一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液、其制备方法及使用方法与流程

文档序号:37156591发布日期:2024-02-26 17:19阅读:28来源:国知局
一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液、其制备方法及使用方法与流程

本发明属于果蔬保鲜,涉及一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液、其制备方法及使用方法。


背景技术:

1、水果、蔬菜等新鲜农产品由于脱水、呼吸代谢等因素,在采后供应链中损失尤其严重。我国是水果消费大国,也是热带水果进口大国,在产后供应链中每年有20-30%的水果被浪费,造成了严重的经济损失。为了延长保质期,人们开发了多种水果保鲜技术,如冷藏、改性气氛包装(map)、保鲜涂层等。其中,保鲜涂层是指直接涂覆在水果表皮的一层透明、均匀的惰性屏障物质,通过阻隔气体、抑制呼吸作用,减少水分损失和果实收缩来延长水果保质期。同时,保鲜涂层还具有延缓果实颜色变化、保留果实香味、抑制微生物生长的作用。可食保鲜涂层通常由多糖、蛋白质、脂质或这些物质的组合组成,可以与食品一起食用。

2、纳米纤维素由于具有强度高、气体阻隔和成膜性能优异、安全无毒、生物相容性好等特点,在可食用保鲜涂层领域显示出巨大的应用潜力。另外,单一的纳米纤维素材料由于功能单一往往不能同时满足果蔬保鲜的需求,因此复合功能组分开发多功能对的纳米纤维素基复合涂层是近年来的研究热点。

3、目前用于保鲜抗菌组分的姜黄素存在较溶解度低、挥发度高、气味强烈等问题。如果直接与涂层基质物理共混会导致生物利用度低、作用时间短、消费者接受度差。因此,亟需开发适宜的封装技术,提高功能组分的溶解度和稳定性,并控制释放,提升保鲜涂层的性能。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液、其制备方法及使用方法。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、第一方面,本发明提供了一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液,所述可食用保鲜液包括纳米纤维素溶液、蜂蜡、甘油和姜黄素/环糊精包合物。

4、本发明基于纳米纤维素开发了一种可食易洗的保鲜液,采用浸涂的方式对果蔬进行涂膜处理,在果蔬表面形成一层微纳米级的保鲜涂层,通过纳米纤维素交叉缠绕形成的三维网络结构延长了气体在保鲜涂层内的扩散路径,进而降低了保鲜涂层的气体透过性,减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失,并显著增强保鲜涂层的机械强度。同时,姜黄素/环糊精包合物中的姜黄素处于环糊精分子的疏水空腔内并逐步释放,起到药物缓释和长效抑菌的作用效果,进一步延长了果蔬的保鲜时间。

5、果蔬的营养成分含量会随着呼吸作用的进行而逐渐减少,因此减弱呼吸作用可以起到一定保鲜效果,还可以有效防止营养物质流失,降低贮藏环境的氧气含量同时提高贮藏环境的co2含量可以延缓果蔬的呼吸强度,从而实现保鲜效果。本发明在保鲜液中加入纳米纤维素,浸涂成膜后,纳米纤维素在保鲜涂层内交错排列使水蒸气及其他小分子物质扩散的路径变得曲折漫长,减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失,降低了保鲜涂层的气体透过性。此外,蜂蜡经涂覆干燥后能够在果蔬表面形成坚固的具有一定气体阻隔能力的膜层,同时凭借蜂蜡优异的疏水性能,可以减缓保鲜涂层对水分的敏感性,提高保鲜涂层的保水能力。甘油则作为增塑剂渗透到纳米纤维素基体中,提高了纳米纤维素分子链的流动性,使得保鲜涂层的韧性和弹性提高。

