本发明涉及天然保鲜剂的制备工艺领域，具体涉及一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂及其制备方法和保鲜方法。
背景技术：
研究表明，冷鲜肉具有味道鲜美、口感细嫩、营养丰富等特点，是当前鲜肉产品发展的方向。在欧美等发达国家，早在上世纪50、60年代就已经开始冷鲜肉的研究与推广，目前，在这些发达国家的食品超市和商店中出售的几乎全部是冷鲜肉。然而，我国对冷鲜肉的研究和推广较晚，再加上相关技术的缺乏，目前像北京、上海等城市，冷鲜肉占生鲜肉的比例也不足20％。工业和信息化部、农业部2012年2月发布的《肉类工业“十二五”发展规划》提出“十二五”期间积极发展冷鲜肉加工和肉制品生产。到2015年，县级以上城市热鲜肉销售比例降到50％以下，冷鲜肉占比提高到30％。虽然低温冷藏能够抑制大部分致病菌在肉中生长繁殖，但冷鲜肉的营养十分丰富，嗜冷腐败菌(如李斯特单核增生菌、耶尔森氏菌等)仍可生长。此外，随着冷鲜肉暴露在空气中的时间延长，脂肪组织及肌红蛋白会被氧化，水分也会部分流失，从而破坏冷鲜肉的营养、风味及色泽，极大降低了其商品价值。因此，冷鲜肉的保质期通常在4-5天。由于冷鲜肉从屠宰到熟化的环节就要2-3天，再加上运输等环节，冷鲜肉真正进行销售的货架期只有1-2天。如果要普及到交通较远的县级地区，冷鲜肉的销售货架期将更短。因此，延长冷鲜肉货架期是推动我国冷鲜肉发展的关键。
肉类保鲜剂是延长鲜肉及其制品货架期的最为有效的方式之一。目前，国内外的肉类保鲜剂主要以乳酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠等化学保鲜剂为主，虽然化学保鲜剂有较强的抑菌活性，但过多摄入化学保鲜剂对人体健康会造成危害。近年来，人们先后发现乳酸链球菌素、茶多酚、植物香辛料等天然物质具有一定的防腐保鲜功能，虽然这些保鲜剂安全性很高，但存在高成本、应用难等缺陷。国外对延长冷鲜肉货架期的通常做法是采用化学防腐与气调包装相结合的方式，可将冷鲜肉的保质期延长到20天。然而，气调包装保藏冷鲜肉对设备及相关技术要求高，运营成本大。如果能找到一种既具有抗菌活性又同时具有气调保鲜效果的天然保鲜剂，对延长冷鲜肉货架期将具有十分重要的意义。
海藻酸钠与岩藻聚糖是来源广泛、价格低廉的海洋多糖，经分子降解为纳米级的小分子聚糖后，海藻酸钠不仅具有成膜性，还显示出良好的抑菌活性；小分子岩藻聚糖则具有突出的抑菌活性。将两种纳米级小分子聚糖按一定比例组合，海藻酸钠的成膜特性可实现对冷鲜肉的气调保鲜效果，海藻酸钠及岩藻聚糖可协同抑制冷鲜肉腐败菌的生长，从而达 到理想的保鲜效果。然而，尚未见该项技术应用于冷鲜肉的保鲜。有鉴于此，本发明人研究和设计了一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂及其制备方法和保鲜方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种天然安全、高效方便、成本低廉的冷鲜猪肉保鲜剂及其保鲜方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂，包括海藻酸钠及岩藻聚糖，所述海藻酸钠为80-95质量％，所述岩藻聚糖为5-20质量％。
