生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法
【專利摘要】本發明公開了一種生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，屬于食品包裝冷殺菌【技術領域】。本發明技術方案是將光催化劑、偶聯劑和涂布液高速混勻，混勻后偶聯制備得到改性涂布液，之后將該改性涂布液涂布在塑料包裝膜的表面從而制備成具有光催化抑菌功能的包裝材料；將生鮮肉采用抗菌包裝材料進行MAP包裝，其中含有光催化材料的涂層位于包裝內側；將經MAP包裝的生鮮肉放置在等離子體產生裝置的兩個電極之間，在高壓電場條件下進行等離子體殺菌處理。本發明技術方案的高壓電場等離子體殺菌處理時間短，不會在包裝及包裝內部產生熱量及溫度變化，是一種高效冷殺菌技術，尤其適宜生鮮肉的保鮮包裝。
【專利說明】生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于食品包裝冷殺菌【技術領域】，具體涉及一種生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法。
【背景技術】
[0002]保鮮包裝是目前國際生鮮畜禽肉物流過程安全品質保證的重要技術方法，美國有80%雞肉是以含氧包裝冷藏方式出售。但生鮮畜禽肉保鮮包裝的貨架期決定于加工包裝過程中的殺菌處理效果，MAP是目前國際上常用的生鮮肉保鮮包裝方法，但流通銷售過程中的微生物，尤其是腐敗菌和致病菌，仍然是造成食品安全品質事故的主要原因。
[0003]可以用于生鮮肉表面殺菌的方法有多種，但大部分方法都存在缺點。有的處理系統需要高壓，會引起生鮮肉表面的感官效果下降；紫外光照處理對生鮮肉表面殺菌效果不高，且由于生鮮肉肉表面的不規則形狀，會產生紫外光照的殺菌盲區；高壓脈沖電場在生鮮肉殺菌的應用中具有局限性，體現在處理過程中生鮮肉需要直接與電極相接觸；而含有熱量加熱過程的殺菌方式，會對生鮮肉的消費品質產生嚴重影響。鑒于上述殺菌方法的缺點，目前還沒有一種殺菌方法能有效用于生鮮肉包裝之后的殺菌作用。因此，一種能用于生鮮肉包裝后的有效冷殺菌處理，并保持產品的觀感品質和安全的方法，是生鮮食品保鮮包裝技術的重要突破，將推進生鮮食品物流保鮮包裝安全品質控制技術的發展。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對上述技術問題提供一種生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法。該方法使用高壓電場生產等離子體來協同納米材料光催化對MAP包裝的生鮮肉實施冷殺菌保鮮處理，避免包裝產品的微生物二次污染，為生鮮畜禽肉MAP包裝產品提供一種安全高效易操作，能有效延長貨架保鮮期的冷殺菌保鮮方法。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案實現:
[0006]一種生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，該方法包括以下步驟:
[0007]I)抗菌包裝材料的制備:將光催化劑、偶聯劑和涂布液高速混勻，混勻后偶聯制備得到改性涂布液，之后將該改性涂布液涂布在塑料包裝膜的表面從而制備成具有光催化抑菌功能的包裝材料；
[0008]2)將生鮮肉采用步驟I)制備得到的包裝材料進行MAP包裝，其中含有光催化材料的涂層位于包裝內側；
[0009]3)將經MAP包裝的生鮮肉放置在等離子體發生裝置的兩個電極之間，在高壓電場條件下進行等離子體殺菌處理。
[0010]本發明技術方案中:步驟I)中塑料包裝膜的材料為聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯，優選為聚酰胺；涂布液為PVA涂布液、PE涂布液或PVDC涂布液，涂布液的質量濃度為2?8%;光催化劑是納米T12、納米ZnO或納米Fe2O3中的至少一種，光催化劑的用量為0.3?2g/L_jft，優選光催化劑的用量為0.45?0.65g/L_jft。
[0011]本發明技術方案中:步驟2)中MAP包裝過程中充入的氣體為二氧化碳、氧氣、氮氣、氦氣、氖氣和氬氣中至少一種。
[0012]本發明技術方案中:步驟3)中等離子體發生裝置包括電壓調控器、高壓電場發生器、上電極、下電極和絕緣護板，在上下電極中間放置經MAP包裝后的生鮮食品；包裝盒的上表面與上電極之間設有上絕緣護板，包裝盒的下表面與下電極之間設有下絕緣護板；采用的絕緣護板為聚丙烯或聚乙烯板，上層護板的厚度為1.3?1.8mm，下層護板的厚度為
1.8?3.5mm ;等離子體產生裝置的電壓強度10?50kv/cm,處理的時間為Is?6min ;優選電壓強度為25?35kv/cm,處理時間30?90s ;另一種技術方案優選電壓強度為25?35kv/cm,等離子處理時間為60?180s。
