一种肉制品生物复合保鲜剂及其保鲜方法与流程

本发明涉及肉制品新型保鲜剂喷涂技术，特别是一种肉制品生物复合保鲜剂及其保鲜方法，属于食品保鲜
技术领域：
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背景技术：
：我国是肉制品生产与消费大国，根据数据统计，2017年全国肉制品产量就已突破1600万吨，其中，低温肉制品产量达1072万吨，占肉制品总产量64.3％；中高温肉制品产量达595万吨，占肉制品总产量35.7％。然而肉类食品水分活度较大，极易滋生微生物，这是引发食品安全问题的重要因素之一，丰富的脂类物质极易氧化酸败，复杂的酶活将破坏食品的风味，导致食品质量劣变。为了延长肉类食品的保质期，保障食品安全，应给予相应的保鲜处理，保证肉类的新鲜。天然保鲜剂是天然存在生物体内，具有抗菌、抗氧化活性的功能性物质，其相较于传统化学防腐剂，具有更加的安全性与环境友好性，通过不同比例的生物保鲜剂之间的复配，可以满足不同食品的防腐保鲜需要。传统的保鲜剂处理方法往往以浸泡、喷淋为主，常导致保鲜剂在食品表面分布不均匀，附着力差，物料浪费严重。传统静电喷涂方法利用电流剪切力对液滴进行雾化，对于电压要求高，且电压直接施加在溶液中容易造成液料中抗氧化组分变性，液料喷涂效率较低。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种天然复合保鲜剂，添加天然防腐剂赋予其良好的抑菌、抗氧化功能，具有良好的保鲜效果和环境友好性。本发明进一步提供一套保鲜剂静电辅助喷涂装置，解决传统保鲜剂在食品表面分布不均匀，附着力差，物料浪费严重的问题，使保鲜剂施加得更加均匀，附着力更佳，在形成同等厚度膜层的条件下，所需液料更少。为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种肉制品生物复合保鲜剂，包括如下质量百分比的组份：余量为乳酸水溶液。其中，壳聚糖作为增稠剂、被膜剂，用于食品可食性膜的制备，但其水溶解性较差，通常选择将其溶于一定稀释度的酸性溶液，实验发现使用乳酸不但可以使溶液达到理想的溶解度，乳酸自身的抑菌属性也能提高溶液的保鲜性能。茶多酚作为植物抗氧化组分，主要作为抗氧化剂。羟丙基-β-环糊精作为稳定剂/除味剂，对于溶液中的活性成分、抗氧化组分具有一定保护作用，且可以有效除去溶液中的不良气味。甘油作为增稠剂/表面活性剂，可提高保鲜剂与物料表面的附着性，优化成膜效果。ε-聚赖氨酸作为生物抑菌组分，主要作为抑菌防腐剂。优选地，所述乳酸水溶液的质量浓度为2～5％。本发明要求保护的肉制品生物复合保鲜剂电导率为1420-1670μs/cm。上述肉制品生物复合保鲜剂通过如下方法制备：将壳聚糖加入乳酸水溶液中，同时加入羟丙基-β-环糊精，于50～60℃下搅拌2～3小时，再加入甘油、茶多酚、ε-聚赖氨酸，室温下搅拌均匀后过滤、超声波排除气泡即得。进一步地，本发明提供上述肉制品生物复合保鲜剂进行肉制品保鲜的方法，将所述的生物复合保鲜剂利用静电喷雾法均匀地喷洒在肉制品表面，形成厚度为0.005-0.018mm的薄膜。具体地，所述静电喷雾法采用静电喷雾装置进行保鲜剂的喷洒，所述静电喷雾装置包括喷涂箱、总控机柜、储液罐以及压缩空气管；所述喷涂箱底部设有滚轮，滚轮上设有用于放置待喷涂肉制品的料盘；喷涂箱顶部设有电场箱，所述电场箱底部开口；所述储液罐的料液管经过总控机柜后进入喷涂箱内的电场箱，与压缩空气管一同连接至电场箱顶部的料液喷口；所述总控机柜通过高压输电线连接电场箱底部的线切割钼丝。保鲜剂液料在料液喷口处与压缩空气混合，在气流剪切力的作用下分散成均一雾滴，在气流裹挟作用与重力作用下沿竖直方向向下飘溢；电场箱内线切割钼丝在喷口下方围成环状区域，通电后利用电晕放电原理，在环状区域内产生强电场，电场域形状、大小可根据实际需要通过调整电极丝围成的环状区域获得。向下飘溢的雾滴在高压电场内迅速充电，位于料盘内的待喷涂肉制品相较雾滴呈异极电位，电荷负载状态下的雾滴沾染肉制品时由于静电吸附作用与肉制品紧密结合；同时同极电荷的雾滴间存在静电斥力，有效减少了肉制品表面同一区域的积聚现象，喷涂后自然风干或机械通风干燥。所述总控机柜内设有用于控制料液管内料液流速的流量控制器，以及用于在线切割钼丝周围形成高压静电场的高压静电发生器，高压静电发生器可以提供负高压，使电场箱中的线切割钼丝带上电荷。进一步地，所述线切割钼丝通过绝缘支架固定在电场箱底部；所述绝缘支架为两个，左右放置且相互平行，每个支架上设有一组通孔，线切割钼丝穿过通孔缠绕在两个绝缘支架之间；所述线切割钼丝一端接负高压静电，另一端缠绕在通孔处，不形成回路。