可食性薄膜在動物性食品中的應(yīng)用研究進展

殷神軍

（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418）

隨著人們生活水平的日益提高，食品安全問題成為當(dāng)前社會的關(guān)注焦點?？墒承员∧な菢O具潛力能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料包裝材料的綠色包裝材料，它是以生物大分子物質(zhì)（biopolymer）為主要基質(zhì)，通過一定的加工工藝使各成膜劑分子之間相互作用而形成的具有特定功能的可食性薄膜。可食性薄膜包裝屬于活性包裝的范疇，活性包裝不僅能包裹食品，而且對包裝食品能夠起到一定的有益作用，活性包裝可以通過調(diào)節(jié)包裝使食品和環(huán)境相互協(xié)調(diào)，創(chuàng)造一種適宜食品保藏的內(nèi)部條件，從而保持食品原有的品質(zhì)，有效延長商品貨架期。

本文結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者對可食性膜在動物性食品中的應(yīng)用情況，分析了多種不同復(fù)合可食性膜在動物性食品中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀以及目前存在的主要問題，分析了可食性膜在動物性食品中應(yīng)用的發(fā)展趨勢。

1 可食性薄膜的種類

可食性薄膜的主要基質(zhì)有三類：蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)，其他輔劑有增塑劑和疏水劑等。常見的疏水劑有脂肪酸、蠟質(zhì)等，增塑劑有醇類、脂類等?？墒承员∧さ闹饕|(zhì)不僅具備營養(yǎng)，而且可以食用和生物降解，并能通過復(fù)合膜手段提高薄膜的物理性能[1]，符合大眾對食品安全的迫切需求。

1.1 蛋白膜

蛋白膜通過蛋白質(zhì)分子中大量氫鍵、二硫鍵和疏水作用形成均勻立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在強度和阻隔性能方面優(yōu)于多糖膜[3]。

蛋白膜的主要基質(zhì)可以是動物分離蛋白，也可以是植物分離蛋白。大豆分離蛋白膜是最常見的動物分離蛋白膜。大豆分離蛋白資源豐富，具有一定的營養(yǎng)和保健功能且價格低廉，是目前熱門的成膜材料[4-5]。此外，翁武銀等[6]報道基于鰱魚肉蛋白可制備獲得無色透明可食膜，具備一定機械強度和水蒸氣阻隔性能。

蛋白膜的阻隔性能和機械性能較差，但可以通過化學(xué)或物理手段進行改性。大豆分離蛋白膜可以通過加熱和堿處理等蛋白質(zhì)物理變性方法重新交聯(lián)二硫鍵，使疏水基團暴露出來，從而提高膜的阻濕性和阻氧性[7]。鄭優(yōu)等[8]采用琥珀酰化改性工藝，發(fā)現(xiàn)琥珀酰酐添加量和反應(yīng)pH值是影響納米氧化硅（SiOx）/雞蛋清蛋白膜機械性能和阻隔性能的兩大因素。

1.2 多糖膜

多糖可食膜一般以動物多糖或植物多糖為主要構(gòu)膜基質(zhì)，常見的纖維素、淀粉、海藻酸鈉、卡拉膠、明膠、普魯蘭多糖等以及它們的混合物，均具有良好的成膜性[9]。

淀粉可食膜是研究最早的多糖類可食膜。淀粉來源廣泛，價格低，可再生和降解，具有開發(fā)綠色食品的優(yōu)勢。但淀粉膜也有強度低，脆性大，親水性強等缺點，可以通過黏合劑封合法[10]、擠壓吹塑法[11]理化方法提高其熱塑加工性。韓永生等[12]通過改性淀粉制備可食性膜，能有效提高其力學(xué)性能和阻隔性能。

膠類可食膜基質(zhì)主要分為動物性膠和植物性膠。常見的動物性膠基有明膠、骨膠和皮膠等[13]，植物性膠基有卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉和果膠等[14]。卡拉膠是從紅色海藻中提取出來的水溶性的半乳糖聚合物。卡拉膠可以分為幾種不同的類型，κ型卡拉膠薄膜的強度明顯高于λ和l型卡拉膠薄膜[15]。

1.3 脂類薄膜

脂類薄膜的疏水性好，阻隔能力強[2]。該類薄膜的主要基質(zhì)有蜂蠟、石蠟、脂肪酸及一些表面活性劑。

蜂蠟是最常見的可食性脂類膜基質(zhì)。蜂蠟是工蜂腹部四對蠟腺分泌出來的蠟，化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，基于蜂蠟的可食膜阻隔性能優(yōu)良。賴明耀等[16]發(fā)現(xiàn)蜂蠟添加濃度與葡甘聚糖/蜂蠟復(fù)合膜的拉伸強度呈顯著的相關(guān)性。鄧云等[17]制備了殼聚糖蜂蠟復(fù)合膜能夠有效的延緩冷凍黃桃片長期貯藏后的汁液流失，硬度和VC損失。

