添加天然抗菌劑可食性抗菌膜的研究進展

閆倩倩 董海洲 孔青 續(xù)飛 張倩

摘 要：天然抗菌劑因具有天然、安全性高等優(yōu)點成為可食性抗菌膜中常用的抗菌劑之一。本文從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，介紹天然抗菌劑在可食性膜中的應(yīng)用。重點闡述可食性抗菌膜中的天然抗菌劑控制釋放的方式，并分析添加天然抗菌劑的可食性抗菌膜可能存在的問題及其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：天然抗菌劑；可食性抗菌膜；應(yīng)用；緩釋

中圖分類號：TS206.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0208-02

可食性抗菌膜是將抗菌劑添加到可食性膜中，制備成的具有抗菌和保鮮作用的功能性包裝膜，它已經(jīng)成為可食性膜在抑菌領(lǐng)域的發(fā)展趨勢[1]。天然抗菌劑與人工合成抗菌劑相比，具有天然、安全性高等多種優(yōu)點，是可食性抗菌膜中重要的研究方向之一。

1 天然抗菌劑在可食性膜中的應(yīng)用

1.1 微生物源天然抗菌劑在可食性膜中的應(yīng)用

微生物源天然抗菌劑主要有納他霉素、Nisin、賴氨酸、乳酸菌，其中對添加Nisin的抗菌膜研究與應(yīng)用最多。Carolina等人研究發(fā)現(xiàn)，在儲藏期間，添加了納他霉素和Nisin的木薯淀粉膜可以控制奶酪表面的李斯特菌和釀酒酵母的生長[2]。Liming Zhang等人研究了添加不同量的ε-聚賴氨酸的玉米淀粉膜的物理性質(zhì)、力學(xué)性能和抗菌性能。結(jié)果表明該復(fù)合膜可以有效的抑制大腸桿菌和枯草芽孢桿菌[3]。

1.2 植物源天然抗菌劑在可食性膜中的應(yīng)用

植物源天然抗菌劑主要有精油、茶多酚、迷迭香提取物等，植物精油是研究最多的一類。植物精油中有大量的酚、醛和萜類物質(zhì)等生物活性化合物。它們沸點較低，具有強揮發(fā)性、抗氧化性及抗菌特性[4]。目前將植物精油添加到可食性膜中制備可食性抗菌膜已經(jīng)成為一個研究熱點。程欣等人將丁香精油加入到殼聚糖基材中，研制可食性抗菌膜，當(dāng)殼聚糖質(zhì)量濃度為20mg/mL，甘油和丁香精油質(zhì)量分數(shù)均為1.0%時，丁香精油殼聚糖抗菌包裝膜的機械性能和抑菌性能最佳[5]。馬中蘇將不同濃度的肉桂醛添加到濃縮乳清蛋白/殼聚糖復(fù)合膜中，制備出了一種既具有高效的抗菌性又具有優(yōu)良成膜性及理化性質(zhì)的復(fù)合可食膜[6]。

除了植物精油外添加其他形式的植物提取物也是重點研究方向之一。郭叢珊等人制備了添加有天然抗菌劑、抗氧化劑茶多酚的大豆分離蛋白抗菌膜。將所制成的涂膜液用于圣女果保鮮效果研究，室溫下儲藏12d后，涂含茶多酚大豆分離蛋白膜組保鮮效果顯著優(yōu)于未涂膜組[7]。Qianqian Yan等人將迷迭香提取物添加到氧化酯化玉米淀粉中制備抗菌膜，當(dāng)迷迭香提取物的添加量大于等于0.3%時，制備的抗菌膜對大腸桿菌有抑制作用[8]。

1.3 動物源天然抗菌劑在可食性膜中的應(yīng)用

動物源天然抗菌劑主要有乳鐵蛋白酶、殼聚糖、蜂膠等，其中對添加殼聚糖的抗菌膜的研究最為廣泛。Nowzari等人在明膠膜中加人殼聚糖制成雙分子層膜，用于冷虹鱒魚時減少了細菌的污染，阻止了脂質(zhì)的氧化，大大延長了儲存時間[9]。Grace等在木薯淀粉中添加蜂膠乙醇提取物（EPE），制備成抗菌膜，并對其性能進行研究。結(jié)果表明在濃度較低的情況下，復(fù)合抗菌膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌仍然具有較強的抗菌活性，這是因為EPE中含有酚類化合物[10]。

