一种富含静电作用包埋蓝靛果花色苷的纳米颗粒的保鲜膜

本发明属于食品保鲜，具体涉及一种富含静电作用包埋花色苷纳米颗粒的保鲜膜的制备及其在猪肉保鲜上的应用。

背景技术：

1、在食品工业中，活性包装薄膜因其良好的保鲜效果，被广泛使用。传统的塑料食品包装膜由于其化学特性，会造成严重的环境污染。因此，天然抗氧化剂作为包装膜的新成分，因其安全、无毒、高效的特点而被开发出来。壳聚糖(cs)等可生物降解材料因其优异的抗菌性能在食品包装领域得到了广泛地研究和开发应用。然而，纯壳聚糖薄膜的力学性能较差，因此经常与其他生物可降解聚合物混合来提升保险薄膜的性能。

2、聚乙烯醇(pva)具有优良的成膜性能、生物相容性和可降解性。在合成聚合物的分子链中，它含有大量的羟基，常与多糖类的其他成膜材料一起使用，广泛地应用于食品包装。与纯壳聚糖薄膜相比，pva的羟基与cs的氨基和羟基相互作用，使cs/pva薄膜更加稳定，具有更好的耐氧性能、耐水性能和力学性能。然而，其抗氧化活性较差，难以满足活性包装膜的标准。

3、多酚作为一种安全、天然的抗氧化剂可以有效地提升薄膜的抗氧化性能。花色苷是多酚类化合物中的一种。添加花色苷的保鲜膜具有较强的抗氧化作用，能减缓被包装食物的氧化速度。花色苷在不同ph水平会改变化学结构和颜色，因此可以使用花色苷检测食物腐败。虽然花色苷在功能活性方面表现出许多优势，但也很容易降解，限制了其在食品保鲜领域的应用。

4、提高花色苷稳定性的方法包括分子封装、冷冻干燥、喷雾干燥等微纳米封装技术，各种包埋方法不仅可以保护花色苷不被破坏，还可以控制花色苷的持续释放。羧甲基淀粉钠(cms)是一种带负电荷的水溶性淀粉衍生物，壳聚糖盐酸盐溶液(chc)是一种带正电荷的壳聚糖的水溶性衍生物，两者形成静电作用，以n1-((乙基亚氨基)亚甲基)-n3,n3-二甲基丙烷-1,3-二胺(edc)为交联剂，在chc的氨基与cms的羧基之间形成酰胺键，使两个纳米颗粒的组装更为紧密。

5、本发明以蓝靛果花色苷作为抗氧化剂，包埋于cms和chc构建的纳米颗粒，随后将纳米复合物加入到cs和pva制备的保鲜薄膜中，在对薄膜进行表征的同时，应用于猪肉的保鲜。

技术实现思路

1、本发明目的：基于传统方法制备的富含花色苷的活性保鲜膜在高温和光照条件下花色苷容易遭到破坏或发生降解，使活性保鲜膜丧失功能。本发明利用cms和chc之间的静电作用构建纳米颗粒，包埋提取纯化后的蓝靛果花色苷，并将纳米复合物添加到cs和pva制备的保鲜膜中，所开发的保鲜膜实现了蓝靛果花色苷的缓释，在高温和光照条件下更为稳定，抗氧化时间更长，具备更好的保鲜效果。

2、技术方案：制备富含利用静电作用包埋蓝靛果花色苷纳米颗粒的保鲜膜，具体步骤如下：

3、(1)蓝靛果花色苷的提取：首先，将100g破碎的蓝靛果在400ml 90％乙醇溶液和0.5％盐酸中于25℃超声处理1小时。将提取物用h1650-w离心机在8000×g下离心20分钟，在35℃下冷凝并在真空下干燥以获得蓝靛果花色苷提取物。

4、(2)溶液的制备：制备羧甲基淀粉钠(cms)溶液(1％)，并加入适量的n1-((乙基亚氨基)亚甲基)-n3,n3-二甲基丙烷-1,3-二胺(edc,0.1％w/w)以活化羧基。

5、(3)静电作用构建花色苷纳米颗粒：将花色苷溶液加入步骤(2)所制备的溶液中以获得花色苷和cms混合物(花色苷:cms＝1:10)。制备壳聚糖盐酸盐溶液(chc,0.25％)，并将其滴加到花色苷/cms混合物中(cms:chc＝1:2)。充分搅拌以通过cms和chc之间的静电作用包封花色苷。

6、(4)花色苷纳米颗粒保鲜膜的制备：将壳聚糖(cs)溶解在1％乙酸水溶液中，在70℃下搅拌1小时，得到cs溶液(1％)。同时制备聚乙烯醇溶液(pva,5％)，充分搅拌溶解后混合。最后，加入30wt％的甘油，在75℃下继续加热2小时。将溶液冷却至50℃后，以1:0.75的体积比加入负载花色苷的纳米复合物溶液。溶液在50℃下搅拌30分钟。溶液稳定后，将溶液倒入模具中，在55℃下干燥36小时，形成薄膜。

7、(5)透光度检测：利用722紫外分光光度计在600nm下测量膜的不透明度，并根据以下公式计算：不透明度＝a600/x，其中a600是膜样品在600nm处的吸光度，x是膜的厚度(mm)。

