一种食品级果蔬保鲜剂的制备方法与流程

本发明属于食品化学领域，涉及一种保鲜剂，具体来说是一种食品级果蔬保鲜剂的制备方法。

背景技术：

壳聚糖：是自然中大量存在的天然碱性多醣，无害，可降解，生物兼容性好，廉价且有优良的分散，保湿，成膜，抗菌性等诸多优点。利用其进行涂膜保鲜时，膜层具有通透，阻水性，对各种气体分子增加穿透阻力形成微气调环境，增加果蔬内二氧化碳含量，氧气降低，抑制果蔬呼吸代谢水分散失，减缓组织结构衰老。有效减少运输损耗，延长时间。

然壳聚糖膜自身固有缺点如机械去强度差，抑菌范围偏窄，故对此进行改性，以期获得更佳效果。

l-半胱氨酸：该物质也是自然广泛存在的具有生理功能的物质，可在动植物内有效防御有害物质增加活性，同时也是组成蛋白质的氨基酸类中唯一具有活性巯基的氨基酸，其还原性巯基可抑制水果的酶促褐变，同时具有抑菌作用，然而l-半胱氨酸为氨基酸类小分子物质，水溶液涂在水果表面不能形成保护膜，无法直接使用。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种食品级果蔬保鲜剂的制备方法，所述的这种食品级果蔬保鲜剂的制备方法要解决现有技术中保鲜剂机械去强度差，抑菌范围偏窄的技术问题。

本发明提供了一种一种食品级果蔬保鲜剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.05～0.5％氢氯酸溶液中，使得壳聚糖的体积百分比浓度为0.5～2％；在18～25℃环境平衡后，再加入1.2倍摩尔的壳聚糖粉末，在18～25℃下活性化0.5～2小时；

2)按照壳聚糖与l-半胱氨酸的摩尔比为1～3：1的比例称取l-半胱氨酸，将l-半胱氨酸加入，搅拌均匀，18～25℃下反应2～4小时后产生初始物；

3)将初始物倒入无水乙醇中抽滤，得到沉淀物后装入透析袋，用ph＝4的0.5～2mm氢氯酸溶液透析1次，然后用含质量百分比浓度为0.5～2％氯化钠的0.5～2mm氢氯酸透析1次，再用含质量百分比浓度为0.2～1％氯化钠的0.5～2mm氢氯酸溶液透析1次，最后冷冻干燥即得到食品级果蔬保鲜剂。进一步的，上述一种食品级果蔬保鲜剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.1％氢氯酸溶液中获得溶质质量与溶液体积比为1.0％的壳聚糖溶液，18～25℃环境平衡后，按摩尔比1：1.2再次加入壳聚糖粉末，在18～25℃下活性化1小时；

2)然后按照壳聚糖与l-半胱氨酸的摩尔比为2：1的比例称取l-半胱氨酸，将l-半胱氨酸溶解后缓慢加入，搅拌均匀，18～25℃下反应3小时后产生初始物；

3)将初始物倒入乙醇中抽滤，得到沉淀物后装入透析袋，用1mm氢氯酸溶液透析1次，然后用含质量百分比浓度为1％氯化钠的1mm氢氯酸透析1次，再用含质量百分比浓度为0.5％氯化钠的1mm氢氯酸溶液透析1次，最后冷冻干燥即得到食品级果蔬保鲜剂。

进一步的，制备过程中采用的原料的质量百分比如下：

壳聚糖43％；

l-半胱氨酸21.5％；

质量百分比浓度为1％的氢氯酸35.5％。

壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，特别值得指出的是溶解后的溶液中含有氨基(nh2+)，这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。同时，壳聚糖具有极强的吸附能力，有效杜绝金属离子、细菌等对蔬果造成的损害。本发明还利用了l-半胱氨酸可以加速谷蛋白的形成、防止老化的作用；可防止vc的氧化和褐变；预防放射线损伤作用。使得本发明具有抗氧化性和稳定性的特征。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明利用壳聚糖特有的良好成膜抗菌性与l-半胱氨酸良好的抑菌抗氧化性，采用化学改性法制取巯基含量300微摩尔/克(mmol/g)的l-半胱氨酸改性壳聚糖。本发明的果蔬保鲜剂安全卫生、保鲜效果优异。

