基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法

1.本发明涉及天然产物复合保鲜剂技术领域，具体为基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法。


背景技术：

2.肉类食品是人们日常生活中的重要食物，国家统计局统计数据显示，我国近5年肉类每年的平均产量接近8500万吨。但在冷鲜肉市场不断扩大的同时也产生了一些问题，如由于肉质品保存加工过程中存在微生物污染，以及运输过程中存在多种不确定因素，加速了肉类食物的腐败与变质，致使冷鲜肉的货架期普遍较短，产生了大量的浪费。
3.大蒜素作为一种具有良好抑菌效果的天然产物，具有成本低、提取率高等优点。大蒜素在大蒜中起主要的抑菌作用，《中国药典》将大蒜素作为大蒜药材中的主要有效成分。早在1946年rao等研究证明大蒜素具有广谱抗微生物活性，对细菌和真菌均具有抑菌效果。研究还表明大蒜素能抑制一些对特定抗生素耐药的病原菌和病毒。同时大蒜素还有较好的抗氧化能力，具有抗肿瘤、抗心血管疾病等生物学效应。pluronic f127是一种缓释载体，经fda认证是无毒的，价格较低，并且具有优良的生物相容性和稳定性，其是两亲型的三嵌段共聚物，由疏水链环氧丙烷(ppo)和亲水链聚环氧乙烷(peo)组成，可自组装成胶束，形成三维的网状结构。明胶是从动物的结缔组织或表皮组织等组织中提取的胶原蛋白，无毒无害，成本极低，具有良好的生物相容性和可降解性，较多应用于载体和蛋白膜材料，可以在食品外部形成薄膜，对水、氧气和外界微生物其隔绝作用，从而延长冷鲜肉的货架期。
4.本发明通过响应面分析法，对物料比、酶解前后ph值、酶解时间多个变量的模拟，探究大蒜素的最佳提取工艺；通过最小抑菌浓度(mic)实验，确定大蒜素的最佳抑菌范围；以明胶和pluronic f127构建大蒜素的柠檬酸复合载体涂层，从而达到延长冷鲜猪肉货架期的目的。本发明将有助于更好地解决冷鲜肉制品腐败变质的食品安全问题，以及冷鲜肉货架期过短所造成的浪费问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法，通过单因素分析法获得大蒜素提取率较高的酶解前ph3.8、酶解时间70min、酶解后ph6.5、大蒜提取物浓度0.2(物料比1:4)，在此基础上运用响应面分析法获得提取率更高的提取方案酶解前ph3.99、大蒜提取物浓度0.17、酶解后ph6.86、酶解时间57.09min。并运用高效液相色谱法对产物与标准物进行对比。
7.进一步的，称取pluronic f127用蒸馏水溶解后以油相:水相＝1:4(大蒜提取物:pluronic f127溶液)混合，再用8％柠檬酸(w/v)调节溶液ph值为6.00-6.50，低温超声震荡15-20min，形成稳定乳浊液。
8.首先柠檬酸是一种常见的食品添加剂。而在肉制品腐败过程中极易产生氨类物质，使环境趋于碱性，这会导致大蒜素活性减弱，而柠檬酸可以维持ph稳定的同时也具有一定防腐作用。
9.进一步的，取55-60份明胶和22.5-30份甘油，加水溶解，0-4℃冷藏静置12h后高压蒸汽灭菌10-15min，降温冷却30℃-25℃，用柠檬酸调节溶液ph值至6.0，优选地，将乳浊液缓慢加入明胶溶液，制成0.6份的大蒜素的明胶复合载体涂层。
10.本发明提供了基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法，具备以下有益效果：利用数学建模的方法，通过计算得到在利用有机溶剂提取法的最佳提取工艺，这对大蒜素的提取效率有这很大的提高，以及促进了大蒜素的多农艺价值；传统的大蒜素需要在酸性环境下较为稳定，而肉制品腐败伴随着大量氨类物质释放，从而会破坏大蒜素的稳定，本发明的创新之处在于对大蒜素酸性环境的调控，以及载体下缓慢释放，具有长期维持抗菌效果的作用。同时明胶具有较高的含水量，在隔绝冷鲜肉腐氧化的过程中还可对保鲜的特征具有一定效果。