6、果蔬在保鲜涂层内部通过呼吸作用释放co2,使得果蔬表面形成了较高co2含量和较低o2含量的气氛,从而抑制了保鲜对象的呼吸活动,延缓了保鲜对象的成熟过程,达到气调保鲜的目的。但co2浓度并非越高越好,例如在对部分绿叶蔬菜进行保鲜处理时,蔬菜表面过高的co2浓度会诱发绿叶蔬菜进行无氧呼吸,导致有害毒素大量积累,不宜食用。本发明提供的保鲜液可以在阻隔外部氧气穿过保鲜涂层进入果蔬内部的同时,还能在一定程度上排出果蔬因呼吸作用积累的过多的co2。这是由于co2具备较高的诱导极性,可与含大量极性基团的纳米纤维素分子之间产生较大的分子间作用力,使得co2在保鲜涂层中的溶解度较大,因此表现出较高的co2透过率,从而有效防止果蔬因无氧呼吸导致的毒素积累问题。

7、本发明提供的保鲜液在调节o2透过率和co2透过率的同时,还能实现对果蔬的保水效果。这是由于,纳米纤维素分子具有微观网状结构,具有很强的保水性能;同时,纳米纤维素分子链上带有羟基等亲水性基团,使得保鲜涂层对水分子具有极强的作用力,能减缓果蔬表面的水分蒸腾,降低了果蔬的质量损失,从而有效调整果蔬表面的空气湿度。本发明通过在保鲜液中加入纳米纤维素,可以有效抑制果蔬贮藏期间的失水率和果蔬的呼吸活跃程度,以减少果实的呼吸消耗,实现对果蔬的常温长效保鲜效果。

8、由于环糊精具有“内疏水、外亲水”的特殊环状三维结构,本发明利用食品级安全无毒的生物源分子环糊精对姜黄素进行封装,使得姜黄素与环糊精通过非共价键进行主客体相互作用,将难溶性的姜黄素包合进其疏水空腔内,形成姜黄素/环糊精包合物,不仅能提高姜黄素的水溶性,还能改善姜黄素见光易分解的缺陷,使得姜黄素的水溶性、生物利用率及抗氧化能力都得到了很大的提升。

9、本发明采用具有良好可再生性和生物相容性的纳米纤维素构建控制释放和持续释放功能组分的保鲜涂层,具有高长径比和棒状结构的纳米纤维素具备较大的比表面积,有利于在果蔬表面沉积和保留,并且大的比表面积可以增加对姜黄素/环糊精包合物的负载能力,减少姜黄素等有效成分的损失。同时,利用纳米纤维素与环糊精分子之间的氢键作用将姜黄素/环糊精包合物固定,使得姜黄素/环糊精包合物得以均匀分散于保鲜液中,在浸涂成膜后,姜黄素/环糊精包合物中的姜黄素处于环糊精分子的疏水空腔内并逐步释放,起到长效缓释抑菌的作用。

10、未经保鲜液浸涂处理的果蔬表面存在许多裂纹和褶皱,为果蔬的呼吸作用提供了大量的氧气渗透通道,同时,由于褶皱的存在导致果蔬的表面积提高,进而增大了水蒸气的有效蒸腾面积,导致果蔬表面的水分快速流失。本发明通过浸涂保鲜液,使得果蔬表面的裂纹和褶皱被填充抹平,在一定程度上降低了果蔬的呼吸速率和水分蒸腾面积,可作为水蒸气和氧气的屏障。

11、本发明提供的保鲜液与果蔬表面具有较好的亲和力,在使用时可以较好地附着并覆盖在果蔬表面形成保鲜涂层,进而达到阻隔气体、保水、防止营养物质流失等的保鲜效果。此外,与某些不易清洗甚至不可清洗的蜡状涂层相比,本发明提供的保鲜涂层易溶于水,在食用前,通过清水简单冲洗即可将涂覆于果蔬表面的保鲜涂层去除,消除了消费者对保鲜涂层安全性问题存在的担忧。

12、作为本发明一种优选的技术方案,所述纳米纤维素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%,例如可以是0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.0wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%或1.5wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

