一种具有抗菌抗氧化功能的多层耐水可食用保鲜涂层及其制备方法与流程

本发明属于果蔬保鲜，涉及一种具有抗菌抗氧化功能的多层耐水可食用保鲜涂层及其制备方法。

背景技术：

1、水果、蔬菜等新鲜农产品由于脱水、呼吸代谢等因素，在采后供应链中损失尤其严重。我国是水果消费大国，也是热带水果进口大国，在产后供应链中每年有20~30%的水果被浪费，造成了严重的经济损失。为了延长保质期，人们开发了多种水果保鲜技术，如冷藏、改性气氛包装（map）、保鲜涂层等。其中，保鲜涂层是指直接涂覆在水果表皮的一层透明、均匀的惰性屏障物质，通过阻隔气体、抑制呼吸作用，减少水分损失和果实收缩来延长水果保质期。同时，保鲜涂层还具有延缓果实颜色变化、保留果实香味、抑制微生物生长的作用。由于保鲜涂层优异的性能，且操作简易、成本可控，日益受到食品行业和消费者的青睐。层层组装是制备果蔬保鲜涂层的常用方式，通过将具有不同功能的组分结合，即可制备多功能可食用保鲜涂层。

2、纳米纤维素由于具有良好的成膜性、优异的气体阻隔性以及出色的生物相容性，近年来被用作涂层基质组分制备果蔬保鲜/包装材料。一方面，由于纳米纤维素固有的亲水性导致纳米纤维素保鲜涂层在高相对湿度条件下阻隔性能变差甚至完整性被破坏，不能发挥保鲜作用。因此，通过纳米纤维素表面疏水改性，或者与大豆油、油酸、二氧化硅与向日葵油等物理共混的方式增强纳米纤维素的耐水性。另一方面，纳米纤维素材料由于功能单一往往不能同时满足果蔬保鲜的需求，因此，纳米甲壳素-tempo氧化纤维素纳米纤维，甲基纤维素/羧甲基纤维素/羟丙基甲基纤维素-壳聚糖等体系被用来层层组装制备具有抗菌功能的包装材料。

3、一方面，纳米纤维素-纳米甲壳素层层自组装制备包装材料虽然操作简单，但是由于多糖类材料固有的缺陷（不能加热粘合），目前还没有纳米纤维素-纳米甲壳素双层保鲜材料的实际保鲜效果的报道。另一方面，对于果蔬这类非规则形状的材料，涂层保鲜是更简单易行的方式，但是目前相关的研究还很缺少。此外，双组分（纳米纤维素与纳米甲壳素）虽然具有优异的成膜性能、阻隔性能与抗菌性能，但是还缺少果蔬保鲜所需要的耐水性，抗氧化性等特性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有抗菌抗氧化功能的多层耐水可食用保鲜涂层及其制备方法，本发明提供的多层耐水可食用保鲜涂层由多层纤维素基保鲜内层和多层甲壳素基保鲜外层依次交替层叠组成，通过层层沉积自组装技术，利用带负电的纳米纤维素和带正电的纳米甲壳素之间的静电吸引作用使得纤维素基保鲜内层和甲壳素基保鲜外层紧密结合，从而在果蔬表面形成了致密均一的多层耐水可食用保鲜涂层。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种具有抗菌抗氧化功能的多层耐水可食用保鲜涂层，所述多层耐水可食用保鲜涂层包括由果蔬表面依次交替层叠的至少一层纤维素基保鲜内层和至少一层甲壳素基保鲜外层；

4、所述纤维素基保鲜内层中包括姜黄素/环糊精包合物。

5、本发明提供的多层耐水可食用保鲜涂层由多层纤维素基保鲜内层和多层甲壳素基保鲜外层依次交替层叠组成，通过层层沉积自组装技术，利用带负电的纳米纤维素和带正电的纳米甲壳素之间的静电吸引作用使得纤维素基保鲜内层和甲壳素基保鲜外层紧密结合，从而在果蔬表面形成了致密均一的多层耐水可食用保鲜涂层，纤维素基保鲜内层中交叉缠绕的纳米纤维素形成了三维网络结构，延长了气体在保鲜涂层内的扩散路径，进而降低了保鲜涂层的气体透过性，减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失。

