本发明涉及一种生物质食品防腐剂的制备方法，属于食品防腐剂制备技术领域。
背景技术：
食品防腐剂是抑制物质腐败的药剂。即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。
我国规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等30种。但是，现有的防腐剂以化学防腐剂为主，往往含有大量对人体有害的物质，例如苯甲酸盐可能会引起食物中毒现象，山梨酸和山梨酸钾是国际上公认的安全防腐剂，但过量摄入也会影响人体新陈代谢的平衡，还有些防腐剂可能会引起癌症、导致畸形或者引起食物中毒等，此外，现有的防腐剂防腐效果较差，导致食物的保存期较短，难以满足市场需求。
精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的含高精氨酸的强碱性蛋白质，它对枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、胚芽乳杆菌、干酪乳杆菌、粪链球菌等均有较强抑制作用，但对革兰氏阴性细菌抑制效果不明显。研究发现，鱼精蛋白可与细胞膜中某些涉及营养运输或生物合成系统的蛋白质作用，使这些蛋白质的功能受损，进而抑制细胞的新陈代谢而使细胞死亡。鱼精蛋白在中性和碱性介质中的抗菌效果更为显著。
香精油蕴藏在热带的芳香植物的根、树皮、种子或果实的提取物中，一直是人们比较感兴趣的天然防腐剂之一。丁香油中含有丁香酚、鞣质等。研究发现，丁香油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、酵母、黑曲霉等食品有广谱抑菌作用，且在100 ℃以内对热稳定，其突出特点是抑制真菌作用强。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前化学防腐剂防腐效果差，且含有大量对人体和环境有害的物质，导致食品保存期较短，长期食用危害人体健康的弊端，提供了一种提取丁香油备用，再将鱼刺、蜂胶和猪粪混合发酵，利用微生物对鱼刺微腐处理，使其表面布满微小孔洞，再从鲱鱼精巢中提取鱼精蛋白浓缩液，在偶联剂的作用下与备用丁香油及微孔鱼刺炭反应，制得防腐剂的方法。本发明利用具有广谱抑菌性的丁香油和鱼精蛋白作为防腐物质，再用具有巨大比表面积的鱼刺炭来吸附防腐物质，使其负载在微孔鱼刺炭内部孔隙中，起到保护及缓释作用，且所用原材料天然无毒，防腐有效期长，既解决了传统化学防腐剂对人体和环境有害的问题，又弥补了防腐效果差导致食品保存期短的缺陷，具有极佳的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取500～600g丁香，用谷物粉碎机粉碎10～15min后，置于蒸馏烧瓶中，按丁香与蒸馏水质量比为1:3，向烧瓶中加入蒸馏水，并接上冷凝管，加热沸腾20～30min，收集蒸馏得到的油水混合物，将其转至分液漏斗中，静置分层20～30min，分离得到上层丁香油，备用；
（2）分别称取500～600g鱼刺、200～300g蜂胶、700～800g猪粪和2～3L去离子水，混合后放入陶瓷发酵罐中，在温度为30～40℃、空气相对湿度为60～70%环境下，自然发酵微腐处理7～9天，处理结束后用去离子水冲洗20～30min，得到表面微腐后的鱼刺，将其放入炭化炉中，在氮气氛围下，以200～300℃的温度炭化2～3h，得到微孔鱼刺炭，备用；
（3）称取300～400g鲱鱼精巢，放入组织匀浆机中匀浆粉碎20～30min，将得到的匀浆物和浓度为0.3mol/L硫酸混合后，酸解反应1～2h，再向酸解物中加入900～1000mL浓度为0.1mol/L氯化钠溶液，搅拌反应1～3h后，用3层纱布过滤得到滤液；
（4）按质量比为1:3，向上述滤液中加入质量分数为70%乙醇溶液，搅拌15～20min后，用离心机以2000～3000r/min转速离心处理10～15min，分离得到上清液，将其放入旋转蒸发仪中旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到鲱鱼鱼精蛋白浓缩液；