[0013]本發明技術方案中所述的將改性涂布液涂布在塑料包裝膜的表面采用的技術方案沒有特殊說明。該技術方案為本領域公知的手段。本發明技術方案是利用涂布機在塑料包裝膜的表面均勻涂布一層薄薄的改性涂布液液，之后利用干復機涂布時要使用展平輥，使涂布更均勻。最后放在40°C?50°C的熟化室里約5、6個小時，可有效提高附著力。
[0014]本發明技術方案中所采用的偶聯劑沒有特殊說明，包括不限于偶聯劑570或偶聯劑550，偶聯劑的用量為10?15mg/100g涂布液。
[0015]本發明技術方案對改性涂布液在塑料包裝膜表面的涂覆量沒有特殊說明，優選用的涂覆量為0.3?5g/m2。
[0016]本發明技術方案中所述的光催化劑的用量為0.3?2g/L_ja是每升涂布液中催化劑的加入量為0.3?2g。
[0017]本發明技術方案中所述的偶聯劑的用量為10?15mg/100g_jft是每10g涂布液中偶聯劑的用量為10?15mg。
[0018]本發明的有益效果:
[0019](I)采用雙層介質阻擋系統為等離子體產生系統，對MAP包裝之后的生鮮肉進行處理，生產等離子體的高壓電場電極放置在產品包裝外部，等離子體在包裝內部產生，可以全面的作用于包裝內部產品及微生物，不受外界環境影響、也避免了產品的二次污染。
[0020](2)采用納米金屬氧化物作為光催化材料，利用高壓電場等離子體發生過程中在包裝內部產生的紫外光實現納米光催化殺菌作用，協同等離子體對包裝內部的微生物生產殺菌作用。
[0021](3)MAP包裝內部的氧氣、二氧化碳、氮氣和水蒸氣作為生產等離子體的介質氣體，在包裝中生產的臭氧和活性氧自由基和紫外光等，協同納米光催化殺菌，其殺菌效果好，無殘留、無有毒副產物產生，避免了采用化學殺菌劑的安全性問題。
[0022](4)高壓電場等離子體體協同納米光催化殺菌保鮮方法在常溫常壓下進行，并且處理時間短，不會在包裝及包裝內部產生熱量和溫度變化，是一種高效冷殺菌技術，尤其適宜生鮮肉的保鮮包裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為高壓電場等離子體發生系統。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此:
[0025]本發明實施例中所用的高壓電場等離子體發生系統如圖1所示，該裝置包括電壓調控器、高壓電場發生器、上電極、下電極和絕緣護板，在上下電極中間放置經MAP包裝后的生鮮食品；包裝盒的上表面與上電極之間設有上絕緣護板，包裝盒的下表面與下電極之間設有下絕緣護板；采用的絕緣護板為聚丙烯或聚乙烯板，上層護板的厚度為1.3?
1.8mm,下層護板的厚度為1.8?3.5_。
[0026]實施例1?4及對比例I所采用的樣品是新鮮雞胸肉(chicken fillet),該新鮮雞胸肉從屠宰廠生產車間的雞肉分割生產線上隨機選取，放在冰盒中運回實驗室，將雞肉表面去掉保留中間無菌部分，保持雞胸肉的重量相近在95±5g，在雞肉表面接種已知濃度的細菌 M.caseolyticus 和 P.fluorescens。
[0027]實施例1?4中改性涂布液在塑料包裝膜表面的涂覆量為0.3?5g/m2。
[0028]實施例1
[0029]首先將PVA顆粒加熱后溶解在10ml蒸餾水中，得到質量濃度為4.5%的PVA涂布液；之后將納米T12和偶聯劑570加入到PVA涂布液中并充分攪拌制成均勻的懸浮液，從而制備得到改性涂布液，其中，納米T12的用量為0.5g/L_ja，偶聯劑570的用量為10mg/100g^a ;最后將該改性涂布液涂布在聚酰胺(PA)塑料膜上，干燥成膜制備得到抗菌的包裝材料。
[0030]取經預處理過得雞肉于食品包裝容器中，并使用抗菌的包裝材料進行MAP包裝，含有光催化材料的涂層位于包裝內側，包裝過程中充入的氣體為氧氣+Ar(體積比為1:1)，將經包裝后的包裝盒放在電極之間進行等離子體處理，等離子處理的時間為60s，處理的電壓強度為30kv/cm。
[0031]實施例2
[0032]首先將PVA顆粒加熱后溶解在10ml蒸餾水中，得到質量濃度為3.5%的PVA涂布液；之后將納米ZnO和偶聯劑570加入到涂布液中并充分攪拌制成均勻的懸浮液，從而制備得到改性涂布液，其中，納米ZnO的用量為0.5g/L_ja，偶聯劑570的用量為llmg/100g_ja ;最后將該改性涂布液涂布在聚酰胺(PA)塑料膜上，干燥成膜制備得到抗菌的包裝材料。
[0033]取經預處理過得雞肉于食品包裝容器中，并使用抗菌的包裝材料進行MAP包裝，含有光催化材料的涂層位于包裝內側，包裝過程中充入的氣體為N2+02 (體積比為1:1)，將經包裝后的包裝盒放在電極之間進行等離子體處理，等離子處理的時間為120S，處理的電壓強度為30kv/cm。
[0034]實施例3
[0035]首先將PVDC顆粒加熱后溶解在10ml蒸餾水中，得到質量濃度為5.8%的PVDC涂布液；之后將納米Fe2O3和偶聯劑570加入到涂布液中并充分攪拌制成均勻的懸浮液，從而制備得到改性涂布液，其中，納米Fe2O3的用量為0.5g/L ，偶聯劑570的用量為12mg/100g^a ;最后將該改性涂布液涂布在聚酰胺(PA)塑料膜上，干燥成膜制備得到抗菌的包裝材料。