优选地，所述流量控制器控制料液管内料液流速为5-10l/h；所述高压静电发生器发电电压为30-65kv；所述压缩空气管内气体压力为2-4kg/cm2；使得喷涂雾滴粒径控制在250-448nm；料液喷口单次喷涂时间为10-30s。有益效果：1、目前，壳聚糖基保鲜剂的配制常以乙酸为酸性溶液，本发明选择用乳酸将其取代。乳酸本身就具有一定的抑菌性能，其常用于肉与肉制品的保鲜，同时也能提供一定的酸性，用乳酸作为酸性溶液配制保鲜剂既能保证良好的溶解性，又能提高保鲜剂的抑菌性能，同时具有良好的环境友好性与安全性。采用天然功能性成分制备保鲜剂，绿色无污染，安全性可靠。2、本发明采用高压静电辅助喷涂方法，相较于传统喷淋、浸泡方法，具有更佳的可控性、连续性，避免处理过程中引入污染，操作简便。相较于利用电流剪切力进行雾化的静电喷涂方法，本发明利用加压气体的气流剪切力进行雾化，没有将电压直接施加在液料上，更加安全，设备简单，成本合理，有利于进一步的产业化推广。利用加压气体对保鲜剂液料进行雾化，然后通过静电场优化雾化效果，相较于利用电流剪切力雾化的方法效率更高，同时可以更好的保护保鲜剂内的抗氧化成分、抑菌物质。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本发明静电辅助喷涂装置的结构示意图。图2为不同电场条件下喷涂小猪里脊肉样的菌落总数曲线。图3为对比例1与实施例1的菌落总数曲线对比图。图4为对比例2与实施例1的菌落总数曲线对比图。图5为对比例3与实施例1的菌落总数曲线对比图。图6为对比例4与实施例1的菌落总数曲线对比图。图7为不同喷涂方法随电压变化保鲜剂对大肠杆菌(e.coli)抑菌率的变化。图8为不同电场条件下喷涂小猪里脊肉样后4℃保藏5天后样品状态。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。以下实施例均采用如图1所示装置进行肉制品生物复合保鲜剂的喷涂。该装置包括喷涂箱1、总控机柜2、储液罐3以及压缩空气管4。喷涂箱1底部设有滚轮11，滚轮上设有用于放置待喷涂肉制品的料盘12；喷涂箱1顶部设有电场箱13，所述电场箱13底部开口。储液罐3的料液管31经过总控机柜2后进入喷涂箱1内的电场箱13，与压缩空气管4一同连接至电场箱13顶部的料液喷口15。总控机柜2通过高压输电线21连接电场箱13底部的线切割钼丝14。线切割钼丝14通过绝缘支架固定在电场箱13底部；所述绝缘支架为两个，左右放置且相互平行，每个支架上设有一组通孔，线切割钼丝14穿过通孔缠绕在两个绝缘支架之间；所述线切割钼丝14一端接负高压静电，另一端缠绕在通孔处，不形成回路。总控机柜2内设有用于控制料液管31内料液流速的流量控制器，以及用于在线切割钼丝周围形成高压静电场的高压静电发生器。为保证喷涂处理达到良好的成膜效果与保鲜效果，我们进行了一系列预实验。以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；加入1ml甘油；50℃下搅拌2小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液。调节液料流速，发现当流速大于10l/h时雾化效果不佳，液料易成股滴下，当流速小于5l/h时，液料喷涂效率低，需较长的喷涂时间才能保证成膜效果，故而选择5-10l/h的液料流速为实用区间；相对应的，气体压力控制在2-4kg/cm2具有较好的喷涂效果。从经济角度考虑，选择料液流速5l/h，气体压力2kg/cm2条件下喷涂光面玻板，当无电场辅助时，喷涂10s可保证液料均匀覆盖玻板表面，喷涂时间小于10s时，液料呈不规则斑状分布于玻板表面，不能覆盖玻板，同时液料在待处理物料表面的积聚作用有限，当喷涂时间大于30s时多余液料自物料表面脱落，造成浪费，故而选择10～30s为实用喷涂时间；调节电压，观察到电压小于30kv时，对于喷涂效果改善不明显，附图2菌落总数曲线也表示，40kv及以上电压下辅助喷涂保鲜剂可以有效改善保鲜效果，65kv电压下对于喷涂效果、保鲜效果已有明显改善，故而选择30-65kv为实用电压区间。选择料液流速5l/h，气体压力2kg/cm2条件下喷涂光面玻板，选择电压40kv，50kv，60kv，每个电压条件下喷涂10s和20s两组平行，喷涂处理后将玻板自然风干，以激光膜厚仪测定玻板上成膜厚度，每块玻板取三个测量点，最终确定保鲜剂在光面玻板上的成膜厚度为0.005～0.018mm。最终确定喷涂工艺参数为：流量控制器控制料液管31内料液流速为5-10l/h；所述高压静电发生器发电电压为30-65kv；所述压缩空气管4内气体压力为2-4kg/cm2。