活性抗菌食品塑料包装膜的研究进展与展望
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抗菌塑料的研究进展1 引言塑料制品是日常生活和工作中最常见、接触最多的物品之一,由于塑料制品在加工和使用过程中易沾染和滋生多种微生物,包括致病细菌,对人们的身体健康造成一定的危害。
随着人们环保意识的提高,越来越重视对健康环境的追求,抗菌塑料应运而生。
抗菌塑料是一类具备抑菌和杀菌性能的新型材料,能保持材料自身的清洁,减少因使用塑料制品而发生的交叉感染。
在欧美一些发达国家,早已在如电话、电梯按钮、电脑键盘、各种电器开关上使用抗菌材料,可以有效地断绝细菌的“污染源”和“传播源”。
我国的抗菌塑料近几年来发展也很迅速,应用领域不断拓宽,到目前抗菌塑料已开始用于大型家电、通讯器材、汽车制造等方面。
2008年,国家技术质量监督检疫总局陆续颁布实施家电抗菌、除菌的一系列标准。
2011年,家电抗菌国家标准的颁布,进一步规范了抗菌塑料在家电行业的应用。
目前,国内对抗菌塑料的需求量为15万吨/年,抗菌聚丙烯在抗菌塑料中占有重要的份额,国内消耗量超过5万吨/年。
与常规的物理和化学消毒方法相比,抗菌塑料的制备一般是通过在树脂中加入一定抗菌剂达到抗菌效果的,所以塑料用抗菌剂不仅需要具有高效、广谱的抗菌性能,抗菌持续性好,保持抗菌塑料能长期抗菌;无毒无异味,对制品和环境无污染;同塑料有相容性,配伍好,对塑料制品的性能没有不良影响;颜色稳定性好,在保存和使用过程中不变色;有良好的化学稳定性,耐酸、碱和化学药品;有较低廉的价格,使用后不会大幅度地提高材料的成本;还必须充分考虑到塑料加工过程中高温、高热、强剪切等苛刻条件对抗菌剂的影响,要求抗菌剂具备高的热稳定性,在塑料挤出和加工过程中不分解、不变质。
目前,抗菌剂主要包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂等3大类。
有机类抗菌剂存在毒性差,特别是毒理安全差,化学稳定性差,会使微生物产生耐药性;易迁移耐久性差,特别是耐热差,许多抗菌塑料在加工高温下抗菌成份易分解。
天然类抗菌剂在高温下易炭化分解,应用范围窄,抗菌效果差。
抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势摘要:由于食品包装造成的食品安全质量和环境污染问题,仅仅具有力学性能的传统食品包装已经难以满足节能环保、可持续发展的要求,因此,具有多功能特性的新型食品包装材料受到了极大关注。
包装的功能性不仅取决于结构设计,还取决与材料的功能特性。
抗菌剂被广泛应用在食品包装和医疗卫生领域,除了具备传统食品包装特性外,还具有良好的抑菌性,因此具有极大开发应用潜力。
为此,本文根据抗菌剂的分类,综述了抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势,为研究绿色环保、安全无害的食品包装提供理论参考。
一、前言食品包装是指按照一定的工艺流程生产的辅助材料和容器,在食品流通过程中起到保护产品、方便储存和促进食品销售的作用。
食品包装根据材料性质可分为金属包装、纸质包装、塑料包装以及玻璃与陶瓷包装。
在这四类中,应用最为广泛的是塑料包装,已经渗透到了人们生活的每个角落,特别是保鲜膜在药品和食品中的应用。
为了满足消费者对药品和食品的包装要求,不仅要求材料具有良好的力学性能,而且需要具备特定的功能性。
