[发明专利]用于基于聚合物的保质期延长的组合物和方法

说明书

本公开涉及用于延长食物组合物的保存期的组合物、溶液和方法。例如，本公开涉及包含丝素蛋白的食物组合物或溶液。在某些实例中，组合物可以用丝素蛋白层包被。本公开内容还涉及制备食物组合物的方法。所述方法包括将丝素蛋白片段喷涂、浸涂或混合到食物组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月10日提交的第62/777,512号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于本文中。

发明领域

本公开的方面涉及用于制备丝素蛋白的组合物、溶液和方法，及其在延长易腐品和在基材上的保质期中的用途。

技术背景

全世界每年生产的食物中有三分之一被浪费掉，并且所有水果和蔬菜中有超过45％因变质而损失了。餐厨垃圾对经济、社会和环境均具有重大影响。根据著名的非营利性国际环境倡导组织自然资源保护委员会(NRDC)的数据，美国失去了40％的粮食供应，估计每年造成的经济损失为1650亿美元。本公开的实施方案通过延长易腐食品的保质期直接解决了减少食物浪费和增加食物供应的更广泛的社会需求。本公开的实施方案通过改善分配，减少浪费以及降低与冷藏和运输相关的成本来增加收入，从而表现出可观的商业价值。

本公开的示例性组合物包含天然和可食用的丝涂层，其能够延长易腐商品的保质期并减少对能量和成本密集的冷链的依赖。本公开的丝涂层可以是无味的，低成本的，可食用的，可堆肥的和可生物降解的。当这些涂层沉积在易腐烂食品的表面上时，它们可以大大延长食品的保质期。当今许多先进的食品保存策略都依赖于石油基合成涂层，基因改造，一次性包装以及对冷链的严重依赖。尽管这些方法取得了一定程度的成功，但对于寻求以自然的方式减少碳足迹的自然方法来减少食物浪费的人们来说，它们变得越来越不可持续。本公开的涂层组合物提供了独特的优点组合，以增强或替代这些方法。

丝素蛋白是可以从蚕、蜘蛛或其他昆虫产生和提取的结构蛋白。也可以通过其他方式合成生成。丝素蛋白是由物种自然产生的，例如但不限于，印度柞蚕(Antheraeamylitta)；巨型地衣鬼蛛(Araneus bicentenarius)；大腹园蛛(Araneus ventricosus)；家蚕；野桑蚕；大蜡螟(Galleria mellonella)；络新妇蛛(Nephila clavipes)；马达加斯加络新妇蛛(Nephila madagascariensis)；以及多色肖蛸(Tetragnatha versicolor)。丝素蛋白的独特特性源于其结构，该结构由被亲水性间隔基隔开的疏水性嵌段组成。在其天然状态下，丝素蛋白以β-折叠形式组织，该折叠由高度有序的结晶区域和无定形区域交替形成。这种独特的结构可为丝素蛋白基材料带来高水平的强度和韧性。丝素蛋白溶液可以加工成多种形式，这使其对多种高科技应用具有吸引力，包括用于组织工程的支架，用于固定的骨螺钉以及用于治疗性递送的药物仓库。

在其他昆虫中，家蚕是在茧中开始生活的。一个茧可以由几百米长的丝组成。茧本身主要由两种蛋白质组成：丝素蛋白和丝胶蛋白。与其他组成部分一样，丝素蛋白有助于调节气体扩散进出茧。类似地，使用基于丝素蛋白的材料可以实现这种调节。鉴于腐败的主要模式与氧化、降解和脱水有关，因此这适用于延长易腐食品的保质期。当应用于农业时，丝素蛋白的可调性使其可以在不同产品类型上应用。丝素蛋白形成具有不同溶解度和透气性的聚合物涂层。通过不同的生产参数(例如浓度、剪切力、添加剂、温度和后处理)可以进行微调。通过调节这些参数，可以控制丝素蛋白的结构组织。结构差异最终会影响结晶度、弹性、溶解度和孔隙率，进而改变气体和水的扩散行为，并降低微生物的生长速率。可以针对不同的存储条件或感兴趣的产品设计丝涂层。

发明概述