瓊脂-明膠可食性抗菌膜制備及其性能研究

李晨

摘 要：可食性食品包裝膜具備安全和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，是目前食品包裝材料行業(yè)的研究熱點(diǎn)之一，但鮮有以瓊脂或明膠為基材的可食性包裝膜的研究。為了豐富可食性包裝的基材種類，以瓊脂和明膠復(fù)配并添加抗菌劑Nisin制備出可食性抗菌包裝膜并研究其性能。結(jié)果表明：該抗菌膜具有較好的阻隔性能和透明性，對(duì)微生物起到一定的抑制作用。隨著Nisin添加量的增加，該抗菌膜的阻濕和抗菌能力有所增加，但透明性逐漸降低。

關(guān)鍵詞：可食性抗菌膜;瓊脂;明膠;乳酸鏈球菌素

Abstract：Edible food packaging film has the advantages of safety and environmental protection， which is one of the research hotspots in the food packaging material industry，however， there are few studies on edible packaging films based on agar or gelatin. In order to enrich the types of edible packaging base materials， the edible antibacterial packaging film was prepared by mixing agar， gelatin and nisin. The properties of the film were studied， the results showed that the antibacterial membrane had good barrier performance and transparency， and had a certain inhibitory effect on microorganisms. With the increase of nisin content， the moisture resistance and antibacterial ability of the antibacterial membrane increased， but the transparency decreased gradually.

Key words：Edible antibacterial film; Agar; Gelatin; Nisin

食品包裝可以阻隔微生物、氧氣等因素對(duì)食品的不利影響，有效延長(zhǎng)食品的貨架期，在行業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。常見(jiàn)的用于食品包裝的材質(zhì)有塑料、玻璃、陶瓷、紙、金屬等，其中塑料包裝因其材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用[2]。然而，塑料包裝的使用也存在著諸多弊端，由于塑料屬于難以降解的材質(zhì)，對(duì)環(huán)境的污染極大[3]，且包裝食品長(zhǎng)時(shí)間放置后，塑料包裝中的有害物質(zhì)會(huì)逐漸向食品中遷移，使用后對(duì)人體產(chǎn)生傷害。此外，由于塑料包裝對(duì)不利因素的阻隔效果有限，需要向食品中添加防腐劑、抗氧化劑等物質(zhì)。近年來(lái)，人們對(duì)食品安全的要求日益增高，環(huán)保意識(shí)也明顯增強(qiáng)，塑料包裝的弊端逐漸凸顯。因此，尋求安全、可降解的材料用于食品包裝已成為重中之重，可食性包裝應(yīng)運(yùn)而生。

可食性包裝是以可食性材料復(fù)合制備而成的包裝材料，具有安全、環(huán)保、可降解的優(yōu)點(diǎn)。目前可用于可食性包裝的基材分為多糖、蛋白質(zhì)和脂肪3類，其中多糖和蛋白質(zhì)是使用較多的基材。瓊脂是一種天然海洋多糖產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于食品中。研究表明，瓊脂具有較好的凝膠性能，可作為可食性包裝膜的理想基材，且成膜后機(jī)械性能和阻隔性能較好。明膠屬于一種纖維蛋白，是多種氨基酸聚合而成的天然高分子物質(zhì)，也是一種被廣泛應(yīng)用的天然食品添加劑，明膠也具有凝膠性能，且具有一定的澄清作用，與瓊脂復(fù)配后，可獲得透明度較高的可食性食品包裝膜。

此外，向瓊脂-明膠可食性膜中加入適量抗菌劑可有效提高該可食性膜的抗菌性，阻隔微生物對(duì)食品的危害，延長(zhǎng)食品的保存期，也能有效減少直接向食品中添加防腐劑，保證食品的安全性。Nisin是一種天然抗菌劑，具有較強(qiáng)的抗菌性，也是目前得到廣泛應(yīng)用的一種食品添加劑。基于此，將適量Nisin加入到瓊脂-明膠可食性膜中，制備出可食性抗菌膜，并對(duì)其性能進(jìn)行研究，旨在制備出一種天然、可降解、可食用的食品包裝，以期為食品提供保護(hù)作用，最大程度延長(zhǎng)食品保存期，彌補(bǔ)傳統(tǒng)食品包裝存在的弊端。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

明膠（蘇州益景食品添加劑有限公司）;瓊脂粉末（海南澄邁縣老城大富瓊脂廠）;乳酸鏈球菌素（天津市福晨化學(xué)試劑廠）;氫氧化鈉（天津市大茂化學(xué)試劑廠）;氯化鈉（天津市大茂化學(xué)試劑廠）;蛋白胨（上海申啟生物科技有限公司）;牛肉膏（山東玉寶生物科技有限公司）;丙三醇（無(wú)錫市亞太聯(lián)合化工有限公司）

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

AR1140（電子天平梅特勒-托利多儀器上海有限公司）;78-1磁力加熱攪拌器（金壇市醫(yī)療儀器廠）;722E型可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）;J2607電熱干燥箱（武漢市大江電器儀表廠）;HH-S8數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市醫(yī)療儀器廠）;游標(biāo)卡尺（哈爾濱量刃具廠）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 膜的制備