然而,包装特性不仅取决于包装结构的设计,还取决于包装材料自身性质。
目前,随着材料学的进步和发展,新型材料赋予了多种功能特性,在医疗卫生和食品包装领域得到了广泛的应用。
与传统材料相比,新型食品包装材料具有更多的优点:制备工艺日渐成熟;电子信息技术将应用于食品包装领域,使食品包装材料更智能化和信息化;单独的金属类、塑料类和纸质类包装材料将被淘汰,取而代之的是功能材料和传统材料有机复合;充分利用海洋和农林资源来制备新型多功能包装材料。
抗菌食品包装是包装材料在生产过程中加入抗菌剂,通过破坏微生物生理结构或抑制代谢作用达到延长食品货架期和保鲜食品作用的包装方式。
当前,市场上的常用的抗菌剂有无机抗菌剂、有机抗菌剂、复合型抗菌剂和天然抗菌剂。
二、抗菌剂在食品包装上的应用现状和发展趋势(一)无机抗菌剂目前,无机抗菌剂具有安全性、持久性和耐热性等优点,在食品包装上得到了广泛应用。
《生物可降解抗菌复合薄膜的制备及其在食品保鲜中的应用研究》篇一一、引言随着人们生活水平的提高和对食品安全与环保意识的增强,食品保鲜技术及材料的研发显得尤为重要。
传统塑料包装材料因不可降解性对环境造成了严重污染,而生物可降解抗菌复合薄膜作为一种新型环保材料,其制备及其在食品保鲜中的应用研究具有重要的现实意义。
本文旨在探讨生物可降解抗菌复合薄膜的制备方法,并分析其在食品保鲜中的应用效果。
二、生物可降解抗菌复合薄膜的制备生物可降解抗菌复合薄膜的制备主要涉及材料选择、配比、加工工艺等方面。
首先,选择合适的生物降解材料,如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等。
其次,加入具有抗菌性能的天然或合成物质,如纳米银、壳聚糖等,以提高薄膜的抗菌性能。
最后,通过先进的加工工艺,如溶液铸膜法、相分离法等,将材料与添加剂混合、均匀分散、成膜,最终得到生物可降解抗菌复合薄膜。
三、制备过程中的关键因素在制备生物可降解抗菌复合薄膜的过程中,关键因素包括材料选择、配比、加工工艺等。
材料的选择直接影响到薄膜的生物降解性能和抗菌性能。
合理的配比可以使得薄膜具有良好的机械性能和抗菌性能。
此外,加工工艺对薄膜的性能也有重要影响,如铸膜温度、压力、干燥时间等。
因此,在制备过程中需要综合考虑这些因素,以获得性能优良的生物可降解抗菌复合薄膜。
四、生物可降解抗菌复合薄膜在食品保鲜中的应用生物可降解抗菌复合薄膜在食品保鲜中具有广泛的应用。
首先,它可以作为食品包装材料,用于包装肉类、蔬菜、水果等易腐食品,延长食品的保质期。
其次,由于薄膜具有抗菌性能,可以有效抑制食品中的细菌生长,降低食品腐败和变质的风险。
此外,生物可降解抗菌复合薄膜还具有较好的透氧性和透气性,可以保持食品的新鲜度和口感。
五、实验研究及结果分析通过实验研究,我们发现生物可降解抗菌复合薄膜在食品保鲜中具有显著的效果。
首先,与传统塑料包装相比,生物可降解抗菌复合薄膜具有良好的生物降解性能,可以在一定时间内完全降解,减少对环境的污染。
食品抗菌包装前景看好随着生活水平和食品安全意识的提高,人们对一日三餐中吃的食物要求越来越高。
在购买食品时,不仅考虑色、香、味、型及营养,而且越来越注重食品的安全性和新鲜程度。
出于人们对直接添加到食品中的各种防腐剂的恐惧以及长期摄入可能带来的不确定危害,食品及农产品防腐保鲜方式正在发生多样性的变化,其中变化之一就是抗菌包装的出现。
所谓的抗菌包装,就是将食品包装材料中填充具有防腐效果的“防腐剂”,达到以缓释或表面接触包装的方式对包装物进行防腐的目的,从而延长食品保质期。
