一种果蔬防腐保鲜剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及果蔬防腐剂的生产
技术领域：
，具体涉及一种果蔬防腐保鲜剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐(LAE，CASNo.60372-77-2)是一种阳离子表面活性剂，结构式如下图：LAE具有阳离子的头部和非极性的尾部，油水分布系数很低，能够在产品的水相中富集，水溶性好(20℃，247g/kg)，特别在水基质的体系中有较强的抑菌效果且在pH3～7范围内化学性质稳定。LAE具有很强的抑菌能力，可作为食品级防腐剂使用。相关的毒性试验表明，LAE经摄入后，可以在人体内迅速水解并转化为内源性成分，它们最终作为二氧化碳和尿素排泄。因此，在规定的剂量内使用LAE不会对人体产生任何危害。LAE的低毒性和高抑菌活性使得其成为控制食品微生物的较好选择。2005年，美国FDA批准LAE为GRAS(一般公认安全)类食品添加剂，2007年通过了欧洲食品安全管理局(EFSA)的安全食品认证，2011年国际食品法典委员会将LAE列入食品添加剂通用法典标准中，许可LAE作为防腐剂用于20多种食品及生鲜农产品中。有研究表明，虽然LAE有很高的抑菌活性，但当添加在成分复杂的食品体系如肉制品中时，极容易与食品中一些成分相互作用，导致抑菌防腐能力有所下降。柑橘类水果和青椒是目前食用非常广泛的果蔬，但也很容易出现腐烂现象，不易保藏。而这类带皮食用的果蔬对防腐剂的安全性要求也更高，因此对其的防腐保鲜难度会更大。目前市场上常用的果蔬保鲜剂主要分为化学合成类保鲜剂和天然保鲜剂。虽然一些天然保鲜剂安全性高，但是其生产成本也往往很高，所以化学保鲜剂仍是主流。化学保鲜剂目前主要存在的问题是有些化学物质残留后对人体产生危害。因此，安全、高效、绿色的化学果蔬保鲜剂是目前市场所需要的。技术实现要素：本发明提供了一种果蔬防腐保鲜剂，选用食品级安全防腐剂替代目前常用的化学保鲜剂在达到良好保鲜效果的同时，提高果蔬的食用安全性。一种果蔬防腐保鲜剂，活性成分包括Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐和尼泊金甲酯钠，两者质量比为0.25～4:1。所述两种原料均为食品级安全防腐剂。本发明在体系外联合药敏试验中发现，Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐和尼泊金甲酯钠联用时的部分抑制浓度指数(FIC)为0.375。目前，相关文献表明，两种抑菌剂联用时，FIC<1说明二者有协同抑菌作用，且FIC越小，说明二者协同效果更好。因此，Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐和尼泊金甲酯钠具有协同增效作用。作为优选，所述果蔬防腐保鲜剂中Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐与尼泊金甲酯钠质量比为2～4:1。作为优选，所述果蔬防腐保鲜剂还包括成膜剂。成膜剂的使用有助于保鲜剂附着于果蔬表面，利于保鲜剂中的活性成分有效发挥作用。作为优选，所述成膜剂为壳聚糖。壳聚糖作为成膜剂，能抑制果蔬呼吸代谢和水分蒸发。壳聚糖为阳离子多糖，与带正电荷的LAE联用不会发生静电结合而沉淀。此外，LAE水溶液为弱酸性，壳聚糖在弱酸性环境下能更好溶解。作为优选，所述果蔬防腐保鲜剂还包括有机酸水溶液。为了促进壳聚糖的溶解，可选择添加有机酸助溶。所述有机酸可选用醋酸或柠檬酸。所述果蔬防腐保鲜剂的pH值为3.5～5。具体地，所述果蔬防腐保鲜剂，以质量百分比计，其组分包括：Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐0.04～0.08％、尼泊金甲酯钠0.03～1.0％、壳聚糖1～2％、醋酸或柠檬酸0.5～2％、其余为水。作为优选，以质量百分比计，其组分包括：包括：Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐0.06～0.08％、尼泊金甲酯钠0.03～0.05％、壳聚糖1～1.5％、醋酸或柠檬酸0.5～1％、其余为水。作为优选，以质量百分比计，其组分包括：Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐0.06％-0.08％、尼泊金甲酯钠0.03％-0.04％、壳聚糖1.5％、醋酸0.5％、其余为水。