可生物降解抗菌活性包裝膜在動物源性食品中的應(yīng)用研究進展

謝兆華，李洪軍,2，李敏涵，程成鵬，余思潔，賀稚非,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

動物源性食品富含大量蛋白質(zhì)，是鋅、血紅素鐵、維生素B和必需氨基酸的極好來源，具有較高營養(yǎng)價值，備受人們喜愛[1]。但是在其運輸和貯藏過程中，因微生物和酶的作用極易發(fā)生腐敗變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，超過30%的生產(chǎn)食品在運輸、儲存過程中發(fā)生腐敗變質(zhì)[2]。動物源性食品包裝是食品供應(yīng)鏈的重要組成部分，在保護食品免受微生物損害中發(fā)揮重要作用。因此，采用適當(dāng)技術(shù)在抑菌、緩解脂質(zhì)氧化的同時減少和防止食物浪費至關(guān)重要。傳統(tǒng)的動物源性食品包裝材料，如紙、塑料、玻璃、鋼、鋁和不同的合金，雖回收率較高，但因其不可降解的特性，已成為城市固體廢物的重要組成部分，造成了巨大的環(huán)境負(fù)擔(dān)[3]。生物聚合物基食品包裝材料因其可再生和可降解的特性[4]，引起了食品包裝行業(yè)的廣泛關(guān)注。

生物聚合物薄膜已被證明是開發(fā)功能性包裝材料的優(yōu)良基質(zhì)，它加入了如抗菌劑、抗氧化劑、營養(yǎng)素和膠原蛋白等添加劑[5]，這些制劑在儲存過程中被釋放到動物源性食品中，提高了食品安全性。其中，在生物聚合物基可降解薄膜中加入抗菌劑是活性食品包裝技術(shù)的重大進展之一[6]。目前，各種生物活性物質(zhì)如植物提取物[7]、殼聚糖[8]、金屬納米粒子[9]等抗菌劑，已廣泛應(yīng)用于抗菌包裝系統(tǒng)?？缮锝到饪咕钚园b膜也已經(jīng)應(yīng)用于果蔬[10]、肉品[11]、乳制品[12]及水產(chǎn)品[13-14]等食品中。本綜述重點介紹可生物降解抗菌活性包裝膜在動物源性食品中的現(xiàn)狀和應(yīng)用，以期為可生物降解抗菌活性包裝膜在動物源性食品的生產(chǎn)、運輸和貯藏保鮮中的工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 可生物降解抗菌活性包裝膜概述

1.1 可生物降解抗菌活性包裝膜的定義

合成聚合物包裝材料在形態(tài)上調(diào)制靈活、制作簡便、成本低，被廣泛應(yīng)用于食品包裝行業(yè)，但其通常不可降解或降解后產(chǎn)生二次污染，對環(huán)境威脅極大[15]。而生物聚合物材料因其可降解、可食用、對環(huán)境較友好和能增強包裝食品感官特性等特點，已逐漸代替合成聚合物[6]?？缮锝到饪咕钚园b膜就是以可再生物質(zhì)(多糖、多肽、脂類)、聚乳酸(polylactic acid, PLA)、聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHAs)等可生物降解聚合物為材料，直接加入或在表面涂覆植物精油、殼聚糖、乳酸鏈球菌素等抗菌劑，采用澆注法、擠壓吹塑法、浸沒法和刮涂法等方式制成的，對食品內(nèi)腐敗微生物和致病微生物生長具有一定抑制作用的薄膜[5,16]。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)不同食品種類選擇不同的材料、抗菌劑、制備方法，制成對特定微生物具有抑制作用的可生物降解抗菌活性包裝膜。

