一种保鲜剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于食品保鲜技术领域，具体涉及一种保鲜剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.鲜肉是一种极易腐烂的商品，易受各种变质因素的影响。鲜肉具有高的含水量和丰富的营养物，为微生物提供了良好的生长环境，容易发生微生物腐败。而微生物分解肉中的脂肪、蛋白质和碳水化合物，导致变味、异味，以及形成粘液，使肉不能食用。鲜肉也容易失水，主要表现为水分的扩散和挥发。表面失水干燥的鲜肉难引起消费者的购买欲。同时干燥后的肉也为真菌的生长创造了一个更有利的环境。颜色是鲜肉制品另一个重要质量参数，尤其是红肉，来表明其新鲜度，并影响消费者的感官评价。新鲜的红肉暴露在氧气中，肌红蛋白与氧结合形成氧合肌红蛋白，呈鲜红色。氧合肌红蛋白的进一步氧化形成高铁肌红蛋白，呈现不诱人的棕色。所有含有高肌红蛋白的肉类(包括牛肉、牛犊肉、猪肉、马肉和羊肉)都被认为是“红肉”，容易变质。鲜肉的品质会受到微生物腐败、色变和失水的不利影响，为了解决鲜肉的保鲜问题。物理保鲜技术(如冷冻保存和气调包装)和化学保鲜技术(借助添加化学防腐剂)，广泛用于延迟新鲜肉类的腐败和延长货架期。
3.壳聚糖是一种天然的碱性多糖，具有广谱抑菌作用，广泛应用于各种食品的保鲜，包括肉制品。且其具有良好的成膜性能。但是当壳聚糖的涂膜溶液应用于冷鲜肉时，它不利于延缓肉制品色变，尤其是冷鲜红肉，进而限制了其在鲜肉中的应用。
4.目前壳聚糖的涂膜溶液通常是通过将壳聚糖溶解在醋酸中制备的。也有研究发现将壳聚糖
‑
抗坏血酸涂膜溶液用于保存石榴果实，发现其抑制微生物和真菌生长，防止色变。但是红肉的腐坏机制(需要抑制的不同类型微生物的生长和延缓的色变反应)与水果的腐坏机制有本质的不同。目前用于肉类保鲜的含壳聚糖的保鲜剂，不仅无法达到全面的抑菌、护色和保水作用，而且其均需要添加较多的组分，如双乙酸钠等化学防腐剂类、溶菌酶、香辛料提取物等才能达到一定的效果。但是添加过多的添加剂必然会影响食品原有的风味。
5.因此，亟需提供一种组分较少，能够对肉类起到抑菌、护色和保水等多方面功效的保鲜剂。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种保鲜剂，其组分较少，能够对肉类起到抑菌、护色和保水等多方面功效。
7.发明构思：本发明利用壳聚糖优良的成膜性，配合抗坏血酸的抗氧化性能，通过控制用量以及构建抗坏血酸
‑
抗坏血酸盐的缓冲体系，能够在组分较少的情况下，从抑菌、护色和保水等全方面实现肉类的保鲜，尤其是冷藏肉，冷藏肉能在长达一周以上的时间段保持稳定、新鲜状态。
8.本发明第一方面提供了一种保鲜剂。
9.具体的，一种保鲜剂，按重量份计，包括壳聚糖0.5
‑
1.5份、抗坏血酸0.1
‑
1.0份和抗坏血酸盐0.37
‑
2.5份。
10.优选的，所述按重量份计，包括壳聚糖0.9
‑
1.5份、抗坏血酸0.3
‑
0.75份和抗坏血酸盐0.37
‑
1.5份。
11.优选的，所述抗坏血酸盐为抗坏血酸钠和/或抗坏血酸钾。
12.优选的，所述的壳聚糖为食品级虾或蟹壳提取物、真菌提取物
13.优选的，所述壳聚糖的脱乙酰度为80
‑
99％。
14.优选的，所述壳聚糖的重均分子量大于3000da；优选的，所述壳聚糖的重均分子量大于30000da。
15.本发明第二方面提供了一种保鲜涂膜溶液。
16.具体的，一种保鲜涂膜溶液，包括上述保鲜剂和水。
17.优选的，所述保鲜剂与水的质量比为1：(90
‑
100)；进一步优选的，所述保鲜剂与所述水的质量比为1：(95.25
‑
99)。
18.优选的，所述保鲜涂膜溶液还可包括酸度调节剂。
19.优选的，所述酸度调节剂选自乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸、富马酸、苹果酸、碳酸盐或碳酸氢盐中的至少一种。所述酸度调节剂具有双重作用，一部分用于提供有机弱酸，促使壳聚糖在所述保鲜涂膜溶液中进行氨基质子化转换，提高其抗菌活性，亦可为保鲜涂膜溶液中提供游离的酸性小分子，抑制微生物生长繁殖，从而起到抑菌作用；另部分用于形成缓冲溶液，增强抗坏血酸
‑
抗坏血酸盐的缓冲体系，进而维持抗坏血酸的稳定，为抑菌、护色、持水起到增效作用。