附图说明

图1显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂的紫外光谱分析结果。

图2显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂的红外光谱分析结果。

图3显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂中巯基的含量。

图4显示了不同溶液对苹果切块进行的防褐变实验(纵列中：a.双蒸水b.1-mcp保鲜剂c.本发明的食品级果蔬保鲜剂)。

图5显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂对大肠杆菌抑制效果。

图6显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂对金黄色葡萄球菌抑制效果。

图7显示了本发明的食品级果蔬保鲜剂对蜡样芽孢杆菌抑制效果。

具体实施方式

下述实施例采用的原料：

壳聚糖、l-半胱氨酸、1-乙基(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、氯化钠、氢氧化钠、碘、碘化钾、硫代硫酸钠均为分析纯。可溶性淀粉、营养琼脂为食品级。抗菌测试菌株革兰氏阴性大肠杆菌、革兰氏阳性金黄色葡萄球、蜡样芽孢杆菌均为常规市售产品。

采用的设备：无菌工作台，恒温培养箱，压力蒸汽灭菌器，傅立叶变换红外光谱仪，紫外可见分光光度计，冷冻干燥机均为常规市售产品。

实施例1

食品级果蔬保鲜剂的制备方法如下描述：

将壳聚糖溶于质量百分比浓度为0.1％氢氯酸溶液中获得溶质质量与溶液体积比为1.0％的壳聚糖溶液，18～25℃环境平衡后，按摩尔比1：1.2再次加入壳聚糖粉末，在18～25℃下活性化1小时，然后按照壳聚糖与l-半胱氨酸的摩尔比为2：1的比例称取l-半胱氨酸，将l-半胱氨酸溶解后缓慢加入，搅拌均匀，18～25℃下反应3小时后产生初始物。

将初始物倒入乙醇中抽滤，得到沉淀物后装入透析袋，用1mm氢氯酸(ph＝4)溶液透析1次，然后用含质量百分比浓度为1％氯化钠的1mm氢氯酸透析1次，再用含质量百分比浓度为0.5％氯化钠的1mm氢氯酸溶液透析1次，最后冷冻干燥即得到食品级果蔬保鲜剂。

以上透析间隔不低于24小时，透析过程不可强光直射，温度不得高于15℃，所得变性壳聚糖储存温度不得高于3℃。

实施例2

食品级果蔬保鲜剂的制备方法如下描述：

采用的原料的质量百分比如下：

壳聚糖43％；

l-半胱氨酸21.5％；

质量百分比浓度为1％的氢氯酸35.5％。

将上述的壳聚糖分成2.2份；

将1份壳聚糖溶于氢氯酸溶液中获得壳聚糖溶液，18～25℃环境平衡后，再次加入1.2份壳聚糖粉末，在18～25℃下活性化1小时，然后将l-半胱氨酸溶解后缓慢加入，搅拌均匀，18～25℃下反应3小时后产生初始物。

将初始物倒入乙醇中抽滤，得到沉淀物后装入透析袋，用1mm氢氯酸(ph＝4)溶液透析1次，然后用含质量百分比浓度为1％氯化钠的1mm氢氯酸透析1次，再用含质量百分比浓度为0.5％氯化钠的1mm氢氯酸溶液透析1次，最后冷冻干燥即得到食品级果蔬保鲜剂。

以上透析间隔不低于24小时，透析过程不可强光直射，温度不得高于15℃，所得变性壳聚糖储存温度不得高于3℃。

实施例3抑菌测试

将实施例1获得的食品级果蔬保鲜剂(转性壳聚糖)溶于蒸馏水，质量百分比浓度分别为0.2％，0.5％，1％，1.5％。将大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，芽孢杆菌划线接种至平板，在恒温培养箱中培养24小时，温度为人体温度(37℃)。将消毒后抑菌环浸泡到上述溶液中，15分钟后将抑菌环转移至有细菌的培养基之上，每个浓度一个抑菌环，并以空白环作为参照，放置于恒温培养箱中24小时，温度为人体温度(37℃)。抑菌率计算公式：