1.2 可生物降解抗菌活性包裝膜的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著人們?nèi)找嬖鲩L的對食品包裝材料可持續(xù)性和生態(tài)安全性的需求，研究多集中于開發(fā)可生物降解食品包裝材料，國外已有學(xué)者利用不同生物聚合物基質(zhì)開發(fā)可生物降解活性包裝，并將各種已知的生物活性物質(zhì)摻入可食用包裝材料中[4]，這些功能性生物活性物質(zhì)的摻入以及其在包裝中的受控釋放是當(dāng)今的研究重點。國內(nèi)大多將殼聚糖[17]、淀粉[18]材料應(yīng)用于動物源性食品，將植物精油、植物提取物[7]等抗菌劑應(yīng)用于可生物降解包裝膜中。但對PLA、PHAs等生物聚合物的研究主要集中于如何制備具有抗菌活性的可生物降解食品包裝，而在動物源性食品上的應(yīng)用較少。此外，納米技術(shù)的加入為可生物降解抗菌活性包裝膜提供了前景，納米填料的加入增強了包裝材料的整體性能，有利于防止食品中的不良變化，如異味、顏色變化等，還能確保長時間的受控釋放[16]，賦予食品包裝系統(tǒng)如抗氧化、抗菌和生物傳感器等其他功能[19]。盡管生物納米復(fù)合材料在食品包裝行業(yè)中有很大潛力，但高加工費用和低生產(chǎn)效率阻礙了其發(fā)展。因此，在滿足綠色可持續(xù)性發(fā)展的條件下，以生物聚合物為基礎(chǔ)的可生物降解抗菌活性包裝膜如何更好的實現(xiàn)工業(yè)化還需進一步調(diào)查和研究。

2 可生物降解抗菌活性包裝膜的分類

2.1 可生物降解抗菌活性包裝膜常用材料的分類

可生物降解抗菌活性包裝膜的常用材料根據(jù)其來源和合成方式分為不同類型，常見的分為3類：直接從可再生物質(zhì)中提取(如多糖、多肽和脂類)；從生物單體的化學(xué)合成中獲得(如PLA)；從微生物和遺傳修飾細(xì)菌中獲得[如PHAs和聚羥基丁酸酯(polyhydroxybutyrate，PHB)]。此外隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米材料包裝膜也被廣泛應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域[16]。

2.1.1 直接從可再生物質(zhì)中提取的可生物降解活性包裝膜材料

直接從可再生物質(zhì)中提取的可生物降解抗菌活性包裝膜材料主要包括了多糖類、多肽類、脂類及其衍生物。多糖及其衍生物，如纖維素、淀粉和殼聚糖等，是從天然可再生資源中分離出的，用于可食用抗菌活性包裝膜的基質(zhì)。多糖對O2和CO2具有屏障特性，這有利于其控制食品中的脂肪氧化過程[8]；纖維素及其衍生物具有無毒、可生物降解、高豐度、低成本和高化學(xué)穩(wěn)定的特性[20]；殼聚糖對真菌、細(xì)菌和酵母菌表現(xiàn)出較良好的抗微生物活性[19]。然而多糖及其衍生物的低水蒸氣阻隔性和紫外線分解性限制了多糖基的發(fā)展[15]，可將其與其他疏水材料混合使用，或?qū)ζ溥M行改性研究。

多肽是具有不同功能特性的多鍵復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生物聚合物，可以與其他生物聚合物衍生物相互作用，產(chǎn)生具有優(yōu)異性能的活性復(fù)合膜。多肽膜能控制風(fēng)味損失并限制活性成分遷移，對香氣、氧氣和脂質(zhì)有較好的阻隔作用，在延長食品貨架期方面有一定作用[21]。但多肽基薄膜有較弱的水蒸氣阻隔性，比合成聚合物聚乙烯、聚丙烯等包裝材料的水分損失大于2～4倍[22]。因此，將多肽與其他物質(zhì)聯(lián)合使用，或加入抗氧化劑、抗菌劑和疏水劑等制劑提高其使用效果是現(xiàn)階段的研究方向。