20.优选的，所述保鲜涂膜溶液的ph为3
‑
6。
21.本发明第三方面提供了一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
22.将所述壳聚糖、抗坏血酸和抗坏血酸盐混合，加入水溶解，制得所述保鲜涂膜溶液。
23.优选的，在所述溶解步骤后，还包括调节ph的步骤。
24.本发明第四方面提供了一种保鲜涂膜溶液的应用。
25.所述保鲜涂膜溶液在冷藏肉保鲜中的应用。
26.优选的，所述冷藏肉包括冷鲜肉和调理肉。
27.优选的，所述冷鲜肉包括红肉或白肉，如牛肉、猪肉、马肉、羊肉、驴肉、鸡肉、鸭肉、鹅肉等。
28.优选的，所述调理肉为利用腌料或香料对红肉或白肉进行加工而成的肉类。
29.本发明第五方面提供了一种保鲜涂膜溶液的使用方法。
30.具体的，一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
31.取肉品，将所述保鲜涂膜溶液通过混合、涂抹、喷洒或浸渍的方式附着于所述肉品上，待成膜后，将所述肉品置于温度低于10℃的环境下。
32.所述喷洒包括普通喷洒和加压喷雾；所述浸渍包括直接浸泡于所述保鲜涂膜溶液和真空浸渍。
33.优选的，所述成膜过程可以采用风干的方式；所述风干的时间为1
‑
600s。
34.优选的，成膜后，将所述冷鲜肉置于4
‑
6℃下。
35.抗坏血酸不仅具有强还原性，而且其分子结构中具有烯二醇结构，第2及第3位上两个相邻的烯醇式羟基极易解离而释出h

，具有酸的性质。抗坏血酸分子结构中，c2‑
oh由于受共轭效应的影响，酸性极弱((pk2＝11.57)，c3‑
oh酸性则较强(pk1＝4.17)，故抗坏血酸表现为一元酸。而壳聚糖其分子结构中具有脱乙酰化的氨基结构，可在稀酸溶液中进行质子化，其pka一般接近6.5左右。因此，壳聚糖可在抗坏血酸及抗坏血酸盐(抗坏血酸钠)的酸性缓冲溶液中进行质子化转换并溶解。而溶解后的壳聚糖形成保鲜涂膜溶液，形成气体屏障层，减少了抗坏血酸与氧气的接触程度，避免其被氧化成二酮基而失活，三者能够相互配合达到协同增效的作用。通过严格控制三者的比例，能够使制得的保鲜涂膜溶液能有效避免肉类(尤其是冷鲜肉)发生腐败、色变和失水，起到全方面的保鲜作用。
36.本发明为了进一步维持保鲜剂的活性，通过加入酸度调节剂，促进壳聚糖进一步的溶解；并通过提供的质子结合抗坏血酸盐，补充溶液中消耗的抗坏血酸分子。同时，溶液中的抗坏血酸和其他酸度调节剂，具有三重功能。一部分用于维持溶液中的质子浓度，保证壳聚糖的氨基进行最大程度的质子化，提高其抗菌活性；一部分用于在复合涂料溶液中提供游离的酸性小分子，抑制微生物生长繁殖，从而起到抑菌作用；另一部分用于形成涂布缓冲溶液，维持溶液的ph值。
37.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
38.(1)本发明提供的保鲜剂首次使用抗坏血酸和抗坏酸盐的酸性缓冲溶液，作为壳聚糖的溶解体系，利用壳聚糖优良的成膜性，配合抗坏血酸的抗氧化性能，通过控制三者的用量，能够在组分较少，无需额外包装处理的情况下，从抑菌、护色和保水等全方面实现肉类的保鲜，冷藏肉能够在长达一周以上保持稳定、新鲜的状态。
39.(2)本发明提供的保鲜涂膜溶液的制备方法和使用方法，均操作简单，无需加热，，且充分发挥了各成分的功效，节约了成本，适于大规模应用。
附图说明
40.图1为使用实施例4和部分对比例制备的保鲜涂膜溶液后牛肉的色度变化曲线图。
具体实施方式
41.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
42.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
43.实施例1
44.一种保鲜剂，原料组成及其重量份为：壳聚糖(脱乙酰度为85
‑
90％；重均分子量为300000da)1.00份、抗坏血酸0.30份、抗坏血酸钠1.5份。
45.将各组分混合均匀，即制得保鲜剂。
46.实施例2
47.一种保鲜剂，原料组成及其重量份为：壳聚糖(脱乙酰度为85
‑
90％；重均分子量为300000da)1.00份、抗坏血酸0.50份、抗坏血酸钠0.75份、乙酸0.3份。
48.将各组分混合均匀，即制得保鲜剂。
49.实施例3