（1）溶解瓊脂。將1 g瓊脂加入盛有98 mL蒸餾水的燒杯中并加熱至95 ℃以上至瓊脂完全溶解，用78-1磁力加熱攪拌器以600 r·min-1的轉(zhuǎn)速攪拌加速瓊脂的溶解，制得瓊脂溶液。

（2）溶解明膠。將制得的瓊脂溶液放入50 ℃的HH-S8數(shù)顯恒溫水浴鍋，直至溶液降溫至50 ℃加入1 g的明膠并不停攪拌至明膠完全溶解，制得瓊脂-明膠溶液。

（3）加入抗菌劑和增塑劑。把制得的瓊脂-明膠溶液放在78-1磁力加熱攪拌器上，往燒杯中加入適量Nisin和0.2 g丙三醇，以1 600 r·min-1的轉(zhuǎn)速使燒杯中的溶液形成均勻的瓊脂-明膠抗菌性膜液。

（4）流延于模具、烘干。將上述溶液置于60 ℃J2607電熱干燥箱中靜置10 min后將溶液流延直徑為6 cm的塑料蓋上，然后置于60 ℃烘箱中5 h。

（5）揭膜。室溫下冷卻揭膜，得到瓊脂-明膠可食性抗菌膜的樣品。

1.3.2 阻濕性的測(cè)定

阻濕性能通過(guò)水蒸氣透過(guò)系數(shù)表征。將瓊脂-明膠可食性膜裁剪成直徑為2 cm的圓形樣品，密封在裝有無(wú)水氯化鈣的瓶中，測(cè)定24 h內(nèi)的水蒸氣透過(guò)量。水蒸氣透過(guò)系數(shù)計(jì)算公式如下：A-膜面積，單位m2;t-測(cè)試時(shí)間，單位h;?P-測(cè)試瓶?jī)?nèi)外氣壓差，單位kPa。

1.3.3 透明度的測(cè)定

將膜切成10 mm×44 mm大小的樣條，貼在比色皿的透明側(cè)，置于分光光度計(jì)中，在560 nm波長(zhǎng)處測(cè)定試樣膜的吸光度，以未放置膜的比色皿作為空白對(duì)照。試樣膜的透明度以不透明度間接表示，計(jì)算公式如下：

1.3.4 抗菌性的測(cè)定

以金黃色葡萄球菌為指示菌，活化后選取最佳稀釋度進(jìn)行培養(yǎng)。將瓊脂-明膠可食性膜裁剪為直徑6 mm的圓形樣品，置于培養(yǎng)物中央并培養(yǎng)，通過(guò)游標(biāo)卡尺測(cè)定抑菌圈直徑，以反映膜抗菌性的大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 阻濕性能

食品包裝膜需具備良好的阻濕性能，以防止食品吸水而影響食品的感官性狀。水蒸氣透過(guò)系數(shù)可反映瓊脂-明膠可食性膜的阻濕性能，由圖1可知，隨著抗菌劑Nisin添加量的增多，水蒸氣透過(guò)系數(shù)逐漸降低，可見(jiàn)Nisin的加入提高了該可食性抗菌膜的阻濕性，這可能是因?yàn)镹isin和瓊脂、明膠之間相互作用，使得膜分子結(jié)構(gòu)更為緊密，阻礙了水分子的進(jìn)出。

2.2 透明度

透明度可直接反映膜的外觀質(zhì)量，可通過(guò)O值（不透明度）表征，O值越大說(shuō)明瓊脂-明膠可食性抗菌膜的透明度越小。由圖2可知，隨著抗菌劑Nisin的加入，膜的O值逐漸增大，說(shuō)明抗菌劑的加入降低了該膜的透明度。透明度下降會(huì)影響膜的外觀，但也可有效阻止光的進(jìn)入，減少光照對(duì)食品的不利影響。

2.3 抗菌性

抑菌圈的直徑增加說(shuō)明瓊脂-明膠可食性抗菌膜可有效抑制金黃色葡萄球菌，且Nisin添加越多，抗菌性越強(qiáng)（圖3）。微生物是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的最主要因素，該膜所具備的抗菌性可有效延緩食品的腐敗變質(zhì)，增長(zhǎng)食品貨架期。由于Nisin抗菌性較強(qiáng)，較少添加量即可達(dá)到理想的抗菌效果，因此對(duì)Nisin添加量的確定除了參考抗菌效果，還要考慮包裝生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

以瓊脂-明膠為基材，加入抗菌劑Nisin制備成瓊脂-明膠可食性抗菌膜，并研究抗菌劑的加入對(duì)膜性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)Nisin的添加量對(duì)膜的性能可產(chǎn)生影響，隨著Nisin添加量由0 g增加到1 g，膜的水蒸氣透過(guò)系數(shù)從4.31 mg·m/h·m2·kPa降低到3.40 mg·m/h·m2·kPa，阻濕性增大了27%，膜的O值從0.89 A·mm-1增加到3.47 A·mm-1，透明度降低了74%，隨著Nisin的加入膜的抗菌性逐漸增強(qiáng)，抑菌圈直徑由4.2 mm增加到10.4 mm，抑菌效果更加明顯。瓊脂-明膠可食性抗菌膜所用材料來(lái)源廣泛，兼具制作成本低、安全性能高及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，為可食性抗菌包裝的發(fā)展提供了一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

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