一种植物源复合纳米果蔬保鲜剂及其制备方法与应用

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本发明公开一种植物源复合纳米果蔬保鲜剂及其制备方法与应用。该保鲜剂包含以下成分：60mg/ml的紫茎泽兰提取液10～30％、壳聚糖盐酸盐0.5～1.5％、纳米TiO2 0.01～0.05％、吐温-80 1～2％。本发明通过用水将纳米TiO2分散均匀，得到纳米TiO2水溶液；然后将壳聚糖盐酸盐加入到纳米TiO2水溶液中，混匀，得到溶液I；将吐温-80、浓紫茎泽兰提取液和水混和，混匀，得到溶液II；将溶液I和溶液II混和均匀，调节pH值为4～5，即得到保鲜剂。该保鲜剂不仅具有果蔬保鲜的作用，还具有抑制果蔬病菌增殖的作用。将本发明植物源保鲜剂用于果蔬的保鲜或抑菌的效果等同于市售化学合成保鲜剂咪酰胺。

1.一种植物源复合纳米果蔬保鲜剂，其特征在于包含以下按质量百分比计的成分：60mg/ml的紫茎泽兰提取液10～30％、壳聚糖盐酸盐0.5～1.5％、纳米TiO0.01～0.05％、吐温-801～2％；所述的紫茎泽兰提取液通过如下步骤制备得到：将干燥后的紫茎泽兰粉碎、过筛；得到的紫茎泽兰粉末用提取溶剂浸泡提取，过滤，浓缩，得到紫茎泽兰提取液。 2.根据权利要求1所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂，其特征在于：所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂还包含水，水为余量。 3.根据权利要求1所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂，其特征在于：所述的提取溶剂为无水乙醇或乙醇溶液。 4.根据权利要求1所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂，其特征在于：所述的乙醇溶液为体积百分比90～99.9的乙醇溶液。 5.根据权利要求1所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂，其特征在于：所述的筛为40～100目筛；所述的提取溶剂的用量按提取溶剂：紫茎泽兰质量比为2～5：1提取；所述的浸泡的时间为每次浸泡7天；所述的提取的次数为1～3次。 6.权利要求1～5任一项所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)用水将纳米TiO分散均匀，得到纳米TiO水溶液；然后将壳聚糖盐酸盐加入到纳米TiO水溶液中，搅拌至壳聚糖盐酸盐完全溶解，得到溶液I；(2)将吐温-80、浓度为60mg/ml的紫茎泽兰提取液和水混和，搅拌至吐温-80完全溶解，得到溶液II；(3)将溶液I和溶液II混和均匀，用pH调节剂调节pH值为4～5，得到植物源复合纳米果蔬保鲜剂；其中，各成分的含量按质量百分比计，如下：60mg/ml的紫茎泽兰提取液10～30％、壳聚糖盐酸盐0.5～1.5％、纳米TiO0.01～0.05％、吐温-801～2％、水的总量为余量。 7.根据权利要求6所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的pH调节剂为碳酸钠。 8.权利要求1～5任一项所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂在果蔬保鲜中的应用。 9.根据权利要求8所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂在果蔬保鲜中的应用，其特征在于包括如下步骤：将要保鲜的果蔬先在所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂中浸泡或喷洒，取出晾干，装入容器中，室温或4℃下贮存。 10.根据权利要求9所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂在果蔬保鲜中的应用，其特征在于：所述的果蔬包括红提、荔枝和芒果。

技术领域

本发明涉及果蔬保鲜材料领域，特别涉及一种植物源复合纳米果蔬保鲜剂及其制 备方法与应用。

背景技术

新鲜果蔬从采收到被人类消费，由于病原微生物感染涉及到食品安全、腐烂损失 等问题，据统计，发达国家约有10％～20％的新鲜果蔬由于采后病害导致腐烂，发展中国家 则达到40％～50％。中国易腐烂果蔬采后损失25％～30％，经济损失约1000亿元。引起果蔬 采后质量变化(变色、变味、软化、腐烂等)的因素主要有两方面，一是果蔬自身衰老、生理缺 陷或外界环境不适宜，导致的生理病害；二是由于受到微生物的侵染而贮藏质量的要求，仍 然离不开化学杀菌剂、防腐剂的使用。但这些化学产品多属大分子有机药品，多含有农药的 成分，本身多具有毒性，其残留物常具有三致(致癌、致畸、致突变)导致的侵染性病害(微生 物病害)，多为细菌和真菌病害。为了减少果蔬采后生理病害和微生物病害。