13、本发明浸涂保鲜液成膜的最终目的是给予果蔬理想的气体环境,通过调节果蔬表面的气体氛围来达到延长果蔬贮藏期和保鲜期的目的。本发明通过在保鲜液中加入纳米纤维素,使得浸涂成膜后的保鲜涂层作为水分运输的屏障,减少水果表面的水分散失,也可以作为保护果蔬免受微生物感染的屏障,从而减少采后病害发生,同时也起到降低呼吸速率的作用。同时,纤维素纳米纤维的加入使得浸涂成膜的保鲜涂层的结构更加柔软致密,该保鲜涂层可延缓香蕉、芒果、草莓等果蔬在常温贮藏过程中的黄变,并显著抑制果蔬的呼吸作用和质量损失,保持果蔬品质。

14、本发明特别限定了纳米纤维素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%,当纳米纤维素溶液的质量分数低于0.5wt%时,由于纳米纤维素的浓度过低导致保鲜液的黏度过小,影响了保鲜液在果蔬表面的粘附力,因此通过浸涂法不易在果蔬表面形成完整的保鲜涂层,起不到保鲜效果;当纳米纤维素溶液的质量分数高于1.5wt%时,由于纳米纤维素的浓度过高导致保鲜液的黏度过大,果蔬保鲜液出现凝胶化,影响其加工性能,无法采用浸涂法制备保鲜涂层且制备得到的保鲜涂层厚度不均,影响实际保鲜效果。

15、作为本发明一种优选的技术方案,以所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计,所述蜂蜡的添加量为20-50wt%,例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

16、本发明采用蜂蜡作为成膜剂,蜂蜡的添加量会直接影响保鲜涂层的内部结构,进而影响保鲜涂层的水蒸气透过量、氧气透过率、断裂伸长率和拉伸强度等综合性能。由于蜂蜡中含有脂肪酸,纳米纤维素分子链中的羟基会与脂肪酸中的羧酸产生氢键作用和静电作用,使得保鲜涂层中的纳米纤维素得以紧密有序排列,赋予了保鲜涂层致密的网络结构,提高了保鲜涂层的阻氧能力和保水能力。

17、本发明特别限定了蜂蜡的添加量为20-50wt%,当蜂蜡的添加量低于20wt%时,无法起到增强水分阻隔性能和耐水性能的目的。当蜂蜡的添加量超过50wt%时,由于蜂蜡的疏水作用和乳化作用削弱了纳米纤维素分子间的键合作用,导致保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率大幅下降;同时,当蜂蜡添加过量时,会导致其在保鲜涂层中的结晶不连续,破坏了纳米纤维素形成的三维网络,导致氧气阻隔性能变差;还会使得保鲜涂层内部的应力分布不均匀,机械性能变差;同时伴随部分脂质析出,使得保鲜涂层表面的平滑度降低,最终导致保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率大幅下降。本发明综合考虑蜂蜡的添加量对保鲜涂层各项性能的影响,特别优选蜂蜡的添加量为20-50wt%。

18、在一些优选的实例中,以所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计,所述甘油的添加量为20-50wt%,例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

19、本发明采用甘油作为塑化剂,甘油的添加量对保鲜涂层的性能会产生显著影响。首先,由于甘油属于有机小分子物质,加入适量的甘油可以增大纳米纤维素分子和蜂蜡分子之间的相互作用,还可以填充纳米纤维素网络结构的空隙,增强了保鲜涂层的致密性,使得水分和氧气不易透过保鲜涂层,进一步提高保鲜涂层的保水能力和阻氧能力。其次,甘油可以渗透到纳米纤维素基体中,使得纳米纤维素分子链之间的作用力降低,纳米纤维素分子链被活化而易于滑动,增加了纳米纤维素分子链的流动性,使得保鲜涂层的韧性和弹性提高。再次,甘油分子中的羟基会与纳米纤维素分子链上的羧基形成氢键,增强了保鲜涂层的分子间相互作用,使得保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率提高。