1.4 復(fù)合抗菌薄膜

可食性復(fù)合抗菌薄膜是指在薄膜中加入化學(xué)或天然抗菌成分，提高薄膜的抑菌性能[18]。被報道用于活性包裝的可食性薄膜中的抑菌成分有殼聚糖、植物精油、結(jié)冷膠、檸檬酸等，這些成分主要起到抗氧化、抑菌、延長食品貨架期的作用[19]。蔣紅英等[20]發(fā)現(xiàn)殼聚糖、明膠、蔗糖酯、甘油、苯甲酸鈉復(fù)配涂膜后，夏黑葡萄的保鮮期得到有效延長。

在可食性薄膜中加入精油作為天然殺菌劑的方法令人關(guān)注，體外實驗研究表明，低水平精油具有抗李斯特菌、鼠傷寒沙門菌、大腸桿菌、蠟樣芽胞桿菌、金黃色葡萄球菌的特性[18]。同時，因為使用精油而造成的花費及精油氣味強烈的問題也能通過這種富有前景的方法使之最小化。

殼聚糖是一種結(jié)構(gòu)類似纖維素的天然多糖，具有極好的成膜能力，且其來源豐富、與生物體相容良好，越來越引起人們的注視。殼聚糖-精油薄膜成為一種很有前景的保持產(chǎn)品質(zhì)量的處理方法，因為通過添加精油大大提高了殼聚糖的抗菌作用和抗氧化作用[21]。OJAGH S M等[22]發(fā)現(xiàn)殼聚糖薄膜中加入肉桂精油可以彌補其防潮性差的不足，同時提高了殼聚糖的抑菌活性。SáNCHEZ-GONZáLEZ L等[23]報道在殼聚糖中加入佛手柑、檸檬或茶樹精油的抗菌薄膜，在10 ℃條件下12 d的儲藏期里對單核細胞增多性李斯特氏菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有顯著的抗菌效果。陳亮等[24]報道丁香精油和鼠尾草精油能提高殼聚糖薄膜的厚度，并對抑菌效果有協(xié)同增效作用。

2 可食性薄膜在動物性食品中的應(yīng)用

在食品的后加工階段存在著食品表面再污染的問題。許多抗氧化劑如丁基羥基茴香醚（butyl hydroxy anisd，BHA）、二叔丁基對甲酚（butylatcd hydroxy toluene，BHT）、特丁基對苯二酚（tertiary butylhydroqsuinone，TBHQ）等在動物性食品保藏上面被廣泛使用。隨著消費者對更天然的“無防腐劑”產(chǎn)品的需求不斷增加，使得食品產(chǎn)業(yè)思考著在一系列產(chǎn)品中加入天然的抗氧化保鮮方法。新興的加工技術(shù)與有效的抗菌技術(shù)相結(jié)合，是目前公認較好的延長低加工食品貨架期并提高其品質(zhì)和安全性的方法。此外，由于食品表面微生物的再污染發(fā)生在加工階段，有效、綠色的食品包裝顯得比直接用于食品的抗菌技術(shù)更令人關(guān)注。

2.1 可食性薄膜在鮮肉及肉制品中的應(yīng)用

肉和肉制品極易腐敗，而且是引起食源性疾病的主要原因[18]。可食性薄膜用于肉制品的包裝具有廣闊的前景，在實驗室階段已經(jīng)取得一些研究成果。吳潔方[25]為提高可食性淀粉膜溶液和可食性大豆分離蛋白膜溶液中對冷凍肉的保鮮效果，將茶多酚、大蒜素添加到膜溶液中，通過檢測表明，添加茶多酚和大蒜素的可食性大豆分離蛋白膜溶液對冷凍肉保鮮性能效果顯著，可有效地保持冷卻肉的新鮮度，延長冷卻肉的貨架期。

李愛珍[26]研究了明膠膜濃度、甘油含量對明膠-殼聚糖可食性復(fù)合膜性能影響，并將明膠-殼聚糖復(fù)合膜用于鮮肉保鮮。研究結(jié)果表明，明膠-殼聚糖復(fù)合膜能有效防止細菌對鮮肉的侵染，對鮮肉起到了較好的保鮮效果。雷田田[27]制備了海藻酸鈉-茶多酚、殼聚糖-茶多酚可食性包裝膜，并將可食性膜應(yīng)用于冷卻肉的包裝，通過對比發(fā)現(xiàn)，殼聚糖-茶多酚涂膜保鮮效果較好，有效延長了冷卻肉的貨架期。高曉平等[28]研究了殼聚糖復(fù)合涂膜液對冷卻肉保水性的影響，結(jié)果顯示，幾種配方殼聚糖涂膜液處理均可降低冷卻肉的滴水損失和貯存損失，減緩水分含量下降速率。

張赟彬等[29]發(fā)現(xiàn)肉桂醛和丁香酚復(fù)配制備的大豆蛋白可食膜能有效降低冷鮮豬肉在冷藏過程中的菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)，并延緩失水率和揮發(fā)性鹽基氮含量的降低，提高保鮮效果。李麗杰等[30]以木薯淀粉、殼聚糖為原料，研制可食性復(fù)合保鮮膜，并用于包裝冷藏羊肉，結(jié)果表明，木薯淀粉殼聚糖復(fù)合膜能延緩羊肉的水分蒸發(fā)和腐敗變質(zhì)。

