阅读说明：本技术 一种生物质食品高效防腐剂及其制备方法 (Efficient preservative for biomass food and preparation method thereof ) 是由 李骏 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种生物质食品高效防腐剂及其制备方法,包括,乳链菌肽、溶菌酶、天然生物提取物、脂肪酸酯、尿囊素和溶剂,其中,以质量份数计,乳链菌肽为8～16份,溶菌酶为8～16份,天然生物提取物为6～12份,脂肪酸酯为5～10份,尿囊素为3～6份,溶剂为40～70份。本发明的生物质高效防腐剂采用生物质原料,且效果明显,在使用时只需0.002％～0.01％的用量即可保证其防腐功效,本身无毒并且有效用量极少,故对人体健康和环境无影响,其最佳的pH使用范围是5.5～7.5,但超出此范围仍能具有较好的防腐性能,具有pH值响应性。(The invention discloses a biomass food efficient preservative and a preparation method thereof, wherein the preservative comprises 8-16 parts of nisin, 8-16 parts of lysozyme, 6-12 parts of natural biological extract, 5-10 parts of fatty acid ester, 3-6 parts of allantoin and 40-70 parts of solvent by mass. The biomass high-efficiency preservative adopts biomass raw materials, has obvious effect, can ensure the preservative effect only by using 0.002-0.01 percent of the amount when in use, has no toxicity and little effective amount, has no influence on human health and environment, has the optimal pH application range of 5.5-7.5, still has better preservative property and pH value responsiveness when exceeding the range.)

一种生物质食品高效防腐剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品防腐剂技术领域，特别是涉及一种生物质食品高效防腐剂及其制备方法。

背景技术

对于食品、药品、保健品等产品来说，其所用成分的安全性不容小觑，它们作为需要“入口”的产品，不仅要保证其本身成分无毒无害，更要保证其在保质期内的安全健康，这就需要添加一定量的防腐剂来维系其品质。然而，某些防腐剂会干扰人体的内分泌，在人体中具有累积效应，甚至本身就具有一定的刺激性；还有的防腐剂对人体伤害小但却不具有杀菌广谱性，防腐效果不够理想；并且许多防腐剂不耐高温等，经过温度变化后难以维持食品、药品的洁净和安全。

另外，防腐剂的添加有可能还会影响到食品的营养、性状和功效，其存在会挤占其他有效成分的占比。

因此，如能开发一种高效杀菌、用量极少的生物质高效防腐剂，大大降低甚至避免防腐剂对人体健康的影响，并能使食品、药品中的有效成分更好地发挥作用是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有食品防腐剂中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的是，克服现有食品防腐剂产品的不足，提供一种生物质食品高效防腐剂。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种生物质食品高效防腐剂，包括，乳链菌肽、溶菌酶、天然生物提取物、脂肪酸酯、尿囊素和溶剂，其中，以质量份数计，所述乳链菌肽为8～16份，所述溶菌酶为8～16份，所述天然生物提取物为6～12份，所述脂肪酸酯为5～10份，所述尿囊素为3～6份，所述溶剂为40～70份。

作为本发明所述生物质食品高效防腐剂的一种优选方案，其中：所述的天然生物提取物为仙人掌提取物、蜂胶提取物中的任一种或两种及其以上的组合物。

作为本发明所述生物质食品高效防腐剂的一种优选方案，其中：所述的天然生物提取物的制备方法，包括，将天然生物预先在25～35℃烘箱中干燥3～5h，在药物粉碎机中加入干燥的天然生物，进行充分粉碎后，浸泡于70％～80％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，其中，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:15～25:0.02～0.05，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到天然生物初步提取液；将过滤所得天然生物初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为2～8天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.02～0.05MPa，得到天然生物提取物。

作为本发明所述生物质食品高效防腐剂的一种优选方案，其中：所述的脂肪酸酯为蔗糖脂肪酸双酯、聚甘油脂肪酸酯、棕榈酸乙基己酯、丙二醇脂肪酸酯中的任一种或两种及其以上的组合物。

作为本发明所述生物质食品高效防腐剂的一种优选方案，其中：所述的尿囊素的粒径范围为25～80μm，平均粒径为50μm。

作为本发明所述生物质食品高效防腐剂的一种优选方案，其中：所述的溶剂为水、乙醇、丙三醇、1，2-丁二醇的组合物，其中，水、乙醇、丙三醇质量比为20：17：10：8。

