本發(fā)明涉及一種適用于高溫高濕環(huán)境下大米包裝保鮮材料的制備與應用，屬于食品包裝技術領域。

二、

背景技術：

全球約有一半以上的人口以大米為主食，其中以亞洲人口尤為普遍，2015年中國稻谷總產量達20824.5萬噸，是全球稻米產量及消費量最高的國家，約占世界總產量的40％。我國南方稻米產量占全國50％以上，但是南方如東南沿海及華南地區(qū)，夏季氣溫可達38～41℃，濕度可達85％～98％，高溫高濕的環(huán)境會加速稻米陳化變質，加劇稻米產后損失量。因此，研發(fā)適用于高溫高濕環(huán)境下儲藏大米的新技術，延緩其在貯藏、運輸及銷售過程中的品質劣變現(xiàn)象，是當下農業(yè)市場與消費者的共同需求。

隨著納米材料研究的深入與發(fā)展，其優(yōu)良的氣體與水分阻隔性能及氣調作用逐漸被發(fā)現(xiàn)和證實，并逐步被應用到食品保鮮領域，在稻谷、飲料、奶制品、果蔬、肉類等產品的貯藏過程中取得了良好的保鮮效果，而提高納米保鮮材料制備技術，改善納米材料保鮮性能，已成為納米包裝領域的研究重點之一。近年來，將納米抗菌材料和緩釋型抗氧化因子加入納米材料以改善其保鮮性能的研究和應用成為提升納米包裝效用的主流方式之一。α-生育酚在自然界中分布廣泛、含量豐富，具有優(yōu)良的抗氧化性，且對酸和熱穩(wěn)定，被廣泛應用于食品抗氧化技術中，而將其作為緩釋劑加入保鮮材料中還鮮有應用。本產品研發(fā)了一種高效實用的緩釋型納米復合保鮮材料，能有效降低大米在高溫高濕環(huán)境下儲藏過程中的氧化變質現(xiàn)象，延緩大米的陳化劣變，具有重要的實際應用價值及推廣意義。

三、

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

為了降低大米在高溫高濕條件下易腐敗變質的情況，本發(fā)明制備一種具有低透濕、透氧性的緩釋型納米保鮮材料，有效阻隔外界氧氣和水蒸汽的進入，同時，該保鮮材料具有抗氧化劑(α-生育酚)緩釋性能，能明顯提高抗氧化劑的有效利用率，抑制霉菌的生長，降低脂肪的氧化，從而提高大米的貯藏品質，適用于高溫高濕環(huán)境下大米的貯藏保鮮。

技術解決方案

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案步驟為：

(1)制備納米母粒：按重量百分比將納米復合粉體(納米Ag 30％、納米TiO₂40％和納米SiO₂30％)混合均勻，再加入LDPE 70％和分散劑10％，混勻后經單螺桿或雙螺桿擠出機擠出造粒，成為納米母粒；

(2)制備緩釋型抗氧化母粒：按重量百分比稱?。害?生育酚2％～10％、納米SiO₂30％～38％和LDPE60％，經密閉式煉塑機加工，20rmp、140℃混合共熔6min，成為緩釋抗氧化母粒；

(3)將爽滑劑2％、LLDPE80.5％、納米母粒5％和緩釋型抗氧化母粒12.5％在攪拌器里共混，將混勻的物料投入塑料擠出機中經熔融擠出、吹膜工藝制成厚度為80～120μm的成品膜，最后經制袋工藝，按設計規(guī)格制成大米緩釋型納米保鮮包裝袋。

有益效果

1.形成具有抑菌性能的包裝袋：納米母粒的制作過程中添加的納米Ag和納米TiO₂使納米保鮮包裝袋具有一定的抑菌功能，抑制了大米在貯藏過程中微生物的生長。

2.形成具有良好阻氣阻濕性能的包裝袋：由于納米母粒的添加，納米保鮮材料的透濕、透氧率降低，形成納米保鮮袋內低O₂和高CO₂的氣調環(huán)境，從而抑制大米在貯藏過程中水分的散失和氧化劣變，有益于大米在高溫高濕環(huán)境中的貯藏。

3.直接將α-生育酚天然抗氧化劑添加至包裝材料中，納米SiO₂比表面積大，利用其表面多介孔結構和超強的吸附能力，能將α-生育酚吸附于納米SiO₂材料，再加入到包裝材料中，可以調節(jié)α-生育酚的釋放速率，控制包裝薄膜以合適的速率釋放抗氧化劑，從而達到緩釋抗氧化劑的效果，形成長效抗氧化保護作用。

四、附圖說明

圖1為不同包裝處理對大米在高溫高濕條件下的貯藏品質的影響

圖2為不同包裝處理過程中袋內O₂和CO₂體積分數(shù)的變化

圖3為不同包裝處理對大米脂肪酸和過氧化值的影響

五、具體實施方式

實施例1

1.納米包裝袋制備

(1)制備納米母粒：按重量百分比將納米復合粉體(納米Ag 30％、納米TiO₂40％和納米SiO₂30％)混合均勻，再加入LDPE 70％和分散劑10％，混勻后經單螺桿或雙螺桿擠出機 擠出造粒，成為納米母粒；