（5）按重量份数计，称取20～30份步骤（1）备用的丁香油、30～40份步骤（2）备用的微孔鱼刺炭、50～60份上述鲱鱼鱼精蛋白浓缩液和3～5份硅烷偶联剂KH-550，依次放入反应釜中，在40～50℃下搅拌反应3～5h后，过滤得到滤渣，用真空冻干机冻干后，即得生物质食品防腐剂。
本发明的应用方法：将本发明制得的食品防腐剂添加至食品包装袋中，添加量为食品总质量的0.2～0.5%，添加完毕，静置密封即可。经检测，本发明食品防腐剂防腐效果好，广谱抗菌性强，可有效防止肉毒杆菌等有害微生物的生长和繁殖，延长食品保存期10～15天，并可有效保持食品原有的营养成份、风味和色泽，值得推广与使用。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，所得食品防腐剂具有较好的防腐效果和较强的抗菌性能，可有效抑制食品中的致病菌和腐败菌，延长食品保存期10～15天；
（2）本发明食品防腐剂安全环保无毒，稳定性好，对人体健康无危害。
具体实施方式
首先称取500～600g丁香，用谷物粉碎机粉碎10～15min后，置于蒸馏烧瓶中，按丁香与蒸馏水质量比为1:3，向烧瓶中加入蒸馏水，并接上冷凝管，加热沸腾20～30min，收集蒸馏得到的油水混合物，将其转至分液漏斗中，静置分层20～30min，分离得到上层丁香油，备用；再分别称取500～600g鱼刺、200～300g蜂胶、700～800g猪粪和2～3L去离子水，混合后放入陶瓷发酵罐中，在温度为30～40℃、空气相对湿度为60～70%环境下，自然发酵微腐处理7～9天，处理结束后用去离子水冲洗20～30min，得到表面微腐后的鱼刺，将其放入炭化炉中，在氮气氛围下，以200～300℃的温度炭化2～3h，得到微孔鱼刺炭，备用；然后称取300～400g鲱鱼精巢，放入组织匀浆机中匀浆粉碎20～30min，将得到的匀浆物和浓度为0.3mol/L硫酸混合后，酸解反应1～2h，再向酸解物中加入900～1000mL浓度为0.1mol/L氯化钠溶液，搅拌反应1～3h后，用3层纱布过滤得到滤液；按质量比为1:3，向上述滤液中加入质量分数为70%乙醇溶液，搅拌15～20min后，用离心机以2000～3000r/min转速离心处理10～15min，分离得到上清液，将其放入旋转蒸发仪中旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到鲱鱼鱼精蛋白浓缩液；最后按重量份数计，称取20～30份备用的丁香油、30～40份备用的微孔鱼刺炭、50～60份上述鲱鱼鱼精蛋白浓缩液和3～5份硅烷偶联剂KH-550，依次放入反应釜中，在40～50℃下搅拌反应3～5h后，过滤得到滤渣，用真空冻干机冻干后，即得生物质食品防腐剂。
实例1
首先称取500g丁香，用谷物粉碎机粉碎10min后，置于蒸馏烧瓶中，按丁香与蒸馏水质量比为1:3，向烧瓶中加入蒸馏水，并接上冷凝管，加热沸腾20min，收集蒸馏得到的油水混合物，将其转至分液漏斗中，静置分层20min，分离得到上层丁香油，备用；再分别称取500g鱼刺、200g蜂胶、700g猪粪和2L去离子水，混合后放入陶瓷发酵罐中，在温度为30℃、空气相对湿度为60%环境下，自然发酵微腐处理7天，处理结束后用去离子水冲洗20min，得到表面微腐后的鱼刺，将其放入炭化炉中，在氮气氛围下，以200℃的温度炭化2h，得到微孔鱼刺炭，备用；然后称取300g鲱鱼精巢，放入组织匀浆机中匀浆粉碎20min，将得到的匀浆物和浓度为0.3mol/L硫酸混合后，酸解反应1h，再向酸解物中加入900mL浓度为0.1mol/L氯化钠溶液，搅拌反应1h后，用3层纱布过滤得到滤液；按质量比为1:3，向上述滤液中加入质量分数为70%乙醇溶液，搅拌15min后，用离心机以2000r/min转速离心处理10min，分离得到上清液，将其放入旋转蒸发仪中旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到鲱鱼鱼精蛋白浓缩液；最后按重量份数计，称取20份备用的丁香油、30份备用的微孔鱼刺炭、50份上述鲱鱼鱼精蛋白浓缩液和3份硅烷偶联剂KH-550，依次放入反应釜中，在40℃下搅拌反应3h后，过滤得到滤渣，用真空冻干机冻干后，即得生物质食品防腐剂。