20、本发明特别限定了甘油的添加量为20-50wt%,当甘油的添加量低于20wt%时,由于纳米纤维素的脆性较大,导致保鲜涂层破裂,起不到保鲜效果。当甘油的添加量超过50wt%时,纳米纤维素分子链的流动性进一步增强,会导致纳米纤维素分子链之间的孔隙增大,降低了保鲜涂层的致密性,进而对氧气透过率的提高起到了一定的促进作用,使得保鲜涂层的阻氧能力下降。此外,甘油的添加量过高,使得甘油对保鲜涂层的软化作用增强,进而导致保鲜涂层的刚性减弱,抗拉强度降低。本发明综合考虑甘油的添加量对保鲜涂层各项性能的影响,特别优选甘油的添加量为20-50wt%。

21、在一些优选的实例中,以所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计,所述姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%,例如可以是5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%或10.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、姜黄素是从姜科植物的根茎中提取的一种有效成分,具有抗氧化和抗菌抑菌的作用,可以极大地延长保鲜液对果蔬的保鲜时间;同时,姜黄素的毒性较小,过敏等不良反应的发生概率较低,对人体健康无毒副作用,具备可食用条件。但姜黄素为脂溶性物质,难溶于水,因此在保鲜液的水基体系中不易分散,利用率较低,难以充分发挥其抗氧化和抗菌抑菌的能力。

23、环糊精是一种水溶性非还原性、不易被酸水解的白色晶体,通过催化酶从玉米或土豆等含淀粉的原料中提取得到,具有纯植物性、无毒且可食用,引起过敏等不良反应的风险极低。常见的环糊精有三种,分别是由6个、7个或8个葡萄糖单元以1,4-糖苷键结合而成的α-环糊精,β-环糊精和γ-环糊精。环糊精分子的独特之处在于其具有环状三维结构,其分子结构内部能够形成具有特定大小的疏水性空腔,可吸收大小和形状与其兼容的亲脂性分子作为“客体”,其亲水性表面则能够确保分子在水基体系中的耐受性。

24、本发明特别限定了姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%,当姜黄素/环糊精包合物的添加量低于5wt%时,由于功能组分有效含量过低,导致保鲜涂层的抗菌抗氧化作用和保鲜效果变差;当姜黄素/环糊精包合物的添加量高于10wt%时,由于环糊精分子在保鲜涂层的形成过程中结晶析出,破坏了保鲜涂层的均一性与完整性,影响保鲜涂层的阻隔性能,进而影响保鲜效果。此外,过高的姜黄素加入量会导致保鲜涂层的透明度降低,进而影响消费者对保鲜液的可接受度。

25、作为本发明一种优选的技术方案,所述纳米纤维素溶液由纳米纤维素和水组成。

26、在一些优选的实例中,所述纳米纤维素包括纤维素纳米纤维和/或纤维素纳米晶。

27、作为本发明一种优选的技术方案,所述纳米纤维素为纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶。

28、纳米纤维素包括纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶,本发明将纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶按照特定比例复配使用,可以有效提高保鲜涂层的气体阻隔能力和保鲜液的稳定性。

29、在提高保鲜涂层的气体阻隔能力方面,纤维素纳米晶是通过强酸水解无序纤维素并从微纤中的结晶区域提取出来的,是一种长度在几百纳米左右,直径在一百纳米以下的高度结晶的棒状结构。而纤维素纳米纤维则是具备高长径比的纤维丝状结构,其长度为几微米到几十微米,直径在100纳米以下,能够通过物理缠绕形成三维网络结构。保鲜涂层内的孔道结构是氧气渗透的主要通道,本发明将纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶按特定比例复配,通过纤维素纳米纤维的物理缠绕作用形成具备一定空隙的三维网络结构,具备高度结晶的棒状结构的纤维素纳米晶可以嵌入三维网络结构中,从而提高了保鲜涂层的致密程度,这种致密的网络结构可以增加保鲜涂层内的气体通过的曲折度,从而降低了氧气透过率。

