一种复合型保鲜剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及食品保鲜技术领域，具体涉及一种复合型保鲜剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.葛根(pueraria lobata)为蝶形花豆科葛属植物的干燥块根，别名粉葛、葛条根、葛麻藤、鹿霍等，盛产于中国南方山区。我国有11种葛根，主要分布于南方的江西、两湖、两广、苏浙和川渝地，除了以上地区，在我国台湾、海南两岛也有种植，由此可见葛根的生活习性，适宜生长在温热环境中。葛根的生长周期约为200天，叶子为羽状复叶，十月或十一月期间待叶子掉落后采收厚实的块状根即为葛根。
3.葛根属于药食两用植物，具有极高的营养价值和药用价值。在我国，南方葛根与北方人参齐名，并称为“南葛北参”，因此获得了别名“南方人参”。葛根味甘、辛，性凉，具有解肌退热，生津止渴，透疹止泻，滋润经脉以及解酒等功能。《神农本草经》是最早记载葛根功效的书籍，葛根自古以来就被中医列为解酒专药，许多古医书例如《本草纲目》等中均记载称葛根具有解酒保肝之功效。在药用价值方面，除了解酒保肝外葛根在许多疾病上面都有不同的功效，比如在神经根型脊椎病、脑栓塞、脑血管硬化、高血压、糖尿病等方面都能起到一定的治疗作用。除了药用价值外，葛根营养价值也非常丰富，富含淀粉、膳食纤维、糖类、氨基酸和丰富的异黄酮类化合物，除此之外还含有人体必需的矿物质。葛根中富含抗氧化的物质也是其营养价值重要的体现，这些物质包括葛根素、染料木素、大豆苷元等均能有效增强vc、ve的作用。现代医学研究中还表明，葛根及其制品具有清除体内自由基、防治心脑血管病、促进女性丰胸美容等多种功能。近年来，人们逐渐认识到了葛根丰富的营养价值和药用功效。目前，以葛根为原材料的食品及其加工制品较为频繁地出现在市场上，主要有中药类的葛根片和葛根粉两大形式。前者在中医中常用来祛风解毒，制作过程也较为简单，在秋、冬季节落叶后采挖新鲜葛根，除去杂质之后洗净、润透、切片晒干即可。后者则在市场和生活中较为常见，有较为优良和成熟的制作工艺。以上两种形式的葛根制品中，不管是葛根片还是葛根粉，都离不开将新鲜葛根加工成脱水后的干制品。目前，许多酒店餐馆以及私人家庭对新鲜葛根制品都有一定的需求，但在市场上鲜少有将新鲜葛根去除杂质后直接进行切割包装售卖相关的半成品，主要原因是葛根在加工去过程中，原有的保护组织被破坏，由于体内的酶接触到了空气中的氧，使得过氧化物酶(pod)和多酚氧化酶(ppo)将酚类物质氧化成醌再聚合成有色物质，最终导致葛根出现褐化影响其品质。葛根内部在接触到氧气后，褐化速度极快，且随着时间的推进褐化程度不断加强最终影响其外观和品质。那么要使新鲜葛根能够长期保存和运输，同时尽量不影响其品质，使用保鲜剂是最好的方法。因此，需要开发一种食品保鲜剂用于新鲜葛根的保藏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种复合型保鲜剂及其制备方法和应用，具有良好的抗衰
老的效果。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.本发明提供一种复合型保鲜剂，由以下原料按重量份制备而成：抗氧剂1-2份、干燥剂10-20份、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球30-50份；所述抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球由以下方法制备而成：
7.s1.纳米微球的制备：将正硅酸乙酯和硅烷偶联剂溶于乙酸乙酯中，加入表面活性剂溶液，乳化，调节溶液ph值为8-10，反应3-6h，离心，固体用水洗涤，干燥，得到二氧化硅纳米微球；
8.s2.纳米微球的改性：将二氧化硅纳米微球分散在乙醇中，加入复合硅烷偶联剂，加热至60-90℃，反应1-2h，离心，干燥，得到改性二氧化硅纳米微球；
9.s3.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球的制备：将改性二氧化硅纳米微球分散在醋酸溶液中，加入壳聚糖和抗坏血酸，加热至40-60℃，反应2-4h，得到抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球。
10.作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：抗氧剂1.5份、干燥剂15份、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球40份。
