一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液及制备方法
阅读说明：本技术 一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液及制备方法 (Curcumin nano-emulsion with fresh-keeping effect and preparation method thereof ) 是由 张铁华 张叶 王恩发 林万君 于 2021-03-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供的提供一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液及制备方法,采用碱溶酸沉法提取林蛙卵蛋白,在溶解过程中加入活性炭吸附的步骤,使溶解液上清的颜色得到改善,在酸沉后用乙醇洗涤所得沉淀,有效去除了原料的腥味,并提高了蛋白提取率。然后将林蛙卵蛋白通过糖基化改性,大大提高了溶解性和乳化性,然后作为乳化剂制备均匀稳定具有抑菌保鲜作用的姜黄素纳米乳液。制备得到的产品呈均匀乳白色,包埋率在90%以上,气味良好无腥味,液滴粒径在300nm-400nm之间,常温环境下储藏稳定性良好,本发明产品无污染可降解,成本低廉,有良好的市场前景。(The invention provides a curcumin nano-emulsion with fresh-keeping function and a preparation method thereof, which adopts an alkali-dissolving acid-precipitation method to extract woodfrog egg protein, adds a step of activated carbon adsorption in the dissolving process to improve the color of the supernatant of the dissolving solution, washes the obtained precipitate with ethanol after acid precipitation, effectively removes the fishy smell of the raw materials and improves the protein extraction rate. Then the woodfrog egg protein is modified by glycosylation, so that the solubility and the emulsibility are greatly improved, and then the modified woodfrog egg protein is used as an emulsifier to prepare the uniform and stable curcumin nano emulsion with the antibacterial and fresh-keeping effects. The prepared product is uniform and milky white, the embedding rate is more than 90%, the smell is good, no fishy smell exists, the particle size of liquid drops is between 300nm and 400nm, the storage stability is good under the normal temperature environment, the product is pollution-free and degradable, the cost is low, and the market prospect is good.)
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液，同时还提供了其制备方法。
背景技术
