肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜及其制备方法和应用

本发明属于食品包装，涉及一种明胶活性包装膜及其制备方法和应用，具体涉及一种肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，天然生物聚合物如明胶，因其良好的成膜性，且具有生物降解性、生物相容性、无毒性等特点，可作为活性包装基薄膜用于果蔬采后保鲜领域。但由于明胶薄膜无抗菌性、亲水性强、阻隔性差严重限制了其在保存易受食源性微生物侵害且极易失水的鲜切水果方面的应用。因此，制备多功能活性生物包装薄膜是未来行业的发展趋势。

2、目前通常是通过添加具有抗氧化或抗菌特性的活性物质赋予活性薄膜功能性，以有效保护果蔬免受氧化和微生物腐败，然而由于活性物质(植物的次生代谢物如香芹酚)化学性质不稳定，直接添加到薄膜基材中容易相分离且易挥发，难以持续发挥作用。另外，直接加入疏水物质是使明胶薄膜抵抗潮湿环境的一种常见策略，但仍然面临着高亲水性和较差抗菌性能的挑战，尤其对于保存容易失水的新鲜水果。因此制备同时具有功能特性且疏水、阻隔性能优异的明胶多活性包装材料值得进一步研究。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种同时长期发挥香芹酚抗菌作用和肉豆蔻酸疏水作用、具有优异的紫外线屏蔽性能、疏水性、机械性能、阻隔性能、缓释性能、抗氧化性和抗菌性能的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜及其制备方法和应用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

3、一种肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)制备香芹酚纳米乳液；

5、(2)将香芹酚纳米乳液与明胶的水溶液混合并搅拌，得到香芹酚纳米乳液-明胶溶液；

6、(3)将香芹酚纳米乳液-明胶溶液与甘油混合并搅拌，得到成膜溶液；

7、(4)采用流延法先将成膜溶液倒入成膜模具中进行一次干燥，得到香芹酚纳米乳液-明胶活性包装薄膜，将肉豆蔻酸的乙醇溶液倒入所述香芹酚纳米乳液-明胶活性包装薄膜上进行自然沉积，经二次干燥后，形成疏水涂层，得到肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜；

8、步骤(1)中，所述香芹酚纳米乳液为基于辛烯基琥珀酸酐改性纳米淀粉颗粒稳定的香芹酚纳米乳液，制备过程如下：

9、(1.1)将淀粉的水悬浮液中加入过氧化氢和抗坏血酸进行混合，所得混合液在避光条件下超声处理，得到含纳米淀粉颗粒的溶液，经乙醇洗涤、离心、冻干后，得到纳米淀粉颗粒；

10、(1.2)将纳米淀粉颗粒分散在水中，得到纳米淀粉颗粒的水悬浮液，将纳米淀粉颗粒的水悬浮液与辛烯基琥珀酸酐的乙醇溶液混合并搅拌，调节ph至7～8，经冷冻干燥，得到辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒；

11、(1.3)将辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒加水配制为辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的水溶液，将辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的水溶液、大豆油和香芹酚混合，所述香芹酚与所述辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的质量比为3～5∶1，经超声处理，得到基于辛烯基琥珀酸酐改性纳米淀粉颗粒稳定的香芹酚纳米乳液。

12、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(1.3)中，所述辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的水溶液中辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的质量分数为1％～1.5％，所述大豆油与所述辛烯基琥珀酸酐-纳米淀粉颗粒的质量比为5～5.5∶1，所述超声处理的功率为400w～450w，所述超声处理的时间为15min～20min。

13、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(1.2)中，所述纳米淀粉颗粒的水悬浮液中纳米淀粉颗粒的质量分数为30％～35％，所述辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液中辛烯基琥珀酸酐的质量分数为25％～30％，辛烯基琥珀酸酐质量为纳米淀粉颗粒质量的3％。

14、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(1.1)中，所述淀粉为马铃薯淀粉，马铃薯淀粉的水悬浮液中马铃薯淀粉的质量分数为0.25％～0.3％，所述混合液中，过氧化氢的浓度为300mmol/l～310mmol/l，抗坏血酸的浓度为55mmol/l～60mmol/l。

15、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述香芹酚纳米乳液的质量为所述明胶的水溶液中明胶质量的1％～5％，所述明胶的水溶液中明胶的质量分数为5％～5.5％。

16、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(3)中所述甘油的质量为步骤(2)中所述明胶的水溶液中明胶质量的25％～30％；步骤(4)中，所述肉豆蔻酸的乙醇溶液中肉豆蔻酸的质量分数为4％～6％。

17、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，混合并搅拌的温度为25℃～30℃，搅拌的时间为30min～35min；步骤(3)中，混合并搅拌的温度为25℃～30℃，搅拌的时间为30min～35min。

18、上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法，优选的，步骤(4)中，所述一次干燥的温度为30℃～35℃，所述一次干燥的时间为12h～16h，所述自然沉积的时间为40min～45min，所述二次干燥的温度为25℃～30℃，所述二次干燥的时间为40min～45min。

19、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜的制备方法制得的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜。

20、作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜在鲜切脐橙和猕猴桃保鲜中的应用。

21、本发明中，流延法采用的成膜膜具为基板，尺寸通常采用10cm×10cm。流延法成薄膜的过程可采用在恒温、恒湿的环境下，将成膜溶液倾倒于平整的一次性塑料皿(10cm×10cm)上干燥成薄膜，但不限于此。

22、与现有技术相比，本发明的优点在于：

23、(1)鉴于明胶薄膜存在无功能特性的缺点，本发明通过添加抗菌活性成分来赋予明胶薄膜优异的抗氧化和抗菌性能。香芹酚由低分子量挥发性化合物的复杂混合物组成，具有出色的抗氧化和抗菌性能。然而由于香芹酚易挥发、不溶于水、对光和热敏感，存在生物利用度低的缺点，因此本发明利用乳液体系封装生物活性成分香芹酚以提高其与明胶的相容性，将香芹酚纳米乳液体系整合到生物聚合物基薄膜，从而赋予明胶薄膜特殊的缓释性能，实现长期高效的抗氧化和抗菌性能。

24、(2)鉴于明胶薄膜亲水性强、阻隔性能差的缺点，本发明对明胶薄膜进行表面疏水改性，类似覆盖一层起物理保护作用的角质层蜡质，以防止果实水分流失及恶劣外界环境的胁迫。本发明利用肉豆蔻酸对明胶薄膜疏水改性，使其具有优异的防水性和阻隔性。此外，本发明制备的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜在延缓鲜切脐橙和猕猴桃微生物生长、水分流失和品质恶化方面具有显著的改善效果，确定了该多活性食品包装系统在鲜切水果保存中的应用潜力。

25、(3)本发明的制备工艺流程简单，工艺条件温和，易于控制且无污染。

26、(4)本发明制备的具有优异紫外线屏蔽、疏水性、机械性能、阻隔性能、缓释性、抗氧化性能和抗菌性的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜可维持食品在储存、运输和销售过程中的完整性和品质。该肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜可生物降解，能够作为一种环保型的生物基材料，减少石油基材料的使用和对环境造成的污染。

27、(5)保鲜鲜切脐橙和猕猴桃实验表明，本发明的肉豆蔻酸疏水改性的香芹酚纳米乳液基明胶活性包装膜可有效维持鲜切脐橙和猕猴桃在贮藏期的硬度，减小失重率、可溶性固形物和总酸含量的变化，维持脐橙和猕猴桃的外观品质，从而延长脐橙和猕猴桃的保质期。