脂類是油、脂肪和類脂的總稱，能提供機體所需的必需脂肪酸，常用于包裝材料的脂類有蠟[23]和脂肪酸[24]。脂類中的疏水物質(zhì)是防止水分遷移的有效屏障，其水蒸氣透過率顯著低于多糖膜[25]。然而，脂質(zhì)不具備形成黏性獨立薄膜的能力，對氧氣的阻隔性也較低，通常將其滲入其他生物聚合物中制成復(fù)合膜。表1總結(jié)了現(xiàn)階段以多糖、多肽或脂類為基質(zhì)原料制成的可生物降解性薄膜及其對食品的影響。

表1 多糖類、多肽類、脂類基可生物降解性 薄膜及其作用效果Table 1 Polysaccharides, peptides, lipid-based bioregradable films and their effects

2.1.2 從生物單體的化學(xué)合成中獲得的可生物降解活性包裝膜材料

PLA是一種可生物降解的聚酯，通過甜菜、玉米等發(fā)酵生成乳酸，經(jīng)縮聚或乳酸的丙交酯單體的開環(huán)聚合所得。與其他類型的脂肪族聚酯相比，具有更高的模量、生物相容性、生物吸附性，高透明度、低毒性和易加工性[26]。然而PLA的低氧氣阻隔性、易碎、機械性能較差等缺點[6]阻礙了其在需要塑性變形的食品包裝材料中的應(yīng)用，通常將PLA與增塑劑和其他生物聚合物混合使用。YANG等[27]開發(fā)了基于PLA、聚丁二酸丁二醇酯[poly(butylene succinate adipate)， PBSA]、香芹酚和麝香草酚共混的新型生物可降解活性膜，發(fā)現(xiàn)PLA-PBSA薄膜具有一定的抗氧化和抗菌效果，將三文魚片的貨架期延長3～4 d。這表明，具有活性化合物的PLA包裝材料可替代不可生物降解材料，應(yīng)用于水產(chǎn)品行業(yè)中。

2.1.3 從微生物和遺傳修飾細(xì)菌獲得的可生物降解活性包裝膜材料

由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的可生物降解薄膜材料主要有PHAs和PHB。PHAs是一種由多種羥基烷酸酯合成的聚酯，以純化糖、食用植物油、糧食作物為原料，由微生物發(fā)酵而成[4]。PHAs具有良好的抗紫外線性，且接近于常規(guī)熱塑性塑料，被廣泛應(yīng)用于可生物降解食品包裝中[25]。然而，PHAs多采用糧食進行生產(chǎn)，容易造成碳源浪費，現(xiàn)已有研究利用牛奶、糖果加工行業(yè)產(chǎn)生的不同類型的廢棄物來生產(chǎn)PHAs[28]。

PHB是高結(jié)晶度PHAs的常見代表，通常被應(yīng)用于短期食品包裝，具有與聚乙烯相似的機械性能、優(yōu)異的香氣阻隔性及水蒸氣滲透性。但PHB二次結(jié)晶后的高脆性、熱不穩(wěn)定性和高生產(chǎn)成本，限制了其發(fā)展[29]。通常在PHB中添加增塑劑、潤滑劑、增溶劑，或與其他生物聚合物相結(jié)合來改變其特性。PHB、熱塑性淀粉和有機改性蒙脫土組成的生物納米復(fù)合物彈性模量增加了12%，加入丁香酚后，顯示出對葡萄孢霉的抗真菌活性和抗氧化活性[30]。