50.一种保鲜剂，原料组成及其重量份为壳聚糖(脱乙酰度为85
‑
90％；重均分子量为300000da)1.00份、抗坏血酸0.50份、抗坏血酸钠0.75份。
51.将各组分混合均匀，即制得保鲜剂。
52.实施例4
53.一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
54.将实施例1制备的保鲜剂，加入水97.20份，溶解，制得形成均一、透明的保鲜涂膜溶液。
55.一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
56.将切好的冷鲜牛肉块置于网状架上，通过喷洒枪将保鲜涂膜溶液涂布在牛肉块上，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于4
‑
6℃环境中冷藏。
57.实施例5
58.一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
59.将实施例2制备的保鲜剂，加入水97.25份，溶解，制得形成均一、透明的保鲜涂膜溶液。
60.一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
61.将切好的冷鲜牛肉块置于网状架上，通过喷洒枪将保鲜涂膜溶液涂布在牛肉块上，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于4
‑
6℃环境中冷藏。
62.实施例6
63.一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
64.将实施例3制备的保鲜剂，加入水97.75份，溶解，制得形成均一、透明的保鲜涂膜溶液。
65.一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
66.将切好的冷鲜猪肉块置于保鲜涂膜溶液中浸泡10秒，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于6℃环境中冷藏。
67.实施例7
68.一种保鲜涂膜溶液，原料组成及其重量份为壳聚糖0.80份、抗坏血酸0.40份、抗坏血酸钠0.38份和水98.48份。
69.一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
70.将壳聚糖(脱乙酰度为85
‑
90％；重均分子量为300000da)、抗坏血酸和抗坏血酸钠混合，加入水溶解，制得形成均一、透明的保鲜涂膜溶液。
71.一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
72.将切好的冷鲜牛肉块置于保鲜涂膜溶液中浸泡10s，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于6℃环境中冷藏，此时，复合性冷鲜红肉保鲜配方使用完毕。
73.实施例8
74.一种保鲜涂膜溶液，原料组成及其重量份为壳聚糖1.2份、抗坏血酸1.0份、抗坏血
酸钠1.6份和水96.20份。
75.一种保鲜涂膜溶液的制备方法，包括以下步骤：
76.将壳聚糖(脱乙酰度为85
‑
90％；重均分子量为300000da)、抗坏血酸和抗坏血酸钠混合，加入水溶解，制得形成均一、透明的保鲜涂膜溶液。
77.一种保鲜涂膜溶液的使用方法，包括以下步骤：
78.将切好的冷鲜牛肉块置于保鲜涂膜溶液中浸泡10s，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于6℃环境中冷藏，此时，复合性冷鲜红肉保鲜配方使用完毕。
79.对比例1
80.对比例1与实施例4的区别在于，壳聚糖0.3份、抗坏血酸0.30份、抗坏血酸钠1.5份和水97.9份，其制备方法同实施例4。
81.对比例2
82.对比例2与实施例4的区别在于，壳聚糖1.8份、抗坏血酸0.30份、抗坏血酸钠1.5份和水96.40份，其制备方法同实施例4。
83.对比例3
84.对比例3与实施例4的区别在于，壳聚糖1.0份、抗坏血酸0.30份、抗坏血酸钠0.2份和水98.5份，其制备方法同实施例4。
85.对比例4
86.对比例4与实施例4的区别在于，壳聚糖1.0份、抗坏血酸1.5份、抗坏血酸钠1.5份和水96.0份，其制备方法同实施例4。