30、在提高保鲜液的储存稳定性方面,纳米纤维素稳定乳液性能主要与其形貌结构和亲/疏水性相关,尺寸较短的纤维素纳米晶的刚性更强,在稳定乳液的过程中能紧密吸附在乳液液滴表面,但易发生乳液絮凝;而较长的纤维素纳米纤维柔性更好,主要以三维网状结构分布在水相中,能够抑制乳液絮凝。本发明将纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶复配使用,从而发挥了协同增效作用,较短的纤维素纳米晶在油/水界面上紧密吸附,而较长的纤维素纳米纤维则在相邻乳液液滴之间形成桥连结构,并在连续相中形成三维网络结构,提高了保鲜液的储存稳定性。

31、在一些优选的实例中,所述纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶的质量比为(1-3):1,例如可以是1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8:1或3:1,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

32、本发明进一步限定了纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶的质量比为(1-3):1,当纤维素纳米晶的加入比例较低时,纤维素纳米晶无法完全包覆乳液液滴,此时,乳液液滴之间会发生聚并,导致粒径逐渐增大,乳液失稳导致保鲜液中的油相析出分层,保鲜液的稳定性较差;此外,由于纤维素纳米晶的占比降低,导致涂层自由体积变大,气体阻隔性能变差。随着纤维素纳米晶加入比例的提高,有足够数量的纤维素纳米晶吸附在乳液液滴表面并形成致密的单层界面膜,从而阻止乳液液滴之间相互触碰,此时,乳液液滴的尺寸会降至最小并基本维持不变;随着纤维素纳米晶的添加比例的继续增加,纤维素纳米晶会在乳液液滴表面形成多层的致密界面膜或在连续相中形成凝胶网络结构,可以有效阻止乳液液滴之间聚并,使得保鲜液的乳液体系更加稳定。但当保鲜液中的纤维素纳米晶的添加比例过高时,保鲜液分散相中的纤维素纳米晶易发生团聚而出现乳液絮凝现象,导致保鲜液失稳;此外,相应地纤维素纳米纤维的占比降低,导致保鲜涂层基质中的三维网络结构减少,最终影响保鲜涂层的气体阻隔性能。

33、第二方面,本发明提供了一种第一方面所述的可食用保鲜液的制备方法,所述制备方法包括:

34、(ⅰ)将环糊精溶液与姜黄素溶液混合均匀,随后冷却结晶,过滤干燥后得到姜黄素/环糊精包合物;

35、(ⅱ)将纳米纤维素溶液、蜂蜡和甘油按比例混合并加热至蜂蜡融化,得到混合液;随后,对混合液进行乳化得到纳米纤维素乳液;

36、(ⅲ)将步骤(ⅰ)得到的姜黄素/环糊精包合物与步骤(ⅱ)得到的纳米纤维素乳液按比例混合均匀得到前体溶液,对前体溶液进行真空脱泡,得到所述可食用保鲜液。

37、本发明采用安全无毒且成本低廉的农业废弃物蜂蜡与纳米纤维素通过高温乳化的方式制备具有保鲜功能的pickering乳液(保鲜液),将保鲜液通过包裹、浸渍、涂布或喷洒等涂覆方式覆盖在果蔬表面并在其表面成膜形成保鲜涂层,能够有效延长果蔬的贮藏期和保鲜期。

38、与其他物理保鲜材料或化学保鲜材料相比,本发明提供的生物质材料保鲜液具有优异的生物可降解能力,制备过程无需添加有毒有害的化学试剂,对环境友好,符合绿色化学的发展理念。

39、采用本发明提供的可食用保鲜液形成的保鲜涂层具有选择透气性和抗渗透能力,可防止果蔬表面和内部的水分及营养物质的迁移而导致食物变质,从而延长了果蔬的贮存期和保鲜期,提高果蔬的隔氧保水能力,在涂覆了本发明提供的保鲜液的果蔬置于水中浸泡24h后仍可保留完整的保鲜涂层,因此,本发明提供的保鲜液可用于高相对湿度的极端条件下的果蔬保鲜应用场景中。