2.1.4 納米材料

近年來，納米材料被引入到可食用薄膜結(jié)構(gòu)中，以提高其食品保護性能。通常利用金屬及其氧化物、黏土納米材料和有機-無機混合物的不同類型納米復(fù)合材料，使食品免受微生物污染并延長貨架期[9]。納米顆粒通過與微生物細(xì)胞直接作用，阻斷跨膜電子傳遞，破壞或穿透細(xì)胞膜，產(chǎn)生活性氧或溶解的重金屬離子等次要產(chǎn)品，以此破壞微生物的生長繁殖[19]。不同納米粒子對不同微生物具有抗菌活性。如SiO2納米粒子對霍亂沙門氏菌、副血結(jié)腸炎弧菌、雙歧桿菌等有一定殺菌作用[31]；具有銀離子的納米材料對大腸桿菌、糞腸球菌、銅綠假單胞菌、炭疽桿菌、奇異變形桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、單增李斯特菌和肺炎克雷伯氏菌等細(xì)菌有效[32]。

目前，淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)和殼聚糖等生物聚合物均能通過物理或化學(xué)處理合成納米粒子，以此改變其阻隔性能、機械性能和抗微生物性能等[16]。COSTA等[8]以殼聚糖和纖維素納米晶為基質(zhì)制備出一種復(fù)合膜，發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜具有更高的熱穩(wěn)定性和氧氣阻隔性，對革蘭氏陽性菌和陰性菌均有一定的抑菌作用，這表明將不同生物聚合物聯(lián)合使用所達(dá)到的效果要優(yōu)于單一材料。TAVASSOLI等[33]將功能性納米顆粒摻入明膠基薄膜，發(fā)現(xiàn)摻入納米顆粒改善了明膠膜的光學(xué)、機械屏障和防腐性能。這為納米復(fù)合材料在食品包裝的進一步應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)。然而，有研究表明，基于金屬或金屬氧化物的功能化納米材料會產(chǎn)生活性氧，雖有利于食品的抗菌性能，但可能會使食物顆粒發(fā)生化學(xué)變質(zhì)或產(chǎn)生納米毒性[9]。因此，將生物活性化合物，如抗氧化劑、抗菌劑等加入納米材料以替代金屬納米粒子是當(dāng)今的研究重點。表2總結(jié)了不同來源的可生物降解抗菌活性包裝膜材料的優(yōu)缺點。

表2 不同來源的可生物降解抗菌活性包裝膜材料的優(yōu)缺點Table 2 The advantages and disadvantages of biodegradable antibacterial active packaging film materials from different sources

2.2 可生物降解抗菌活性包裝常用抗菌劑的分類

2.2.1 植物來源的抗菌化合物

植物來源的抗菌化合物主要是植物精油和其他植物提取物，其產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物具有抑制微生物生長的作用。植物提取物含有的芳香揮發(fā)性化合物主要存在于植物的根、皮、花中，具有防止微生物腐敗的能力，這直接歸因于其次級代謝產(chǎn)物，如酚酸、皂苷、生物堿、黃酮類化合物和萜類化合物[30]。此外，植物提取物還可增強食品顏色和風(fēng)味且無副作用[34]。精油是通過溶劑提取(溶劑、超臨界CO2)、蒸餾(蒸汽、加氫蒸餾)、無溶劑(微波)和組合方法，從葉、樹皮、花和根在內(nèi)的不同植物部位提取的次生油性芳香代謝物[4]，已被證實為安全的添加劑。植物精油的殺菌機理主要依賴于對細(xì)菌細(xì)胞膜的破壞、細(xì)胞質(zhì)的溶解和真菌酶系的改變，導(dǎo)致細(xì)胞壁合成中斷等[6]。但植物提取物和精油在食用膜中的擴散受食品性質(zhì)、可食用膜材料、環(huán)境條件(如溫度、濕氣、光線)的影響，植物的選擇與其抗微生物活性和感官屬性(如外觀、氣溫、風(fēng)味)有關(guān)[25]。因此，應(yīng)著重關(guān)注植物源抗菌化合物使用含量對食品品質(zhì)的影響，以及多種精油復(fù)配使用時是否會出現(xiàn)協(xié)同效果等。表3總結(jié)了不同植物源抗菌化合物對不同微生物的抑菌效果。