6、纤维素基保鲜内层在降低气体透过性的同时还发挥了抗氧化功能，本发明在纤维素基保鲜内层中添加了姜黄素/环糊精包合物，利用环糊精具有的“内疏水、外亲水”的三维结构对姜黄素进行封装，使得姜黄素与环糊精通过非共价键进行主客体相互作用，将难溶性的姜黄素包合进其疏水空腔内，形成姜黄素/环糊精包合物，不仅能提高姜黄素的水溶性，还能改善姜黄素见光易分解的缺陷，使得姜黄素的水溶性、生物利用率及抗氧化能力都得到了很大的提升。同时，利用纳米纤维素与环糊精分子之间的氢键作用将姜黄素/环糊精包合物固定，使得姜黄素/环糊精包合物得以均匀分散于纤维素基保鲜内层中，随着果蔬贮藏时间的延长，处于环糊精的疏水空腔内的姜黄素逐步释放，发挥了长效抗氧化作用。

7、甲壳素基保鲜外层主要发挥抗菌功能，当外界环境中的细菌入侵果蔬表面后，甲壳素基保鲜外层中的纳米甲壳素可以吸附在细菌胞体表面从而形成一层高分子膜，阻止了营养物质向细菌胞体内输送，从而发挥了抗菌功能。此外，纳米甲壳素还可以渗透进入细菌胞体内，由于纳米甲壳素带正电荷，可与细菌表面产生的酸性物质如脂多糖、磷壁质酸、糖醛磷壁质、荚膜多糖等相互作用，使其生理功能紊乱；同时，还可以吸附细菌胞体内带有阴离子的细胞质而发生絮凝作用，扰乱细菌正常的生理活动。

8、本发明制备得到的多层耐水可食用保鲜涂层在高湿度条件下仍然具有极高的阻隔性能，具有优异的抗菌与抗氧化性能，能够显著延长果蔬的保质期，硬度与vc含量都能得到较好的保留。

9、作为本发明一种优选的技术方案，所述纤维素基保鲜内层由纤维素基保鲜液涂覆于果蔬表面后晾干形成。

10、在一些可选的实例中，所述纤维素基保鲜液包括纳米纤维素溶液、成膜剂、塑化剂和姜黄素/环糊精包合物。

11、在一些可选的实例中，所述成膜剂包括蜂蜡和/或椰子油，所述塑化剂包括甘油和/或山梨酸钾。

12、本发明提供的纤维素基保鲜液中还添加了成膜剂和塑化剂，以提高保鲜液的浸润性、成膜性以及保鲜涂层的完整性，且选择的成膜剂和塑化剂的具体物质均为可食用组分，对人体健康无毒副作用，可与果蔬一起直接食用，也可清洗后食用。

13、本发明以蜂蜡和/或椰子油作为成膜剂，具有疏水性的蜂蜡和椰子油能够使保鲜涂层在低温高湿条件下仍能保持完整性，起到增强涂层耐水性的作用。以甘油和/或山梨酸钾作为塑化剂，用于调控组分间界面相互作用。

14、作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米纤维素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%，例如可以是0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.0wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%或1.5wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

15、果蔬在保鲜涂层内部通过呼吸作用释放co2，使得果蔬表面形成了较高co2含量和较低o2含量的气氛，从而抑制了保鲜对象的呼吸活动，延缓了保鲜对象的成熟过程，达到气调保鲜的目的。但co2浓度并非越高越好，例如在对部分绿叶蔬菜进行保鲜处理时，蔬菜表面过高的co2浓度会诱发绿叶蔬菜进行无氧呼吸，导致有害毒素大量积累，不宜食用。

16、本发明提供的保鲜液可以在阻隔外部氧气穿过保鲜涂层进入果蔬内部的同时，还能在一定程度上排出果蔬因呼吸作用积累的过多的co2。这是由于co2具备较高的诱导极性，可与含大量极性基团的纳米纤维素分子之间产生较大的分子间作用力，使得co2在保鲜涂层中的溶解度较大，因此表现出较高的co2透过率，从而有效防止果蔬因无氧呼吸导致的毒素积累问题。

