一种精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜及其制备方法和应用

本发明属于果蔬保鲜，涉及一种精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、果蔬是我们日常生活必备的食物，含有丰富的营养物质，如矿物质、维生素、抗氧化物质等，有益人们的健康，增强人体的免疫力。番茄因其富含维生素、果实表面光亮、色泽鲜艳亮丽、口味甜酸适口、风味鲜脆独特，受到人们的喜爱。

2、由于番茄的生理特性，其果实在采后、运输和储存过程容易受到真菌的感染，从而发生腐败变质。而且番茄在储藏过程中，糖酸比例也会发生变化，对番茄的感官品质造成负面影响，通过保鲜技术手段可以减小番茄的风味和营养物质的流失。目前用于延长果蔬货架期的方法有：乙烯处理、杀菌剂、抗氧化剂和控制系统等，但有些处理成本太高，还会影响到果蔬的感官品质和营养价值。因此，在高价值果蔬保鲜抑菌方面的研究日益受到人们的关注。

3、专利cn116784383a公开了一种佛手柑精油纳米乳复合涂膜液、制备方法及其在樱桃番茄保鲜中的应用，将去离子水与甘油混合为溶液a，将佛手柑精油与吐温-80表面活性剂混合为溶液b，将溶液a滴加到溶液b中，磁力搅拌混匀，然后用超声波细胞粉碎机处理得到佛手柑精油纳米乳；将壳聚糖溶解于冰醋酸溶液中，在室温下搅拌，过滤杂质后得到壳聚糖溶液；将阿拉伯胶粉末溶于去离子水，在室温下搅拌，过滤杂质后得到阿拉伯胶溶液；将壳聚糖溶液和阿拉伯胶溶液混合，磁力搅拌混匀，然后加入甘油，再磁力搅拌混匀，得到复合涂膜液；将佛手柑精油纳米乳添加到复合涂膜液中，搅拌均匀；然后均质，真空脱气后得到佛手柑精油纳米乳复合涂膜液。但该专利制备的保鲜涂膜抗拉伸强度有限，这会导致涂膜易破损或撕裂，不利于果蔬的长期保鲜。

4、专利cn103394313a公开了一种脱萜柑桔皮精油的微胶囊制备方法，其包括：选取脱萜柑桔皮精油作为芯材；以β-环糊精作为壁材，称取β-环糊精，加入去离子水，在50～70℃水浴条件下搅拌使其溶解，得到β-环糊精饱和溶液，并冷却到40～60℃；取脱萜柑桔皮精油，加入无水乙醇溶解得精油乙醇溶液；将精油乙醇溶液滴加到β-环糊精饱和溶液中，边滴加边搅拌，避光密封，包埋温度40～60℃，制得胶囊溶液；将胶囊溶液取出冷却至室温后，放在4～10℃环境中静置，真空抽滤后，于-40～-60℃冷冻干燥至恒重，得白色微胶囊产物。但该专利仅靠β-环糊精与果蔬的结合力差，不能持久在果蔬表面发挥保鲜作用。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜及其制备方法和应用，本发明不仅具有抗菌性能和阻隔性能，而且具有生物可降解特性，能够有效延长果蔬保质期。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案之一在于，提供一种精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、制备精油微胶囊：将环糊精溶解于第一溶剂中得到环糊精溶液，将精油溶解于第二溶剂中得到精油溶液，将精油溶液加入环糊精溶液中混合得到微胶囊前驱体溶液，将微胶囊前驱体溶液过滤得到滤液，去除游离的精油，将滤液平铺于容器中冷冻干燥，得到精油微胶囊粉末；

5、s2、制备活性膜涂膜液：将壳聚糖类、明胶、羧酸、乳化剂、增塑剂和第三溶剂混合得到活性膜前驱体溶液，待活性膜前驱体溶液放至常温，调节活性膜前驱体溶液的ph，向活性膜前驱体溶液中加入精油微胶囊粉末混合，得到活性膜涂膜液；

6、s3、果蔬预处理：将果蔬浸泡，冲洗，干燥；

7、s4、浸渍成膜：将果蔬浸渍于活性膜涂膜液中，取出果蔬后静置，由于壳聚糖-明胶可以降低水膜表面张力以及它们与果蔬表面形成氢键的能力，可以于果蔬的表面持久稳定地形成精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜。

8、进一步地，步骤s1中环糊精包括羟丙基-β-环糊精、α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精，第一溶剂包括水、甲醇、乙醇或丙酮，环糊精与第一溶剂的质量比为(5～15):(10～40)；

9、精油包括迷迭香精油、生姜精油、柠檬草精油、柠檬精油、薰衣草精油或香茅精油，第二溶剂包括乙醇、正己烷或正丁醇，精油与第二溶剂的质量比为(1～2):(3～8)；

10、精油与环糊精的质量比为(1～2):(5～15)。

11、进一步地，步骤s2中壳聚糖类包括壳聚糖、壳聚糖盐酸盐、羧甲基壳聚糖或季铵盐壳聚糖，羧酸包括乙酸、柠檬酸或苹果酸，乳化剂包括吐温20、吐温80、司盘20或司盘80，增塑剂包括1,2-丙二醇或甘油，第三溶剂包括水、甲醇、乙醇或丙酮，壳聚糖类、明胶、羧酸、乳化剂、增塑剂与第三溶剂的质量比为(1～3):(1～3):(0.6～1.2):(0.2～0.5):(2～4):100；