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、复合多糖水溶液的配制：将海藻酸钠干粉与岩藻聚糖干粉按比例混匀，海藻酸钠干粉为80-95质量％，岩藻聚糖干粉为5-20质量％；然后加入去离子水，使复合多糖的终浓度为1.0质量％，得到复合多糖水溶液；
步骤二、复合多糖纳米液的制备：将上述复合多糖水溶液在温度为121℃、压力为102.9kPa的高压蒸汽锅内降解10min，冷却至室温后得到复合多糖纳米液，采用马尔文纳米粒度仪分析，此时复合多糖的平均粒径为350nm；
步骤三、冷鲜猪肉纳米保鲜剂干粉的制备：将所述复合多糖纳米液进行喷雾干燥，得到冷鲜猪肉纳米保鲜剂的干粉。
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂的保鲜方法，包括以下步骤：
步骤一：将上述冷鲜猪肉纳米保鲜剂干粉溶于去离子水中，使保鲜剂的终浓度为0.5-1质量％，得到冷鲜猪肉保鲜剂水溶液；
步骤二：将切好的冷鲜猪肉于保鲜剂水溶液中浸泡1-5min，或者将冷鲜剂水溶液均匀喷洒在冷鲜猪肉表面，然后沥干5-10min，包装后放入0-4℃冷库冷藏，此时，冷鲜猪肉纳米保鲜剂使用完毕。
采用了上述的技术方案之后，本发明的优点和有益效果是：
1、海藻酸钠和岩藻聚糖均来自褐藻，如海带、裙带菜、羊栖菜等，与现有化学保鲜剂相比，绿色天然、无毒无害；同时，与乳酸链球菌素、茶多酚、植物香辛料等天然防腐保鲜成分相比，海藻酸钠和岩藻聚糖具有资源丰富、原材料成本低廉的优势，适合产业化生产与推广。
2、本发明所要求的加工设备简单，具有环保高效、成本低廉的优势。
本发明的发明人在将海藻酸钠和岩藻聚糖降解为纳米级低分子多糖的基础上，充分利用海藻酸钠的成膜特性和岩藻聚糖突出的抑菌活性，将海藻酸钠和岩藻聚糖进行科学配比 设计，使纳米级低分子海藻酸钠和岩藻聚糖对冷鲜猪肉的保鲜效果具有显著的协同增强的作用，从而达到理想的保鲜效果。因此，本发明中强调两种多糖的粒径大小和在产品中所占的比例。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂，将海藻酸钠干粉与岩藻聚糖干粉按海藻酸钠干粉为80质量％、岩藻聚糖干粉为20质量％的比例混匀；然后加入去离子水，使复合多糖水溶液的终浓度为1.0质量％；将上述复合多糖水溶液在温度为121℃、压力为102.9kPa的高压蒸汽锅内降解10min，冷却至室温后得到复合多糖纳米液，采用马尔文纳米粒度仪分析，此时复合多糖的平均粒径为350nm；将所述复合多糖纳米液进行喷雾干燥，得到冷鲜猪肉纳米保鲜剂的干粉。
使用时，依次进行以下步骤：
步骤一：将上述冷鲜猪肉纳米保鲜剂干粉溶于去离子水中，使保鲜剂的终浓度为0.5质量％，得到冷鲜猪肉保鲜剂水溶液。
步骤二：将切好的冷鲜猪肉于保鲜剂水溶液中浸泡1min，然后沥干5min，包装后放入0-4℃冷库冷藏，此时，冷鲜猪肉纳米保鲜剂使用完毕。
为检测本实施例保鲜剂对冷鲜猪肉的保鲜效果，对冷鲜肉在储藏过程的质量进行检测，按GB/T9695.5-2008《肉与肉制品pH测定》的方法测定其pH值；按GB/T5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中的微量扩散法测定其TVB-N值；按GB 4789.2-2010《食品微生物学检验-菌落总数测定》的方法测定其细菌总数。检测结果显示，本实施例可将冷鲜猪肉的货架期延长到18天。
实施例2：