17、此外，保鲜涂层的水蒸气透过率会影响果蔬的质量损失率，适宜的水蒸气透过率是保鲜涂层在应用于气调保鲜时的重要特性。本发明通过涂覆成膜形成纤维素基保鲜内层，使得制备得到的保鲜涂层在调节o2透过率和co2透过率的同时，还能实现对果蔬的保水效果，这是由于，纳米纤维素分子具有微观网状结构，具有很强的保水性能；同时，纳米纤维素分子链上带有羟基等亲水性基团，使得保鲜涂层对水分子具有极强的作用力，能减缓果蔬表面的水分蒸腾，降低了果蔬的质量损失，从而有效调整果蔬表面的空气湿度；同时，浸涂成膜后的保鲜涂层的结构更加柔软致密，可以作为水分运输的屏障，减少水果表面的水分散失，可以有效抑制果蔬贮藏期间的失水率和果蔬的呼吸活跃程度，以减少果实的呼吸消耗，实现对果蔬在低温冷藏环境下的保鲜效果。

18、本发明特别限定了纳米纤维素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%，当纳米纤维素溶液的质量分数低于0.5wt%时，由于纳米纤维素的浓度过低导致保鲜液的黏度过小，影响了保鲜液在果蔬表面的粘附力，因此通过浸涂法不易在果蔬表面形成完整的保鲜涂层，起不到保鲜效果；当纳米纤维素溶液的质量分数高于1.5wt%时，由于纳米纤维素的浓度过高导致保鲜液的黏度过大，果蔬保鲜液出现凝胶化，影响其加工性能，无法采用浸涂法制备保鲜涂层且制备得到的保鲜涂层厚度不均，影响实际保鲜效果。

19、需要说明的是，本发明提供的纳米纤维素溶液中采用的纳米纤维素可以是纤维素纳米晶，也可以是纤维素纳米纤维，还可以是纤维素纳米晶和纤维素纳米纤维的混合物。

20、本发明对纤维素纳米晶和纤维素纳米纤维的制备方法不作具体要求和特殊限定，优选地，采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶，制备得到的纤维素纳米晶的长度为50-500nm，直径为5-20nm；采用tempo氧化法制备纤维素纳米纤维，制备得到的纤维素纳米纤维的长度在600nm以上，直径为3-10nm，表面电荷量为1.0-1.8mmol/g；纳米甲壳素长度为550nm以上，直径为5-30nm，电荷量为1.5-3mmol/g。

21、在一些可选的实例中，以所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计，所述成膜剂的添加量为20-50wt%，例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%；所述塑化剂的添加量为20-50wt%，例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%；所述姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%，例如可以是5.0wt%、5.5wt%、6.0wt%、6.5wt%、7.0wt%、7.5wt%、8.0wt%、8.5wt%、9.0wt%、9.5wt%或10.0wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、本发明采用蜂蜡和椰子油作为成膜剂，成膜剂的添加量会直接影响保鲜涂层的内部结构，进而影响保鲜涂层的水蒸气透过量、氧气透过率、断裂伸长率和拉伸强度等综合性能。由于蜂蜡和椰子油中含有脂肪酸，纳米纤维素分子链中的羟基会与脂肪酸中的羧酸产生氢键作用和静电作用，使得保鲜涂层中的纳米纤维素得以紧密有序排列，赋予了保鲜涂层致密的网络结构，提高了保鲜涂层的阻氧能力和保水能力。

23、本发明特别限定了成膜剂的添加量为20-50wt%，当成膜剂的添加量低于20wt%时，无法起到增强水分阻隔性能和耐水性能的目的。当成膜剂的添加量超过50wt%时，由于蜂蜡和椰子油的疏水作用和乳化作用削弱了纳米纤维素分子间的键合作用，导致保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率大幅下降；同时，当成膜剂添加过量时，会导致其在保鲜涂层中的结晶不连续，破坏了纳米纤维素形成的三维网络，导致氧气阻隔性能变差；还会使得保鲜涂层内部的应力分布不均匀，机械性能变差；同时伴随部分脂质析出，使得保鲜涂层表面的平滑度降低，最终导致保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率大幅下降。本发明综合考虑成膜剂的添加量对保鲜涂层各项性能的影响，特别优选成膜剂的添加量为20-50wt%。