表3 不同植物源抗菌化合物及其作用微生物Table 3 Different plant-derived antibacterial compounds and the microorganisms with which they act

2.2.2 動物來源的抗菌化合物

動物來源的抗菌化合物主要有殼聚糖、酶類和蛋白質(zhì)，通過破壞微生物的細(xì)胞膜使其死亡。殼聚糖來源于甲殼素的部分脫乙?；?，主要存在于海洋甲殼動物的貝殼或真菌(黑曲霉、毛霉菌、青霉菌)中[39]，具有無毒、可生物降解的特性。WANG等[10]發(fā)現(xiàn)加入殼聚糖的薄膜對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、腸炎沙門氏菌和托拉西假單胞菌有顯著抗菌活性。殼聚糖還可直接作為具有抗菌活性的可生物降解包裝材料應(yīng)用于食品包裝中。秦丹丹等[17]發(fā)現(xiàn)殼聚糖、黑木耳多糖制成的可食性復(fù)合膜能降低鮮牛肉貯藏中的菌落總數(shù)和硫代巴比妥酸值。然而，殼聚糖的低溶解度和低釋放效率限制了其在食品包裝行業(yè)的應(yīng)用[40]。

動物體內(nèi)的一些酶類也是良好的抗菌劑，溶菌酶是動物中發(fā)現(xiàn)的天然化合物，對腐敗微生物有一定的抑制效果。溶菌酶的抗微生物活性依賴于其破壞細(xì)胞壁肽聚糖層的能力，通過N-乙酰胞壁酸和N-乙酰-D-葡萄糖胺之間鍵的水解來實現(xiàn)[5]。已有研究表明，溶菌酶對革蘭氏陽性菌，如單增李斯特菌、嗜熱脂肪芽胞桿菌、微球菌屬和酪丁酸梭菌具有較強的抑菌效果[25]。QIU等[39]發(fā)現(xiàn)摻入溶菌酶的酪蛋白酸鈉薄膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有抗菌活性。然而，溶菌酶對革蘭氏陰性菌的抑制作用并不明顯[25]，通常將其與其他抗菌劑或抗菌材料聯(lián)合使用，以增強溶菌酶的抑菌效果。

動物體內(nèi)的部分蛋白質(zhì)也是很好的抗菌化合物，例如乳鐵蛋白是牛奶中發(fā)現(xiàn)的一種抗菌化合物，主要存在于人和動物的消化、生殖和呼吸系統(tǒng)的分泌物中，對大腸桿菌、肉桿菌、克雷伯氏菌和單增李斯特菌有較強的抑制作用[41]。TAVASSOLI等[33]發(fā)現(xiàn)加入乳鐵蛋白和槲皮素增強了明膠納米薄膜的抗微生物和抗氧化性能，且該薄膜具有良好的生物降解性，有助于減少由合成包裝引起的環(huán)境問題。乳鐵蛋白通常應(yīng)用于乳制品及寵物食品中，其在動物源性食品中的應(yīng)用還需進一步研究。

2.2.3 微生物來源的抗菌化合物

微生物來源的抗菌化合物是利用一些微生物及其衍生物之間的拮抗作用，使產(chǎn)品中微生物增長受到抑制，從而提高食品安全性[15]。益生菌，如乳酸菌和酵母菌，是重要的拮抗微生物，在食品包裝系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。加入植物乳桿菌KMC45的藻酸鹽、果膠薄膜降低了水蒸氣滲透率，且對膜的厚度、水分活度、水溶性和顏色等參數(shù)均無顯著影響[42]，這表明，在可食性膜中加入益生菌是開發(fā)功能性食品包裝的新策略。然而，還需進一步研究如何評估益生菌活力，及其應(yīng)用于不同食品時對食品感官特性的影響[25]。