东北林蛙是我国珍稀药用动物之一，主产于东北长白山地区，其雌蛙取油后残留的大量林蛙卵是蛤蟆油生产的主要副产物之一。研究发现，林蛙卵中含有大量蛋白质，并且蛋白质种类繁多，是优质动物蛋白的良好来源。有研究证明了林蛙卵蛋白具有抗疲劳、抗衰老、抗氧化、抗癌活性等生理功能，低廉的成本和大规模的产量使得对林蛙卵的开发和利用具有重要的现实意义。研究报道表明，许多蛋白质或蛋白质水解物通过美拉德反应进行糖基化改性后，例如溶解性等功能特性会得到改善。
姜黄素是一种天然的酚类食品添加剂，从植物姜黄(姜黄)的根茎中提取，许多国家将姜黄素作为香料和食品着色剂。近些年来，姜黄素被证明具有抗炎和抗癌活性，同时姜黄素在功能化之后对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌和铜绿假单胞菌等菌体具有抗菌活性。原理是姜黄素在一定浓度下可以诱导细菌的一系列变化，包括膜去极化、Ca2+流入和DNA 断裂，姜黄素通过诱导细菌细胞膜的生成，影响细菌细胞膜的结构，破坏细胞膜起到抗菌作用，是一种天然无毒的食品添加剂。但由于纯姜黄素的溶解性不好，生物利用率低等原因，导致其应用受到了限制。因此可以利用胶体制剂包含姜黄素，有效地增加其溶解性、稳定性和使姜黄素拥有缓释性。纳米乳液平均粒径通常小于500 nm，其具有良好的动力学稳定性，黏度低等特点，利用纳米乳液体系包埋姜黄素可以溶解和保护天然活性产物使其性能不受外界因素影响，从而更好的发挥抗菌作用，达到食品保鲜的目的。
中国专利公报公开的： 1、CN110973239A 公开了一种葡萄果实防腐烂的保鲜液及其制备方法和保鲜纸,包括以下质量百分比的组分：1.5％壳聚糖、1％生物明胶,0.05％-0.1％的柠檬酸、1.5％-3％姜黄素、1.5％-3％壳寡糖,余量水。该申请以生物明胶和壳聚糖为成膜材料载体,添加生物来源的保鲜液成分涂布于纸上,有效成分为壳聚糖、壳寡糖和柠檬酸及姜黄素的混合物。但该发明没有考虑姜黄素见光易分解的特点，体系没有控释性。2、CN110863354A 公开了一种肉制品多功能保鲜膜,其是以纳米纤维膜为基体,表面负载酸性多糖基卵清蛋白膜制备获得,其制备方法是由以海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、聚乙二醇、纳米竹纤维、竹叶黄酮、姜黄素、聚赖氨酸和葡萄糖酸钙为原料采用静电纺丝技术获得纳米纤维膜，而后采用层层自组装技术将酸性多糖基卵清蛋白负载于纳米纤维膜上获得，该保鲜膜呈现黄色。该发明技术比较复杂，成本较高，且制得的保鲜膜有颜色，对食品的色泽有不良影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液的制备方法，包埋率在90%以上，制备得到的产品呈均匀乳白色，气味良好无腥味，液滴粒径在300nm-400nm之间，常温环境下储藏稳定性良好。
本发明所述的一种具有保鲜作用的姜黄素纳米乳液的制备方法，是通过以下技术手段来实现的：
（1）取适量林蛙卵，于40~50 ℃条件下烘干2 h~4 h，粉碎过60目筛。
（2）取卵粉用正己烷按液料比1:8 (g/mL)、温度40 ℃的条件恒温振荡4 h脱脂，离心，反复浸提三次后弃去浸提液。
（3）取一定量脱脂林蛙卵粉与水按1:8~20 (g/mL)混合，调节pH至11.0，加入活性炭粉末，50 ℃恒温水浴搅拌60~120min后，离心收集上清。重复提取两次，合并上清液。
（4）调节上清液pH至4.5，4 ℃静置6~12 h后离心。
（5）收集沉淀。用70%乙醇冲洗3遍，再用蒸馏水洗涤沉淀3次，每次调节pH至7.0，然后搅拌使沉淀复溶。冷冻干燥24~72 h得脱腥林蛙卵蛋白粉。
（6）分别配制相同质量浓度的林蛙卵蛋白溶液和木糖溶液，搅拌溶解，使样品充分水合。将蛋白溶液和糖溶液按体积比1: 0.5 ~ 2混合。
（7）将步骤（6）配好的溶液调节pH值至7，然后倒入密闭容器中，置于恒温加热磁力搅拌器中60℃~ 80℃反应1h ~ 6h，反应结束后冷却至室温，4000 g离心15 min，上清液冷冻干燥制得糖基化林蛙卵蛋白粉末。
（8）将糖基化林蛙卵蛋白粉溶解于蒸馏水中，得到浓度为1% ~ 5%（w/v）的蛋白溶液。将蛋白溶液在室温下搅拌2 h~6 h，充分水合后的蛋白溶液，调节至pH=7备用。
（9）将姜黄素溶于MCT油中，磁力搅拌器搅拌溶解1 h~4 h，并超声20 min充分溶解，超声条件为20 kHz，40%振幅，超声10 s，停止5 s。
（10）将步骤（8）与步骤（9）配得的溶液按照9：1的体积比混合，12000 rpm高速分散2 min得到粗乳液。
