本发明属于农产品质量安全控制领域，涉及一种抑制香菇内源性甲醛产生的纳米复合包装材料。
背景技术：
我国是食用菌的生产和出口大国，其中，香菇是我国传统出口的主要食用菌。目前，我国香菇每年的产出量已达到9万多吨，在世界香菇产出量的占有量超过78％。我国香菇产品主要销往欧美及东南亚的117个国家与地区，在全球香菇的外销市场的占有量达到了92％。香菇味道鲜美，具有很高的营养价值，并含有多种生物活性物质如多糖、抗氧化物质、膳食纤维、麦角固醇、VB1、VB2、叶酸、烟酸和矿物质等，是一种很珍贵的药食同源的食用菌，在国内外都有很大的市场。但是香菇是含有甲醛的真菌性食品的主要代表。目前香菇中的甲醛问题引起了人们的关注，甲醛是一种诱变剂，也是一种潜在的致癌物质，对眼睛和呼吸系统都有毒性，现有研究证明各种香菇子实体中普遍含有甲醛。因此，必须加强对抑制香菇内源性甲醛产生的研究，以保证香菇产品的食用安全，满足市场和消费者的需求。
香菇内源性甲醛是香菇中的香菇酸在半胱氨酸亚砜裂解酶(S-alkyl-L-cysteine sulfoxidelyase，C-Slyase)和γ-谷氨酰转肽酶(γ-glutamyl transpeptidase，GGT)的催化下生成特殊风味物质的过程中产生的副产物。相关研究表明香菇在生长发育和贮藏过程中，香菇中的GGT和C-Slyase酶活影响甲醛的生成。
目前，控制香菇内源性甲醛产生主要采用气调包装、低温贮藏、热风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥、化学处理等方法，这些方法都能很好的控制香菇中甲醛含量。但是传统的气调包装由于包装材料的性能不理想，较难控制气体的精确成分，从而引起香菇的生理病害。而我国的冷链系统条件不足，冷库建造投资大、能耗高，较大程度的提升了成本，难以在全国大面积推广。不同的干燥方法效果较好，能明显降低香菇中的甲醛含量，但是限制了鲜菇的相关产业，限制了实用范围。而化学方法由于添加化学试剂，在食品安全和消费者接受度上还存在问题。因此，为保证香菇的食用安全，市场急需一种简单易行，成本较低，同时对设备和技术要求不高的新型控制香菇内源性甲醛的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是通过改良纳米复合材料的配方和制模工艺，制备一种具有较低的透湿性和透氧量，较大的纵向拉伸强度，并且具有较好的透明度，并且可以抑制香菇中内源性甲醛的新型纳米复合包装材料，该纳米复合包装材料是以聚乙烯树脂为基料，添加纳米银、纳米二氧化钛、高岭土三种纳米活性粒子以及分散剂等加工助剂造粒吹塑制备而成。此纳米复合包装膜材料用于香菇贮藏保鲜，可以有效抑制香菇内源性甲醛的产生，有效地提高了香菇的储藏品质和安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种抑制香菇内源性甲醛产生的纳米复合包装材料，它是由下述质量百分含量的组分：纳米母粒6％-10％、防雾剂母粒8％-12％和低密度线性聚乙烯80％-85％，经混匀、流延后制得的纳米复合包装膜；
其中，所述的纳米母粒是由下述质量百分含量的原料：纳米复合粉体15％-20％、低密度聚乙烯45％-50％、低密度线性聚乙烯20％-25％、分散剂5％-10％、蜡3％-5％，经混匀、捏合挤出、冷却定型、切割得到的；所述的纳米复合粉体是由：纳米银30％-35％、纳米二氧化钛35％-40％、高岭土25％-30％组成。