一些微生物代謝產(chǎn)物也是常見的抗菌化合物，例如乳酸鏈球菌素(Nisin)是由某些乳桿菌屬菌株開發(fā)的一種耐熱細(xì)菌素，對廣譜革蘭氏陽性菌具有較強的抗菌活性[4]。Nisin通過與特定的細(xì)胞壁結(jié)合來抑制靶細(xì)胞，在細(xì)胞膜上形成孔洞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)成分流出，細(xì)胞死亡[25]。WANG等[10]發(fā)現(xiàn)加入Nisin的殼聚糖、紫蘇精油復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、腸炎沙門氏菌和托拉西假單胞菌均有良好的抗菌活性，且Nisin的加入提高了薄膜的機械性能、水蒸氣阻隔性和光學(xué)性能。但有些食物基質(zhì)成分(谷胱甘肽、蛋白酶)與Nisin相互作用會降低其功效[43]，利用納米技術(shù)合成負(fù)載或包覆Nisin的納米顆粒用以解決這一問題至關(guān)重要。

3 可生物降解抗菌活性包裝膜在動物源性食品中的應(yīng)用

動物源性食品腐敗變質(zhì)涉及到多種微生物，主要有假單胞菌屬、枯草芽胞桿菌、大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和單增李斯特菌等[1]。可生物降解抗菌活性包裝的材料及其添加的生物活性物質(zhì)抑制了這些腐敗微生物的生長，在提高食品質(zhì)量和微生物安全性的同時，還能延長食品貨架期?，F(xiàn)已有大量可生物降解抗菌活性膜應(yīng)用于動物源性食品中。

3.1 肉及肉制品

人類所需的大部分動物蛋白來自肉類，主要是豬、牛、羊、雞、鴨及其制品等。豬肉作為人類最主要的動物性食源之一，能為人體提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和必需脂肪酸。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國豬肉產(chǎn)量約為4 113萬t，約占我國肉類總產(chǎn)量的50%以上[44]。最早YE等[45]發(fā)現(xiàn)殼聚糖塑料薄膜能有效抑制培養(yǎng)基中李斯特菌的生長，但不能控制火腿中李斯特菌的生長，隨后該團隊將5種抗菌劑(Nisin、乳酸鈉、雙乙酸鈉、山梨酸鉀、苯甲酸鈉)摻入殼聚糖薄膜中，發(fā)現(xiàn)含有乳酸鈉的薄膜對火腿中的李斯特菌有一定的抑制作用，且能在4 ℃下貯藏12周。然而塑料薄膜會對環(huán)境造成不同程度的污染。在此基礎(chǔ)上，VARGAS等[46]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖和葵花籽油復(fù)合可食用薄膜能減少豬肉漢堡貯藏期間的微生物數(shù)量，且葵花籽油的加入提高了薄膜的阻隔性能。SUN等[37]還發(fā)現(xiàn)茴香精油、肉桂醛納米乳液薄膜對豬肉餡餅中的腸桿菌科和金黃色葡萄球菌有抑制作用，能將豬肉餡餅貨架期延長至10 d，且對豬肉餡餅的水分狀態(tài)、風(fēng)味和質(zhì)地幾乎沒有影響。利用可生物降解抗菌活性包裝膜以保護豬肉及其制品在運輸、貯藏過程中免受微生物損害，并延長其貨架期是當(dāng)前的研究熱點。

