一种荔枝生物高分子涂膜保鲜剂 【技术领域】
本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种生物高分子——γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐荔枝涂膜保鲜剂。
背景技术
荔枝(Litchi chinensis)属无患子科(Sapinaceae)，为我国特产名果，素有“中华之珍果”的美称，是我国在国际市场上最有竞争力的水果之一。荔枝采后贮运最严重的一个问题就是果皮褐变，它是限制荔枝长期贮运、导致荔枝货架寿命短和降低荔枝商品价值的主要因素。诱发荔枝果实褐变的因素有失水、冷害、热损伤、病虫害、乙烯的发生等。但根据果实结构和生理特性，荔枝果实褐变的主要原因可分为果皮失水，花色素苷酶、多酚氧化酶和过氧化物酶降解花色素苷而引起的酶促反应及果皮pH值升高引起的果皮变暗。
目前，荔枝保鲜多采用低温贮藏、气调贮藏、化学药剂处理、辐照处理等方法。低温法、气调法和辐射法需大量设备、投资大、难以普及；化学法保鲜存在化学物质残留的问题。虽然也有人提出一些用生物质保鲜剂保鲜荔枝的方法，但这些方法目前仍不够成熟，保鲜效果也不太理想。
γ-聚谷氨酸[γ-poly(glutamic acid)，γ-PGA]，是由L-谷氨酸[L-Glu]、D-谷氨酸[D-Glu]通过γ-酰胺键结合形成的一种高分子氨基酸聚合物。γ-PGA具有极佳的成膜性、阻氧性、可塑性、保湿性和可生物降解等独特的理化和生物学特性，因而具有保湿、增稠、乳化、凝胶和成膜等功能，是一种对人体和环境无毒害的生物相溶性新型天然高分子。这些特性决定了γ-聚谷氨酸在农业、食品、医药、环保、化妆品工业、烟草、皮革制造工业和植物种子保护等领域的广泛用途。
本申请发明人在研究中发现，γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐涂膜处理能够减缓荔枝果皮水分的散失，显著降低果实的呼吸速率和乙烯释放速率，推迟花色素苷的降解，对多酚氧化酶、过氧化物酶的活性变化有一定的抑制作用，能够有效延长荔枝保鲜期，由此提出本发明。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种新型荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，对荔枝具有阻氧、调湿、防腐保鲜的效果，并且无副作用、无毒害作用。
本发明所提供的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，以γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐，以及植物精油、氯化钙和蔗糖酯为原料的有效成分加工配制而成，其组分配比如下(按重量百分比)：γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐：0.2％～2％，蔗糖酯：0.1～1％，植物精油：0.03～0.1％，CaCl2：0.5～2.0％，吐温-800.05～0.2％，余量为水，原料的总和为100％。调节pH值至4.5～7.0。
所述的γ-聚谷氨酸盐包括γ-聚谷氨酸钠盐、γ-聚谷氨酸钾盐、γ-聚谷氨酸铵盐、γ-聚谷氨酸镁盐、γ-聚谷氨酸钙盐；植物精油包括大蒜精油、肉桂精油、丁香精油和芥末精油的一种。
本发明的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂可通过以下方法制备：
(1)按配方量称取植物精油，首先将植物精油加入到吐温-80中溶解，搅拌至均匀后，得水包油的微乳剂；
(2)按配方量称取γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐，以及蔗糖酯和CaCl2，将γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐、蔗糖酯、CaCl2分别用适量水溶解，其中蔗糖酯用温水溶解，混匀，即得水剂；
(3)在高剪切机的作用下，将微乳剂缓慢加入到水剂中，加足余量水，并搅拌至均匀，搅拌一定时间后停止，静置，即成本发明所述的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂。
用本发明所制备的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对荔枝进行保鲜处理，γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐能够在果皮表面形成半透明薄膜，对气体有选择透过作用，同时，γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐能够减缓果皮水分的流失，降低乙烯释放量和呼吸强度，减缓花色素苷及各种酶促反应；蔗糖酯，能够进一步改善γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸盐的成膜性和气密性，同时蔗糖酯本身就是一种防腐剂，可以提高膜的防腐效果。植物精油有杀菌防腐功效，虽然植物精油易挥发，但由于γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸能在果蔬表面形成一层膜，该膜在起到保湿作用的同时，又能成为植物精油载体和缓释剂；而保鲜剂中的CaCl2则能可以降低水果的呼吸强度，控制乙烯的产生，保持质地，延缓衰老。这些因素的综合协同作用，使本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对荔枝具有很好的保鲜效果。
经实验证明，本发明的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂能有效抑制荔枝果皮褐变，可明显提高荔枝贮藏过程中的好果率，延长果蔬的货架期优点。如果结合低温贮藏、气调贮藏、减压贮藏、电磁辐射贮藏、臭氧离子贮藏等技术一起使用，效果更加显著。该发明加工工艺简单，符合当前果蔬保鲜发展的方向，具有良好的开发应用潜力。
以下是本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂保鲜效果研究试验情况：
一、本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对几种荔枝病原菌的抑制作用
以荔枝贮藏期常见的几种致腐真菌荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)、荔枝酸腐白地霉(Geotrichum candidum)、荔枝炭疽病(Colletotrichum gloeosporioides)为供试菌种，用本发明所制备的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂进行抑菌试验，检测该保鲜剂对供试真菌孢子萌发的抑制效果，其效果见表1。从表1中可以看出，本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对果蔬贮藏期常见致病真菌具有较好的抑制效果，对几种供试真菌的孢子的抑制率均达到了80％以上。
表1本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对采后荔枝真菌的抑制效果(％)
荔枝霜疫病 荔枝酸腐白地霉 荔枝炭疽病 孢子萌发抑制率(％) 83.1 80.5 87.0
荔枝霜疫病 荔枝酸腐白地霉 荔枝炭疽病 菌丝生长抑制率(％) 84.9 82.7 92.2
二、本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对水果感官指标的影响