（11）将粗乳液均质处理，得到终浓度为0.2 mM的姜黄素纳米乳液。均质处理条件为20-30Mpa，均质1-3次。
（12）将得到的姜黄素纳米乳液进行超高温瞬时灭菌处理，杀菌条件为130-140℃、3~5秒钟。
步骤（2）、步骤（3）和步骤（4）中的离心条件为5000~8000 g/min，10~30min。
本发明所述的方法制备的姜黄素纳米乳液在制备果蔬保鲜剂中的用途。
本发明所述的方法制备的姜黄素纳米乳液在制备食品抑菌剂中的用途。
本发明的积极效果在于：
本发明采用碱溶酸沉法提取林蛙卵蛋白，在溶解过程中加入活性炭吸附的步骤，使溶解液上清的颜色得到改善，在酸沉后用乙醇洗涤所得沉淀，有效去除了原料的腥味，并提高了蛋白提取率。然后将林蛙卵蛋白通过糖基化改性，大大提高了溶解性和乳化性，然后作为乳化剂制备均匀稳定具有抑菌保鲜作用的姜黄素纳米乳液。本发明考虑了姜黄素难溶、化学性质不稳定、见光易分解的特性，用蛋白将其包裹置于乳液体系中，既提高了其溶解性又保证了体系的控释性，使得姜黄素乳液能发挥长期稳定的保鲜抑菌作用，同时该发明使用的原料天然安全，无污染可降解，成本低廉，有良好的市场前景。
具体实施方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
（1）取适量林蛙卵，于40 ℃条件下烘干2 h，粉碎过60目筛；
（2）取卵粉用正己烷按液料比1:8 (g/mL)、温度40 ℃的条件恒温振荡4 h脱脂，5000r/min离心15min，反复浸提三次后弃去浸提液；
（3）取一定量脱脂林蛙卵粉与水按1:10 (g/mL)混合，调节pH至11.0，加入活性炭粉末，50 ℃恒温水浴搅拌90min后，8000r/min离心20 min收集上清；重复提取两次，合并上清液；
（4）调节上清液pH至4.5，4 ℃静置6 h后离心；
（5）收集沉淀。用70%乙醇冲洗3遍，再用蒸馏水洗涤沉淀3次，每次调节pH至7.0，然后搅拌使沉淀复溶。冷冻干燥48 h得脱腥林蛙卵蛋白粉；
（6）分别配制相同质量浓度的林蛙卵蛋白溶液和木糖溶液，搅拌溶解，使样品充分水合。将蛋白溶液和糖溶液按体积比1: 0.5混合；
（7）将步骤（6）配好的溶液调节pH值至7，然后倒入密闭容器中，置于恒温加热磁力搅拌器中70 ℃反应4 h，反应结束后使用冰水浴处理使其冷却至室温，4000 g离心15 min，上清冷冻干燥制得糖基化林蛙卵蛋白粉末；
（8）将糖基化林蛙卵蛋白粉溶解于蒸馏水中，得到浓度为3 %（w/v）的蛋白溶液。将蛋白溶液在室温下搅拌4 h，充分水合后的蛋白溶液，调节至pH=7备用；
（9）将姜黄素溶于MCT油中，磁力搅拌器搅拌溶解2 h，并超声20 min充分溶解，超声条件为20 kHz，40%振幅，超声10 s，停止5 s；
（10）将步骤（8）与步骤（9）配得的溶液按照9：1的体积比混合，12000 rpm高速分散2 min得到粗乳液；
（11）将粗乳液均质处理，处理条件为20 Mpa，均质3次；
（12）将得到的姜黄素纳米乳液进行超高温瞬时杀菌处理，杀菌条件为130℃、5s。得到姜黄素终浓度为0.2 mM的纳米乳液，蛋白浓度为3%，产品呈均匀乳白色，气味有淡淡椰香和姜黄素的香气，无腥味。
实施例2
（1）取适量林蛙卵，于40 ℃条件下烘干3 h，粉碎过60目筛；
（2）取卵粉用正己烷按液料比1:8 (g/mL)、温度40 ℃的条件恒温振荡4 h脱脂，5000 r/min离心15 min，反复浸提三次后弃去浸提液；
（3）取一定量脱脂林蛙卵粉与水按1:20 (g/mL)混合，调节pH至11.0，加入活性炭粉末，50 ℃恒温水浴搅拌90min后，8000 r/min离心20 min收集上清。重复提取两次，合并上清液；
（4）调节上清液pH至4.5，4 ℃静置12 h后离心；
（5）收集沉淀。用70%乙醇冲洗3遍，再用蒸馏水洗涤沉淀3次，每次调节pH至7.0，然后搅拌使沉淀复溶。冷冻干燥72 h得脱腥林蛙卵蛋白粉；
（6）分别配制相同质量浓度的林蛙卵蛋白溶液和木糖溶液，搅拌溶解，使样品充分水合。将蛋白溶液和糖溶液按体积比1: 1混合；
（7）将步骤（6）配好的溶液调节pH值至7，然后倒入密闭容器中，置于恒温加热磁力搅拌器中60 ℃反应6 h，反应结束后使用冰水浴处理使其冷却至室温，4000 g离心15 min，上清冷冻干燥制得糖基化林蛙卵蛋白粉末；
（8）将糖基化林蛙卵蛋白粉溶解于蒸馏水中，得到浓度为3 %（w/v）的蛋白溶液。将蛋白溶液在室温下搅拌4 h，充分水合后的蛋白溶液，调节至pH=7备用；
