藏过程中取得了良好的保鲜效果，而提高纳米保鲜材料制备技术，改善纳米材料保鲜性能，已成为纳米包装领域的研究重点之一。近年来，将纳米抗菌材料和缓释型抗氧化因子加入纳米材料以改善其保鲜性能的研究和应用成为提升纳米包装效用的主流方式之一。α-生育酚在自然界中分布广泛、含量丰富，具有优良的抗氧化性，且对酸和热稳定，被广泛应用于食品抗氧化技术中，而将其作为缓释剂加入保鲜材料中还鲜有应用。本产品研发了一种高效实用的缓释型纳米复合保鲜材料，能有效降低大米在高温高湿环境下储藏过程中的氧化变质现象，延缓大米的陈化劣变，具有重要的实际应用价值及推广意义。

三、

技术实现要素：

技术问题

为了降低大米在高温高湿条件下易腐败变质的情况，本发明制备一种具有低透湿、透氧性的缓释型纳米保鲜材料，有效阻隔外界氧气和水蒸汽的进入，同时，该保鲜材料具有抗氧化剂(α-生育酚)缓释性能，能明显提高抗氧化剂的有效利用率，抑制霉菌的生长，降低脂肪的氧化，从而提高大米的贮藏品质，适用于高温高湿环境下大米的贮藏保鲜。

技术解决方案

本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤为：

(1)制备纳米母粒：按重量百分比将纳米复合粉体(纳米Ag 30％、纳米TiO₂40％和纳米SiO₂30％)混合均匀，再加入LDPE 70％和分散剂10％，混匀后经单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，成为纳米母粒；

(2)制备缓释型抗氧化母粒：按重量百分比称取：α-生育酚2％～10％、纳米SiO₂30％～38％和LDPE60％，经密闭式炼塑机加工，20rmp、140℃混合共熔6min，成为缓释抗氧化母粒；

(3)将爽滑剂2％、LLDPE80.5％、纳米母粒5％和缓释型抗氧化母粒12.5％在搅拌器里共混，将混匀的物料投入塑料挤出机中经熔融挤出、吹膜工艺制成厚度为80～120μm的成品膜，最后经制袋工艺，按设计规格制成大米缓释型纳米保鲜包装袋。

有益效果

1.形成具有抑菌性能的包装袋：纳米母粒的制作过程中添加的纳米Ag和纳米TiO₂使纳米保鲜包装袋具有一定的抑菌功能，抑制了大米在贮藏过程中微生物的生长。

2.形成具有良好阻气阻湿性能的包装袋：由于纳米母粒的添加，纳米保鲜材料的透湿、透氧率降低，形成纳米保鲜袋内低O₂和高CO₂的气调环境，从而抑制大米在贮藏过程中水分的散失和氧化劣变，有益于大米在高温高湿环境中的贮藏。

3.直接将α-生育酚天然抗氧化剂添加至包装材料中，纳米SiO₂比表面积大，利用其表面多介孔结构和超强的吸附能力，能将α-生育酚吸附于纳米SiO₂材料，再加入到包装材料中，可以调节α-生育酚的释放速率，控制包装薄膜以合适的速率释放抗氧化剂，从而达到缓释抗氧化剂的效果，形成长效抗氧化保护作用。

四、附图说明

图1为不同包装处理对大米在高温高湿条件下的贮藏品质的影响

图2为不同包装处理过程中袋内O₂和CO₂体积分数的变化

图3为不同包装处理对大米脂肪酸和过氧化值的影响

五、具体实施方式

实施例1

1.纳米包装袋制备

(1)制备纳米母粒：按重量百分比将纳米复合粉体(纳米Ag 30％、纳米TiO₂40％和纳米SiO₂30％)混合均匀，再加入LDPE 70％和分散剂10％，混匀后经单螺杆或双螺杆挤出机 挤出造粒，成为纳米母粒；