对大肠杆菌抑制效果如图5所示，对金黄色葡萄球菌抑制效果如图6所示，对蜡样芽孢杆菌抑制效果如图7所示。显示抑菌效果显著。

实施例4

实施例1获得的食品级果蔬保鲜剂紫外光谱分析结果如图1所示，壳聚糖谱图高波数段3680～2950cm^-1为羟基的缔合峰，同时与氨基的伸缩振动峰交盖，此为分子中存在着羟基之间以及羟基氨基之间的氢键缔合导致，在壳聚糖改性后此部分缔合峰明显变窄，在1024cm^-1处的醇羟基c-o伸缩振动吸收峰度强度变强，说明-oh发生反应再结合1726cm^-1处出现c＝o特征吸收峰，且强度明显增强，说明反应过程中生成了酯类，在1631cm^-1处有酰胺i吸收峰，在1517cm^-1处有酰胺ii峰的峰位，说明衍生物中形成了酰胺键，在2490cm^-1处小峰是巯基吸收峰。综上所述，壳聚糖的氨基与l-半胱氨酸上的羧基产生反应并以酰胺键的形式结合，同时使l-半胱氨酸上的巯基接到了壳聚糖之上。

实施例5

傅立叶变换红外光谱分析如下描述：

取质量分数均为1.000％的壳聚糖，l-半胱氨酸，转性壳聚糖水溶液涂抹于玻璃片，干燥成膜后取下，以空气作为背景进行参比扫描，用傅立叶变换红外光谱进行红外光测定。取部分壳聚糖，l-半胱氨酸，转性壳聚糖水溶液制备获得质量分数为1.001％的水溶液，以up水(25℃时电阻率为18mω*cm)为参比建立基线进行扫描，观察衍生物的最大吸收峰位置获得结构中相关基团信息，扫描波长为200～800nm。

如图2所示，壳聚糖与l-半胱氨酸的吸收光谱相似，在200～400nm波长范围内有明显吸收峰，说明壳聚糖与l-半胱氨酸有类似发色基团，壳聚糖在210nm有最大吸收峰，是壳聚糖最大吸收波长，在309nm同样有吸收峰。l-半胱氨酸在210nm有羧基基团的最大吸收峰同时还有助色团氨基，转性壳聚糖有两个吸收峰，说明只有两个发色基团，酯基的最大吸收波长值为210nm，转性壳聚糖的最大吸收波长为209nm，此处因为酰胺基的最大吸收，表面壳聚糖与l-半胱氨酸之间发生了反应，为壳聚糖的氨基与l-半胱氨酸的羧基形成了酰胺键，与红外光谱结果吻合。

实施例6巯基含量检测

取适量转性壳聚糖以3：1000比例溶解于up水，用1mm氢氯酸调节至ph＝2～3区间，介入4滴1％淀粉溶液，用1mm碘溶液滴定之溶液变为亮蓝色，且稳定30秒按以下公式计算

转性壳聚糖巯基含量

取浓度为0.001mol/l的碘溶液滴定称量后质量相近的5组样品，各组结果相近，巯基含量在325μmol/g上下，含量范围为316.27±6.70至332.10±3.06μmol/g。

在反应物(即纯净的水果保鲜剂)，时间，条件，后处理相同前提下，以标定浓度为0.001mol/l碘溶液定称量后质量相近的五组反应物对照组(a组-e组)，各组测定结果相近，巯基浓度稳定范围在300μmol/g上下浮动，含量范围为316.27±6.70到332.10±3.06μmol/g(,n＝3)(如图3所示)。

实施例7

以不同溶液对苹果切块进行防褐变实验见图4，5天未出现明显褐变，单一保鲜剂溶液或双蒸水处理的切块明显褐变。

改性壳聚糖对水果中vc含量：浓度为1.0～1.5％wt对枣类进行涂膜处理，四天后测得vc含量为324.51mg/100g，下降13.89％，一般保鲜剂(1-mcc保鲜剂)组则下降了34.77％，同理对苹果涂膜，四天后vc含量为2.25mg/100g，下降了43.75％，一般保鲜剂组则下降了53.75％。