牛肉是世界第三消耗肉品，具有高蛋白、低脂肪的特點，截止2020年，我國牛肉產(chǎn)量約為672萬t[44]，較2019年有所上漲。DUATTARA等[35]研究發(fā)現(xiàn)百里香、迷迭香、鼠尾草、乳清蛋白基薄膜與輻照聯(lián)合使用能顯著抑制碎牛肉中腸桿菌科、乳酸菌和假單胞菌的生長，但無法說明單一使用抗菌薄膜是否能產(chǎn)生相同效果。DINI等[38]研究發(fā)現(xiàn)無論是殼聚糖膜、γ射線或聯(lián)合使用，均對牛腰肉中的嗜冷菌、腸桿菌科和乳酸菌的生長有一定抑制作用，這表明，單一使用可生物降解薄膜能有效抑制貯藏過程中牛肉及其制品中微生物的生長。ZHANG等[11]研究發(fā)現(xiàn)與未涂覆薄膜相比，涂覆生姜精油、瓊脂、海藻酸鈉或瓊脂、海藻酸鈉薄膜的鮮牛肉中的嗜冷菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有一定程度減少，且能將鮮牛肉的貨架期延長9 d和3 d。關(guān)于羊肉也有一定研究。MOHAN等[36]研究發(fā)現(xiàn)加入肉桂醛和丁香酚的淀粉薄膜，在4～15 ℃條件貯藏時，分別向羊肉中釋放42%～51%和38%～48%的活性化合物以保持羊肉的新鮮度，可將羊肉的貨架期延長1周(4 ℃)至3周(10 ℃)。

禽肉包括雞肉、鴨肉、鵝肉等，據(jù)統(tǒng)計，2020年禽肉產(chǎn)量為2 361萬t，約占肉類總產(chǎn)量的31%左右[44]。雞肉中較高的營養(yǎng)成分和含水量，為微生物生長提供良好環(huán)境，使雞肉極易發(fā)生腐敗變質(zhì)，感官品質(zhì)發(fā)生變化。DAWSON等[24]研究發(fā)現(xiàn)，含有月桂酸(8%)、Nisin(2.5%)的大豆薄膜對火雞中的單增李斯特菌有一定的抑制作用，但抑菌效果顯著低于薄膜在液體培養(yǎng)基中的抑菌效果。因此，越來越多研究聚焦于如何提高可生物降解抗菌包裝膜在雞肉中的抑菌效果。ZHOU等[47]研究發(fā)現(xiàn)加入山茶花油(3.5%)的魔芋葡甘聚糖薄膜能顯著抑制微生物生長，減緩脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，且不會影響雞肉的氣味，保持了其整體可接受性，能將雞肉的貨架期延長至10 d。HUANG等[19]則引入納米技術(shù)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)迷迭香提取物、殼聚糖、明膠納米乳液涂膜的樣品，在4 ℃貯藏16 d后，即食雞肉中霉菌、酵母菌的生長得到抑制，且貨架期延長6 d?？缮锝到饪咕钚园b膜在鴨肉中也有研究。CHEN等[48]研究發(fā)現(xiàn)加入牛至精油(0.15%)、肉桂精油(0.6%)的殼聚糖可生物降解薄膜降低了烤鴨中的活菌總數(shù)、腸桿菌科數(shù)量，將烤鴨的貨架期延長了7 d左右。

3.2 水產(chǎn)品

相比其他肉類產(chǎn)品，水產(chǎn)品更容易腐爛，在屠宰后其新鮮度會因各種生化反應(yīng)(如蛋白質(zhì)和脂肪含量的變化、生物胺和次黃嘌呤的形成)和微生物腐敗而退化，這也導(dǎo)致了水產(chǎn)品感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值的加速惡化[5]。目前，可生物降解抗菌活性包裝膜已被廣泛應(yīng)于三文魚、草魚、鮭魚、虎蝦、南美白對蝦等水產(chǎn)品的運輸、貯藏保鮮中。

魚肉中蛋白質(zhì)豐富、不飽和脂肪酸含量多，肉質(zhì)細(xì)嫩，易被人體消化吸收。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國魚類產(chǎn)量為3 521.03萬t[49]，約占水產(chǎn)總產(chǎn)量的50%。研究者多將殼聚糖、植物提取物應(yīng)用于魚肉及其制品中。DU等[14]研究發(fā)現(xiàn)以魚肉肌原纖維蛋白、殼聚糖、迷迭香提取物制成的薄膜對草魚魚片有較好的保鮮作用，能保持較低的pH值、硫代巴比妥酸值，且在冷藏7 d內(nèi)，魚片的脂質(zhì)氧化程度有所降低。YANG等[27]將PLA、聚己二酸丁二醇酯、香芹酚、百里香酚薄膜應(yīng)用于三文魚片包裝中，發(fā)現(xiàn)該膜有一定的抗菌和抗氧化效果，且加入香芹酚、百里香酚生物活性化合物后，能將三文魚片的貨架期延長3～4 d。