[0036]取經預處理過得雞肉于食品包裝容器中，并使用抗菌的包裝材料進行MAP包裝，含有光催化材料的涂層位于包裝內側，包裝過程中充入的氣體為C02+N2(體積比為1:1)，將經包裝后的包裝盒放在電極之間進行等離子體處理，等離子處理的時間為180s，處理的電壓強度為30kv/cm。
[0037]實施例4
[0038]首先將PVA顆粒加熱后溶解在10ml蒸餾水中，得到質量濃度為3.5%的PVA涂布液；之后將納米Fe2O3、納米ZnO和偶聯劑570加入到PVA涂布液中，充分攪拌制成均勻的懸浮液，從而制備得到改性涂布液，其中，納米Fe2O3的用量為0.3g/L_ja，納米ZnO的用量為
0.3g/L_jft，偶聯劑570的用量為10mg/100g_ja ;最后將該改性涂布液涂布在聚酰胺(PA)塑料膜上，干燥成膜制備得到抗菌的包裝材料。
[0039]取經預處理過得雞肉于食品包裝容器中，并使用抗菌的包裝材料進行MAP包裝，含有光催化材料的涂層位于包裝內側，包裝過程中充入的氣體為02+C02+N2(體積比為1:1:I)，將經包裝后的包裝盒放在電極之間進行等離子體處理，等離子處理的時間為120S，處理的電壓強度為30kv/cm。
[0040]對比例I
[0041]實施例條件同實施例1相同，僅將抗菌包裝材料換成普通的聚酰胺(PA)/聚乙烯膜。
[0042]性能檢測:
[0043]1、細菌菌落數量的檢測
[0044]菌懸液采用的腐敗雞肉中的P.f Iuorescens和M.caseolyticus實驗菌株,搖床培養至適宜濃度，去掉培養基使用無菌PBS制成菌懸液備用。實施例1~5和對比例I的樣品在殺菌處理前P.fIuorescens菌株含量為6.15±0.411og, M.caseolyticus菌株含量為
6.39±0.321og。
[0045]實施例1~4以及對比例I中的樣品經過等離子殺菌處理后的菌株含量如表1所
[0046]表1等離子體處理后雞肉表面細菌菌落數量變化
[0047]
【權利要求】
1.一種生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 1)抗菌包裝材料的制備:將光催化劑、偶聯劑和涂布液高速混勻，混勻后偶聯制備得到改性涂布液，之后將該改性涂布液涂布在塑料包裝膜的表面從而制備成具有光催化抑菌功能的包裝材料； 2)將生鮮肉采用步驟I)制備得到的包裝材料進行MAP包裝，其中含有光催化材料的涂層位于包裝內側； 3)將經MAP包裝的生鮮肉放置在等離子體發生裝置的兩個電極之間，在高壓電場條件下進行等離子體殺菌處理。
2.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟I)中塑料包裝膜的材料為聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯或聚脂。
3.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟I)中涂布液為PVA涂布液、PE涂布液或PVDC涂布液。
4.根據權利要求1或3所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟I)中涂布液的質量濃度濃度為2?8%。
5.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟I)中光催化劑是納米T12、納米ZnO和納米Fe2O3中的至少一種。
6.根據權利要求1或5所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟I)中光催化劑的用量為0.3?2g/L_ja，優選光催化劑的用量為0.45?0.65g/L涂布液。
7.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟2)中MAP包裝過程中充入的氣體為二氧化碳、氧氣、氮氣、氦氣、氖氣和氬氣中至少一種。
8.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟3)中等離子體產生裝置包括電壓調控器、高壓電場發生器、上電極、下電極和絕緣護板，在上下電極中間放置經MAP包裝后的生鮮肉；包裝盒的上表面與上電極之間設有上絕緣護板，包裝盒的下表面與下電極之間設有下絕緣護板。
9.根據權利要求8所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:采用的絕緣護板為聚丙烯或聚乙烯板，上層護板的厚度為1.3-1.8mm，下層護板的厚度為1.8-3.5mm。
10.根據權利要求1所述的生鮮肉高壓電場等離子體協同納米光催化殺菌保鮮方法，其特征在于:步驟3)中等離子體產生裝置的電壓強度10?50kv/cm，處理的時間為Is?6min ;優選電壓強度為25?35kv/cm,處理時間30?90s。
【文檔編號】A23B4/00GK104126641SQ201410347682
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】章建浩, 王佳媚, 莊宏 申請人:南京農業大學