一种果蔬用抗菌减震泡沫的制作方法

本发明属于食品加工中的保鲜技术领域，特别涉及了一种果蔬用抗菌减震泡沫。

背景技术：

中国是果蔬生产大国，近10年来水果产量一直稳居世界第一，水果总产量连年攀升，由2010年的6225万吨上升到2015年的2.14亿吨，同比上升3.4倍。蔬菜产业也已成为中国农业和农村经济发展的支柱产业，种植面积仅次于粮食，成为中国第二大农作物。由于果蔬产品具有易腐性、季节性和地域性的特点，加之长期以来，我国农产品生产比较重视产前和产中的栽培，忽视采后物流保鲜，导致果蔬产品产后损腐率严重，年损失就达2400亿元。造成果蔬贮藏期间损失的原因可以概括为自身生理活动影响和外界伤害两个方面。一些产品的水分含量高，果皮薄，贮藏性能差，易受机械损伤等各种因素造成均会直接或间接地影响果蔬采后生理活动，同时为病原微生物侵染提供有利条件，从而加重果蔬损失。目前随着互联网的快速发展，物流电商作为果蔬销售的一个新途径，越来越成为产业发展的新方向。但是在电商物流过程中，最直接面临的问题是果蔬运输过程中的保护问题。果蔬在快递物流过程中，难免会有剧烈的震动导致水果表皮破坏腐烂变质，果蔬内包装中的减震材料成为果蔬物流电商发展的瓶颈问题。目前果蔬物流保鲜过程中采用的减震材料基本为聚乙烯、聚苯乙烯材质，这些高分子材料分子结构稳定，难以降解，对生态环境还会造成潜在危害，形成严重的“白色污染”；另一方面目前的减震包装材料只是起到单一的减震功能，不具备抑菌，控制贮藏环境中有害微生物的作用。因此开发具有抗菌、可降解等复合功能的减震包装材料，成为果蔬物流贮藏产业面临的新挑战。

聚乳酸是利用玉米等来源的乳酸为原料生产的新型聚酯材料。聚乳酸具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是世界公认的环境友好材料。聚乳酸在国内已经被广泛应用于食品包装薄膜、包装袋、包装盒和餐具，美、日、欧洲国家等也均已开发出多种以pla为原料的绿色包装材料。被定义为最有发展前途的新型生物可降解包装材料。利用聚乳酸制备减震泡沫材料，可减少传统塑料材料造成的环境问题，为现代物流包装材料带来新的方向。

长期以来，化学保鲜剂在控制采后果蔬腐烂和延缓采后果蔬衰老方面发挥着重要作用。然而随着人们生活质量的提高，化学保鲜剂的残留等问题越来越引起人们的重视。在全球提倡绿色化的今天，生物源保鲜剂因没有化学防腐保鲜剂所带来的环境污染、农药残留及抗药性等问题，日益受到人们的关注。植物挥发油是从植物中提取出来的一类具有芳香气味的，且具有一定挥发性的油状液体总称。美国fda通常将植物挥发油作为“一般认为安全的物质”(generallyrecognizedassafe，gras)来使用。由于植物挥发油具有良好的抑菌及抗氧化活性，受到国内外研究人员的关注。本发明的研究团队前期研究发现芳樟醇和柠檬醛具有挥发性，可散布在包装空间内，通过熏蒸处理能有效抑制果蔬贮藏过程中的致病菌和致腐菌，且两者共用有很好的协同增效作用，对维持果蔬品质，抑制霉变发生具有显著作用。芳樟醇和柠檬醛分别来自芳樟和山苍子等植物，将其加入到聚乳酸中制成减震材料，可以使泡沫材料具有减震的同时还具有安全高效的广谱抑菌效果。

技术实现要素：

针对物流过程中震荡造成果蔬易腐败变质的问题，本发明的目的是提供一种具有抗菌功能的聚乳酸减震泡沫。为果蔬在物流过程中品质保持提供一种安全、高效的保鲜材料，起到延长果蔬采后贮藏时间，减少物流损失的作用。