12、精油微胶囊粉末与活性膜前驱体溶液的质量比为(0.5～5):100。

13、进一步地，步骤s1中混合的温度为5～30℃，时间为4～7h；

14、冷冻干燥的温度为-60～-50℃，压力为1～10pa，时间为24～48h。

15、进一步地，步骤s1中使用过滤器过滤，过滤器的孔径为0.3～0.6μm。

16、作为优选的技术方案，所述过滤器包括尼龙过滤器、聚酯过滤器或纤维素过滤器。

17、进一步地，步骤s2中活性膜前驱体溶液混合的温度为40～70℃，时间为0.5～3h；

18、调节活性膜前驱体溶液的ph至4～7；

19、精油微胶囊粉末混合的温度为5～30℃，时间为1～3h。

20、作为优选的技术方案，步骤s2中使用强碱溶液调节活性膜前驱体溶液的ph，强碱溶液包括氢氧化钠、碳酸氢钠或氢氧化钾水溶液，强碱溶液的浓度为0.5～3mol/l。

21、进一步地，步骤s3中浸泡的时间为3～8min。

22、作为优选的技术方案，步骤s3中将果蔬放置于果蔬清洗剂中浸泡，果蔬清洗剂采用碳酸氢钠水溶液，果蔬清洗剂的浓度为0.1～1wt％。

23、进一步地，步骤s4中浸渍的温度为5～30℃，时间为5～40s；

24、静置的温度为5～30℃，时间为2～5h。

25、本发明的技术方案之一在于，提供一种所述的方法制备的精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜。

26、本发明的技术方案之一在于，提供一种所述的精油微胶囊壳聚糖-明胶涂膜的应用，所述涂膜应用于果蔬保鲜，保存的温度为5～30℃，时间为15～28天。

27、作为优选的技术方案，所述涂膜应用于番茄保鲜。

28、壳聚糖类具有无毒、无异味、良好的成膜性、抗菌性能等特点，是一种绿色的天然可食性物质，但是壳聚糖类机械性能较差，抑菌相对不足。明胶由于脯氨酸、甘氨酸和羟脯氨酸含量高，具有优异的成膜能力。明胶与壳聚糖类可形成多电解质复合物提高薄膜的机械性能，但仍不能满足涂膜的抗菌性能。添加具有抗菌性和抗氧化特性芳香物质的精油可以弥补这一缺点，但精油化学性质活泼，稳定性差，需要将精油制备成微胶囊以提高其稳定性。

29、本发明利用微胶囊技术增加精油的稳定性，作为活性物质加入到壳聚糖-明胶涂膜基质中，制备成保鲜涂膜，将其涂到番茄表面，看其对番茄的保鲜效果。

30、本发明通过浸涂法对番茄进行涂敷，在番茄表面形成一层薄薄的涂膜，来阻隔氧气、二氧化碳、水蒸汽等对番茄的影响，减缓番茄采后的生理变化，同时精油微胶囊缓慢释放具有抗菌性和抗氧化特性的精油，可以有效抑制微生物的生长。两者有效结合使番茄与外界不良环境有效隔离，减少番茄的霉变、腐烂变质，达到对番茄的保鲜效果。

31、本发明通过在壳聚糖-明胶溶液中添加具有抗菌和保鲜效果的精油微胶囊，能够增加壳聚糖-明胶涂膜基质的保鲜效果，可有效抑制因微生物污染而导致的腐败变质，延长果蔬的保质期。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、(1)本发明以壳聚糖-明胶溶液作为涂膜基质，精油微胶囊作为活性物质，混合均匀后通过溶液浇铸法制备精油微胶囊壳聚糖-明胶保鲜涂膜，方法操作步骤少、操作方法简单，安全性高，成本低，有利于技术的推广和工业化的大规模生产；

34、(2)本发明往壳聚糖-明胶保鲜涂膜中添加精油活性物质，开发出一种既具有抗菌功能又具有抗氧化功能的壳聚糖-明胶涂膜，制备的精油微胶囊壳聚糖-明胶活性保鲜涂膜不仅改善了壳聚糖-明胶涂膜基质的抗菌性能，而且赋予其抗氧化性能，特别是涂膜具有可降解性和可食用特性，从而使其达到对番茄良好的保鲜效果；

35、(3)与传统包装活性物质的壳聚糖-明胶保鲜涂膜相比，本发明将精油封装在微胶囊中，隔离和保护精油免受环境因素的影响，增强了精油的稳定性；

36、(4)本发明提供的涂膜保鲜方法在材料选择上均属于食品添加剂范畴，不仅保证涂膜的可食用性，还可用于其它种类果蔬的保鲜，有效减缓果蔬采后发生的生理变化，具有广阔的应用前景。