(2)制备缓释抗氧化母粒：按重量百分比称取：α-生育酚4％、纳米SiO₂36％和LDPE60％，经密闭式炼塑机加工，成为缓释抗氧化母粒；

(3)将爽滑剂2％、LLDPE80.5％、步骤(1)得到的纳米母粒5％和步骤(2)得到的缓释抗氧化母粒12.5％在搅拌器里共混，将混匀的物料投入塑料挤出机中经熔融挤出、吹膜工艺制成厚度为100μm的成品膜，最后经制袋工艺按设计规格制成大米缓释型纳米保鲜包装袋。

2.普通PE包装袋的制备

使用LDPE和LLDPE按照质量比1∶1混合，进行与纳米包装材料同等规格的吹膜、制袋，制得普通PE包装袋。

3.纳米缓释保鲜材料对大米的贮藏应用

(1)预处理

研究设置纳米PE包装组、普通PE包装组及无包装组三个试验组。其中，纳米PE包装组和普通PE包装组每袋盛放大米500g后进行密封(规格为15cm×20cm)，无包装组按照每份500g分装在15cm×20cm大小的托盘中，三个处理组分别设置50份。然后模拟夏季高温高湿气候条件(温度37℃±0.5，相对湿度85％)将样品放入人工气候箱中储藏10周。

(2)测定指标

每2周取一次样品进行相关指标的测定，包括：不同包装袋袋内O2和CO2体积分数、脂肪酸和过氧化值。

(3)结果判定

由图1可知，不同包装处理的大米在外观上差异显著。从图1B和G可以明显的看出，无包装处理的大米颜色明显有发黄现象，且有霉菌斑的产生，大米透明度低，还有腹白米。观察普通包装处理的大米外观变化(图1H和E)发现在大米与包装袋的接触面有霉菌斑的形成，且也可发现黄粒米及腹白米的产生，但普通包装组大米的霉变及黄变现象没有无包装组大米的严重。纳米包装处理大米贮藏10周后(图1F和I)在大米表面没有发现明显的霉菌斑，但仍可发现有少量的黄粒米和腹白米。通过比较无包装处理、普通包装处理及纳米包装处理大米的外观变化发现，无包装组大米其外观变化最显著，品质劣变严重，其次是普通包装组大米，而纳米包装组大米的品劣变现象不显著，说明纳米材料对大米外观品质的劣变有延缓作用。

由图2可知，包装袋内O₂和CO₂体积分数受到包装材料厚度、透气性和大米包装量等因 素的影响。在大米整个储藏期间，普通包装和纳米包装组袋内O₂和CO₂的变化分别如图2A和B所示，两种包装袋内O₂体积分数逐渐降低，而CO₂逐渐升高，说明两种包装材料处理均能够通过自发气调实现更低的O₂和更高的CO₂水平。贮藏至8周，与普通包装相比，纳米包装袋内形成一个更低O₂水平和更高CO₂水平(P＜0.05)，在贮藏10周，普通包装组袋内O₂体积分数反而低于纳米包装组，CO₂体积分数也高于纳米包装组，这可能是因为普通包装组大米表面生成大量霉菌斑，而霉菌属于好氧型真菌，霉菌的大量生长需要消耗较多O₂并排放CO₂，故在第10周出现普通包装组袋内O₂低于纳米包装组而CO₂高于纳米包装组的现象。

图3A中，三个包装组大米脂肪酸都在第八周出现最大值，分别为无包装20.10mg KOH/100g，普通包装17.35mg KOH/100g，纳米包装13.45mg KOH/100g，纳米包装组大米的脂肪酸值达到最大时显著小于无包装组和普通包装组大米(p＜0.05)；在第8周之后，三种包装处理大米的脂肪酸值又都呈下降趋势，纳米包装组大米脂肪酸值最低；图3B中，随着储藏时间的延长，无包装、普通包装和纳米包装三种处理大米的过氧化值均呈现逐渐上升趋势，在第10周三组大米的过氧化值由0.19meq/kg分别升至1.13、0.75和0.41meq/kg(P＜0.05)。图3说明普通包装处理和纳米包装处理均能够显著抑制大米贮藏过程中的脂肪氧化，且纳米包装处理显著优于普通包装。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本专利的保护范围内。