为实现本发明的发明目的，发明人提供如下技术方案：

一种果蔬用抗菌减震泡沫，主要由聚乳酸添加复合抗菌剂、柠檬酸三丁酯和碳酸氢钠采用模板制孔法制备而成，其中：所述的复合抗菌剂由按质量比为1:9～9:1的芳樟醇和柠檬醛的混合组成；聚乳酸与复合抗菌剂的质量比为1:0.1～1:0.2，聚乳酸与柠檬酸三丁酯的质量比为1:0.03～1:0.05，聚乳酸与碳酸氢钠的质量比为1:12～1:15。

作为优选方案，根据本发明所述的一种果蔬用抗菌减震泡沫，其中，所述的模板制孔法按如下操作：聚乳酸加入到氯仿或者二氯甲烷中制成溶液，再加入复合抗菌剂和柠檬酸三丁酯搅拌均匀，最后加入碳酸氢钠搅拌后倒入磨具中自然干燥，得到的固体放入枸橼酸的饱和水溶液中浸泡反应，待无气泡放出后取出泡沫，真空干燥得白色聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫。

发明人研究芳樟醇和柠檬醛在多种果蔬物流中的贮藏效果，发现两种挥发油均对果蔬的硬度、可溶性固型物、感官品质、霉变率具有很好的控制效果，且两者复配使用具有协同增效作用。将两者添加入聚乳酸泡沫中，可增加材料的抑菌性能，本发明的果蔬用抗菌减震泡沫可用于果蔬物流运输及贮藏过程中的微生物控制、减少机械损伤、品质保持。

本发明的聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫可用于新鲜易损伤果蔬如杨梅、蓝莓、水蜜桃、小番茄等的贮藏运输中。应用工艺如下：挑选成熟，健康果实，预冷后装入塑料框中，框底放入本发明的果蔬用抗菌减震泡沫，置于冷库中贮藏或运输销售，利用植物精油挥发性进行熏蒸保鲜，同时达到运输过程中的减震效果。

作为优选，根据本发明所述的一种果蔬用抗菌减震泡沫，其制备方法包括如下步骤：

(1)聚乳酸溶液的配制：将聚乳酸母粒加入到氯仿或者二氯甲烷中，按质量比为1:7～1:9的比例混合，40-60℃下充分搅拌溶解，备用；

(2)复合抗菌剂的配制：将芳樟醇和柠檬醛按质量比为1:9～9:1的比例混合，搅拌均匀后备用；

(3)取上述(1)中聚乳酸溶液，按比例加入复合抗菌剂和柠檬酸三丁酯，聚乳酸与复合抗菌剂的质量比为1:0.1～1:0.2，聚乳酸与柠檬酸三丁酯的质量比为1:0.03～1:0.05，搅拌均匀后备用；

(4)在上述(3)的溶液中，按比例加入碳酸氢钠，聚乳酸与碳酸氢钠质量比为1:12～1:15，机械搅拌后倒入磨具中自然干燥；将干燥后的固体放入枸橼酸的饱和水溶液中30～80℃下浸泡反应，待无气泡放出后取出泡沫，真空干燥得白色聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1).本发明采用的芳樟醇和柠檬醛两种植物挥发油来自芳樟和山苍子等植物，为天然物质，与果蔬接触后不产生对人体有害物质，具有很高的安全性，优于目前使用的化学保鲜剂。而且两种植物源物质同时复配使用，具有更好的广谱抗菌效果，对果蔬贮藏过程中的多种微生物均存在抑制效果。

(2).本发明采用模板制孔法制备抗菌聚乳酸泡沫，植物源抗菌剂在最终的基质材料中具有很好的负载率。通常聚乳酸泡沫生产工艺多为挤出发泡或者co2发泡，发泡过程需要100℃以上高温，如果采用传统工艺，芳樟醇、柠檬醛这些植物源挥发性抗菌剂损失率在95％以上，很难起到抗菌的效果。而本发明采用的模板制孔法，反应温度较低，解决了植物源抗菌剂因高温导致损失率高的难题。

(3).将芳樟醇、柠檬醛两种植物源抗菌剂加入到聚乳酸中，可以起到缓释释放的效果。抗菌剂溶解在聚乳酸基质中，表面的植物精油挥发到周围空间的速度较快，而内部的精油则需要一定的时间迁移到材料表面才能进一步挥发，因此起到了缓释释放的效果。这就使抗菌泡沫不仅能在物流过程中起到减震的作用，而且还能在存放的过程中，使包装内部的植物精油浓度长时间维持在一个有效范围内，起到长效的保鲜效果，减少果蔬物流贮运过程中的损失。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的果蔬用抗菌减震泡沫的扫描电镜图。