优选的，所述的抑制香菇内源性甲醛产生的纳米复合包装膜是由下述质量百分含量的组分：纳米母粒8％、防雾剂母粒10％和低密度线性聚乙烯82％，经混匀、流延后制得的纳米复合包装膜；所述的纳米母粒是由下述质量百分含量的原料：纳米复合粉体20％、低密度聚乙烯46％、低密度线性聚乙烯20％、分散剂10％、蜡4％，经混匀、捏合挤出、冷却定型、切割得到的；所述的纳米复合粉体是由：纳米银30％、纳米二氧化钛40％、高岭土30％组成。
所述的分散剂为乙烯基双硬脂酰胺(EBS)；所述的蜡为氧化聚乙烯蜡。
所使用的防雾剂母粒由江苏省塑料研究所提供，型号为YEW-P。
所述的高岭土包括以下化学成分：Al2O3≥44％，SiO2≥53％。
本发明所述的抑制香菇内源性甲醛产生的纳米复合包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、制备纳米母粒：按质量百分含量称取：纳米复合粉体15％-20％、低密度聚乙烯45％-50％、低密度线性聚乙烯20％-25％、分散剂5％-10％、蜡3％-5％，经过高速混匀，由双螺杆挤出机捏合挤出，在冷水槽中冷却定型，然后用塑料吹膜机辅机切割得到纳米母粒；其中，所述的纳米复合粉体是由：纳米银30％-35％、纳米二氧化钛35％-40％、高岭土25％-30％组成；
(2)、制备纳米复合包装膜：按照下述质量百分含量称取：纳米母粒6％-10％、防雾剂母粒8％-12％和低密度线性聚乙烯80％-85％，经搅拌机70-80℃冷混匀和混匀机195-205℃热混匀，充分混匀后经双层共挤流延机流延，形成厚度40μm的纳米复合包装膜。
步骤(1)中，纳米复合粉体、低密度聚乙烯、低密度线性聚乙烯、分散剂、蜡，采用高速混合机、在转速480转/分下经过0.5h的高速混匀。
冷水槽温度为15℃，该温度是相对双螺杆挤出机机体的温度而言的，机体的温度在200左右，所以冷水槽中的水基本接近室温。
所述的双螺杆挤出机为ZC-65D同向平行双螺杆挤出造粒机，工艺参数为：
A机筒加温：Ⅰ区218℃，Ⅱ区244℃，Ⅲ区270℃；
B机筒加温：Ⅰ区200℃，Ⅱ区237℃，Ⅲ区247℃，Ⅳ区262℃；
模头加温：Ⅰ区272℃，Ⅱ区262℃，Ⅲ区273℃；
换网器温度：255℃；
分配器温度：255℃。
该工艺参数是最后确定的适宜制成产品的温度。
步骤(2)中，制得的纳米复合包装膜采用摩擦卷取机牵引收卷。
制得的纳米复合包装膜进一步制成底长40cm、宽15cm、袋高70cm的方底袋，用于食用菌保鲜。
本发明所述的纳米复合包装材料在香菇保鲜中的应用，在保鲜中可以抑制香菇内源性甲醛产生。
所述的应用，具体操作为：每150g香菇采用本发明制成的纳米复合包装材料进行包装贮藏。
本发明的有益效果：
本发明纳米复合包装膜以纳米复合粉体、聚乙烯塑料等制备而成，能耗小、成本低、对设备和技术要求不高，并且可以有效地结合低温贮藏技术，适合推广和应用，极大程度上满足市场和消费者的需求。将纳米复合包装膜用于香菇的贮藏包装，可以有效地抑制香菇内源性甲醛的产生，提高香菇的贮藏品质，其优点和积极效果为：
1、形成具有良好透气阻湿性能的薄膜。
由于薄膜内部纳米材料的作用，纳米复合包装材料的透湿性和透氧量分别比普通聚乙烯包装袋降低30.07％和4.10％，形成包装袋内高湿低氧的环境，从而抑制香菇的水分散失，并使其呼吸作用保持在较低的水平，有益于香菇的贮藏。
2、形成具有良好防雾功能的薄膜
纳米薄膜中纳米二氧化硅和防雾剂的添加有效地防止了薄膜内壁的结露现象，避免膜表面水分聚集，有益于香菇的贮藏。
3、形成具有抑菌性能的薄膜
由于在造粒过程中添加了纳米银和纳米二氧化钛两种纳米材料，使纳米复合包装膜具备一定的抑菌性能，减少香菇在贮藏期间因微生物的侵染而造成的腐败现象。