24、本发明采用甘油和山梨酸钾作为塑化剂，甘油和山梨酸钾的添加量对保鲜涂层的性能会产生显著影响。首先，由于甘油和山梨酸钾属于有机小分子物质，加入适量的甘油和山梨酸钾可以增大纳米纤维素分子和成膜剂分子之间的相互作用，还可以填充纳米纤维素网络结构的空隙，增强了保鲜涂层的致密性，使得水分和氧气不易透过保鲜涂层，进一步提高保鲜涂层的保水能力和阻氧能力。其次，甘油和山梨酸钾可以渗透到纳米纤维素基体中，使得纳米纤维素分子链之间的作用力降低，纳米纤维素分子链被活化而易于滑动，增加了纳米纤维素分子链的流动性，使得保鲜涂层的韧性和弹性提高。再次，甘油和山梨酸钾分子中的羟基会与纳米纤维素分子链上的羧基形成氢键，增强了保鲜涂层的分子间相互作用，使得保鲜涂层的拉伸强度和断裂伸长率提高。

25、本发明特别限定了塑化剂的添加量为20-50wt%，当塑化剂的添加量低于20wt%时，由于纳米纤维素的脆性较大，导致保鲜涂层破裂，起不到保鲜效果。当塑化剂的添加量超过50wt%时，纳米纤维素分子链的流动性进一步增强，会导致纳米纤维素分子链之间的孔隙增大，降低了保鲜涂层的致密性，进而对氧气透过率的提高起到了一定的促进作用，使得保鲜涂层的阻氧能力下降。此外，塑化剂的添加量过高，使得塑化剂对保鲜涂层的软化作用增强，进而导致保鲜涂层的刚性减弱，抗拉强度降低。本发明综合考虑塑化剂的添加量对保鲜涂层各项性能的影响，特别优选塑化剂的添加量为20-50wt%。

26、姜黄素是从姜科植物的根茎中提取的一种有效成分，具有抗氧化作用，可以极大地延长保鲜涂层对果蔬的保鲜时间；同时，姜黄素的毒性较小，过敏等不良反应的发生概率较低，对人体健康无毒副作用，具备可食用条件。但姜黄素为脂溶性物质，难溶于水，因此在水基体系中不易分散，利用率较低，难以充分发挥其抗氧化和抗菌抑菌的能力。

27、环糊精是一种水溶性非还原性、不易被酸水解的白色晶体，通过催化酶从玉米或土豆等含淀粉的原料中提取得到，具有纯植物性、无毒且可食用，引起过敏等不良反应的风险极低。常见的环糊精有三种，分别是由6个、7个或8个葡萄糖单元以1，4-糖苷键结合而成的α-环糊精，β-环糊精和γ-环糊精。环糊精分子的独特之处在于其具有环状三维结构，其分子结构内部能够形成具有特定大小的疏水性空腔，可吸收大小和形状与其兼容的亲脂性分子作为“客体”，其亲水性表面则能够确保分子在水基体系中的耐受性。

28、本发明借助环糊精具有的“内疏外亲”的特性，将其作为缓释载体，将姜黄素包合于其疏水空腔内形成环糊精/姜黄素包合物，利用环糊精对姜黄素的包合，可以提升姜黄素的稳定性和溶解性，减少纤维素基保鲜液生产和贮藏过程中的活性成分损失，还可以通过控制姜黄素的释放时间与释放量，延长果蔬的货架期，减少果蔬感官特性的变化，有效防止紫外线诱导的变质和氧化。