87.对比例5
‑
12
88.对比例5
‑
12的配方见表1。
89.表1对比例5
‑
12的配方
[0090][0091][0092]
以上对比例中，对比例5为cn103918769a专利中实施例1中的配方；对比例6为cn107258884a中实施例1中的配方。对比例7
‑
8为采用常见的天然抗氧化产物替代本发明中抗坏血酸，对比例9
‑
11为既能够溶解壳聚糖又能替换抗坏血酸和抗坏血酸钠的ph缓冲体系；对比例12为采用果胶、吐温80用于成膜，迷迭香提取物用于抗菌，三者作为壳聚糖的替代物。
[0093]
以上对比例的使用方法为：准备切好的冷鲜牛肉块，通过喷洒枪将保鲜涂膜溶液涂布在牛肉块上，然后依次沥干3min，将沥干后的牛肉块置于培养皿中，最后将装有牛肉块的培养皿置于4
‑
6℃环境中冷藏。
[0094]
产品效果测试
[0095]
为检测本发明提供的保鲜涂膜溶液的保鲜效果，以同种冷鲜牛肉作为测试对象，分别喷洒实施例4
‑
8和对比例1
‑
12的涂膜溶液，测定比较冷藏4天、7天后的一下指标：
[0096]
(1)细菌总数测定：按gb 4789.2
‑
2016《食品安全国家标准
‑
食品微生物学检验
‑
菌落总数测定》的方法测定；
[0097]
(2)失水率测定：记录培养皿中肉块初始质量、第n天的质量分别为m0、m
n
，按照公式(1)测定每组配方中100g肉块的失水量f
n
，测定数据均为三个样品的平均值。并以不做任何处理的肉块的失水量，作为空白组f0，按照公式(2)计算配方组fn失水量的相对变化量。
[0098]
失水量＝(m
n
‑
m0)/m0×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式
‑
1；
[0099]
相对变化量＝(f
n
‑
f0)/f0×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式
‑
2。
[0100]
(3)肉色测定：取出冷藏箱中的肉块，在室温条件下，湿度低于85％的标准照明箱中，使用色差仪测定牛肉表面的亮度值(l*)、红度值(a*)和黄度值(b*)，每块肉块选取三个测量点的平均值作为数据点，并记录红度值(a*)，初始值为a0，第n天为a
n
，按照公式
‑
3，计算肉块颜色红度变化值(δa)，测定的数据均为三个样品的平均值。
[0101]
δa＝a
n
‑
a0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式
‑
3。
[0102]
测试结果见表2
‑
4。
[0103]
表2采用不同实施例或对比例处理后牛肉的菌落总数
[0104] d4(log cfu/g)d7 log(log cfu/g)空白组9.1010.04实施例43.804.76实施例53.534.65实施例63.695.15实施例74.125.97实施例84.235.93对比例15.677.84对比例24.727.66对比例34.876.87对比例44.797.16对比例57.7810.18对比例65.427.00对比例77.469.03对比例88.009.16对比例95.737.40对比例106.508.11对比例118.279.22对比例127.569.13
[0105]
由表2可知，本发明实施例4
‑
8提供的保鲜涂膜溶液的抗菌效果更为显著。对比例5(根据专利cn103918769a实施)并未显示出明显的抗菌效果，其在7天内其菌落总数的对数由3.9上升到5.1，其保鲜效果不如本技术。对比例6(根据专利cn107258884a实施)具有一定的抗菌性，但明显低于本发明配方的抗菌效果。对比例7
‑
12添加其他成膜成分、抗氧化成分
或其他ph缓冲体系，各组分之间的协同作用减弱，其抗菌效果及保鲜时间明显不如本发明提供的保鲜剂。在第四天(day4)时，采用本发明实施例4
‑
8提供的配方处理的牛肉的菌落总数的log值均低于4.5；在第七天(day7)时，亦未超过6，说明其具有较好的抑菌效果，在冷鲜肉的保鲜中具有明显优势。
[0106]
由对比例1
‑
4可知，当壳聚糖、抗坏血酸和抗坏血酸钠三者的用量不在范围时，制得的保鲜涂膜溶液的抑菌效果明显下降，体现了在用量范围内，三者的相互配合作用。
[0107]
表3采用不同实施例或对比例处理后牛肉的day4失水量的相对变化量