(2)制備緩釋抗氧化母粒：按重量百分比稱取：α-生育酚4％、納米SiO₂36％和LDPE60％，經密閉式煉塑機加工，成為緩釋抗氧化母粒；

(3)將爽滑劑2％、LLDPE80.5％、步驟(1)得到的納米母粒5％和步驟(2)得到的緩釋抗氧化母粒12.5％在攪拌器里共混，將混勻的物料投入塑料擠出機中經熔融擠出、吹膜工藝制成厚度為100μm的成品膜，最后經制袋工藝按設計規(guī)格制成大米緩釋型納米保鮮包裝袋。

2.普通PE包裝袋的制備

使用LDPE和LLDPE按照質量比1∶1混合，進行與納米包裝材料同等規(guī)格的吹膜、制袋，制得普通PE包裝袋。

3.納米緩釋保鮮材料對大米的貯藏應用

(1)預處理

研究設置納米PE包裝組、普通PE包裝組及無包裝組三個試驗組。其中，納米PE包裝組和普通PE包裝組每袋盛放大米500g后進行密封(規(guī)格為15cm×20cm)，無包裝組按照每份500g分裝在15cm×20cm大小的托盤中，三個處理組分別設置50份。然后模擬夏季高溫高濕氣候條件(溫度37℃±0.5，相對濕度85％)將樣品放入人工氣候箱中儲藏10周。

(2)測定指標

每2周取一次樣品進行相關指標的測定，包括：不同包裝袋袋內O2和CO2體積分數(shù)、脂肪酸和過氧化值。

(3)結果判定

由圖1可知，不同包裝處理的大米在外觀上差異顯著。從圖1B和G可以明顯的看出，無包裝處理的大米顏色明顯有發(fā)黃現(xiàn)象，且有霉菌斑的產生，大米透明度低，還有腹白米。觀察普通包裝處理的大米外觀變化(圖1H和E)發(fā)現(xiàn)在大米與包裝袋的接觸面有霉菌斑的形成，且也可發(fā)現(xiàn)黃粒米及腹白米的產生，但普通包裝組大米的霉變及黃變現(xiàn)象沒有無包裝組大米的嚴重。納米包裝處理大米貯藏10周后(圖1F和I)在大米表面沒有發(fā)現(xiàn)明顯的霉菌斑，但仍可發(fā)現(xiàn)有少量的黃粒米和腹白米。通過比較無包裝處理、普通包裝處理及納米包裝處理大米的外觀變化發(fā)現(xiàn)，無包裝組大米其外觀變化最顯著，品質劣變嚴重，其次是普通包裝組大米，而納米包裝組大米的品劣變現(xiàn)象不顯著，說明納米材料對大米外觀品質的劣變有延緩作用。

由圖2可知，包裝袋內O₂和CO₂體積分數(shù)受到包裝材料厚度、透氣性和大米包裝量等因 素的影響。在大米整個儲藏期間，普通包裝和納米包裝組袋內O₂和CO₂的變化分別如圖2A和B所示，兩種包裝袋內O₂體積分數(shù)逐漸降低，而CO₂逐漸升高，說明兩種包裝材料處理均能夠通過自發(fā)氣調實現(xiàn)更低的O₂和更高的CO₂水平。貯藏至8周，與普通包裝相比，納米包裝袋內形成一個更低O₂水平和更高CO₂水平(P＜0.05)，在貯藏10周，普通包裝組袋內O₂體積分數(shù)反而低于納米包裝組，CO₂體積分數(shù)也高于納米包裝組，這可能是因為普通包裝組大米表面生成大量霉菌斑，而霉菌屬于好氧型真菌，霉菌的大量生長需要消耗較多O₂并排放CO₂，故在第10周出現(xiàn)普通包裝組袋內O₂低于納米包裝組而CO₂高于納米包裝組的現(xiàn)象。

圖3A中，三個包裝組大米脂肪酸都在第八周出現(xiàn)最大值，分別為無包裝20.10mg KOH/100g，普通包裝17.35mg KOH/100g，納米包裝13.45mg KOH/100g，納米包裝組大米的脂肪酸值達到最大時顯著小于無包裝組和普通包裝組大米(p＜0.05)；在第8周之后，三種包裝處理大米的脂肪酸值又都呈下降趨勢，納米包裝組大米脂肪酸值最低；圖3B中，隨著儲藏時間的延長，無包裝、普通包裝和納米包裝三種處理大米的過氧化值均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，在第10周三組大米的過氧化值由0.19meq/kg分別升至1.13、0.75和0.41meq/kg(P＜0.05)。圖3說明普通包裝處理和納米包裝處理均能夠顯著抑制大米貯藏過程中的脂肪氧化，且納米包裝處理顯著優(yōu)于普通包裝。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本專利的保護范圍內。