29、本发明优选采用β-环糊精，这是由于，从环糊精的结构来看，α-环糊精分子的孔洞间隙较小，通常只能包合较小分子的客体物质，并且目前α-环糊精尚无工业级产品；而γ-环糊精分子的孔洞间隙较小，能包合较大分子的客体物质，但也因为目前的生产成本较高，工业上无法大量生产，造成其产业化应用受到限制；β-环糊精分子的孔洞间隙适中，应用范围广，生产成本低，是目前唯一在工业应用上可量产的环糊精产品。

30、本发明特别限定了姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%，当姜黄素/环糊精包合物的添加量低于5wt%时，由于功能组分有效含量过低，导致保鲜涂层的抗菌抗氧化作用和保鲜效果变差；当姜黄素/环糊精包合物的添加量高于10wt%时，由于环糊精分子在保鲜涂层的形成过程中结晶析出，破坏了保鲜涂层的均一性与完整性，影响保鲜涂层的阻隔性能，进而影响保鲜效果。此外，过高的姜黄素加入量会导致保鲜涂层的透明度降低，进而影响消费者对保鲜液的可接受度。

31、作为本发明一种优选的技术方案，所述甲壳素基保鲜外层由甲壳素基保鲜液涂覆于纤维素基保鲜内层表面后晾干形成。

32、在一些可选的实例中，所述甲壳素基保鲜液包括纳米甲壳素溶液、成膜剂和塑化剂。

33、在一些可选的实例中，所述成膜剂包括蜂蜡和/或椰子油，所述塑化剂包括甘油和/或山梨酸钾。

34、作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米甲壳素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%，例如可以是0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1.0wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%或1.5wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

35、本发明对纳米甲壳素的制备方法不做具体要求和特殊限定，因甲壳素分子间氢键作用力较强，传统简单处理方法很难得到纳米甲壳素，需使用强机械作用力才能获得纳米甲売素。目前常用的强机械力处理方法为高压均质法，在酸性条件下，甲壳素分子带正电荷，高压均质能打散甲壳素形成纳米纤维。此外，可通过强酸水解去除甲壳素无定型区域，得到含有结晶区域的甲壳素纳米晶，还可以通过化学试剂氧化甲壳素得到纳米甲壳素。

36、本发明特别限定了纳米甲壳素溶液的质量分数为0.5-1.5wt%，在此范围内制备得到的抗菌无纺布的表面光滑、均匀且致密，同时还能满足一定的抗菌需求。当纳米甲壳素溶液的质量分数低于0.5wt%时，保鲜涂层中所含的纳米甲壳素含量过少，无法满足抗菌无纺布的抗菌需求；此外，由于纳米甲壳素的浓度较低使得保鲜液的黏度过低，导致保鲜液在果蔬表面或者纤维素基保鲜内层上的粘附力降低，通过浸涂法很难在果蔬表面形成完整的保鲜涂层，导致保鲜涂层的保鲜效果降低；当纳米甲壳素溶液的质量分数超过1.5wt%时，由于纳米甲壳素的尺寸较小且比表面积较大，活性基团较多，纳米甲壳素分子之间的氢键作用和吸附效应进一步增强，纳米甲壳素的团聚程度加剧，导致抗菌无纺布表面的平整性下降，果蔬的表面积提高，进而增大了水蒸气的有效蒸腾面积，导致果蔬表面的水分快速流失；此外，由于纳米甲壳素的浓度过高导致保鲜液的黏度过大，导致甲壳素基保鲜液出现凝胶化，影响其加工性能。

37、在一些可选的实例中，以所述纳米甲壳素溶液中纳米甲壳素的干重计，所述成膜剂的添加量为20-50wt%，例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%；所述塑化剂的添加量为20-50wt%，例如可以是20wt%、22wt%、24wt%、26wt%、28wt%、30wt%、32wt%、34wt%、36wt%、38wt%、40wt%、42wt%、44wt%、46wt%、48wt%或50wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

38、第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的多层耐水可食用保鲜涂层的制备方法，所述制备方法包括：