[0108]
配方编号失水量(g/100g)失水量的相对变化量(％)空白组5.120.00实施例41.54
‑
69.92实施例51.28
‑
75.00实施例61.58
‑
69.14实施例71.67
‑
67.38实施例81.61
‑
68.55对比例13.39
‑
33.79对比例21.68
‑
67.19对比例31.75
‑
64.82对比例41.73
‑
66.12对比例54.41
‑
13.87对比例62.52
‑
50.78对比例71.89
‑
63.09对比例81.76
‑
65.63对比例91.71
‑
66.60对比例102.42
‑
52.73对比例112.94
‑
42.58对比例121.85
‑
63.87
[0109]
由表3可知，本发明实施例4
‑
8提供的保鲜涂膜溶液具有较好的保水性能，能够最高减少肉块表面75％的水分扩散及蒸发。在对比例1
‑
4中，壳聚糖、抗坏血酸和抗坏血酸钠三者的用量不在范围时，制得的保鲜涂膜溶液的保水性能明显不如实施例。在对比例5
‑
11中，壳聚糖后的加入能够使保鲜涂膜溶液在肉块表面形成了水分蒸发的屏障层，一定程度上减少肉块外部水分的蒸发或扩散及内部水分的渗透，但是其效果仍不及实施例。对比例12采用果胶、吐温80用于成膜，替代壳聚糖，其效果不如壳聚糖。
[0110]
表4不同配方冷鲜牛肉贮藏期间红度变化值((δa))
[0111] day0day1day2day3day4day5day6day7实施例40.003.084.172.972.892.33
‑
0.03
‑
0.18实施例50.003.154.213.052.992.450.82
‑
0.12实施例60.003.054.112.922.832.29
‑
0.05
‑
0.21实施例70.002.853.552.872.752.12
‑
0.12
‑
0.23实施例80.002.813.522.932.762.03
‑
0.09
‑
0.21
对比例10.002.562.091.330..21
‑
0.75
‑
0.92
‑
1.93对比例20.002.753.242.011.210.72
‑
0.66
‑
1.72对比例30.002.823.182.211.080.62
‑
0.91
‑
1.88对比例40.002.053.021.941.110.53
‑
0.88
‑
1.82对比例50.000.70
‑
0.38
‑
1.57
‑
4.86
‑
4.67
‑
13.39
‑
14.31对比例60.001.64
‑
0.94
‑
0.740.11
‑
1.93
‑
3.25
‑
4.03对比例70.001.15
‑
0.540.09
‑
1.04
‑
1.24
‑
2.51
‑
2.88对比例80.002.141.551.88
‑
0.65
‑
1.99
‑
7.44
‑
7.54对比例90.004.813.262.47
‑
1.84
‑
5.12
‑
5.32
‑
5.87对比例100.002.01
‑
1.60
‑
3.82
‑
6.50
‑
8.26
‑
9.07
‑
9.06对比例110.000.86
‑
0.35
‑
3.74
‑
4.22
‑
5.83
‑
6.34
‑
6.51对比例120.002.453.122.011.230.69
‑
0.99
‑
1.86
[0112]
由表4可知，本发明实施例4
‑
8提供的保鲜涂膜溶液在护色方面明显优于对比例。实施例组肉块的色度值在七天内，先呈现出上升的趋势，然后维持在一个相对稳定的状态，最后略有下降，并略高于初始色块的红度值。一方面是因为本发明提供的保鲜涂膜溶液中壳聚糖涂层形成了氧气屏障，抑制肌红蛋白的进一步氧化，配方中的抗坏血酸持续从涂层中扩散至肉块表面，形成持续抗氧化作用，同时渗入肉块表面的抗坏血酸亦可将已经氧合肌红蛋白的还原为肌红蛋白，促使肉块的红度值变高。另一方面，由于配方涂层良好的抑菌效果，较少了微生物的生长，进而减少了微生物代谢产物的对肉块色度值的影响。
[0113]
由表4中对比例1
‑
4也可知，当壳聚糖、抗坏血酸和抗坏血酸钠三者的用量不在范围时，制得的保鲜涂膜溶液的护色效果明显下降，可见三者用量的选择也是本发明的关键。
[0114]
图1为使用实施例4和部分对比例的保鲜涂膜溶液后牛肉的色度变化曲线图，可以进一步呈现色度变化的趋势。