4、无金属银粒子迁移的安全风险
使用本发明的纳米复合包装材料贮藏香菇，在贮藏15天后通过实验测定，纳米复合包装材料内的纳米银并未发生明显迁移，菇体银的含量符合国家的安全标准。
附图说明
图1为不同材料包装对香菇中GGT比活的影响。
图2为不同材料包装对香菇中C-Slyase比活的影响。
图3为不同材料包装对香菇中甲醛含量的影响。
图中，纳米指纳米复合材料包装袋密封包装，普通指普通包装袋密封包装，开口指普通包装袋开口处理。
具体实施方式
实施例1 纳米复合包装材料的制备
纳米银 南京海泰纳米材料有限公司，型号：HTB-032；
纳米二氧化钛 南京海泰纳米材料有限公司，型号：HTTi-03；
低密度聚乙烯 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，型号：TN26；
低密度线性聚乙烯 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，型号：7042；
防雾剂母粒 南京塑料研究所，型号：YFW-P；
SHR-10A高速混合机 张家港市三兴江帆机械有限公司；
ZC-65D同向平行双螺杆挤出造粒机 南京市欣辉机械有限公司；
PEVA双层共挤流延机 泉州诺达机械有限公司
SDD-A500/1200型高速制袋机 山东招远市塑料印刷包装机械厂。
1)纳米复合粉体
纳米复合粉体按照下述质量百分含量组成：纳米银30％、纳米二氧化钛40％、高岭土(主要化学成分：Al2O3 44％，SiO2 53％)30％。
2)纳米母粒的制备
按质量百分含量取纳米复合粉体20％、低密度聚乙烯46％、低密度线性聚乙烯20％、分散剂(分散剂为乙烯基双硬脂酰胺)10％、蜡(蜡为氧化聚乙烯蜡)4％，采用高速混合机、在转速480转/分下经过0.5小时高速混匀，由双螺杆挤出机捏合挤出，在15℃冷水槽中冷却定型，然后用塑料吹膜机辅机切割得到纳米母粒(3mm×3mm×1.5mm)；
其中，双螺杆挤出机为ZC-65D同向平行双螺杆挤出造粒机，工艺参数为：
A机筒加温：Ⅰ区218℃，Ⅱ区244℃，Ⅲ区270℃；
B机筒加温：Ⅰ区200℃，Ⅱ区237℃，Ⅲ区247℃，Ⅳ区262℃；
模头加温：Ⅰ区272℃，Ⅱ区262℃，Ⅲ区273℃；
换网器温度：255℃；
分配器温度：255℃。
3)纳米复合包装膜的制备
按质量百分含量取纳米母粒8％、防雾剂母粒10％、复合塑料粒子82％经搅拌机的70-80℃冷混匀和混匀机的195-205℃热混匀，充分混匀后经双层共挤流延机流延，形成40μm的纳米复合包装膜，制备得到的纳米复合包装膜透明度良好，采用摩擦卷取机牵引收卷。
实施例2
使用低密度线性聚乙稀(中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，型号：7042)和低密度聚乙稀(中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，型号：TN26)按照质量比为3：1混合，进行与纳米包装材料同等规格的吹膜、制袋，制得普通保鲜膜。
1、物理性能的测定
依据GB 10457-2009《食品用塑料自粘保鲜膜》中试验方法对纳米复合保鲜膜的物理性能进行测试，测试指标包括拉伸强度、断裂标称应变、透光率、直角撕裂强度、透氧率、透二氧化碳率、透湿率、自粘性和防雾性。结果表1所示，纳米复合保鲜膜的机械韧性和强度相比普通保鲜膜有了很大的提高。纳米复合保鲜膜的透光率和普通保鲜膜相差很小，说明它的外观透明度良好。从透氧率、透湿率、透二氧化碳率指标可以看出，纳米复合保鲜膜的阻隔性能优异，有利于包装内部的自发气调，促进保鲜。