39、（ⅰ）将环糊精溶液与姜黄素溶液混合均匀，随后冷却结晶形成沉淀物，将沉淀物过滤后干燥得到姜黄素/环糊精包合物；纳米纤维素溶液、成膜剂、塑化剂和姜黄素/环糊精包合物按比例混合并加热至成膜剂融化，得到纤维素前体液；对纤维素前体液依次进行乳化和真空脱泡得到纤维素基保鲜液；

40、（ⅱ）纳米甲壳素溶液、成膜剂和塑化剂按比例混合并加热至成膜剂融化，得到甲壳素前体液；对甲壳素前体液依次进行乳化和真空脱泡得到甲壳素基保鲜液；

41、（ⅲ）将待保鲜处理的果蔬浸泡于步骤（ⅰ）得到的纤维素基保鲜液，或将步骤（ⅰ）得到的纤维素基保鲜液喷涂于待保鲜处理的果蔬表面，随后将果蔬晾干，以在果蔬表面形成纤维素基保鲜内层；

42、（ⅳ）将形成有纤维素基保鲜内层的果蔬浸泡于步骤（ⅱ）得到的甲壳素基保鲜液，或将步骤（ⅱ）得到的甲壳素基保鲜液喷涂于纤维素基保鲜内层表面，随后将果蔬晾干，以在纤维素基保鲜内层表面形成甲壳素基保鲜外层；

43、（ⅴ）交替重复进行步骤（ⅲ）和步骤（ⅳ）至少一次。

44、与其他物理保鲜材料或化学保鲜材料相比，本发明提供的纤维素基保鲜液和甲壳素基保鲜液中的主要材料均为生物质材料，因此，经浸泡或喷涂后形成的双层耐水可食保鲜涂层具有优异的生物可降解能力，制备过程无需添加有毒有害的化学试剂，对环境友好，符合绿色化学的发展理念。

45、在纤维素基保鲜液和甲壳素基保鲜液的交替浸泡过程中既包括化学吸附作用也包括物理吸附作用，一方面，纤维素基保鲜液中的纳米纤维素可以通过静电力、氢键作用和配位作用对果蔬表面进行修饰。同时，甲壳素基保鲜液中的纳米甲壳素含有大量的酰胺基，酰胺基中含有孤对电子，可以与甲壳素基保鲜液中氢离子形成配位键nh3+，而纳米纤维素表面上的羧酸根离子可与nh3+发生反应形成新的化学键，从而实现化学吸附作用。另一方面，甲壳素基保鲜液中的纳米甲壳素表面带正电荷，纤维素基保鲜液中的纳米纤维素表面带负电荷，二者之间可以通过静电吸引作用实现物理吸附，此外，纳米甲壳素与纳米纤维素之间还可以通过氢键作用结合，实现原位层层自组装。

46、作为本发明一种优选的技术方案，步骤（ⅰ）中，所述环糊精溶液的配制过程包括：

47、在60-70℃环境温度下，将环糊精溶解于去离子水中，得到所述环糊精溶液，例如可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

48、在一些可选的实例中，所述环糊精溶液的质量分数为3-6wt%，例如可以是3.0wt%、3.2wt%、3.4wt%、3.6wt%、3.8wt%、4.0wt%、4.2wt%、4.4wt%、4.6wt%、4.8wt%、5.0wt%、5.2wt%、5.4wt%、5.6wt%、5.8wt%或6.0wt%，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

49、所述姜黄素溶液的配制过程包括：

50、在60-70℃的环境温度下，将姜黄素溶解于乙醇中，得到所述姜黄素溶液，例如可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

51、在一些可选的实例中，所述姜黄素溶液的浓度为0.005-0.01g/ml，例如可以是0.005g/ml、0.0055g/ml、0.006g/ml、0.0065g/ml、0.007g/ml、0.0075g/ml、0.008g/ml、0.0085g/ml、0.009g/ml、0.0095g/ml或0.01g/ml，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

52、所述环糊精溶液与姜黄素溶液的混合过程包括：

53、在60-70℃的环境温度下，将姜黄素溶液逐滴加入环糊精溶液中，全部滴加完成后，维持环境温度不变，继续搅拌2-4h；其中，环境温度可以是60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃，搅拌时间可以是2.0h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3.0h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

