菠蘿葉纖維抗菌復(fù)合膜工藝研究

魏曉奕+唐冰+向佳晴

摘 要 以菠蘿葉纖維膜為研究對象，分別添加丁香油、殼聚糖、肉桂油、海藻酸鈉等4種天然抗菌劑，成功制備了抗菌纖維復(fù)合膜，并驗(yàn)證其抗菌效果。結(jié)果表明：抗菌性能最佳的纖維膜是丁香油復(fù)合膜，添加濃度為1 %，此時(shí)，復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度為6.27 MPa.

關(guān)鍵詞 蘿葉纖維 ；復(fù)合抗菌膜 ；丁香油

中圖分類號 S668.3

Abstract Antimicrobial composite fiber film was prepared by adding clove oil，chitosan，cinnamon oil，and sodium alginate，respectively，and the antibacterial effects were verified. Results showed that the antibacterial performance was clove oil antibacterial film，with the concentration of 1%，and the tensile strength of the film was 6.27 MPa.

Key words pineapple leaf fiber ；composite antibacterial film ；clove oil

近年來，天然纖維的高效利用備受重視[1-3]。將天然纖維制備成纖維膜，賦予其功能性，在工業(yè)、食品等領(lǐng)域，具有極大的應(yīng)用前景[4-5]。

筆者以菠蘿葉纖維膜為研究對象，在前期研究的基礎(chǔ)上，在膜中添加海藻酸鈉、殼聚糖、丁香油、肉桂油等4種天然抗菌劑，賦予菠蘿葉纖維膜功能性，考察抗菌劑的種類和添加的濃度對復(fù)合膜抗菌性能的影響，以期制出具有良好抗菌性能的菠蘿葉纖維抗菌復(fù)合膜。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菠蘿葉纖維

菠蘿葉纖維中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所提供；PE膜經(jīng)超市購得；丁香油、肉桂油、殼聚糖、海藻酸鈉、營養(yǎng)瓊脂、營養(yǎng)肉湯（分析純）均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器

振搖器MS-3 digital（德國IKA公司）；超凈臺ZHJH-C1115B（上海智城分析儀器制造有限公司）；培養(yǎng)箱MIX（寧波江南儀器廠）；高壓滅菌鍋HG-50（寧波江南儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 菠蘿葉纖維抗菌復(fù)合膜的制備

按照文獻(xiàn)[6]制備菠蘿葉纖維膜，將4種天然抗菌劑：丁香油、肉桂油、殼聚糖和海藻酸鈉按照相同比例添加進(jìn)膜液中，制備復(fù)合抗菌膜。

1.2.2 抗菌劑篩選

將4種抗菌劑按照相同比例添加進(jìn)膜液中，制備含有抗菌劑的復(fù)合抗菌膜，根據(jù)QB/T 2591-2003《抗菌塑料抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》中的測定方法，將從已經(jīng)腐敗的豬肉上洗脫的菌懸液0.2 mL分別滴加在4種抗菌纖維膜上，用滅菌覆蓋膜覆蓋抗菌膜，使菌液均勻接觸抗菌膜，在滅菌平皿中，37 ℃下，相對濕度大于90 %條件下培養(yǎng)24 h后，按照GB 47892-2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》中的測定方法檢測菌落總數(shù)，而未添加抗菌劑的纖維膜作為對照組，檢驗(yàn)對比4種抗菌纖維膜的抗菌性。

1.2.3 抗菌劑濃度選擇

將抗菌劑按照不同濃度加入膜液，選擇的濃度為0.5 %、1 %、2 %、3 %、4 %，抗菌膜抗菌性能的測定方法同1.2.2，結(jié)合添加抗菌劑后抗菌纖維膜的力學(xué)性能，選擇抗菌效果和力學(xué)性能兼佳的添加濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗菌劑抗菌效果的研究

含抗菌劑培養(yǎng)基接種大腸桿菌見圖1，含抗菌劑培養(yǎng)基接種金黃色葡萄球菌見圖2。由圖1和2可看出，添加等量肉桂油和丁香油的培養(yǎng)基，表面光滑，幾乎無菌生長，而添加了殼聚糖和海藻酸鈉的培養(yǎng)基對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制作用明顯較弱。說明肉桂油和丁香油抗菌效果強(qiáng)于海藻酸鈉和殼聚糖。

2.2 不同抗菌劑對纖維膜抗菌效果的研究

由于海藻酸鈉固體物質(zhì)較多，且無法溶于離子液體，不能制備成纖維膜，故未進(jìn)行分析。通過對抗菌復(fù)合膜抗菌性能的分析可知，殘余的菌落總數(shù)越多，抗菌纖維膜的抗菌率越低。添加不同抗菌劑的抗菌膜抗菌效果見圖3。由圖3可知，未添加抗菌劑的纖維膜組，抗菌率最低，添加殼聚糖的復(fù)合膜具備一定的抗菌能力，但添加丁香油和肉桂油的2個實(shí)驗(yàn)組，抗菌效果大大優(yōu)于前2組。說明添加丁香油和肉桂油的實(shí)驗(yàn)組，無論是自身的抗菌效果還是添加進(jìn)纖維膜后的抗菌效果，均優(yōu)于海藻酸鈉和殼聚糖。對比丁香油和肉桂油2種抗菌劑，丁香油抗菌效果略高于肉桂油，而相對于肉桂油來說，丁香油氣味較為溫和，無強(qiáng)烈刺激性，且添加后纖維膜透明度較好。綜合感官表現(xiàn)和抗菌效果，選擇丁香油作為抗菌復(fù)合膜的添加劑。

2.3 抗菌劑濃度的選擇

實(shí)驗(yàn)設(shè)置的丁香油濃度分別為0.5 %、1 %、2 %、3 %、4 %，對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別是27、5、2、0、0 cfu/mL。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，丁香油濃度越高，復(fù)合抗菌膜的抗菌率越高，且當(dāng)濃度大于1 %時(shí)，菌落總數(shù)小于10 cfu/mL，根據(jù)GB 47892-2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》，凡是菌落數(shù)小于10或者沒有菌生長的平皿，均報(bào)告為<10 cfu/mL，因此，當(dāng)丁香油濃度為1 %時(shí)，已經(jīng)具備了最優(yōu)的抗菌效果。

從復(fù)合膜的力學(xué)性能來分析（圖4），丁香油濃度跟復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)反相關(guān)，而斷裂伸長率則先升高后降。整體看，丁香油1 %和2 %力學(xué)性能較好，從感官性能考慮，丁香油是香辛料精油，具有輕微刺激性味道，濃度越大，味道越重，且添加量多，會提高生產(chǎn)成本。綜合各方面因素，選擇濃度為1 %為最適添加濃度。

3 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)對4種天然抗菌劑海藻酸鈉、殼聚糖、丁香油、肉桂油進(jìn)行篩選，考察抗菌劑的種類和添加的濃度對復(fù)合膜抗菌性能的影響。結(jié)果表明：丁香油的抗菌效果無論是自身抗菌能力還是添加后復(fù)合膜的抗菌效果均為最佳，因此可選擇丁香油作為復(fù)合膜抗菌添加劑；且當(dāng)丁香油濃度為1 %時(shí)，復(fù)合膜抗菌效果和感官效果則最佳。

參考文獻(xiàn)

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