40、此外,在果蔬表面形成的保鲜涂层还可提高果蔬的机械强度,从而增强果蔬在生产、储存和运输过程中的安全性,防止果蔬因磕碰导致表皮损伤变质,降低坏果率。同时,本发明提供的保鲜液还能作为食品添加剂(如防腐剂、色素、风味剂和抗氧化剂等)的载体,使食品添加剂中的有效成分在果蔬表面发挥作用并控制食品添加剂在果蔬表面的扩散速率,实现缓释效果。

41、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅰ)中,所述环糊精溶液的配制过程包括:在60-70℃环境温度下,将环糊精溶解于去离子水中,得到所述环糊精溶液,例如可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

42、在一些优选的实例中,所述环糊精溶液的质量分数为3-6wt%,例如可以是3.0wt%、3.2wt%、3.4wt%、3.6wt%、3.8wt%、4.0wt%、4.2wt%、4.4wt%、4.6wt%、4.8wt%、5.0wt%、5.2wt%、5.4wt%、5.6wt%、5.8wt%或6.0wt%,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

43、在一些优选的实例中,所述姜黄素溶液的配制过程包括:在60-70℃的环境温度下,将姜黄素溶解于乙醇中,得到所述姜黄素溶液,例如可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

44、在一些优选的实例中,所述姜黄素溶液的浓度为0.005-0.01g/ml,例如可以是0.005g/ml、0.0055g/ml、0.006g/ml、0.0065g/ml、0.007g/ml、0.0075g/ml、0.008g/ml、0.0085g/ml、0.009g/ml、0.0095g/ml或0.01g/ml,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

45、在一些优选的实例中,所述环糊精溶液与姜黄素溶液的混合过程包括:在60-70℃的环境温度下,将姜黄素溶液逐滴加入环糊精溶液中,全部滴加完成后,维持环境温度不变,继续搅拌2-4h,其中,环境温度可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃,搅拌时间可以是2.0h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3.0h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

46、在一些优选的实例中,所述冷却结晶的温度为1-10℃,例如可以是1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃或10℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

47、在一些优选的实例中,所述冷却结晶的时间为8-12h,例如可以是8.0h、8.5h、9.0h、9.5h、10.0h、10.5h、11.0h、11.5h或12.0h,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

48、在一些优选的实例中,所述干燥的温度为40-60℃,例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

49、作为本发明一种优选的技术方案,步骤(ⅱ)中,所述加热的温度为80-90℃,例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

50、在一些优选的实例中,所述乳化的时间为1-10min,例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

51、本发明对乳化方法不作具体要求和特殊限定,例如可以是超声乳化法、均质法、超高压均质法或研磨法等。

52、超声乳化法在超声乳化器中进行,利用超声的空化效应将物料进行破碎、混合和乳化。均质法在高压均质机中进行,在挤压、强冲击与失压膨胀的三重作用下将物料细化,从而使物料能更均匀地相互混合。超高压均质法在微射流仪或超高压均质机中进行,利用流体高速流过交互容腔时所产生的高剪切、高碰撞和空穴效应将物料分散。研磨法在球磨机或纳米砂磨机中进行,利用研磨罐和研磨球的运动速度之差所产生的强摩擦力和撞击力将物料粉碎。

53、在一些优选的实例中,步骤(ⅲ)中,所述混合方式为机械搅拌。

54、在一些优选的实例中,所述机械搅拌的转速为200-1000rpm,例如可以是200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm或1000rpm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

55、在一些优选的实例中,所述机械搅拌的时间为1-5min,例如可以是1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min或5.0min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

56、在一些优选的实例中,所述真空脱泡的时间为5-10min,例如可以是5.0min、5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min、9.5min或10.0min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