本发明另一个目的是，提供一种生物质食品高效防腐剂的制备方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种生物质食品高效防腐剂的制备方法，具体步骤包括，在常温下向容器中加入乳链菌肽8～16份、溶菌酶8～16份、天然生物提取物6～12份，水浴加热使整个体系升温至35～40℃并在80～140rpm下搅拌混合均匀后；再继续依次缓慢加入溶剂40～70份、脂肪酸酯5～10份、尿囊素3～6份，边加料边以90～150rpm的速度搅拌，并在12～18min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂。

本发明有益效果：

(1)本发明的生物质高效防腐剂采用生物质原料，且效果明显，在使用时只需0.002％～0.01％的用量即可保证其防腐功效，本身无毒并且有效用量极少，故对人体健康和环境无影响。

(2)本发明的生物质高效防腐剂，通过乳链菌肽、溶菌酶和天然生物提取物的复配达到高效杀菌防腐的功效，实验证实，这三种成分的合理复配效果远好于单独使用其中任意一种成分，不仅杀菌率高且杀菌广谱性好。这其中，乳链菌肽、溶菌酶这两种生物基多肽，主要针对细菌、病毒产生杀灭和抑制效果。它们通过破坏细胞壁，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解，还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。而天然生物提取物则主要针对霉菌产生抑制效果，其中的精油、挥发性成分对霉菌的抑杀功效显著。因此，这三种成分的合理复配使得防腐剂的杀菌效果和杀菌广谱性都大大提高，它们之间发生了协同增效的作用。

(3)本发明的生物质高效防腐剂，其中尿囊素、脂肪酸酯的添加不仅促进了其杀菌防腐效果，还令人意外地使其具有增稠、乳化的功能，因此特别适合在食品、保健品等的生产加工中使用，使产品兼具理想的性状和优异的防腐性能，并减少其他食用助剂的使用，降低总成本。

(4)本发明的生物质高效防腐剂，其最佳的pH使用范围是5.5～7.5，但超出此范围仍能具有较好的防腐性能，并且令人意外地发现其防腐性可随pH值变化而有规律地控制，即具有pH值响应性。

(5)本发明的生物质高效防腐剂，其制备过程中有令人惊讶的发现：原料的添加必须按照溶剂在前，尿囊素、脂肪酸酯在后的顺序，否则防腐性能会有明显下降，经分析这可能是因为此种添加顺序更有利于各成分作用的发挥，先以溶剂对前三种生物质防腐剂进行分散，再加入尿囊素、脂肪酸酯，更能使各成分之间充分均匀的融合，从而强化其协同增效的作用。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明中用到的乳链菌肽(乳酸链球菌素)，市售，食品添加剂，洛阳奇泓生物科技有限公司；溶菌酶，市售，食品级，南宁庞博生物工程有限公司；其他原料，无特殊说明，均为市售，食品级。

测试方法：

防腐性能测试：参照CTFA加菌防腐挑战性试验及评价标准，对该防腐剂用量为0.005％的流体食品进行测试，初始接种菌量为10⁶cfu/g(注：食品样品中无其他有助于杀菌、抑菌、防腐的成分)，则：

第28天时，样品中含细菌或霉菌>1000cfu/g，该样品不能通过加菌防腐挑战性试验，表明样品中的防腐剂不能有效地抑制微生物的作用，产品在生产、贮藏和使用时很容易受到微生物的污染。

第28天时，样品中含细菌或霉菌在100～1000cfu/g，该样品有条件地通过挑战性试验，即样品中蛋白或其他动生物材料成分不是特别高，同时生产的卫生环境符合要求，包装不易发生二次污染时，该防腐剂才可使用，否则不能。

第28天时，样品中含细菌或霉菌在10～100cfu/g，该样品通过挑战性试验，表明样品中的防腐剂对微生物有较强的抑杀效果，产品在生产、贮藏和使用时不易受到微生物污染。

从第7天起，样品中含细菌或霉菌<10cfu/g，该样品通过挑战性试验，表明样品中的防腐剂对微生物有特强的抑杀效果，产品在生产、贮藏和使用时很不容易受到微生物污染。

实施例1

(1)将仙人掌除刺后预先在30℃烘箱中干燥4h，在药物粉碎机中加入干燥的仙人掌除刺后，进行充分粉碎后，浸泡于75％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:20:0.035，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到仙人掌初步提取液；

(2)将过滤所得仙人掌初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为5天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.035MPa，得到仙人掌提取物；

(3)以质量份数计，在常温下向容器中加入乳链菌肽12份、溶菌酶12份、仙人掌提取物9份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份、蔗糖脂肪酸双酯4.5份、聚甘油脂肪酸酯3份、尿囊素4.5份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品有很好的乳化、增稠功效；杀菌广谱性极佳，对各类细菌、真菌(杆菌、球菌、螺旋菌、壶菌、接合菌、子囊菌、担子菌)都有抑杀效果；从第7天起，样品中含细菌或霉菌<10cfu/g，通过挑战性试验，对微生物有特强的抑杀效果。