8、(6)含水量检测：使用干燥法测定薄膜的含水量，称量6cm×6cm的薄膜样品，记录重量为m1。在90℃的烤箱中烘干，直到重量不再变化。最后，称量干燥后的重量m2，通过以下公式计算含水量：含水量＝(m1-m2)/m1。

9、(7)扫描电镜检测(sem)：采用s-3400n扫描电子显微镜检测保鲜薄膜的横截面。

10、(8)傅里叶变换红外光谱分析(ft-ir)：使用ft-ir光谱仪记录薄膜的ft-ir光谱。以2cm-1的分辨率和4000-400cm-1的频率范围进行检测。

11、(9)保鲜膜花色苷释放率检测：以95％乙醇为脂肪食品模拟物，对包含游离花色苷的保鲜膜(cp-fa)和富含花色苷纳米颗粒的保鲜膜(cp-an)的花色苷释放率进行了检测。将两种膜切分成正方形(1cm×1cm)，向玻璃培养板中加入5ml 95％乙醇。在25℃下，评估花色苷的释放速率。在6、12、24、48、72、96和120小时对乙醇溶液进行取样(1ml)，在每次取样后将1ml 95％乙醇添加回初始条件。每种类型的膜接收用乙醇提取的两份，通过高效液相色谱法(hplc)评估花青素含量。

12、(10)保鲜膜在猪肉保鲜上的应用：将制备的保鲜膜应用于新鲜猪肉的保鲜，研究了保鲜膜对猪肉品质的影响。从当地市场购买新鲜猪肉，去除脂肪和结缔组织，切成(5±0.2)克的肉块，然后将猪肉随机分为3组，分别用cp、cp-fa和cp-an薄膜密封，并在4℃下保存。整个试验在无菌条件下进行，猪肉样品保存14天，每两天测量一次指标，包括猪肉颜色、失重率、ph、tvb-n、tbars和tvc。同时，将暴露在空气中保存的猪肉作为对照组。

13、本发明的有益效果在于：

14、(1)利用材料的静电作用构建了包埋蓝靛果花色苷的纳米颗粒，并添加到了壳聚糖/聚乙烯醇制备的保鲜膜中，实现了活性保鲜膜中花色苷在高温和光照下的稳定释放。

15、(2)对于猪肉保鲜具有很好的效果，可以有效延缓保鲜过程中的品质劣变，延长新鲜猪肉的贮藏期。

16、(3)本发明与包含游离花色苷的保鲜膜相比，表现出了更优异的机械性能、抑菌性能和热稳定性，更适合食品的长期保鲜。

技术特征：

1.一种富含静电作用包埋蓝靛果花色苷的纳米颗粒的保鲜膜，与传统富含花色苷的活性保鲜膜相比，利用材料的静电作用对蓝靛果花色苷实施了有效地包埋，形成了纳米颗粒，实现了花色苷的缓释，在高温和光辐射30天后，比富含花色苷的活性保鲜膜更稳定，展现出了更好的保鲜效果，实现了食品货架期的延长，其特征在于保鲜膜采用以下材料制备而成：蓝靛果花色苷、壳聚糖盐酸盐、聚乙烯醇、羧甲基淀粉钠、n1-((乙基亚氨基)亚甲基)-n3,n3-二甲基丙烷-1,3-二胺。

2.制备富含利用壳聚糖和聚乙烯醇之间静电作用包埋蓝靛果花色苷纳米颗粒的保鲜膜，主要包括以下步骤：

3.根据权利要求2中所述的花色苷与cms混合物的配比，其特征在于花色苷:cms＝1:10。

4.根据权利要求2中所述的花色苷/cms混合物与chc的配比，其特征在于cms:chc＝1:2，并通过充分搅拌以cms和chc之间的静电作用包封花色苷。

5.根据权利要求2中所述的将cs和pva充分搅拌溶解混合，加入甘油后加热再冷却，在与负载花色苷的纳米复合物溶液混合时，其特征在于体积比为1:0.75。

技术总结
本发明公开了一种富含静电作用包埋蓝靛果花色苷纳米颗粒的保鲜膜的制备方法，属于食品保鲜技术领域。制备工艺如下：100g蓝靛果在400mL 90％乙醇溶液和0.5％盐酸中于25℃超声处理1小时，8000×g离心20分钟，35℃下冷凝并真空干燥获得蓝靛果花色苷。制备羧甲基淀粉钠溶液(CMS,1％)，加入适量的EDC(0.1％w/w)，与花色苷溶液混合(花色苷:CMS＝1:10)。制备壳聚糖盐酸盐溶液(CHC,0.25％)，滴加到花色苷/CMS混合物中(CMS:CHC＝1:2)充分搅拌。将壳聚糖(CS)溶解在1％乙酸水溶液中，70℃搅拌1小时得到CS溶液(1％)，与聚乙烯醇溶液(PVA,5％)充分搅拌溶解。最后加入30wt％甘油，75℃加热2小时后冷却至50℃，以1:0.75的体积比加入花色苷纳米复合物，50℃搅拌30分钟倒入模具，55℃干燥36小时形成薄膜。

技术研发人员：张文涛,张志宏,李佳旭,张鑫华
受保护的技术使用者：东北农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6