57、第三方面,本发明提供了一种第一方面所述的可食用保鲜液的使用方法,所述使用方法包括:

58、将待保鲜处理的果蔬浸泡于可食用保鲜液中,浸泡至少一次,浸泡后将果蔬取出自然风干,以在果蔬表面形成保鲜涂层。

59、作为本发明一种优选的技术方案,单次浸泡时间为5-60s,例如可以是5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

60、在一些优选的实例中,所述浸泡的次数为2-5次,例如可以是2次、3次、4次或5次,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

61、示例性地,本发明提供了一种具有抗菌组分缓释功能的可食用保鲜液的制备方法,具体包括如下步骤:

62、(1)在60-70℃环境温度下,将环糊精溶解于去离子水中,得到3-6wt%的环糊精溶液;在60-70℃的环境温度下,将姜黄素溶解于乙醇中,得到0.005-0.01g/ml的姜黄素溶液;在60-70℃的环境温度下,将姜黄素溶液逐滴加入环糊精溶液中,全部滴加完成后,维持环境温度不变,继续搅拌2-4h;冷却至室温,随后在1-10℃下冷却结晶8-12h,将结晶产物过滤后在40-60℃下干燥,得到姜黄素/环糊精包合物;

63、(2)将0.5-1.5wt%的纳米纤维素溶液(包括质量比为(1-3):1的纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶)、蜂蜡和甘油混合;其中,以纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计,蜂蜡的添加量为20-50wt%,甘油的添加量为20-50wt%;混合后加热至80-90℃直至蜂蜡融化,得到混合液;对混合液乳化1-10min,得到纳米纤维素乳液;

64、(3)将步骤(1)得到的姜黄素/环糊精包合物与步骤(2)得到的纳米纤维素乳液混合,以纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计,姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%;在200-1000rpm的转速下搅拌1-5min得到前体溶液,对前体溶液真空脱泡5-10min,得到所述可食用保鲜液。

65、示例性地,本发明还提供了一种可食用保鲜液的使用方法,具体包括如下步骤:

66、将新鲜采摘的果蔬浸泡于可食用保鲜液中,浸泡2-5次,每次浸泡5-60s,浸泡完成后将果蔬取出自然风干,以在果蔬表面形成保鲜涂层。

67、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

68、本发明基于纳米纤维素开发了一种可食易洗的保鲜液,采用浸涂的方式对果蔬进行涂膜处理,在果蔬表面形成一层微纳米级的保鲜涂层,通过纳米纤维素交叉缠绕形成的三维网络结构延长了气体在保鲜涂层内的扩散路径,进而降低了保鲜涂层的气体透过性,减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失,并显著增强保鲜涂层的机械强度。同时,姜黄素/环糊精包合物中的姜黄素处于环糊精分子的疏水空腔内并逐步释放,起到药物缓释和长效抑菌的作用效果,进一步延长了果蔬的保鲜时间。

69、果蔬的营养成分含量会随着呼吸作用的进行而逐渐减少,因此减弱呼吸作用可以起到一定保鲜效果,还可以有效防止营养物质流失,降低贮藏环境的氧气含量同时提高贮藏环境的co2含量可以延缓果蔬的呼吸强度,从而实现保鲜效果。本发明在保鲜液中加入纳米纤维素,浸涂成膜后,纳米纤维素在保鲜涂层内交错排列使水蒸气及其他小分子物质扩散的路径变得曲折漫长,减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失,降低了保鲜涂层的气体透过性。此外,蜂蜡经涂覆干燥后能够在果蔬表面形成坚固的具有一定气体阻隔能力的膜层,同时凭借蜂蜡优异的疏水性能,可以减缓保鲜涂层对水分的敏感性,提高保鲜涂层的保水能力。甘油则作为增塑剂渗透到纳米纤维素基体中,提高了纳米纤维素分子链的流动性,使得保鲜涂层的韧性和弹性提高。