因此，健康、环保、保鲜效果好且不影响果实味道的保鲜剂是人们的需求，也是研 究热点。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种植物源复合纳米果 蔬保鲜剂。

本发明的另一目的在于提供所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种植物源复合纳米果蔬保鲜剂，包含以 下按质量百分比计的成分：60mg/ml的紫茎泽兰提取液10～30％、壳聚糖盐酸盐0.5～ 1.5％、纳米TiO20.01～0.05％、吐温-801～2％。

所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂还包含水，水为余量。

所述的紫茎泽兰提取液通过如下步骤制备得到：将干燥后的紫茎泽兰粉碎、过筛； 得到的紫茎泽兰粉末用提取溶剂浸泡提取，过滤，浓缩，得到紫茎泽兰提取液。

所述的筛优选为40～100目筛。

所述的提取溶剂为无水乙醇或乙醇溶液。

所述的乙醇溶液为体积百分比90～99.9的乙醇溶液，优选为体积百分比95％的乙 醇溶液。

所述的提取溶剂的用量按提取溶剂：紫茎泽兰质量比为2～5：1提取。

所述的浸泡的时间优选为每次浸泡3～7天；优选为3天。

所述的提取的次数为1～3次；优选为3次。

所述的浓缩的程度优选为浓缩至浓度为60mg/mL。

所述的壳聚糖盐酸盐，优选脱乙酰度为95.0％的壳聚糖盐酸盐。

所述的纳米TiO2优选为水溶性纳米TiO2乳液；在植物源复合纳米果蔬保鲜剂中使 用水溶性纳米TiO2乳液的用量按纳米TiO2的量计算。

所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)用水将纳米TiO2分散均匀，得到纳米TiO2水溶液；然后将壳聚糖盐酸盐加入到 纳米TiO2水溶液中，搅拌至壳聚糖盐酸盐完全溶解，得到溶液I；

(2)将吐温-80、浓度为60mg/ml的紫茎泽兰提取液和水混和，搅拌至吐温-80完全 溶解，得到溶液II；

(3)将溶液I和溶液II混和均匀，用pH调节剂调节pH值为4～5，得到植物源复合纳 米果蔬保鲜剂；

其中，各成分的含量按质量百分比计，如下：60mg/ml的紫茎泽兰提取液10～30％、 壳聚糖盐酸盐0.5～1.5％、纳米TiO20.01～0.05％、吐温-801～2％、水的总量为余量。

步骤(3)中所述的pH调节剂为碱，或酸和碱的组合物。

所述的酸优选为盐酸、醋酸。

所述的碱优选为碳酸钠；更优选为浓度为质量百分比10％的碳酸钠溶液。

所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的应用，是将其用于果蔬保鲜；具体包括如下 步骤：将要保鲜的果蔬先在所述的植物源复合纳米果蔬保鲜剂中浸泡或喷洒，取出晾干，装 入容器中，室温或4℃下贮存。

所述的果蔬优选为红提、荔枝和芒果。

所述的浸泡的时间优选为3～5min。

所述的喷洒的时间优选为3～5min。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明提供的植物源复合纳米果蔬保鲜剂不仅具有果蔬保鲜的作用，还具有 抑制果蔬病菌增殖的作用。将本发明植物源保鲜剂用于果蔬的保鲜或抑菌的效果等同于市 售化学合成保鲜剂咪酰胺。