王瑞等[31]研究了海藻酸鈉、殼聚糖或羧甲基纖維素鈉三種多糖為可食性膜對冷卻牛肉涂膜保鮮，通過對比發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉膜處理使牛肉的保質(zhì)期延長，與殼聚糖和羧甲基纖維素鈉相比是比較理想的牛肉涂膜保鮮材料。徐瑋東等[32]以殼聚糖、海藻酸鈉、大豆分離蛋白為原料制備天然可食性膜，并將可食性膜用于紅腸保鮮，結(jié)果顯示，三種可食性膜均可抑制了肉制品中微生物的生長繁殖、脂肪和蛋白質(zhì)的氧化，對低溫紅腸有很好的保鮮作用，其中經(jīng)殼聚糖可食性膜處理的紅腸貨架期最長。

孫月娥等[33]發(fā)明了一種可食用抗菌復(fù)合膜，以羧甲基纖維素納和明膠為成膜材料，加入甘油為增塑劑，蔗糖酯為疏水劑，山梨酸鉀為防腐劑制備涂膜液，應(yīng)用于食品加工中能減少抗菌劑的使用量，對食品能起到持久抑菌作用，有效的延長了臘肉的貨架期。

EMIROGLU Z K等[18]為提高大豆分離蛋白薄膜的保鮮性能，將百里香精油（牛至精油）-大豆分離蛋白復(fù)合成膜，結(jié)果顯示復(fù)合膜能減少牛肉餡餅中的假單胞菌和大腸菌群的數(shù)量；SEOL K H等[15]發(fā)現(xiàn)結(jié)合有乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）的卵運鐵蛋白-κ型卡拉膠薄膜對儲藏于5 ℃條件下新鮮雞脯肉中的大腸桿菌有強烈的抑制作用。

2.2 可食性薄膜在水產(chǎn)品中的應(yīng)用

水產(chǎn)品口味鮮美、營養(yǎng)價值豐富，但是容易發(fā)生腐敗變質(zhì)，因此鮮度是水產(chǎn)品的重要品質(zhì)指標(biāo)，可食膜往往和低溫保鮮技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。張杰等[34]在海藻酸鈉涂膜劑中添加茶多酚、海洋溶菌酶等作為保鮮劑，制備了一種抗菌性海藻酸鈉涂膜劑，并將涂膜劑用于羅非魚保鮮。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，涂膜可以在魚片表面細菌大幅度增長之前將保鮮劑完全釋放出來，有效抑制了水產(chǎn)品中常見腐敗微生物，延長了水產(chǎn)品貨架期。

趙海鵬等[35]在殼聚糖涂膜劑中添加抗壞血酸（VC）和植酸，并將該涂膜劑用于冷藏南美白對蝦涂膜保鮮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)涂膜能有效地延緩南美白對蝦的黑變，可有效延長南美白對蝦的冷藏貨架期。楊勝平等[36]研究了在殼聚糖涂膜液中添加不同濃度茶多酚對鮮帶魚冷藏保鮮效果的影響。結(jié)果表明，涂膜能夠明顯抑制細菌的生長繁殖，在冷藏條件下，能有效延長帶魚的保鮮期。

OJAGH S M等[37]的研究指出富含肉桂精油的殼聚糖薄膜能使魚樣品保持良好的品質(zhì)特性并延長其貨架期。肉桂精油-殼聚糖涂層能夠很好地保持虹鱒魚的品質(zhì)，并能延長冷藏虹鱒魚的貨架期[22]。KHWALDIA K等[38]報道幾種酪蛋白膜包裝的冷凍鮭魚，在冷藏期間濕氣損失減少，過氧化值降低，從而延緩了脂質(zhì)氧化。賈艷菊等[39]制備了多種可食性復(fù)合抗菌膜，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素，殼聚糖和海藻酸鈉三種成膜材料均對草魚魚片的保鮮指標(biāo)具有顯著影響，其中海藻酸鈉涂膜保鮮魚片的效果最好。

3 結(jié)束語

可食性薄膜包裝屬于活性包裝的范疇。目前，活性包裝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用仍是有限的，究其原因主要有三個：第一，對多數(shù)活性包裝系統(tǒng)的有效性、消費者的接受程度和經(jīng)濟的影響了解甚少；第二，目前為止，還沒有專門用于活性包裝技術(shù)的法規(guī)；第三，與合成的聚合物相比，可食性薄膜的機械和阻水（氣）性能較差[40]。所以，必須全面研究該應(yīng)用技術(shù)的化學(xué)、微生物和生理作用，并要考慮其商業(yè)應(yīng)用可能給環(huán)境帶來的影響[41]。與傳統(tǒng)的化學(xué)合成包裝材料相比，可食性膜制作工藝簡單、成本低、可食、易降解、對環(huán)境不產(chǎn)生污染，使其最終將逐漸取代普通的塑料包裝材料，有很好的發(fā)展前景。

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