料液喷口15单次喷涂时间为10-30s，在待喷涂肉制品表面喷涂保鲜剂的膜厚为0.005-0.018mm。实施例1以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜小猪里脊肉约100g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至5l/h，气体压力2kg/cm2，电压60kv；开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小猪里脊肉接触保鲜剂开始计时，喷涂20s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。实施例2以无菌水配制3％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖4g加入乳酸溶液；称取4g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.15gε-聚赖氨酸，0.15g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜鸡胸肉约70g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至7l/h，气体压力2.5kg/cm2，电压40kv；开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜鸡胸肉接触保鲜剂开始计时，喷涂15s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。实施例3以无菌水配制5％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取4g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入2ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜小牛里脊约90g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至8l/h，气体压力3kg/cm2，电压50kv；开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小牛里脊接触保鲜剂开始计时，喷涂25s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。对比例1以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜小猪里脊肉约100g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至5l/h，气体压力2kg/cm2；在无电场辅助条件下开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小猪里脊肉接触保鲜剂开始计时，喷涂20s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。该对比例与实施例1～3所得产品菌落总数曲线见图2，该对比例与空白样品、实施例1所得产品菌落总数曲线见图3，可见电场辅助雾化喷涂能够显著提高保鲜效果。对比例2以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；取市售新鲜小猪里脊肉约100g浸泡20s；取出物料，自然风干后4℃下冷藏。浸泡处理样品时，保鲜剂用量以保证待处理样品完全浸没为准需要约80ml保鲜剂液料，浸泡处理后即废弃，不可处理不同批次的肉品，否则将导致交叉污染。同比之下静电辅助喷涂方法在5l/h喷涂速度下处理20s约消耗28ml样品。该对比例与空白样品、实施例1所得产品菌落总数曲线见图4，可见本发明不但能够有效降低保鲜剂的使用量，同时能够显著提高保鲜效果。对比例3以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；加入1ml甘油，50℃下搅拌2小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜小猪里脊肉约100g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至5l/h，气体压力2kg/cm2，电压60kv；开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小猪里脊肉接触保鲜剂开始计时，喷涂20s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。