(2)本发明的保鲜剂主要抑菌活性物质是植物紫茎泽兰中的提取物制成，属于纯 天然产品，对环境无污染，生产工艺简单，流程短，提取溶剂可以回收重复使用，大大降低了 生产成本，易产业化，经济效益高。而且，将影响人们生活、对农业造成严重威胁的恶性杂草 紫茎泽兰的充分利用，达到防除和生态平衡的目的，具有十分重大的经济社会效益。

(3)本发明提供的植物源复合纳米果蔬保鲜剂的配方中，植物多种有效生物活性 和纳米粒子的协同作用，提高了杀菌保鲜的效果，降低了毒副作用，同时也弥补了市售化学 合成的单一成分和长期使用可能产生不良影响的缺陷，达到了安全无毒的良好的保鲜效 果。

附图说明

图1是使用保鲜剂后的荔枝果好果率的检测结果图；其中，图(A)为于25℃保藏的 结果，图(B)为于4℃保藏的结果。

图2是使用保鲜剂后的荔枝果皮失重率的检测结果图；其中，图(A)为于25℃保藏 的结果，图(B)为于4℃保藏的结果。

图3是使用保鲜剂后的芒果的转黄率的检测结果图。

图4是使用保鲜剂后的芒果的失重率的检测结果图。

图5是使用保鲜剂后的芒果的腐败率的检测结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。

实施例1

紫茎泽兰提取液的制备过程如下：紫茎泽兰叶在室温下晾干粉碎，过50筛，得到紫 茎泽兰粉末；将紫茎泽兰粉末放入提取釜中，进行浸泡提取3次：第一次提取为加入相当于 紫茎泽兰粉末2倍质量的浓度为体积百分比95％的乙醇溶液浸泡提取3天，8层纱布过滤，分 别得到滤液I和滤渣I；第二次提取为在滤渣I中加入相当于紫茎泽兰粉末1倍质量的浓度为 体积百分比95％的乙醇溶液浸泡提取3天，8层纱布过滤，分别得到滤液II和滤渣II；第三次 提取为在滤渣II中加入相当于紫茎泽兰粉末1倍质量的浓度为体积百分比95％的乙醇溶液 浸泡提取3天，8层纱布过滤，取滤液III；将滤液I、II和III合并，然后用旋转蒸发仪进行真 空浓缩，浓缩至浓度为60mg/ml(每1ml中含有60mg固体物)，得到紫茎泽兰的浓缩液。

浓度测试：用移液枪准确移取均匀的提取物1ml于器皿中，放在冷冻干燥器除去溶 剂，浓缩浓度＝(m1-m2)/1ml，其中m1为器皿和固体的质量，m2为器皿的质量。

实施例2

为了确定保鲜剂最佳抗菌配方参数，选取实施例1制备得到的紫茎泽兰提取液进 行正交试验。本试验采用四因素三水平正交试验设计。取紫茎泽兰提取液10～30质量份，加 入1～2质量份吐温-80，搅拌均匀后加20～39.5质量份蒸馏水稀释，得到溶液A；将1～5体积 份纳米TiO2水乳液(固含量为10mg/ml)用水稀释，得到49质量份纳米TiO2水溶液；再将0.5～ 1.5质量份壳聚糖盐酸盐溶解在49质量份纳米TiO2水溶液里，搅拌至完全溶解，得到溶液B； 再将A，B液混合均匀，用质量百分比10％的碳酸钠溶液调节pH值为4～5，得到保鲜液(不同 试验组的具体组成见表1)。质量份的单位为g时，体积份的单位ml；经检测，每ml纳米TiO2水 乳液的质量基本为1g，本发明按每ml纳米TiO2水乳液＝1g算。

植物病原菌采用菌丝生长速率法测定抑菌活性，方法如下：

称取200g土豆去皮，切碎，用水煮沸30min，纱布过滤，加入20g葡萄糖，20g琼脂，加 蒸馏水定容到1L，高压灭菌备用。采用菌丝生长速率法测定抑菌活性，取供试品溶液0.4mL (体积)倒入装有20mLPDA培养基的玻璃平皿中，搅拌均匀，得到含供试品的平板；同时设置 不含有供试品的平板，作为空白对照。将培养好的病原菌，在无菌条件下用直径4mm的灭菌 打孔器，自菌落边缘切取菌饼，用接种针将菌饼分别接种于含供试品的平板和作为空白对 照的平板上，盖上皿盖，将培养皿置于28～30℃培养箱中培养3天，每个处理3个重复。用十 字交叉法测量菌落直径。用式1和式2求出相对抑菌率：