11.作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560、kh570、kh580、kh590、kh602、kh792中的至少一种；所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
12.作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述复合硅烷偶联剂为带有氨基的硅烷偶联剂和带有环氧基的硅烷偶联剂的复配混合物；所述带有氨基的硅烷偶联剂选自kh550、kh602、kh792中的至少一种；所述带有环氧基的硅烷偶联剂为kh560。
13.作为本发明的进一步改进，所述复合硅烷偶联剂为kh550和kh560的复配混合物，质量比为(3-5)：2。
14.作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述醋酸溶液的质量分数为5-10wt％，所述改性二氧化硅纳米微球、壳聚糖和抗坏血酸的质量比为10：(3-7)：(1-2)。
15.作为本发明的进一步改进，所述分散方法为1000-2000w超声分散30-40min。
16.作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂选自山梨酸、山梨酸钾、生育酚、没食子酸丙酯、茶多酚、花青素中的至少一种；所述干燥剂选自无水氯化钙、无水硫酸镁中的至少一种。
17.本发明进一步保护一种上述复合型保鲜剂的制备方法，按比例将抗氧剂、干燥剂、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球混合均匀，得到复合型保鲜剂。
18.本发明进一步保护一种上述复合型保鲜剂在新鲜葛根保鲜中的应用。
19.本发明具有如下有益效果：本发明通过制备了一种抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球，将抗坏血酸和壳聚糖通过硅烷偶联剂固定在二氧化硅纳米微球上，其中，带有环氧基的硅烷偶联剂可以通过于抗坏血酸和壳聚糖上的羟基反应从而起到固定作用，而带有氨基的硅烷偶联剂可以通过于壳聚糖上的氨基发生氢键键连从而起到固定作用，将抗坏血酸和壳聚糖固定化后，制得的抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球具有良好的抗氧化性能、抗菌性能；
20.本发明复合保鲜剂涂抹在新鲜葛根后，测量整个贮藏期间失重率、褐变度、ppo、
pod和多糖含量等指标可见，本发明制得的复合保鲜剂对于新鲜葛根有明显的保鲜作用，能显著保持新鲜葛根的含水量，以及各种营养成分保持，延长保质期，提高葛根食用口感。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为试验例1中贮藏期间葛根失重率的变化图；
23.图2为试验例1中贮藏期间葛根褐变度的变化图；
24.图3为试验例1中贮藏期间葛根ppo活性变化图；
25.图4为试验例1中贮藏期间葛根pod活性变化图；
26.图5为试验例1中贮藏期间葛根的总含糖量变化图。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.原料组成(重量份)：山梨酸1份、无水硫酸镁10份、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球30份。
30.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球由以下方法制备而成：
31.s1.纳米微球的制备：将10g正硅酸乙酯和2g硅烷偶联剂kh602溶于50ml乙酸乙酯中，加入100ml含2wt％十二烷基磺酸钠溶液，10000r/min乳化5min，用氨水调节溶液ph值为8，反应3h，3000r/min离心15min，固体用水洗涤，70℃干燥4h，得到二氧化硅纳米微球；
32.s2.纳米微球的改性：将10g二氧化硅纳米微球分散在100ml乙醇中，1000w超声分散30min，加入2g复合硅烷偶联剂，加热至60℃，反应1h，3000r/min离心15min，70℃干燥4h，得到改性二氧化硅纳米微球；复合硅烷偶联剂为kh550和kh560的复配混合物，质量比为3：2；