用本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂处理荔枝后，通过观察荔枝果的腐烂指数和好果率的变化，测定了本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂对果蔬采后贮藏的保鲜效果(见表2)。从表2中可以看出，用本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂处理荔枝，低温贮藏40天后，荔枝好果率达85.3％，常温贮藏10天好果率为89.4％。
表2本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂处理采后荔枝的腐烂指数和好果率
经实验证明，用本发明提供的荔枝生物高分子涂膜保鲜剂保鲜荔枝，低温保鲜期可达40-60天，果肉风味好，皮色佳，货架期长，可达2～4天。常温保鲜期可达6～8天，比没有保鲜处理的对照延长4～5天。
【具体实施方式】
下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。
实施例一
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸0.6％，蔗糖酯0.4％，丁香精油0.03％，CaCl21.2％，吐温-80 0.05％，水余量，调节pH值为5.5，其制备方法如下：
(1)按配方量称取植物精油，首先将植物精油加入到吐温-80中溶解，搅拌至均匀后，即得水包油的微乳剂；
(2)按配方量称取γ-聚谷氨酸、蔗糖酯、CaCl2，将γ-聚谷氨酸、蔗糖酯、CaCl2分别用适量水溶解，其中蔗糖酯用温水溶解，混匀，即得水剂；
(3)在高剪切机的作用下，将微乳剂缓慢加入到水剂中，加足余量水，并搅拌至均匀，搅拌一定时间后停止，静置，即成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂。
本发明所提供的果蔬保鲜方法是：当荔枝八成熟时采收，此时荔枝果皮基本转红，龟裂纹带嫩绿色或黄绿色，内果皮仍为白色，先剔除破裂、机械损伤和病虫果，保留短果枝，除去叶子，晾干表面水分，放入冰冷保鲜液中预冷并浸泡0.5～10分钟，在果树表面形成了具有防腐作用地凝胶，再在25℃以下风干后即形成被膜。装入衬垫有合适厚度(用0.02～0.04mm)聚乙烯薄膜袋和废报纸的箩筐中，不密封，分别于3～5℃低温贮藏和常温贮藏。常温环境下可保存7天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达40天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持3天以上不褐变。
实施例二
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸钠盐0.2％，蔗糖酯1.0％，大蒜精油0.05％，CaCl22.0％，吐温-801.0％，水余量，调节pH值为6.0，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存8天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达60天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持3天以上不褐变。
实施例三
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸钙盐0.4％，蔗糖酯0.6％，肉桂精油0.07％，CaCl21.6％，吐温-800.14％，水余量，调节pH值为5.5，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存9天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达65天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持4天不褐变。
实施例四
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸0.8％，蔗糖酯0.4％，芥末精油0.06％，CaCl20.8％，吐温-800.12％，水余量，调节pH值为5.0，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存8天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达58天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持3天不褐变。
实施例五
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸钠盐1.0％，蔗糖酯0.1％，芥末精油0.03％，CaCl20.8％，吐温-800.06％，水余量，调节pH值为7.0，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存7天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达40天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持2天不褐变。
实施例六
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸钾盐1.2％，蔗糖酯0.2％，肉桂精油0.06％，CaCl21.0％，吐温-800.15％，水余量，调节pH值为7.0，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存8天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达55天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持3天以上不褐变。
实施例七
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸1.5％，蔗糖酯0.3％，大蒜精油0.08％，CaCl20.5％，吐温-800.18％，水余量，调节pH值为5.5，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存8天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达60天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持3天以上不褐变。
实施例八
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸铵盐1.8％，蔗糖酯0.8％，芥末精油0.1％，CaCl20.5％，吐温-800.2％，水余量，调节pH值4.5，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存6天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达50天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持2天以上不褐变。
实施例九
本荔枝生物高分子涂膜保鲜剂实施例采用以下组分配方(重量百分比)：γ-聚谷氨酸镁盐2.0％，蔗糖酯0.1％，肉桂精油0.05％，CaCl20.8％，吐温-800.2％，水余量，调节pH值6.0，制备方法同实施例1，配制成荔枝生物高分子涂膜保鲜剂，保鲜实施方法同实施例1。常温环境下可保存5天以上；3～5℃低温条件下贮藏，保质期达52天，再将该荔枝取出置常温通风环境下，果壳仍能保持2天以上不褐变。