该配比能使储藏25d的金桔的好果率显著高于空白对照，腐烂指数明显降低，能达到阳性对照噻苯咪唑相当的防腐效果。本发明还提供了所述果蔬防腐保鲜剂的制备方法，包括：按照配比将Nα-月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐、尼泊金甲酯钠和壳聚糖加入水中搅拌，再加入醋酸或柠檬酸搅拌至溶液呈透明即得所述果蔬防腐保鲜剂。所述水可以是自来水、去矿质水、蒸馏水，可以适当加热成温水，有助于组分溶解。本发明提供的果蔬防腐保鲜剂涂抹于果蔬表面，能够有效发挥其抑菌防腐作用；而且所述果蔬防腐保鲜剂中各组分均为无毒、安全性较高的食品添加剂，特别适用于带皮直接食用的果蔬。本发明提供了所述的果蔬防腐保鲜剂在金桔中的应用。具体地，将金桔分级、洗净、晾干，用所述果蔬防腐保鲜剂处理，再取出、晾干后直接室温下保藏。所述处理可以为直接将金桔浸泡于保鲜剂中或将保鲜剂涂抹或喷涂于果蔬表面。本发明具备的有益效果：(1)本发明果蔬防腐保鲜剂中LAE与尼泊金甲酯钠达到协同增效作用，提高抑菌防腐能力，降低添加剂的添加量即可达到较好抑菌效果，提高果蔬的食用安全性。(2)本发明果蔬防腐保鲜剂应用于果蔬表面，避免LAE与食品成分发生相互作用，使其能够有效发挥防腐保鲜作用。(3)本发明果蔬防腐保鲜剂能够显著降低果蔬的腐烂指数，提高好果率，并且能够推迟果蔬硬度和VC含量的下降，从而减缓在储藏过程中果蔬感官品质和营养品质的下降。附图说明图1为LAE浓度对金桔储藏25d后好果率和腐烂指数的影响。图2为尼泊金甲酯钠浓度对金桔储藏25d后好果率和腐烂指数的影响。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例11、LAE对霉菌菌丝抑制率的影响100μL的孢子悬液在准备好的PDA培养基上均匀涂布，28℃培养5d，备用。将LAE和PDA配置成终浓度为100-800μg/mL的含药培养基，灭菌后倒入平皿，冷却备用。用无菌打孔器在已经培养5d的霉菌培养基上取直径5mm的菌块，转移到含药培养基中央，28℃培养箱培养。接种后每隔一段时间测定2种霉菌的菌斑直径。以未加LAE的PDA培养基为空白对照，实验重复3次。式中C：空白对照组菌斑直径(mm)；T：不同LAE浓度下的菌斑直径(mm)；5mm为打孔器直径。结果如表1。表1LAE对两种青霉的菌丝抑制率由表1可知，LAE对霉菌菌丝的抑制效果与霉菌种类、LAE浓度和作用时间有关。随着LAE浓度的升高，对同一种霉菌来说，菌丝直径减小，菌丝抑制率上升。当LAE浓度在0-800μg/mL之间时，不同浓度的LAE对各霉菌菌丝抑制率有显著性差异(P<0.05)，说明LAE浓度对菌丝抑制率的影响较大。但当LAE浓度到800μg/mL后，LAE能完全抑制两种青霉菌丝的生长。总体来说，LAE浓度达到其对两种青霉菌的MIC后，都有较高的菌丝抑制率。2、LAE对金桔腐烂情况的影响将新鲜金桔分级、洗净、晾干；将金桔在不同浓度为0-1200μg/mL的LAE溶液中浸泡10min，捞出，晾干；将果蔬装入聚乙烯袋中不封口，室温下储藏；25d后计算好果率和腐烂指数；每个处理三个平行，每个平行组30个金桔。结果如图1所示，从图中可以看到，与空白对照组相比，能使金桔好果率和腐烂指数出现显著性变化的浓度分别为600μg/mL和400μg/mL。当LAE浓度达到1000μg/mL后，能将金桔的好果率提高至88％，腐烂指数降至6.5％，与阳性对照无显著性差异(P>0.05)。进一步升高LAE浓度，腐烂指数和好果率都没有显著性变化(P>0.05)。因此，对金桔进行浸泡时，要达到阳性对照的防腐效果，LAE单独使用时的最适浓度为1000μg/mL。3、LAE与几种防腐剂的复配筛选考虑到安全性和经济性，从GB-2760上允许使用的果蔬防腐保鲜剂中选择山梨酸钾、尼泊金甲酯钠、稳定态二氧化氯和食品级乳酸与LAE进行联合抑菌试验。初步筛选出能与LAE有协同抑菌效果的防腐剂，为后续复配应用奠定基础。测定山梨酸钾、尼泊金甲酯钠、食品级乳酸、稳定态二氧化氯单独使用时对各腐败菌的MIC。将LAE溶液与各防腐剂按棋盘法混合，测定两种防腐剂联合使用时各防腐剂的MIC。利用部分抑菌指数(FIC)判定防腐剂复配效果：FIC＝FIC1+FIC2式中：FIC<1为协同，FIC＝1为累加，FIC>1为拮抗。结果如表2所示。表2LAE与不同防腐剂联用时对指状青霉和意大利青霉混合菌的抑制效果注：MIC1表示LAE单独使用时的最低抑菌浓度；MICC1表示LAE和不同防腐剂联用时LAE的最低抑菌浓度；MIC2表示各防腐剂单独使用时的最低抑菌浓度；MICC2表示与LAE联用时各防腐剂的最低抑菌浓度。