70、果蔬在保鲜涂层内部通过呼吸作用释放co2,使得果蔬表面形成了较高co2含量和较低o2含量的气氛,从而抑制了保鲜对象的呼吸活动,延缓了保鲜对象的成熟过程,达到气调保鲜的目的。但co2浓度并非越高越好,例如在对部分绿叶蔬菜进行保鲜处理时,蔬菜表面过高的co2浓度会诱发绿叶蔬菜进行无氧呼吸,导致有害毒素大量积累,不宜食用。本发明提供的保鲜液可以在阻隔外部氧气穿过保鲜涂层进入果蔬内部的同时,还能在一定程度上排出果蔬因呼吸作用积累的过多的co2。这是由于co2具备较高的诱导极性,可与含大量极性基团的纳米纤维素分子之间产生较大的分子间作用力,使得co2在保鲜涂层中的溶解度较大,因此表现出较高的co2透过率,从而有效防止果蔬因无氧呼吸导致的毒素积累问题。

71、本发明提供的保鲜液在调节o2透过率和co2透过率的同时,还能实现对果蔬的保水效果。这是由于,纳米纤维素分子具有微观网状结构,具有很强的保水性能;同时,纳米纤维素分子链上带有羟基等亲水性基团,使得保鲜涂层对水分子具有极强的作用力,能减缓果蔬表面的水分蒸腾,降低了果蔬的质量损失,从而有效调整果蔬表面的空气湿度。本发明通过在保鲜液中加入纳米纤维素,可以有效抑制果蔬贮藏期间的失水率和果蔬的呼吸活跃程度,以减少果实的呼吸消耗,实现对果蔬的常温长效保鲜效果。

72、由于环糊精具有“内疏水、外亲水”的特殊环状三维结构,本发明利用食品级安全无毒的生物源分子环糊精对姜黄素进行封装,使得姜黄素与环糊精通过非共价键进行主客体相互作用,将难溶性的姜黄素包合进其疏水空腔内,形成姜黄素/环糊精包合物,不仅能提高姜黄素的水溶性,还能改善姜黄素见光易分解的缺陷,使得姜黄素的水溶性、生物利用率及抗氧化能力都得到了很大的提升。

73、本发明采用具有良好可再生性和生物相容性的纳米纤维素构建控制释放和持续释放功能组分的保鲜涂层,具有高长径比和棒状结构的纳米纤维素具备较大的比表面积,有利于在果蔬表面沉积和保留,并且大的比表面积可以增加对姜黄素/环糊精包合物的负载能力,减少姜黄素等有效成分的损失。同时,利用纳米纤维素与环糊精分子之间的氢键作用将姜黄素/环糊精包合物固定,使得姜黄素/环糊精包合物得以均匀分散于保鲜液中,在浸涂成膜后,姜黄素/环糊精包合物中的姜黄素处于环糊精分子的疏水空腔内并逐步释放,起到长效缓释抑菌的作用。

74、未经保鲜液浸涂处理的果蔬表面存在许多裂纹和褶皱,为果蔬的呼吸作用提供了大量的氧气渗透通道,同时,由于褶皱的存在导致果蔬的表面积提高,进而增大了水蒸气的有效蒸腾面积,导致果蔬表面的水分快速流失。本发明通过浸涂保鲜液,使得果蔬表面的裂纹和褶皱被填充抹平,在一定程度上降低了果蔬的呼吸速率和水分蒸腾面积,可作为水蒸气和氧气的屏障。

75、本发明提供的保鲜液与果蔬表面具有较好的亲和力,在使用时可以较好地附着并覆盖在果蔬表面形成保鲜涂层,进而达到阻隔气体、保水、防止营养物质流失等的保鲜效果。此外,与某些不易清洗甚至不可清洗的蜡状涂层相比,本发明提供的保鲜涂层易溶于水,在食用前,通过清水简单冲洗即可将涂覆于果蔬表面的保鲜涂层去除,消除了消费者对保鲜涂层安全性问题存在的担忧。

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