对以实施例1配方的不同pH值的流体食品进行防腐性能测试，所得数据见表1。

表1

从表1中数据可知，防腐剂使用时的pH值和其防腐性能具有规律性，即具有pH响应性，实现防腐性能可控。本发明的生物质高效防腐剂，其最佳的pH使用范围是5.5～7.5，但超出此范围仍能具有较好的防腐性能，并且令人意外地发现其防腐性可随pH值变化而有规律地控制，即具有pH值响应性。

实施例2

(1)将蜂胶预先在30℃烘箱中干燥4h，在药物粉碎机中加入干燥的蜂胶后，进行充分粉碎后，浸泡于75％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:20:0.03，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到蜂胶初步提取液；

(2)将过滤所得蜂胶初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为5天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.035MPa，得到蜂胶提取物；

(3)在常温下向容器中加入乳链菌肽12.5份、溶菌酶11份、蜂胶提取物9.5份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份、蔗糖脂肪酸双酯5份、聚甘油脂肪酸酯2.5份、尿囊素4.5份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品有很好的乳化、增稠功效；杀菌广谱性极佳，对各类细菌、真菌(杆菌、球菌、螺旋菌、壶菌、接合菌、子囊菌、担子菌)都有抑杀效果；从第7天起，样品中含细菌或霉菌<10cfu/g，通过挑战性试验，对微生物有特强的抑杀效果。

对照例1

(1)将仙人掌除刺后预先在30℃烘箱中干燥4h，在药物粉碎机中加入干燥的仙人掌除刺后，进行充分粉碎后，浸泡于75％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:20:0.035，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到仙人掌初步提取液；

(2)将过滤所得仙人掌初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为5天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.035MPa，得到仙人掌提取物；

(3)在常温下向容器中加入乳链菌肽19份、仙人掌提取物14份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份、蔗糖脂肪酸双酯4.5份、聚甘油脂肪酸酯3份、尿囊素4.5份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂(与实施例1相比，未添加溶菌酶，余量以乳链菌肽、蜂胶提取物补充)。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品有很好的乳化、增稠功效；杀菌广谱性一般，只对杆菌、球菌、接合菌、担子菌有抑杀效果，对细菌种类的抑杀范围较小；第28天时，样品中含细菌或霉菌在100～1000cfu/g，有条件地通过挑战性试验，对微生物的抑杀效果一般。

对照例2

(1)将仙人掌除刺后预先在30℃烘箱中干燥4h，在药物粉碎机中加入干燥的仙人掌除刺后，进行充分粉碎后，浸泡于75％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:20:0.035，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到仙人掌初步提取液；

(2)将过滤所得仙人掌初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为5天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.035MPa，得到仙人掌提取物；

(3)在常温下向容器中加入乳链菌肽16份、溶菌酶16份、仙人掌提取物13份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂(与实施例1相比未添加尿囊素、脂肪酸酯，余量以乳链菌肽、溶菌酶、仙人掌提取物补充)。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品无乳化、增稠功效；杀菌广谱性很好，对各类细菌、真菌(杆菌、球菌、螺旋菌、壶菌、接合菌、子囊菌、担子菌)都有抑杀效果；第28天时，样品中含细菌或霉菌在10～100cfu/g，通过挑战性试验，对微生物有较强的抑杀效果。

对照例3

(1)将仙人掌除刺后预先在30℃烘箱中干燥4h，在药物粉碎机中加入干燥的仙人掌除刺后，进行充分粉碎后，浸泡于75％的乙醇水溶液中，并加入少量柠檬酸，天然生物、乙醇水溶液、柠檬酸的质量比为1:20:0.035，将整个体系均匀混合，浸渍8小时后过滤，得到仙人掌初步提取液；

(2)将过滤所得仙人掌初步提取液以截留分子量为12000～16000的渗析膜进行渗析分离，分离时间为5天，渗析结束后经旋蒸浓缩处理，然后将整个体系通过1～5μm孔径的滤纸进行抽滤，泵压为0.035MPa，得到仙人掌提取物；