用下式求出抑菌率：

菌落扩展直径(cm)＝菌落直径平均值-0.5········式(1)

图表绘制采用Excel软件。正交试验测定相对抑菌率见表1，三者的复合后的抑菌 效果如表2所示。

表1保鲜剂相对抑菌率/％

注：壳聚糖盐酸盐紫茎泽兰提取液、吐温-80和水的单位为g，纳米TiO2的单位为 ml；

香蕉炭疽菌(Colletotrichummusae)，保藏编号ACCCNo.31247，中国农业微生物 菌种保藏管理中心；

桔青霉(Penicilliumcitrinum)，保藏编号CICCNo.2478，中国工业微生物菌种 保藏管理中心；

荔枝霜疫霉菌(Peronophthoralitchii)，保藏编号BNCC120106，北京北纳创联生 物技术研究院。

表2植物提取物和纳米TiO2复合的协同抑菌效果

从表1可以看出，本发明制备的植物源保鲜剂对香蕉炭疽菌、桔青霉和荔枝霜疫霉 菌等植物病原真菌均有不同程度的抑制作用，随着提取物浓度的增大，抑菌圈半径逐渐增 大，相对抑制率越来越大。从表2的植物提取物和纳米TiO2复合的抑菌效果中可以看出，两 者复合后的抑菌效果大于两者单一时的抑菌效果，可以说明两者的复合对抑菌具有协同作 用。

实施例3

为了探究不同配比的保鲜液对贮藏保鲜效果的差异，试验水果样品为国产大红 提，选取紫茎泽兰提取液进行正交试验。本试验采用三因素三水平正交试验设计。取紫茎泽 兰提取液10～30质量份，加入1～2质量份吐温-80，搅拌均匀后加18～39质量份蒸馏水稀 释，得到溶液A；将1～5体积份纳米TiO2水乳液(固含量为10mg/ml)用水稀释，得到49质量份 纳米TiO2水溶液；再将0.5～1.5质量份壳聚糖盐酸盐溶解在49质量份纳米TiO2水溶液里，搅 拌至完全溶解，得到透明液B；再将A，B液混合均匀，用质量百分比10％的碳酸钠溶液调节pH 值为4～5，得到保鲜液(不同试验组的具体组成见表3)。另取蒸馏水作空白对照和咪酰胺 (0.1mg/ml)做为对照。试验样品放入保鲜液中浸5分钟，然后取出晾干放入4℃环境下贮藏。 按表4、5中的时间对贮藏试验样品进行观察及记录。

评价方法如式(3)和式(4)。

失重率＝(m0-mi)/m0×100···········式(4)

其中，在保鲜过程中以果实无病斑、无腐烂、没变软为好果；

m0为贮藏前果实的质量，单位为g；

mi贮藏第i天时果实的质量，单位为g；

正交试验结果见表4和表5。

表3试验组1-9各物质的具体用量

注：壳聚糖盐酸盐紫茎泽兰提取液、吐温-80和水的单位为g，纳米TiO2的单位为ml

表4国产红提好果率(/％)

表5国产红提失重率(/％)

从表4的数据中可以得知，保鲜液的1～9组均能有效地减少红提的腐烂，控制腐败 真菌的繁殖，且贮藏时段内好果率均比空白组要好，且随着提取物浓度的增大，好果率也增 大，而且提取物浓度最大的第3、6和9组的好果率甚至高于咪酰胺。而表4的失重率数据中可 以看出，保鲜液的1～9组均能很好地储存果品的水分，这主要因为壳聚糖盐酸盐在果品的 表皮形成了一层很薄的膜，能及时锁住果皮表面的水分防止流失。