与实施例1相比，该对比例未添加ε-聚赖氨酸与茶多酚，该对比例与空白样品、实施例1所得产品菌落总数曲线见图5，可见ε-聚赖氨酸与茶多酚的加入，能够有效提高保鲜效果。对比例4以无菌水配制2％冰醋酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取市售新鲜小猪里脊肉约100g置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至5l/h，气体压力2kg/cm2，电压60kv；开启进料阀门，待保鲜剂呈雾状喷出将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小猪里脊肉接触保鲜剂开始计时，喷涂20s；关闭阀门，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。与实施例1相比，该对比例采用传统的冰醋酸溶液作为基液配制保鲜剂，该对比例与空白样品、实施例1所得产品菌落总数曲线见图6，可见乳酸溶液替代冰醋酸溶液作为基液配制的保鲜剂具有更好的保鲜抑菌性能。对比例5取50ml规格医用注射器，将活塞部分密封，以蠕动泵代替活塞推动液料，并将高压线加装于金属针头处，从而制得简易高压静电喷涂装置，即电流剪切力雾化喷涂。配制lb固体培养基200ml，倾倒平板若干，静置凝固；取大肠杆菌(e.coli)富集培养菌液进行十倍稀释，至10-4稀释度，吸取100μl10-4稀释度菌液至平板进行涂布，制得待处理样品。以无菌水配制2％乳酸溶液200ml；称取壳聚糖3g加入乳酸溶液；称取2g羟丙基-β-环糊精加入乳酸溶液；50℃下搅拌2小时；加入1ml甘油，0.2gε-聚赖氨酸，0.2g茶多酚于溶液中；室温下搅拌1小时；过滤后超声波处理除气泡，制得复合保鲜剂溶液；使用无水乙醇对喷涂箱内进行熏蒸消毒；待乙醇完全挥发后，取待处理样品置于洁净料盘上；调节保鲜剂料液流速至5l/h，电压40kv，50kv，60kv；待保鲜剂稳定喷出，将料盘自左向右推入喷涂区域，自新鲜小猪里脊肉接触保鲜剂开始计时，喷涂8s；关闭电源，取出物料，自然风干后4℃下冷藏。与实施例1相比，该对比例采用电流剪切力雾化保鲜剂的喷涂方法，为确保保鲜剂喷涂剂量适中，喷涂时间减少至8s，并以抑菌率来判断两种喷涂方法对保鲜剂稳定性的影响，两种保鲜剂喷涂方法灭菌率的变化曲线见图7。表1给出了不同喷涂方法随电压变化保鲜剂对大肠杆菌(e.coli)抑菌率的变化。表1电压(kv)加压气体+静电场雾化电流剪切力雾化091.35％91.12％3093.43％93.06％4097.08％96.43％5095.72％94.18％6094.68％90.51％注：抑菌率的计算方法参照公式：抑菌率＝1-n1/n0×100％，式中n0为空白对照平板菌落数，n1为添加壳聚糖后平板菌落数；其中n0＝5099。由以上实验可知，两种喷涂方法在较低电压作用下可以提高保鲜剂抑菌率，但当电压增加到一定大小后，灭菌率随电压继续增大呈下降趋势，这是因为在强电压作用下保鲜剂功能成分受到破坏，保鲜效果下降，而本发明的静电辅助喷涂方法未把电压直接施加于保鲜剂液料，因此相对而言对保鲜剂破坏较小，尤其在较高电压作用下，对于保鲜剂的保护作用更为明显。表2给出了不同处理方式小猪里脊肉样菌落总数变化。表2注：菌落总数的测定方法参照食品安全国家标准《gb4789.2-2016食品微生物学检验菌落总数测定》，单位为cfu/g。由以上实验可知，采用高压静电场辅助喷涂保鲜剂的方法可以有效延长小猪里脊肉品的货架期，根据国标规定，肉品菌落总数超过6cfu/g变质肉，未经任何处理的肉品在大概第5天变质，对比例1、2大概在第6天变质，采用高压静电场辅助喷涂的方法则可以使肉品货架期延长至10天，且观察到电场辅助喷涂后菌落总数出现下降趋势，证明了喷涂过程中电场对食品物料存在一定的杀菌作用。图8给出了不同电场条件下喷涂小猪里脊肉样后4℃保藏5天后样品状态，其中a样品为无电场条件下的喷涂样品，b样品为40kv电压下辅助喷涂样品，c样品为50kv电压下辅助喷涂样品，d样品为60kv电压下辅助喷涂样品，处理后4℃冷藏保存5天观察到，a、b样品表面出现灰白色，表面发黏，肌肉纤维明显失去弹性，具有异常气味，c、d样品感官评价良好，除轻微异味外，未观察到肉品变质。本发明提供了一种肉制品生物复合保鲜剂及其保鲜方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。当前第1页12