33.s3.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球的制备：将10g改性二氧化硅纳米微球分散在5wt％醋酸溶液中，1000w超声分散30min，加入3g壳聚糖和1g抗坏血酸，加热至40℃，反应2h，得到抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球。
34.复合型保鲜剂的制备方法：按比例将山梨酸、无水硫酸镁、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球混合均匀，得到复合型保鲜剂。
35.实施例2
36.原料组成(重量份)：生育酚2份、无水硫酸镁20份、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球50份。
37.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球由以下方法制备而成：
38.s1.纳米微球的制备：将10g正硅酸乙酯和2g硅烷偶联剂kh580溶于50ml乙酸乙酯中，加入100ml含2wt％十八烷基磺酸钠溶液，10000r/min乳化5min，用氨水调节溶液ph值为10，反应6h，3000r/min离心15min，固体用水洗涤，70℃干燥4h，得到二氧化硅纳米微球；
39.s2.纳米微球的改性：将10g二氧化硅纳米微球分散在100ml乙醇中，2000w超声分散40min，加入2g复合硅烷偶联剂，加热至90℃，反应2h，3000r/min离心15min，70℃干燥4h，得到改性二氧化硅纳米微球；复合硅烷偶联剂为kh550和kh560的复配混合物，质量比为5：2；
40.s3.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球的制备：将10g改性二氧化硅纳米微球分散在10wt％醋酸溶液中，2000w超声分散40min，加入7g壳聚糖和2g抗坏血酸，加热至60℃，反应4h，得到抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球。
41.复合型保鲜剂的制备方法：按比例将生育酚、无水硫酸镁、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球混合均匀，得到复合型保鲜剂。
42.实施例3
43.原料组成(重量份)：山梨酸钾1.5份、无水氯化钙15份、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球40份。
44.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球由以下方法制备而成：
45.s1.纳米微球的制备：将10g正硅酸乙酯和2g硅烷偶联剂kh550溶于50ml乙酸乙酯中，加入100ml含2wt％十六烷基硫酸钠溶液，10000r/min乳化5min，用氨水调节溶液ph值为9，反应5h，3000r/min离心15min，固体用水洗涤，70℃干燥4h，得到二氧化硅纳米微球；
46.s2.纳米微球的改性：将10g二氧化硅纳米微球分散在100ml乙醇中，1500w超声分散35min，加入2g复合硅烷偶联剂，加热至75℃，反应1.5h，3000r/min离心15min，70℃干燥4h，得到改性二氧化硅纳米微球；复合硅烷偶联剂为kh550和kh560的复配混合物，质量比为4：2；
47.s3.抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球的制备：将10g改性二氧化硅纳米微球分散在7wt％醋酸溶液中，1500w超声分散35min，加入5g壳聚糖和1.5g抗坏血酸，加热至50℃，反应3h，得到抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球。
48.复合型保鲜剂的制备方法：按比例将山梨酸钾、无水氯化钙、抗坏血酸改性壳聚糖纳米微球混合均匀，得到复合型保鲜剂。
49.试验例1
50.1.1.试验材料
51.1.1.1.植物材料
52.新鲜葛根(pueraria lobata)，取自江西省上饶市上饶县一处的山林间，无病虫害和外部损伤，将葛根洗净后去皮，分成质量相近的葛根块处理备用。
53.1.1.2.试剂
54.磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、醋酸钠、冰醋酸、邻苯二酚、愈创木酚、葡萄糖、苯酚、浓硫酸、乙酸钠、过氧化氢。