将本发明制得的食品防腐剂添加至食品包装袋中，添加量为食品总质量的0.2%，添加完毕，静置密封即可。经检测，本发明食品防腐剂防腐效果好，广谱抗菌性强，可有效防止肉毒杆菌等有害微生物的生长和繁殖，延长食品保存期10天，并可有效保持食品原有的营养成份、风味和色泽，值得推广与使用。
实例2
首先称取550g丁香，用谷物粉碎机粉碎13min后，置于蒸馏烧瓶中，按丁香与蒸馏水质量比为1:3，向烧瓶中加入蒸馏水，并接上冷凝管，加热沸腾25min，收集蒸馏得到的油水混合物，将其转至分液漏斗中，静置分层25min，分离得到上层丁香油，备用；再分别称取550g鱼刺、250g蜂胶、750g猪粪和3L去离子水，混合后放入陶瓷发酵罐中，在温度为35℃、空气相对湿度为65%环境下，自然发酵微腐处理8天，处理结束后用去离子水冲洗25min，得到表面微腐后的鱼刺，将其放入炭化炉中，在氮气氛围下，以250℃的温度炭化3h，得到微孔鱼刺炭，备用；然后称取350g鲱鱼精巢，放入组织匀浆机中匀浆粉碎25min，将得到的匀浆物和浓度为0.3mol/L硫酸混合后，酸解反应2h，再向酸解物中加入950mL浓度为0.1mol/L氯化钠溶液，搅拌反应2h后，用3层纱布过滤得到滤液；按质量比为1:3，向上述滤液中加入质量分数为70%乙醇溶液，搅拌18min后，用离心机以2500r/min转速离心处理13min，分离得到上清液，将其放入旋转蒸发仪中旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到鲱鱼鱼精蛋白浓缩液；最后按重量份数计，称取25份备用的丁香油、35份备用的微孔鱼刺炭、55份上述鲱鱼鱼精蛋白浓缩液和4份硅烷偶联剂KH-550，依次放入反应釜中，在45℃下搅拌反应4h后，过滤得到滤渣，用真空冻干机冻干后，即得生物质食品防腐剂。
将本发明制得的食品防腐剂添加至食品包装袋中，添加量为食品总质量的0.4%，添加完毕，静置密封即可。经检测，本发明食品防腐剂防腐效果好，广谱抗菌性强，可有效防止肉毒杆菌等有害微生物的生长和繁殖，延长食品保存期13天，并可有效保持食品原有的营养成份、风味和色泽，值得推广与使用。
实例3
首先称取600g丁香，用谷物粉碎机粉碎15min后，置于蒸馏烧瓶中，按丁香与蒸馏水质量比为1:3，向烧瓶中加入蒸馏水，并接上冷凝管，加热沸腾30min，收集蒸馏得到的油水混合物，将其转至分液漏斗中，静置分层30min，分离得到上层丁香油，备用；再分别称取600g鱼刺、300g蜂胶、800g猪粪和3L去离子水，混合后放入陶瓷发酵罐中，在温度为40℃、空气相对湿度为70%环境下，自然发酵微腐处理9天，处理结束后用去离子水冲洗30min，得到表面微腐后的鱼刺，将其放入炭化炉中，在氮气氛围下，以300℃的温度炭化3h，得到微孔鱼刺炭，备用；然后称取400g鲱鱼精巢，放入组织匀浆机中匀浆粉碎30min，将得到的匀浆物和浓度为0.3mol/L硫酸混合后，酸解反应2h，再向酸解物中加入1000mL浓度为0.1mol/L氯化钠溶液，搅拌反应3h后，用3层纱布过滤得到滤液；按质量比为1:3，向上述滤液中加入质量分数为70%乙醇溶液，搅拌20min后，用离心机以3000r/min转速离心处理15min，分离得到上清液，将其放入旋转蒸发仪中旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到鲱鱼鱼精蛋白浓缩液；最后按重量份数计，称取30份备用的丁香油、40份备用的微孔鱼刺炭、60份上述鲱鱼鱼精蛋白浓缩液和5份硅烷偶联剂KH-550，依次放入反应釜中，在50℃下搅拌反应5h后，过滤得到滤渣，用真空冻干机冻干后，即得生物质食品防腐剂。
将本发明制得的食品防腐剂添加至食品包装袋中，添加量为食品总质量的0.5%，添加完毕，静置密封即可。经检测，本发明食品防腐剂防腐效果好，广谱抗菌性强，可有效防止肉毒杆菌等有害微生物的生长和繁殖，延长食品保存期15天，并可有效保持食品原有的营养成份、风味和色泽，值得推广与使用。