表1不同保鲜膜物理性能比较
2、纳米保鲜膜纳米银迁移率的测定
利用纳米膜对香菇进行包装，分别在4℃和25℃进行贮藏，15天后测定菇体和纳米膜中银的含量，进而对纳米银的迁移情况进行分析研究。结果如表2所示，经过15天的贮藏后，菇体未发生明显的银粒子迁移现象，菇体干粉的银含量很低，在国家标准(GB 9685-2008)规定的安全范围内。
表2不同贮藏温度条件下菇体(干重)和纳米袋中金属Ag的含量(单位：mg/kg)
实施例3
纳米复合包装材料对香菇的包装应用及抑制内源性甲醛产生的效果。
选取刚采、新鲜无病虫害的香菇，切除不能食用的菌丝及培养物。将香菇放置于4℃的冷库预冷24h，挑选大小基本一致，无机械损伤的香菇进行包装处理。包装袋分别为纳米复合材料包装袋密封包装、普通包装袋密封包装，以普通包装袋开口处理作为对照，三种袋子的规格都是长40cm、宽15cm、袋高70cm，每袋装香菇150g，置于4℃贮藏15天。因香菇盖是香菇的主要食用部分，且GGT、C-Slyase两种酶的活性直接影响甲醛的含量，所以每3天取香菇盖样品测定GGT、C-Slyase的比活力和测定甲醛的含量，结果如图1、图2和图3所示。
GGT比活力测定
采用CW9型GGT试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)测定GGT比活力：称取0.1g左右的样品，加入试剂一1.0mL研磨充分，在4℃，转速为10000rpm离心15min，取上清液待测。将试剂二置于25℃的水浴中预热保温30min以上(保证无沉淀)。测定时，取1mL的玻璃比色皿，依次加入100μL的上清液，900mL的工作液，混匀后于405nm的分光光度计下测定10s和70s时的吸光度，记为A1和A2。
GGT(U/mg)＝1.67×[(A2-A1)-0.0016]÷Cpr
Cpr：蛋白浓度(mg/mL)
C-Slyase比活力测定
称取2g香菇样品，加入20mL的磷酸缓冲液(20mmol/L，pH 7.2)，冰浴匀浆，4℃条件下10 000r/min离心10min，上清液即为粗酶液。
将丙酮酸钠标准品(国药集团化学试剂有限公司)用超纯水配制成0、25、50、100、150、200、300μmol/L的丙酮酸钠标准液，分别吸取4.5mL于试管中，加入0.5mL的0.1％的2,4-二硝基苯肼溶液反应5min，再加入5mL的2.5mol/L的氢氧化钠溶液显色10min后于520nm波长处测定吸光度。制作标准曲线。其拟合的线性回归方程为：y＝192.6x－1.254，R2＝0.999 6。
吸取0.05mL的粗酶液于具塞试管中，加入0.05mL的20mmol/L的S-甲基-L-半胱氨酰亚砜和25μmol/L的磷酸吡哆醛的混合液，再加入2.9mL的20mmol/L的磷酸缓冲液，置于37℃的水浴锅中加热10min，取出试管加入1.5mL的10％的三氯乙酸溶液终止反应，再加入0.5mL的0.1％的2,4-二硝基苯肼溶液反应5min，再加入5mL的2.5mol/L的氢氧化钠溶液显色10min后，于520nm波长处测定吸光度。单位酶活(U)定义为：在上述的条件下，1g香菇提取的粗酶液每分钟催化S-甲基-L-半胱氨酰亚砜底物生成1μmoL丙酮酸钠为1个单位酶活。比活力(U/g)为单位质量香菇中酶活与可溶性蛋白含量的比值。
采用考马斯亮蓝法(黄菊.基于香菇风味形成途径的内源性甲醛生成关键酶研究[D].杭州:浙江工商大学,2013.)测定香菇中可溶性蛋白的含量，以牛血清白蛋白(北京索莱宝科技有限公司)作为标准物质。