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂，将海藻酸钠干粉与岩藻聚糖干粉按海藻酸钠干粉为90质量％、岩藻聚糖干粉为10质量％的比例混匀；然后加入去离子水，使复合多糖水溶液的终浓度为1.0质量％；将上述复合多糖水溶液在温度为121℃、压力为102.9kPa的高压蒸汽 锅内降解10min，冷却至室温后得到复合多糖纳米液，采用马尔文纳米粒度仪分析，此时复合多糖的平均粒径为350nm；将所述复合多糖纳米液进行喷雾干燥，得到冷鲜猪肉纳米保鲜剂的干粉。
使用时，依次进行以下步骤：
步骤一：将上述冷鲜猪肉纳米保鲜剂干粉溶于去离子水中，使保鲜剂的终浓度为0.5质量％，得到冷鲜猪肉保鲜剂水溶液。
步骤二：将切好的冷鲜猪肉于保鲜剂水溶液中浸泡3min，然后沥干7min，包装后放入0-4℃冷库冷藏，此时，冷鲜猪肉纳米保鲜剂使用完毕。
为检测本实施例保鲜剂对冷鲜猪肉的保鲜效果，对冷鲜肉在储藏过程的质量进行检测，按GB/T9695.5-2008《肉与肉制品pH测定》的方法测定其pH值；按GB/T5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中的微量扩散法测定其TVB-N值；按GB 4789.2-2010《食品微生物学检验-菌落总数测定》的方法测定其细菌总数。检测结果显示，本实施例可将冷鲜猪肉的货架期延长到9天。
实施例3：
一种冷鲜猪肉纳米保鲜剂，将海藻酸钠干粉与岩藻聚糖干粉按海藻酸钠干粉为95质量％、岩藻聚糖干粉为5质量％的比例混匀；然后加入去离子水，使复合多糖水溶液的终浓度为1.0质量％；将上述复合多糖水溶液在温度为121℃、压力为102.9kPa的高压蒸汽锅内降解10min，冷却至室温后得到复合多糖纳米液，采用马尔文纳米粒度仪分析，此时复合多糖的平均粒径为350nm；将所述复合多糖纳米液进行喷雾干燥，得到冷鲜猪肉纳米保鲜剂的干粉。
使用时，依次进行以下步骤：
步骤一：将上述冷鲜猪肉纳米保鲜剂干粉溶于去离子水中，使保鲜剂的终浓度为0.8质量％，得到冷鲜猪肉保鲜剂水溶液。
步骤二：将切好的冷鲜猪肉于保鲜剂水溶液中浸泡5min，然后沥干10min，包装后放入0-4℃冷库冷藏，此时，冷鲜猪肉纳米保鲜剂使用完毕。
为检测本实施例保鲜剂对冷鲜猪肉的保鲜效果，对冷鲜肉在储藏过程的质量进行检测，按GB/T9695.5-2008《肉与肉制品pH测定》的方法测定其pH值；按GB/T5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中的微量扩散法测定其TVB-N值；按GB 4789.2-2010《食品微生物学检验-菌落总数测定》的方法测定其细菌总数。检测结果显示，本实施例可将冷鲜猪肉的货架期延长到14天。
实施例4：
当按本发明步骤对海藻酸钠和岩藻聚糖进行高压降解，使多糖达到纳米级低分子聚糖，抗菌活性及保鲜效果显著提高。实验将海藻酸钠和岩藻聚糖分别配制成终浓度为1.0重量％水溶液，采用在温度为121℃、压力为102.9kPa的高压蒸汽锅内降解1min、3min、5min、7min、10min、15min、20min，冷却至室温后采用马尔文纳米粒度仪分析粒径，采用平板涂布法进行抑菌活性分析，并按本发明步骤进行冷鲜猪肉保鲜效果比较。
表1 1.0重量％浓度下不同降解时间的海藻酸钠的抗菌活性及冷鲜猪肉保鲜效果