55.1.1.3.试验主要仪器与设备表
56.uv-1780型紫外可见分光光度计、hh-6型数显恒温水浴锅、l18-y915s型高速破壁调理机、tdl-50b低速离心机、规格为1000μl和100μl的微量移液器、lq-c5003型电子天平、
真空包装机、冰箱。
57.1.2.实验方法
58.设置实验组和空白组，实验组葛根表面涂覆一层本发明实施例3制得的复合保鲜剂，空白组表面涂覆等量的去离子水。
59.1.3.测试方法
60.1.3.1.失重
61.才用称重法将上述两份葛根分别用电子天平称重，称重时去除保鲜膜以及表面保鲜剂得到葛根的净重量(精度为0.1g)。与处理前的葛根重量作对比，两者差值为葛根的失去水的重量。将测出来的差值除以贮藏前葛根的重量所得的值为该葛根的失重。
62.1.3.2.褐变度的测定
63.取测完失重后的对照组和空白组葛根，在4℃下，将50.0g葛根放入破壁机中，加500ml蒸馏水打成匀浆。取上面刚打出的葛根匀浆10ml,在2-5℃条件下放入超速离心机中，将转速调成10000r/min，时间设置成5min离心。将离心后的上清液放入25℃水浴锅中保温5min，在分光光度计410nm处测定其吸光度值，葛根的褐变度表示为a410
×
10。
64.1.3.3.ppo的活性测定
65.(1)实验试剂：ph7.2的磷酸缓冲液、ph6的磷酸缓冲液、粗酶提取液、0.1mol/l邻苯二酚
66.(2)粗酶液的提取：取葛根10g加100ml蒸馏水用破壁机打成匀浆，在离心管中加入10ml的葛根匀浆和5ml(ph7.2)的磷酸缓冲液，将低速离心机转速调成4000r/min，离心时间为20min。20min后，将离心管的上清酶液用移液枪小心取出，并放入冰水中冰浴保存。
67.(3)实验步骤：试管中加入ph＝6磷酸缓冲液2ml、0.1mol/l邻苯二酚2ml，35℃恒温下，加入粗酶液0.1ml。将上述液体混匀后，倒入1ml比色皿中，将分光光度计调至420nm，测定反应溶液的吸光值。从加入酶液后开始计时，最初1min内每15s记录一次od值，第1min之后开始每30s记录一次od值，记录到3min截止。最终测得od随时间的变化值，以最初直线段的斜率(od/t)计算酶活力。一个酶活力单位可以定义为每分钟引起吸光度改变0.001所需的酶量。(以不加酶液的溶液做对照组调0)
68.1.3.4.pod的活性测定
69.(1)实验试剂：0.1mol/l醋酸缓冲液、质量分数为0.25％愈创木酚溶液、质量分数为0.75％的过氧化氢、粗酶提取液(同上)
70.(2)实验步骤：将2ml0.1mol/l醋酸缓冲液(ph4.5)、1ml质量分数为0.25％愈创木酚溶液、0.1ml粗酶液以及0.1ml质量分数为0.75％的过氧化氢溶液加入至反应试管中，摇晃使试管内液体快速混匀。液体加入后立即计时，将反应后的液体放在比色皿中，将分光光度计数值调为470nm，将比色皿放入并记录470nm下的分光光度值。在实验开始前，以不加入酶液的混合液做参照。实验开始后，每间隔10s记录一次吸光度值，2min30s后共获得15个数据(将实验重复三次)。以最初直线段的斜率(od/t)计算酶活力。
71.1.3.5.多糖的测定
72.(1)实验试剂：葡萄糖溶液、4％苯酚、浓硫酸
73.(2)制备葡萄糖标准曲线的(得回归方程：x＝0.000392 0.0869y，r＝0.9991)。
74.实验步骤：称取葛根10g，量取1l的蒸馏水，一同加入破壁机中打成葛根溶液。取
3.35ml葛根溶液定容至50ml摇匀。精密量取稀释后的葛根溶液0.5ml于具塞试管中，继续加入蒸馏水1.5ml、4％苯酚1ml、浓硫酸7ml、摇匀，常温下静置5min。静置后将试管放入沸水中煮15分钟，接着在冰水中冷却10分钟，最后将试管拿出，常温下静置20分钟。用蒸馏水做空白对照(取3次葛根溶液做平行对照，最终结果取平均值)，在490nm处测定吸光值，对照葡萄糖标准曲线最终测定得葛根溶液中葡萄糖含量。
75.2.结果
76.2.1复合保鲜剂对葛根失重率的影响及分析
77.葛根的失重率是代表葛根新鲜度的指标之一，随着储存时间的延长，葛根里的水分会随着时间的增加而逐渐流失，最终使其变得皱缩干巴。葛根失水以后，不仅影响了葛根的外观，使其皱缩萎蔫，同时也影响其贮藏时间和品质。参照图1，从失重率变化图中可以看出，在未涂抹保鲜剂的情况下，葛根从第0天至第14天失重率达到2.16％。由于葛根自身含水量并不高，失重达到2.16％就能够比较直观地体现出葛根的失水情况。从图1中还可以看出涂抹了复合保鲜剂的对照组葛根失重率在整个贮藏期均有明显地改善，第14天对照组的失重率为0.96％比空白组低56％左右。这可能与复合保鲜剂中添加的具有成膜性的壳聚糖有较大关系，在葛根表面成膜后使其失水量降低。