根据已有文献，FIC越小表明两种防腐剂之间的联合抑菌效果越好。由表2可知，对于柑橘类水果上两种主要腐败青霉的混合菌，尼泊金甲酯钠与LAE联用有最佳的增效作用。因此，我们选择与LAE联用时FIC最小的尼泊金甲酯钠进行复配。4、尼泊金甲酯钠对金桔腐烂情况的影响从图2可以看到，浓度2000μg/mL以上尼泊金甲酯钠的防腐效果与阳性对照没有显著差异(P>0.05)，可使金桔腐烂指数下降至10％以下，好果率维持在85％。比较图1和图2，可以发现2000μg/mL的尼泊金甲酯钠与1000μg/mL的LAE防腐效果相当。说明与LAE相比，尼泊金甲酯钠的使用浓度需要更高，这也与体外抑菌试验结果一致。考虑到目前尼泊金甲酯钠的市售价格是LAE的1/30，而体外联合药敏试验(见表2)表明LAE和尼泊金甲酯钠有协同抑菌效果。因此，在保证防腐效果的前提下，用尼泊金甲酯钠部分替代LAE，将有助于降低防腐剂的用量和成本，并提高果蔬的食用安全性。5、LAE与尼泊金甲酯钠复配优化控制壳聚糖浓度为15mg/mL时，防腐剂总浓度为1000μg/mL时，研究LAE的浓度变化对金桔好果率和腐烂指数的影响，结果见表3。从表3中可以看到，当LAE浓度在600μg/mL以上时，好果率与腐烂指数方能和阳性对照无显著性差异(P>0.05)。若继续提高尼泊金甲酯钠的取代用量，对金桔的防腐效果有所下降。LAE浓度降至400μg/mL后，金桔好果率下降至75％，腐烂指数上升明显，均与阳性对照有显著性差异(P<0.05)。因此，与尼泊金甲酯钠复配时，LAE的浓度范围为600-800μg/mL，不可低于600μg/mL。其中当其浓度为600μg/mL时，经济成本最低。表3LAE与尼泊金甲酯钠不同浓度组合对金桔好果率和腐烂指数的影响注：a-c不同字母之间表示不同浓度组合下好果率有显著性差异(P<0.05)；A-C不同字母之间表示不同浓度组合下腐烂指数有显著性差异(P<0.05)。在初步确定LAE的最低使用浓度为600μg/mL，继续优化二者的配比，结果如表4所示。从表4中可以看到，尼泊金甲酯钠浓度在300-400μg/mL时，好果率和腐烂指数与阳性对照均无显著性差异(P>0.05)。当其浓度下降至200μg/mL及以下时，与阳性对照相比，好果率下降明显，腐烂指数也有了显著性上升(P<0.05)，没有达到预定的标准。因此，在能达到与阳性对照的防腐效果无显著性差异的前提下，经济成本最低且能达到阳性对照相当的防腐效果的组合配方为：LAE浓度600μg/mL，尼泊金甲酯钠浓度300μg/mL，壳聚糖浓度为15mg/mL。表4LAE与尼泊金甲酯钠不同浓度组合对金桔好果率和腐烂指数的影响注：a-c不同字母之间表示不同浓度组合下好果率有显著性差异(P<0.05)；A-C不同字母之间表示不同浓度组合下腐烂指数有显著性差异(P<0.05)。实施例21、以纯净水为溶剂，按表5配制各溶液，其中T3为防腐效果好且经济成本最低的组合，对其进行实效验证。表5分组配比空白对照纯净水阳性对照0.06％噻苯咪唑T11.5％壳聚糖+0.5％醋酸T20.06％LAE+0.03％尼泊金甲酯钠T30.06％LAE+0.03％尼泊金甲酯钠+1.5％壳聚糖+0.5％醋酸2、将新鲜金桔分级、洗净、晾干；将金桔在上述几组试剂中浸泡10min，捞出，晾干；将果蔬装入聚乙烯袋中不封口，室温下储藏；每隔4d测定金桔好果率、腐烂指数及其它生理生化指标，共测25d；每个处理三个平行，每个平行组30个金桔。腐烂程度分级：0级：无腐烂1级:[0,1/4]2级:[1/4,2/4]3级:[2/4,3/4]4级:[3/4,4/4]结果如表6～9所示。表6金桔经不同方式处理后在储藏期内好果率的变化表7金桔经不同方式处理后在储藏期内腐烂指数的变化从表6和表7可以看出，本发明(T3)对金桔有良好的保鲜效果，优于空白对照组和其它几组试剂对照组,也能达到甚至超过阳性对照噻苯咪唑的防腐效果。在储藏末期，T3组将金桔的好果率维持在89.9％腐烂指数从28.7％降至7.7％。表8金桔经不同方式处理后在储藏期内VC含量的变化从表8中可知，在储藏期的前20d，本发明(T3)能有效减缓金桔果实中VC含量的下降程度，且明显优于常用于柑橘类水果保鲜的噻苯咪唑(阳性对照)的使用效果。表9金桔经不同方式处理后在储藏期内硬度的变化从表9中可以看到，从第10d开始，本发明(T3)的使用对金桔的硬度有较明显的维持作用。综上，本发明中LAE的新应用在25d的储藏期内有效降低金桔腐烂指数，提高好果率，并且推迟了金桔硬度和VC含量的下降，从而减缓在储藏过程中金桔感官品质和营养品质的下降。当前第1页1 2 3