（9）将姜黄素溶于MCT油中，磁力搅拌器搅拌溶解2 h，并超声20 min充分溶解，超声条件为20 kHz，40%振幅，超声10 s，停止5 s；
（10）将步骤（8）与步骤（9）配得的溶液按照9：1的体积比混合，12000 rpm高速分散2 min得到粗乳液；
（11）将粗乳液均质处理，处理条件为30 Mpa，均质2次；
（12）将得到的姜黄素纳米乳液进行超高温瞬时杀菌处理，杀菌条件为130℃、5s。得到姜黄素终浓度为0.2 mM的纳米乳液，蛋白浓度为3%，产品呈均匀乳白色，气味有淡淡椰香和姜黄素的香气，无腥味，味微甜。
实施例3
（1）取适量林蛙卵，于40 ℃条件下烘干4 h，粉碎过60目筛；
（2）取卵粉用正己烷按液料比1:8 (g/mL)、温度40 ℃的条件恒温振荡4 h脱脂，5000r/min离心15min，反复浸提三次后弃去浸提液；
（3）取一定量脱脂林蛙卵粉与水按1:20 (g/mL)混合，调节pH至11.0，加入活性炭粉末，50 ℃恒温水浴搅拌120 min后，8000 r/min离心20 min收集上清。重复提取两次，合并上清液；
（4）调节上清液pH至4.5，4 ℃静置12 h后离心；
（5）收集沉淀。用70%乙醇冲洗3遍，再用蒸馏水洗涤沉淀3次，每次调节pH至7.0，然后搅拌使沉淀复溶。冷冻干燥72 h得脱腥林蛙卵蛋白粉；
（6）分别配制相同质量浓度的林蛙卵蛋白溶液和木糖溶液，搅拌溶解，使样品充分水合；将蛋白溶液和糖溶液按体积比1: 2混合；
（7）将步骤（6）配好的溶液调节pH值至7，然后倒入密闭容器中，置于恒温加热磁力搅拌器中80 ℃反应3 h，反应结束后使用冰水浴处理使其冷却至室温，4000 g离心15 min，上清冷冻干燥制得糖基化林蛙卵蛋白粉末；
（8）将糖基化林蛙卵蛋白粉溶解于蒸馏水中，得到浓度为5 %（w/v）的蛋白溶液。将蛋白溶液在室温下搅拌4 h，充分水合后的蛋白溶液，调节至pH=7备用；
（9）将姜黄素溶于MCT油中，磁力搅拌器搅拌溶解2 h，并超声20 min充分溶解，超声条件为20 kHz，40%振幅，超声10 s，停止5 s。
（10）将步骤（8）与步骤（9）配得的溶液按照9：1的体积比混合，12000 rpm高速分散2 min得到粗乳液；
（11）将粗乳液均质处理，处理条件为20 Mpa，均质3次；
（12）将得到的姜黄素纳米乳液进行超高温瞬时杀菌处理，杀菌条件为140℃、3s。得到姜黄素终浓度为0.2 mM的纳米乳液，蛋白浓度为5 %，产品呈均匀乳白色，气味有淡淡椰香和姜黄素的香气，无腥味，味微甜。
通过以下试验例来证明本发明的对于果蔬保鲜、抑菌作用的效果：
试验例1
取实施例1~实施例3制备姜黄素纳米乳液，以沙糖橘为例验证其保鲜效果。选取优质新鲜沙糖橘果实分为两组，一组表面均匀喷洒姜黄素乳液，另一组不做处理，待表面水分晾干后，两组水果一同放入保鲜室中贮藏60d。测定贮藏结束后的烂果率、失重率、可溶性固形物含量等指标，发现喷洒过姜黄素乳液的样品组各方面指标均优于未处理组。其中烂果率低于未处理组约10个百分点，失重率低于未处理组约2个百分点，保鲜效果较明显。
结论：
本发明采用碱溶法提取林蛙卵蛋白，方法简便易操作，活性炭的加入改善了产品的色泽，乙醇的洗涤则有效去除了原料原本的腥臭味，得到的林蛙卵蛋白呈黄褐色粉末状，有淡淡咸腥味，提取率达50%。随后通过糖基化手段对林蛙卵蛋白的功能特性进行改善，经实验证明，在同一温度条件下溶解性提高为原来的2倍左右，接近100%；乳化性则提高为原来的4倍。然后将糖后蛋白作为乳化剂，制备了均匀稳定的姜黄素纳米乳液保鲜剂。本发明所得最终产品呈乳白色，有淡淡的椰香和姜黄素的气味，无异味腥味。与木糖的共价结合反应改善了林蛙卵蛋白的溶解性和乳化特性，使它在乳液体系中发挥更好的稳定作用，姜黄素的包埋率达到90%以上，且在常温环境下储藏一个月以上仍稳定。由于蛋白的包裹，姜黄素得以溶解于乳液体系中，提高了其稳定性保持了它的抗氧化和抗菌性能，储藏过程中姜黄素缓慢释放，发挥保鲜杀菌的作用，一个月后乳液中的姜黄素包埋量在50~60%左右，控释效果良好。具体可以将姜黄素保鲜剂喷洒在大规模采摘的果蔬表面，或者通过将采摘后的果蔬浸入姜黄素乳液中几分钟的方式，延长新鲜果蔬的保藏时间，经验证在同一储藏条件下，经姜黄素乳液保鲜剂处理过的水果烂果率与失重率均低于不加处理组。该方法简便成本低，且安全无毒无污染，有良好的市场前景。
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