54、在一些可选的实例中，所述冷却结晶的温度为1-10℃，例如可以是1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃或10℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

55、在一些可选的实例中，所述冷却结晶的时间为8-12h，例如可以是8.0h、8.5h、9.0h、9.5h、10.0h、10.5h、11.0h、11.5h或12.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

56、在一些可选的实例中，所述干燥的温度为40-60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

57、在一些可选的实例中，所述加热的温度为80-90℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

58、在一些可选的实例中，所述乳化的时间为1-10min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

59、本发明对乳化方法不作具体要求和特殊限定，例如可以是超声乳化法、均质法、超高压均质法或研磨法等。

60、超声乳化法在超声乳化器中进行，利用超声的空化效应将物料进行破碎、混合和乳化。均质法在高压均质机中进行，在挤压、强冲击与失压膨胀的三重作用下将物料细化，从而使物料能更均匀地相互混合。超高压均质法在微射流仪或超高压均质机中进行，利用流体高速流过交互容腔时所产生的高剪切、高碰撞和空穴效应将物料分散。研磨法在球磨机或纳米砂磨机中进行，利用研磨罐和研磨球的运动速度之差所产生的强摩擦力和撞击力将物料粉碎。

61、在一些可选的实例中，所述真空脱泡的时间为5-10min，例如可以是5.0min、5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min、9.5min或10.0min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

62、作为本发明一种优选的技术方案，步骤（ⅱ）中，所述加热的温度为80-90℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

63、在一些可选的实例中，所述乳化的时间为1-10min，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

64、在一些可选的实例中，所述真空脱泡的时间为5-10min，例如可以是5.0min、5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min、9.5min或10.0min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

65、作为本发明一种优选的技术方案，步骤（ⅲ）中，单次浸泡时间为5-60s，例如可以是5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

66、在一些可选的实例中，所述浸泡的次数为2-5次，例如可以是2次、3次、4次或5次，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

67、在一些可选的实例中，所述喷涂的流量为5-20ml/min，例如可以是5ml/min、6ml/min、7ml/min、8ml/min、9ml/min、10ml/min、11ml/min、12ml/min、13ml/min、14ml/min、15ml/min、16ml/min、17ml/min、18ml/min、19ml/min或20ml/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

68、作为本发明一种优选的技术方案，步骤（ⅳ）中，单次浸泡时间为5-60s，例如可以是5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s或60s，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

69、在一些可选的实例中，所述浸泡的次数为2-5次，例如可以是2次、3次、4次或5次，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

70、在一些可选的实例中，所述喷涂的流量为5-20ml/min，例如可以是5ml/min、6ml/min、7ml/min、8ml/min、9ml/min、10ml/min、11ml/min、12ml/min、13ml/min、14ml/min、15ml/min、16ml/min、17ml/min、18ml/min、19ml/min或20ml/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

71、示例性地，本发明提供了一种具有抗菌抗氧化功能的多层耐水可食用保鲜涂层的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：

72、（1）在60-70℃环境温度下，将环糊精溶解于100g去离子水中，得到3-6wt%的环糊精溶液；在60-70℃的环境温度下，将姜黄素溶解于210ml的乙醇中，得到0.005-0.01g/ml的姜黄素溶液；在60-70℃的环境温度下，将姜黄素溶液逐滴加入环糊精溶液中，全部滴加完成后，维持环境温度不变，继续搅拌2-4h，随后在1-5℃下冷却结晶8-12h形成沉淀物，将沉淀物过滤后在40-60℃干燥，得到姜黄素/环糊精包合物；

73、（2）将0.5-1.5wt%的纳米纤维素溶液、成膜剂、塑化剂以及步骤（1）得到的姜黄素/环糊精包合物按比例混合，以所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的干重计，成膜剂的添加量为20-50wt%，塑化剂的添加量为20-50wt%，姜黄素/环糊精包合物的添加量为5-10wt%；将混合物加热至80-90℃直至成膜剂融化，得到纤维素前体液；对纤维素前体液乳化1-10min，随后真空脱泡5-10min，得到纤维素基保鲜液；