(3)在常温下向容器中加入乳链菌肽12份、溶菌酶12份、仙人掌提取物9份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入蔗糖脂肪酸双酯4.5份、聚甘油脂肪酸酯3份、尿囊素4.5份、水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得生物质高效防腐剂(与实施例1相比，溶剂、尿囊素、脂肪酸酯的添加顺序不同)。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品有较好的乳化、增稠功效；杀菌广谱性较好，对细菌种类(杆菌、球菌、螺旋菌、壶菌、接合菌、子囊菌)的抑杀范围较广；但第28天时，样品中含细菌或霉菌在100～1000cfu/g，有条件地通过挑战性试验，对微生物的抑杀效果一般。

对照例4

在实施例1的基础上，不同的尿囊素、脂肪酸酯，余量以乳链菌肽、溶菌酶、仙人掌提取物对生物质高效防腐剂效果的影响，试验设计和结果见表2。

表2

表3

从表可以看出，本发明的生物质高效防腐剂，通过乳链菌肽、溶菌酶和天然生物提取物(仙人掌提取物)的复配达到高效杀菌防腐的功效，实验证实，这三种成分的合理复配效果远好于单独使用其中任意一种成分，不仅杀菌率高且杀菌广谱性好。这其中，乳链菌肽、溶菌酶这两种生物基多肽，主要针对细菌、病毒产生杀灭和抑制效果。它们通过破坏细胞壁，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解，还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。而仙人掌提取物，其中的挥发性成分、多糖等物质与抑菌功效有关。因此，此三种成分的合理复配使得防腐剂的杀菌效果和杀菌广谱性都大大提高，它们之间发生了协同增效的作用。三者添加比例不当，则会使防腐剂的防腐效果明显变差。

对照例5

(1)取新鲜仙人掌，洗净切条，65℃烘箱中烘干，粉碎，过50目筛，用80％乙醇固液比1∶25浸泡6h后，超声波(超声波频率70kHz，放射1s间歇1s)作用20min，过滤，取滤渣再添加乙醇进行超声处理，合并两次滤液，减压浓缩成浸膏状，得仙人掌提取物。

(2)以质量份数计，在常温下向容器中加入乳链菌肽12份、溶菌酶12份、仙人掌提取物9份，水浴加热使整个体系升温至37℃并在105rpm下搅拌至融为一体后，再继续依次缓慢加入水20份、乙醇17份、丙三醇10份、1，2-丁二醇8份、蔗糖脂肪酸双酯4.5份、聚甘油脂肪酸酯3份、尿囊素4.5份，边加料边以120rpm的速度搅拌，并在15min内加料完毕，并用柠檬酸、纯碱调节体系pH值在5.5～7.5之间，即得高效防腐剂。

(4)测试结果：所得生物质高效防腐剂对食品有很好的乳化、增稠功效；杀菌广谱性较佳，对各类细菌、真菌(杆菌、球菌、螺旋菌、壶菌、接合菌、子囊菌、担子菌)都有抑杀效果；从第14天起，样品中含细菌或霉菌<10cfu/g，通过挑战性试验，对微生物有特强的抑杀效果。

综上，本发明的生物质高效防腐剂，通过乳链菌肽、溶菌酶和天然生物提取物的复配达到高效杀菌防腐的功效，实验证实，这三种成分的合理复配效果远好于单独使用其中任意一种成分，不仅杀菌率高且杀菌广谱性好。这其中，乳链菌肽、溶菌酶这两种生物基多肽，主要针对细菌、病毒产生杀灭和抑制效果。它们通过破坏细胞壁，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解，还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。而天然生物提取物则主要针对霉菌产生抑制效果，其中的精油、挥发性成分对霉菌的抑杀功效显著。因此，这三种成分的合理复配使得防腐剂的杀菌效果和杀菌广谱性都大大提高，它们之间发生了协同增效的作用。

本发明的生物质高效防腐剂，其中尿囊素、脂肪酸酯的添加不仅促进了其杀菌防腐效果，还令人意外地使其具有增稠、乳化的功能，因此特别适合在食品、保健品等的生产加工中使用，使产品兼具理想的性状和优异的防腐性能，并减少其他食用助剂的使用，降低总成本。本发明的生物质高效防腐剂，其最佳的pH使用范围是5.5～7.5，但超出此范围仍能具有较好的防腐性能，并且令人意外地发现其防腐性可随pH值变化而有规律地控制，即具有pH值响应性。

本发明的生物质高效防腐剂，其制备过程中有令人惊讶的发现：原料的添加必须按照溶剂在前，尿囊素、脂肪酸酯在后的顺序，否则防腐性能会有明显下降，经分析这可能是因为此种添加顺序更有利于各成分作用的发挥，先以溶剂对前三种生物质防腐剂进行分散，再加入尿囊素、脂肪酸酯，更能使各成分之间充分均匀的融合，从而强化其协同增效的作用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。