附图说明
11.图1是应用box-behnken四种因素交互作用的三维试验响应面；
12.图2是hplc分析大蒜素提取物与标准物大蒜素；
13.图3是冷鲜肉在不同条件下ph的影响；
14.图4是冷鲜肉在不同条件下tba的影响；
15.图5是冷鲜肉在不同条件下tvb-n的影响；
16.图6是冷鲜肉在不同条件下菌落总数的影响；
17.图7是冷鲜肉感官指标热图片结果；
18.图8是不同条件处理后冷鲜肉的状态；
19.图9是新鲜猪瘦肉测定记录表；
20.图10是提取物的峰高。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
22.如图1-10所示，本发明提供一种技术方案：基于大蒜素的复合载体涂层对冷鲜肉保鲜涂层的制备方法，大蒜素通过以下方式提取大蒜去皮洗净，利用匀浆机粉碎，在仅考虑单一变量的情况下，(酶解前ph、酶解时间、酶解后ph、物料比(95％乙醇))，再经过离心过滤后减压浓缩，最后进行冷冻干燥处理，得到一组较为优化的提取方案，在此基础上利用相应面法建立数学模型获得更高效的提取方案。
23.根据要考察的4个因素，每次考察1个因素时要固定另外3个因素，酶解温度为35℃。
24.a.物料比为1:4(g/ml)，酶解后ph为6.00，酶解时间为70min，考察酶解前ph对大蒜素得率的影响，分别调节酶解前ph为:3.60、3.80、4.00、4.20、4.40。
25.b.酶解前ph为4.00，酶解后ph为6.00，酶解时间为70min，考察物料比对大蒜素得
率的影响，分别按物料比为:1:1、1:2、1:3、1:4、1:5。
26.c.酶解前ph为4.00，物料比为1:4(g/ml)，酶解时间为70min，考察酶解后ph对大蒜素得率的影响，分别调节酶解后ph为:5.00、5.50、6.00、6.50、7.00。
27.d.酶解前ph为4.00，物料比为1:4(g/ml)，酶解后ph为6.00，考察酶解时间对大蒜素得率的影响，分别酶解:30min、50min、70min、90min、110min。
28.通过公式(1)计算各提取液中的大蒜素得率。
[0029][0030]
确定大蒜素提取的最优工艺在仅考虑单一变量的情况下，大蒜素提取率最高时各个因素分别为:酶解前ph3.8、酶解时间70min、
[0031]
酶解后ph6.5、大蒜提取物浓度0.2(物料比1:4)。在用box-behnken试验的回归方程模型显著，且失拟项(lack of fit)不显著，表明该试验结果与数学模型拟合度高，因此得到最佳提取因素为:酶解前ph3.99、大蒜提取物浓度0.17、酶解后ph6.86、酶解时间57.09min。
[0032]
称取pluronic f127用蒸馏水溶解后以油相:水相＝1:4(大蒜提取物:pluronic f127溶液)混合，再用8％柠檬酸(w/v)调节溶液ph值为6.00-6.50低温超声震荡15-20min，形成稳定乳浊液。
[0033]
取55-60份明胶和22.5-30份甘油，加水溶解，0-4℃冷藏静置12h后高压蒸汽灭菌10-15min，降温冷却30℃-25℃，用柠檬酸调节溶液ph值至6.0，优选地，将乳浊液缓慢加入明胶溶液，制成0.6份的大蒜素的明胶复合载体涂层。
[0034]