2 可食性抗菌膜中天然抗菌劑控制釋放的方式

抗菌劑長期持續(xù)的從可食性抗菌膜中緩慢釋放到食品表面，使抗菌劑長期保持抑制微生物生長的濃度，從而防止食品腐敗變質(zhì)，達到維持食品的安全性和品質(zhì)的目的。結(jié)合釋放動力學(xué)的研究，目前可食性抗菌膜中天然抗菌劑主要的控制釋放的方法有以下幾種。

2.1 通過成膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成進行控釋

成膜材料的極性、親水性、分子量及與抗菌劑的相互關(guān)系等因素都會直接影響到釋放速度，并可以進行控釋。李鵬等人在可食性花生分離蛋白膜中添加牛至精油，通過精油從膜中釋放出來使可食性膜具有抗菌性，而精油的緩釋是因為膜材料對精油的阻隔效應(yīng)[11]。

2.2 通過微膠囊技術(shù)進行控釋

微膠囊技術(shù)是一種利用成膜材料把固體、液體或氣體包埋成具有功能性核殼結(jié)構(gòu)包合物的技術(shù)[12]。微膠囊由壁材和芯材構(gòu)成。在緩釋包裝中，微膠囊的芯材通過壁材上的微孔、裂縫或半透膜進行擴散，從而釋放出芯材物質(zhì)[13]。當(dāng)把微膠囊和包裝材料結(jié)合在一起后，芯材物質(zhì)先從微膠囊中緩慢釋放到包裝材料中，再從包裝材料中遷移到達被包裝食品表面，從而起到功能性作用。閆丹丹采用微膠囊技術(shù)將丁香精油包埋在天然高分子材料β-環(huán)糊精中，從而賦予了微膠囊抗菌性，再將微膠囊添加到淀粉膜中，制成抗菌淀粉膜，用于冷鮮肉的包裝時具有良好的抗菌效果和較長的抗菌時效性[14]。

2.3 通過納米技術(shù)進行控釋

三維尺寸均在1nm到100nm的材料，它所具有的特有性質(zhì)及其應(yīng)用的一種技術(shù)，被稱為納米技術(shù)[15，16]。利用納米技術(shù)，可以通過一定的擴散機制，較為穩(wěn)定的控制抗菌劑的釋放。張欣蕊在最優(yōu)條件下制得的殼聚糖/海藻酸鈉納米微球的基礎(chǔ)上，通過吸附載藥的方法來制備載茶多酚納米微球，茶多酚前期擴散是通過載體材料的溶脹及Fickian 擴散的共同控制來實現(xiàn)的[17]。

3 問題與發(fā)展趨勢

添加天然抗菌劑的可食性抗菌膜具有較大的發(fā)展前景，在多種食品的貯藏保鮮中應(yīng)用廣闊，但我國對此研究起步較晚，仍然存在著問題：（1）部分天然抗菌劑只對特定菌種有抑制作用，穩(wěn)定性差，應(yīng)用時要主要考慮對目標(biāo)微生物的有效性和穩(wěn)定性。（2）天然抗菌劑緩慢釋放的動態(tài)變化規(guī)律還有待進一步研究。（3）添加天然抗菌劑的可食性抗菌膜的力學(xué)性能及阻隔性能與實際應(yīng)用要求之間還有一定差距。

針對這些問題，以后的研究趨向于膜材料和抗菌劑向復(fù)合型發(fā)展；將納米技術(shù)和微膠囊技術(shù)應(yīng)用到添加天然抗菌劑可食性抗菌膜的制備中，提高對抗菌劑釋放的控制及穩(wěn)定性；加強天然抗菌劑釋放的動態(tài)變化規(guī)律研究等。

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