甲醛含量测定
甲醛标准曲线的绘制：将100μg/mL的甲醛标准溶液(西亚试剂有限公司)稀释成2μg/mL的甲醛标准液。分别吸取2μg/mL的甲醛标准液0、0.25、0.5、1、2、4、6、8mL于25mL的具塞比色管中，加蒸馏水至10mL刻度，加入1mL乙酰丙酮，混匀后置于沸水浴中保温3min，取出冷却，以空白作参比，用1cm玻璃比色皿在波长412nm处进行比色。测定吸光度，绘制标准曲线。测定的标准曲线方程为y＝8.004x+0.048，其中R2＝0.999。
将香菇打浆后，取5g香菇浆于500mL蒸馏瓶中，加入200mL蒸馏水和10mL的10％的磷酸溶液，再加入玻璃珠数粒，以防爆沸。连接蒸馏装置，将冷凝管下口插入有20mL蒸馏水并且置于冰浴的100mL烧杯中。然后加热蒸馏，当蒸馏液收集至80～90mL时，停止蒸馏，将蒸馏液放冷后转入100mL容量瓶中并定容。测定时取蒸馏液5mL于25mL的具塞比色管中，其余步骤同标准液测定方法。根据标准曲线计算样品甲醛含量。
由图1可知，三种不同的包装方式，在香菇贮藏期间，GGT的比活力呈先升高再降低的趋势。3种包装的香菇的比活力均在第9天达到最高，尤其是普通包装袋开口处理的香菇GGT的比活力显著高于纳米复合材料包装袋密封包装和普通包装袋密封包装。并且在每个时间段测定的GGT比活力，纳米复合材料包装袋密封包装均低于普通包装袋密封包装和开口处理，而相关研究(吴宁.香菇中半胱氨酰亚砜裂解酶的分离纯化及其酶学性质研究[D].杭州:浙江工商大学,2013.黄菊,吴宁,宋君,等.γ-谷氨酰转肽酶和半胱氨酰亚砜裂解酶对香菇内源性甲醛形成的作用[J].中国食品学报,2013,13(3):55-58)表明，GGT比活力与甲醛含量呈现正相关，说明纳米复合材料可以有效的抑制香菇内源性甲醛的产生。
由图2可知，在香菇的贮藏期间，三种不同的包装方式中香菇的C-Slyase的比活力均呈先增高再降低的趋势，其中在贮藏期间普通包装袋密封包装的香菇的比活力高于纳米复合材料包装袋密封包装和普通包装袋开口处理。普通包装袋开口处理的香菇中的C-Slyase比活力在整个贮藏期间一直是较低的，这可能是因为开口处理使香菇与空气直接接触，较高的氧气含量使得香菇的呼吸作用较强，较强的呼吸作用产生较多的CO2或有机酸使香菇的pH值降低，而C-Slyase比活力在弱酸性条件下随着pH值的降低逐渐降低。纳米复合材料包装袋密封包装组的C-Slyase比活力在整个贮藏期均低于普通包装袋密封包装，而C-Slyase是香菇中的香菇酸生成甲醛过程中的重要酶，C-Slyase酶活的大小相应地影响着香菇中甲醛的产生量，C-Slyase酶活性的增大会使甲醛产生量升高。可以说明纳米复合包装可以有效的抑制香菇内源性甲醛的产生。
由图3可以直观的看出，香菇在整个贮藏过程中甲醛含量均呈现先升高再降低的趋势，均在第9天达到最高，纳米复合材料包装袋密封包装、普通包装袋密封包装，以普通包装袋开口处理中甲醛含量分别为7.63mg/kg、8.32mg/kg、9.58mg/kg，普通包装袋密封包装和开口处理比纳米复合材料包装袋密封包装分别高出9.04％、25.56％。但是在整个贮藏期间内，纳米复合材料包装袋密封包装组的甲醛含量低于普通包装袋密封包装和包装袋开口处理。结合图1和图2可知，甲醛含量的变化趋势同两种酶活的变化趋势基本一致，其中纳米复合材料包装袋密封包装的香菇中甲醛含量与C-Slyase比活力和GGT比活力呈正相关关系。说明，纳米复合材料包装可以有效地抑制香菇内源性甲醛的产生。