甲殼類主要為蝦、蟹等生物，營養(yǎng)豐富，味道鮮美，具有很高的營養(yǎng)價值，深受消費者喜愛。PATTANAYAIYING等[13]發(fā)現(xiàn)在4 ℃和-20 ℃貯藏條件下，月桂精氨酸、明膠、熱塑性淀粉、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯復(fù)合薄膜以及Nisin均對虎蝦切片中的鼠傷寒沙門氏菌、副溶血弧菌有一定的抑制作用，且能將虎蝦切片的貨架期延長至28 d(4 ℃)和60 d(-20 ℃)。可生物降解抗菌納米薄膜應(yīng)用于甲殼類產(chǎn)品抗菌保鮮，是現(xiàn)階段的一個研究方向。SHAO等[9]研究發(fā)現(xiàn)含有金屬氧化納米粒子(SiO2、ZnO、CuO)或復(fù)合納米粒子(SiO2-ZnO、ZnO-CuO、SiO2-CuO)的復(fù)合膜對冷藏南美白對蝦中金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌、大腸桿菌、假單胞菌的生長有一定抑制作用。這表明，納米復(fù)合膜可作為一種新型、綠色、抗菌的包裝方法，應(yīng)用于甲殼類產(chǎn)品中。此外，甲殼中提取的殼聚糖還是應(yīng)用于可生物降解抗菌活性包裝膜中的常見食品包裝材料[48]。

4 展望

近年來，由于生物聚合物的生物降解性、生物相容性和無毒性作為傳統(tǒng)包裝來源的替代品在包裝行業(yè)的研究非常普遍，抗菌劑的加入，擴大了可生物降解膜在食品保鮮行業(yè)的應(yīng)用。然而，其阻隔性和機械屬性的限制以及高昂制造和加工費用，生物聚合物的工業(yè)化仍受到限制。因此，仍需對可生物降解抗菌活性包裝膜進行進一步研究，未來可以從以下幾方面進行研究：

(1)現(xiàn)已針對生物基包裝材料的性能進行了大量研究，但其工業(yè)化應(yīng)用仍需進一步設(shè)計出更有效的方法，來克服阻隔性和機械屬性的限制，未來可以通過擴大納米技術(shù)在包裝材料中的應(yīng)用來解決。

(2)生物納米復(fù)合材料高昂的工藝費用和較低的生產(chǎn)效率阻礙了其廣泛應(yīng)用，進一步研究可以集中在不同生物活性物質(zhì)間的協(xié)同作用，為不同的生物納米復(fù)合材料設(shè)計出聚合物和加工技術(shù)的最佳配方，研究食品成分和抗菌納米載體間的相互作用，設(shè)計出單個包裝系統(tǒng)中多種生物活性物質(zhì)復(fù)配使用的共納米膠囊系統(tǒng)。還要對納米系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)亩纠韺W(xué)研究，確保納米金屬離子不會對人體產(chǎn)生危害。

(3)使用智能包裝，將智能、活性包裝、可生物降解材料等合成一個包裝系統(tǒng)，在為消費者提供綠色、健康、安全產(chǎn)品的同時，提供有關(guān)食品內(nèi)部狀態(tài)的信息。

(4)人造肉的盛行，可生物降解抗菌活性膜能否應(yīng)用于人造肉中進行貯藏保鮮，可以作為未來發(fā)展的方向。