实验结果如表1所述，在浓度为1重量％下，未经降解的海藻酸钠不具备冷鲜肉保鲜效果，当随着降解时间延长，海藻酸钠的粒径逐渐变小，并开始具有一定的抗菌活性。当海藻酸钠在上述条件下降解10min，其粒径降为321nm，对大肠杆菌的抑制率达到了39.9％，能将冷鲜猪肉的货架期延长到5天。进一步延长降解时间，海藻酸钠的粒径不再进一步降低。因此，将海藻酸钠的降解时间定为10min。然而，仅仅使用纳米级低分子海藻酸钠并不能达到较为理想的冷鲜猪肉保鲜效果。
表2 1.0重量％浓度下不同降解时间的岩藻聚糖的抗菌活性及冷鲜猪肉保鲜效果
岩藻聚糖具有与海藻酸钠相同的趋势，如表2所述。在浓度为1重量％下，未经降解的岩藻聚糖没有抑菌活性，也具备冷鲜肉保鲜效果。随着降解时间延长，岩藻聚糖的粒径逐渐变小，抗菌活性逐渐加强。当岩藻聚糖在上述条件下降解10min，其粒径降为372nm，对大肠杆菌的抑制率达到了100％，能将冷鲜猪肉的货架期延长到6天。进一步延长降解时间，岩藻聚糖的粒径也不再进一步降低。因此，将岩藻聚糖的降解时间也定为10min。虽然纳米级低分子岩藻聚糖具有突出的抑菌活性，但使用纳米级低分子岩藻聚糖也达不到理想的冷鲜猪肉保鲜效果。因此，进一步将上述两种多糖进行复配，观察复配后的纳米复合多糖对冷鲜猪肉的协同增效作用。
表3 1.0重量％浓度下纳米级海藻酸钠与岩藻聚糖比例的冷鲜猪肉保鲜效果
实验结果如表3所示。当海藻酸钠与岩藻聚糖按一定比例复配后，其对冷鲜猪肉的保鲜效果显著增强。1.0重量％浓度下，当岩藻聚糖的比重增加到20重量％时，保鲜剂能将冷鲜猪肉的货架期延长到18天。但再增加岩藻聚糖的比重时，保鲜效果没有明显变化。当岩藻聚糖的比重为5重量％时，保鲜剂能将冷鲜猪肉的货架期延长到10天。因此，本发明的冷鲜猪肉保鲜剂的有效组成为：海藻酸钠为80-95重量％，岩藻聚糖为5-20重量％。为了进一步确定使用的有效剂量，将95重量％海藻酸钠+5重量％岩藻聚糖按本发明中的复合多糖纳米液的制备进行降解，观察在0.1-1.0重量％浓度范围内对冷鲜猪肉的保鲜效果。
表4 不同浓度保鲜剂对冷鲜猪肉保鲜效果的影响
实验结果如表4所示。当保鲜剂的组成为95重量％海藻酸钠+5重量％岩藻聚糖时，浓度小于0.2重量％时没有保鲜效果，浓度小于0.5重量％的保鲜效果没有体现出两种多糖的协同增效作用。因此，本发明将保鲜剂的最低有效剂量定为0.5重量％，可将冷鲜猪肉的货架期延长到7天。同样，当把保鲜剂的浓度从1.0重量％增加到1.5重量％时，其保鲜效果没有变化。因此，本发明将保鲜剂的最高有效剂量定为1.0重量％，可将冷鲜猪肉的货架期延长到10天。
本发明功效：纳米级低分子海藻酸钠的主要单糖组成为古罗糖醛酸和甘露糖醛酸，因此具有聚阴离子体属性。一方面，冷鲜猪肉在排酸过程产生的乳酸能够使海藻酸钠在猪肉表面聚合成膜；另一方面，冷鲜猪肉的蛋白质呈现正电荷，能够让带负电荷的海藻酸钠紧密贴在猪肉表现，从而达到隔绝空气、抑制好氧菌生长的效果。同时，纳米级低分子海藻酸钠还具有良好的抑菌活性。
纳米级低分子岩藻聚糖含有丰富的硫酸基团，与海藻酸钠带有相同的负电荷，因此与海藻酸钠具有良好的互溶性。纳米级低分子岩藻聚糖具有突出的抑菌活性，能够有效抑制冷鲜肉腐败菌的生长，与纳米级低分子海藻酸钠配合后，在抑菌活性方面具有协同增强的作用，从而进一步提高冷鲜猪肉的货架期。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。