实施例4

在实施例2和3中可知，可以直观分析影响保鲜腐败率效果显著的因素是紫茎泽兰 提取液，而影响保鲜失重率效果显著的因素是壳聚糖盐酸盐，综合考虑，本实验配制的保鲜 剂的过程如下：紫茎泽兰提取液30质量份，加入2质量份吐温-80，搅拌均匀后加18质量份蒸 馏水稀释，得到溶液A；将1体积份纳米TiO2水乳液(固含量为10mg/ml)用水稀释，得到49质 量份纳米TiO2水溶液；再将1质量份壳聚糖盐酸盐溶解在49质量份纳米TiO2水溶液里，搅拌 至完全溶解，得到透明液B；再将A，B液混合均匀，用质量百分比10％的碳酸钠溶液调节pH值 为4.5，即得到保鲜液。另取蒸馏水作空白对照和咪酰胺(0.1mg/ml)做为对照。试验样品放 入保鲜液中浸5分钟，然后取出晾干放入4℃环境下贮藏。

取增城桂味2kg放入溶液中浸泡5分钟，取出沥干，放入4℃和25℃下贮藏。荔枝外 部感官和内部品质的综合指数的评定以感官指标、生理指标和抗菌活性作为评价贮藏效果 优劣的指标，对保鲜剂配方进行优化，评价方法如式(5)。

综合指数的评定结果如图1和图2所示。

如图1(A)所示，荔枝从第3天开始，空白组的好果率相对于保鲜剂和咪酰胺明显下 降很多，到第9天时，空白组的好果率基本接近零，而保鲜剂相对咪酰胺略高。图2(A)所示， 果皮失重率是保鲜剂>咪酰胺>空白组，所以果皮失水率是空白组>咪酰胺>保鲜剂，说明在 25℃贮藏下，保鲜剂控制腐败真菌的繁殖,的性能是和咪酰胺相近，但咪酰胺对果皮的保水 作用不及保鲜剂。根据图1(B)和图2(B)的好果率和果皮失重率，说明在4℃贮藏下，保鲜剂 的抑菌率和保水率均优于咪酰胺，说明保鲜温度越低，保鲜剂的优越性越能体现出来。

实施例3

为了探索纳米二氧化钛复合提取液对果蔬转黄率的影响，选取广州本地芒果为试 样，保鲜剂的配制过程如下：紫茎泽兰提取液30质量份，加入2质量份吐温-80，搅拌均匀后 加18质量份蒸馏水稀释，得到溶液A；将1体积份纳米TiO2水乳液(固含量为10mg/ml)用水稀 释，得到49质量份纳米TiO2水溶液；再将1质量份壳聚糖盐酸盐溶解在49质量份纳米TiO2水 溶液里，搅拌至完全溶解，得到透明液B；再将A，B液混合均匀，用质量百分比10％的碳酸钠 溶液调节pH值为5.0，即得到保鲜剂。另取蒸馏水作空白试验和咪酰胺(0.1mg/ml)做对照试 验。将芒果放入溶液中浸泡5分钟，取出沥干，放入25℃下贮藏，评价方法如表5及式(6)和式 (7)。

表5转黄级别和腐烂级别

保鲜剂对芒果的转黄率、腐败率和失重率的影响结果如图3～5所示。

从图3～5可以看出，保鲜剂的芒果转黄率均低于咪酰胺组和空白组，这主要因为 纳米二氧化钛在果品保鲜的过程中，分解了芒果释放出来的乙烯等催熟气体；保鲜剂的芒 果腐败率均低于咪酰胺组和空白组，结合荔枝保鲜和红提保鲜，说明本发明的保鲜剂更具 有广谱杀菌性能；保鲜剂的芒果失重率均低于咪酰胺组和空白组，结合荔枝保鲜和红提保 鲜，进一步说明本保鲜剂不但具有优异的抑菌性能，而且可以很好地防止果皮表层水流失。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

本文标签： 纳米果蔬制备方法植物保鲜剂