74、（3）将0.5-1.5wt%的纳米甲壳素溶液、成膜剂和塑化剂按比例混合，以所述纳米甲壳素溶液中纳米甲壳素的干重计，成膜剂的添加量为20-50wt%，塑化剂的添加量为20-50wt%；将混合物加热至80-90℃直至成膜剂融化，得到甲壳素前体液；对甲壳素前体液乳化1-10min，随后真空脱泡5-10min，得到甲壳素基保鲜液；

75、（4）将待保鲜处理的果蔬浸泡于步骤（2）得到的纤维素基保鲜液中2-5次，每次浸泡5-60s；或步骤（2）得到的纤维素基保鲜液以5-20ml/min的流量喷涂于待保鲜处理的果蔬表面，随后将果蔬晾干，以在果蔬表面形成纤维素基保鲜内层；

76、（5）将形成有纤维素基保鲜内层的果蔬浸泡于步骤（3）得到的甲壳素基保鲜液中2-5次，每次浸泡5-60s，或将步骤（3）得到的甲壳素基保鲜液以5-20ml/min的流量喷涂于纤维素基保鲜内层表面，随后将果蔬晾干，以在纤维素基保鲜内层的表面形成甲壳素基保鲜外层；

77、（6）交替重复进行步骤（4）和步骤（5）至少一次，以在果蔬表面形成交替层叠的至少一层纤维素基保鲜内层以及至少一层甲壳素基保鲜外层。

78、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

79、本发明提供的多层耐水可食用保鲜涂层由多层纤维素基保鲜内层和多层甲壳素基保鲜外层依次交替层叠组成，通过层层沉积自组装技术，利用带负电的纳米纤维素和带正电的纳米甲壳素之间的静电吸引作用使得纤维素基保鲜内层和甲壳素基保鲜外层紧密结合，从而在果蔬表面形成了致密均一的多层耐水可食用保鲜涂层，纤维素基保鲜内层中交叉缠绕的纳米纤维素形成了三维网络结构，延长了气体在保鲜涂层内的扩散路径，进而降低了保鲜涂层的气体透过性，减少了果蔬表面及内部的水分和营养物质的流失。

80、纤维素基保鲜内层在降低气体透过性的同时还发挥了抗氧化功能，本发明在纤维素基保鲜内层中添加了姜黄素/环糊精包合物，利用环糊精具有的“内疏水、外亲水”的三维结构对姜黄素进行封装，使得姜黄素与环糊精通过非共价键进行主客体相互作用，将难溶性的姜黄素包合进其疏水空腔内，形成姜黄素/环糊精包合物，不仅能提高姜黄素的水溶性，还能改善姜黄素见光易分解的缺陷，使得姜黄素的水溶性、生物利用率及抗氧化能力都得到了很大的提升。同时，利用纳米纤维素与环糊精分子之间的氢键作用将姜黄素/环糊精包合物固定，使得姜黄素/环糊精包合物得以均匀分散于纤维素基保鲜内层中，随着果蔬贮藏时间的延长，处于环糊精的疏水空腔内的姜黄素逐步释放，发挥了长效抗氧化作用。

81、甲壳素基保鲜外层主要发挥抗菌功能，当外界环境中的细菌入侵果蔬表面后，甲壳素基保鲜外层中的纳米甲壳素可以吸附在细菌胞体表面从而形成一层高分子膜，阻止了营养物质向细菌胞体内输送，从而发挥了抗菌功能。此外，纳米甲壳素还可以渗透进入细菌胞体内，由于纳米甲壳素带正电荷，可与细菌表面产生的酸性物质如脂多糖、磷壁质酸、糖醛磷壁质、荚膜多糖等相互作用，使其生理功能紊乱；同时，还可以吸附细菌胞体内带有阴离子的细胞质而发生絮凝作用，扰乱细菌正常的生理活动。

82、本发明制备得到的多层耐水可食用保鲜涂层在高湿度条件下仍然具有极高的阻隔性能，具有优异的抗菌与抗氧化性能，能够显著延长果蔬的保质期，硬度与vc含量都能得到较好的保留。