78.2.2复合保鲜剂对葛根褐变度的影响及分析
79.褐变度是代表葛根褐变最重要也是最直观的指标之一，褐变度的增加表示葛根表面的褐化程度越来越严重，葛根的品质也随之逐渐改变。通过图2可以看出，在4℃的条件下，真空包装过后的葛根依然会随着时间的变化，其表面褐变程度逐渐加深，葛根的品质也逐渐改变。从第0天至第14天，空白组的葛根褐变度均有较大的改变，褐变度由5.80增加至9.52。从第0天至第14天，对照组的葛根褐变度由5.80增加至6.98，对比空白组的数据可以看出，在涂抹了复合保鲜剂后的对照组葛根在实验期间褐变度的改变量大大减少，褐变度曲线较为平缓。由此可以证明复合保鲜剂可以有效地抑制葛根的褐变。
80.2.3复合保鲜剂对葛根多酚氧化酶的活性影响及分析
81.过氧化物酶(ppo)是一种广泛存在于各种果蔬中，能够催化各种酚类物质形成醌过程中重要的氧化酶之一。在葛根半成品加工期间，葛根会被去除表皮进行切割，这一过程中葛根会有一定的机械损伤，体内的ppo暴露在空气中，ppo的活性将会在短时间内增加，迅速与空气中的氧气反应使葛根发生褐变。从图3可以看出，在试验期间空白组的ppo活性远超于实验组，这是由于复合保鲜剂中添加了抗坏血酸。抗坏血酸是一种十分有效地抑制剂，具有强还原性和抗氧化性，能与酚类物质竞争底物-氧气，同时能将醌还原成酚进而阻止醌的聚合，防止有色物质的形成。因此抗坏血酸能作为果蔬保鲜剂，具有营养价值的同时能够延缓果蔬衰老，在了解了抗坏血酸众多特点后，本实验选择了2％的抗化血酸来抑制葛根的褐变
20.。同时通过图中数据可以看出，与其他酶类相比，能够明显看出即使是不涂抹保鲜剂的空白组葛根体内多酚氧化酶的活性不高，，在添加了保鲜剂后其活性更是大大降低，因此可以猜测葛根体内的ppo含量较低。
82.2.4复合保鲜剂对葛根过氧化物酶的活性影响及分析
83.过氧化物酶(pod)是一种在水果与蔬菜中非常常见的氧化还原酶，能够催化过氧化氢和酚类氧化物生成醌类化合物，有利于清除多余的自由基，维持体内正常的自由基动态水平。要防止葛根褐变需要抑制pod的活性，pod同ppo一样是氧化还原酶，通过氧化还原
反应使葛根褐变，所以抗坏血酸在抑制ppo的作用下同时也能对pod进行抑制。从图4中可以明显看出，在试验期间空白组的pod活性较大，由此可以猜测在葛根中导致葛根褐变的主要因素是pod。通过实验组的数据可以看出，在涂抹了复合保鲜剂的葛根中，pod的活性大大减弱，基本降低了一半，是空白组的1/2左右。由以上数据可以看出，要使葛根中的氧化酶活性降低达到防止褐变的目的，抗坏血酸是较好的选择。
84.2.5复合保鲜剂对葛根糖含量的影响分析
85.葛根中的淀粉含量非常高，新鲜葛根的淀粉含量可以达到20％以上甚至达到40％，因此在对葛根进行保鲜的研究中，还需要对葛根体内的含糖量进行测定。由图5可知，空白组与试验组相比，两者含糖量不相上下，甚至略高一筹。这是由于空白组的失水量较试验组更多，导致取相同重量两者葛根，空白组略高于试验组。同时由于葛根的含糖量过大，在实验过程中会有细微的误差，最终实验数据在可允许误差内，两者差距不大。
86.3.讨论与结论
87.通过空白组的实验数据可以得出，在真空包装的条件下，将葛根半成品放入4℃的冰箱中贮藏，葛根的品质随着时间的增加而逐渐降低。尤其是葛根在贮藏期间其表面褐化严重，同时失水较为严重，导致葛根发黄、干瘪，使其品质外形大打折扣。为了控制酶促褐变的影响，本发明采取了在新鲜葛根表面涂抹复合保鲜剂的方法。本发明实施例3制得的复合保鲜剂，涂抹于葛根的表面对其根进行保鲜。从实验组的数据中可以看出，该复合保鲜剂对葛根有较为显著的保鲜效果，该能够有效地抑制ppo和pod的活性，使得葛根褐变程度大大降低。由于壳聚糖具有良好的成膜性，在保鲜剂中加入壳聚糖可以将其他物质同壳聚糖充分混合，在葛根表面成膜后，使该复合保鲜剂能够较好的保留在葛根表面。壳聚糖具有良好的成膜性，在保鲜剂中添加1％的氯化钙能够加快保鲜剂在葛根表面的凝固，氯化钙能起到凝固的作用，同时加强营养作用。山梨酸钾有杀菌消毒的作用，在复合保鲜剂中加入能够较好地抑制葛根表面的菌，防止葛根腐烂、发霉。真正防止葛根发生褐变最重要的物质是具有抗氧化性的抗坏血酸，抗坏血酸具有强还原性能够抑制ppo与pod，防止葛根发生褐变。
88.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。