将新鲜猪瘦肉切成质量10g的小块，分别用ste-water(无菌水)、all(大蒜素)、f127-all(pluronic f127大蒜提取物溶液)和gel-f127(装载大蒜提取物的pluronic f127明胶涂层)取4-5滴均匀涂抹猪肉表面，放入4℃冰箱冷藏。在0-13天隔天取样，分别对每组肉样ph值、挥发性盐基、硫代巴比妥酸反应物、菌落总数和感官指标进行测定并记录如图9所示；
[0035]
为了验证提取产物的主要活性物质，对所提取的产物与购买的标准物进行了hplc检测及对比。从中可以分析出提取物和标准品主要特征峰的保留时间基本一致，如图10所示。
[0036]
虽提取物存在杂峰，峰高略有区别，但提取物确认为大蒜素无疑。
[0037]
在实验期间，各组冷鲜猪肉的ph值由6.29增加至6.62-7.02之间。ste-water处理组ph一直高于其他组。且在冷藏结束时，gel-f127处理组的ph值显著(p《0.05)低于其他组。all处理组和f127-all处理组在初期的ph值出现了下降，随后五天，这两组的ph值逐渐上升，超过gel-f127处理组(图3)。由此可知，经过处理的冷鲜猪肉相较于未处理的ph上升更缓慢，更稳定。
[0038]
氧化是导致猪肉变质的一个重要原因，硫代巴比妥酸反应值(tbars)反映肉制品的脂质氧化程度，tbars值越大，肉制品的氧化程度越高
[27]
。all处理组、f127-all处理组和gel-f127处理组数值始终低于同一时期的对照组。其中gel-f127显著(p《0.05)低于其他组(图4)。
[0039]
挥发性盐基氮(tvb-n)是肉类品质评价的常用价值之一，蛋白质的分解会引起tvb-n值升高，在中国食品安全国家标准鲜(冻)畜、禽产品中规定盐基氮含量≤15mg/100g为合格
[23]
。样品tvb-n的初始含量为10.68mg/100g。在冷藏期间，各组的tvb-n呈逐渐上升趋势。其中all处理组和f127-all处理组在初期能有效抑制tvb-n生成，但到第五天开始，它们的tvb-n迅速上升，在7天内超出规定含量，但gel-f127处理组与其他组形成了显著性差异(p《0.05)，在第11天才超过标准(图5)。
[0040]
鲜肉的腐败主要是由微生物的活动引起的，预制肉类食品质量安全要求中规定菌落总数应≤6log(cfu*g-1
)
[28]
。对照组的菌落总数高于同时期其他的处理组，表明大蒜素对肉类表面的细菌具有较好的抑制作用。且对照组和all处理组在第11天菌落超标，分别达到6.69log(cfu*g-1
)和6.52log(cfu*g-1
)。其余两组没超标(图6)。
[0041]
鲜肉感官指标的热图分析是中从每组样品的感官指标热图的颜色深浅对比来看，gel-f127组的色泽(c)和状态(m)的感官指标评价明显较高，其次是f127-all组，all组的状态评价与ste-water组相近，整体对比ste-water组评价整体较低(图7)。其中gel-f127处理组差异最显著。3天内除gel-f127处理组，其余组别评分均低于5分，gel-f127处理组在第7天低于5分。ste-water组冷鲜肉样品色暗，并严重脱水；gel-f127色泽相比0天略有加深，但整体状态，水润度都相比其他三组明显优势(图8)。
[0042]
综上所述，含有pluronic f127包裹天然大蒜素的明胶复合载体涂层在延长冷鲜肉货架期方面具有积极的作用。本发明主要以大蒜素和其他天然提取产物结合，目前采用的天然提取物主要有壳聚糖、茶多酚等，相比此次研究采用了低价的原材料、低成本的实验方案；同时通过构建包裹大蒜素的微球结构也为传统天然产物难以利用、不易保存等因素提供了新的思路。
[0043]
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。