图2是本发明的果蔬用抗菌减震泡沫对金黄色葡萄球菌的抑制效果照片。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。

实施例1

取10g聚乳酸加入70g二氯甲烷中，40℃下充分搅拌溶解，加入0.2g芳樟醇、0.8g柠檬醛、0.3g柠檬酸三丁酯，搅拌均匀后加入120g碳酸氢钠，机械搅拌15min，倒入磨具中25℃下自然干燥。将干燥后的固体放入枸橼酸的饱和水溶液中30℃下浸泡反应，待无气泡放出后取出泡沫，真空干燥得白色聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫。经检测，该果蔬用抗菌减震泡沫的孔隙率为90.7％，弹性为0.67。

实施例2

取20g聚乳酸加入160g氯仿中，50℃下充分搅拌溶解，加入1g芳樟醇、2g柠檬醛、0.8g柠檬酸三丁酯，搅拌均匀后加入240g碳酸氢钠，机械搅拌15min，倒入磨具中25℃下自然干燥。将干燥后的固体放入枸橼酸的饱和水溶液中60℃下浸泡反应，待无气泡放出后取出泡沫，真空干燥得白色聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫。经检测，该果蔬用抗菌减震泡沫的孔隙率为90.1％，弹性为0.52。

实施例3

取5g聚乳酸加入45g氯仿中，55℃下充分搅拌溶解，加入0.8g芳樟醇、0.2g柠檬醛、0.2g柠檬酸三丁酯，搅拌均匀后加入75g碳酸氢钠，机械搅拌15min，倒入磨具中25℃下自然干燥。将干燥后的固体放入枸橼酸的饱和水溶液中80℃下浸泡反应，待无气泡放出后取出泡沫，真空干燥得白色聚乳酸果蔬用抗菌减震泡沫。经检测，该果蔬用抗菌减震泡沫的孔隙率为92.6％，弹性为0.61。

实验例1本发明果蔬用抗菌减震泡沫的抑菌试验

测试方法：以金黄色葡萄球菌为试验对象。将金黄色葡萄球菌液涂布在平板中央，称取实施例1中制备的果蔬用抗菌减震泡沫0.5g放入到培养皿盖中央，将平板倒置，于(37±0.5)℃的生化培养箱内培养2d，抑菌结果见图2。证明本发明果蔬用抗菌减震泡沫对金黄色葡萄球菌明显的抑制效果。

实验例2本发明果蔬用抗菌减震泡沫在杨梅贮运中的应用

试验材料：东魁杨梅，购于浙江仙居。

试验处理为：

取杨梅500g，挑选成熟、健康果实，预冷后装入塑料框中，框底放入实施例2中果蔬用抗菌减震泡沫，未加保鲜剂的为对照组，在振动参数分别为：加速度a＝1.05m/s²、速率v＝0.28cm/s、位移d＝24.6um条件下振动10min后，将整框杨梅采用pe膜包装扎口，置于4℃条件下贮藏。2种处理相比，贮藏15天后腐烂率分别为：实施例组为19.7％、对照组为43.5％。证明本发明果蔬用抗菌减震泡沫对杨梅具有较好的保鲜效果。

实验例3本发明果蔬用抗菌减震泡沫在草莓贮运中的应用

试验材料：红颊草莓，购于浙江建德。

试验处理为：

取草莓500g，挑选成熟、健康果实，预冷后装入塑料框中，框底放入实施例3中果蔬用抗菌减震泡沫，未加保鲜剂的为对照组，在振动参数分别为：加速度a＝1.05m/s²、速率v＝0.28cm/s、位移d＝24.6um条件下振动10min后，将整框草莓采用pe膜包装扎口，置于4℃条件下贮藏。2种处理相比，贮藏15天后腐烂率分别为：实施例组为16.2％、对照组为38.4％。证明本发明果蔬用抗菌减震泡沫对草莓具有较好的保鲜效果。