目前,国外在抗菌包装新材料方面的研究不断推陈出新。
如巴西科研人员最近成功开发出一种新型食品防腐包装材料―含有抗微生物剂的塑料薄膜。
这种材料可以在一定期限里逐渐向食品内释放防腐剂,不仅有效地保证了食品质量,还可以解决保质初期消费者摄入较多防腐剂的问题。
瑞典一家公司研制开发出一种名为IPR的新型绿色包装材料,是用碳酸钙经特殊工艺与聚烯烃类黏合而成的,其结构与鸡蛋壳极为相似,含有95%的碳酸钙,采用这种包装材料包装食品可以起到防腐作用。
日本一家公司发明一种用于食品包装的新型包装防腐纸。
其制作方法是先把原纸浸于含有琥珀酸钠和山梨酸的乙醇溶液中,经浸透后进行干燥即成,用这种防腐纸来包装浸过卤汁的水产品,大大提高了保质期。
德国科学家日前开发出一种低成本无黏接多层阻隔薄膜,代替以前的五层和七层薄膜,无黏接层阻隔薄膜主要应用于牛奶包装,可以延长牛奶的保质期并防止对牛奶的污染。
国内在抗菌包装新材料的研究方面也取得了可喜的进展,纳米包装材料就是其中之一,利用纳米粉体(如纳米TiO2)、蜡、聚乙烯等制成的包装材料用于水果蔬菜的包装,提高了其保存期。
利用淀粉/聚乳酸/壳聚糖共混抗菌材料以及环糊精等材料研制的抗菌活性包装新材料也取得了突破。
近年来国内外研发的新型包装材料层出不穷,如薄膜包装材料、多层阻隔膜包装材料、采用纳米技术或等离子体表面改性方法制备的复合抗菌活性材料等,虽然每种材料也都各有利弊,但是,环境友好型、复合型的抗菌包装材料必然是食品包装行业的发展趋势,这一点是毫无质疑的。
壳聚糖抗菌保鲜膜的研究进展壳聚糖抗菌保鲜膜是一种新型的食品包装材料,具有良好的抗菌性能和保鲜性能。
近年来,随着人们对食品安全和保鲜要求的提高,壳聚糖抗菌保鲜膜的研究也越来越受到关注。
本文将从壳聚糖的性质、抗菌机制和应用等方面综述壳聚糖抗菌保鲜膜的研究进展。
壳聚糖是一种由葡萄糖分子通过β-(1-4)型糖苷键链接而成的天然聚合物。
它具有很多优良的性质,如生物相容性、可降解性、抗菌性和膜形成性等。
这些性质使得壳聚糖成为一种理想的食品包装材料。
同时,壳聚糖还可以通过改性方法调整其性质,以提高其抗菌性能和保鲜性能。
壳聚糖的抗菌机制主要包括物理作用和化学作用两个方面。
物理作用是指壳聚糖膜通过形成物理屏障来阻止微生物的进入,从而达到抗菌的效果。
化学作用是指壳聚糖膜中的阳离子通过与微生物表面的负离子结合,使微生物的细胞膜结构发生改变,从而导致微生物的死亡。
此外,壳聚糖还可以通过释放其分解产物壳寡糖来产生抗菌作用。
壳寡糖具有多种生物活性,如抗菌、抗氧化和抗肿瘤等。
目前,研究人员主要通过改性壳聚糖的方法来提高壳聚糖抗菌保鲜膜的性能。
常用的改性方法包括交联改性、共混改性、包覆改性和复合改性等。
这些改性方法可以使壳聚糖与其他物质相结合,形成复合材料,从而提高壳聚糖膜的机械性能和抗菌性能。
另外,研究人员还通过添加纳米材料和功能性物质来改善壳聚糖膜的性能。
例如,添加纳米银颗粒可以显著提高壳聚糖膜的抗菌性能。
壳聚糖抗菌保鲜膜的应用广泛,主要用于食品包装和生鲜果蔬的保鲜。
由于壳聚糖膜具有良好的透气性和保湿性,可以有效地延缓食品的腐败和变质。
此外,壳聚糖膜还具有一定的抗氧化性能,可以保护食品中的营养成分,延长其保鲜期。
总之,壳聚糖抗菌保鲜膜是一种具有很大潜力的新型食品包装材料。
通过改性壳聚糖的方法可以提高其抗菌性能和保鲜性能。
未来研究应该进一步深入探索壳聚糖抗菌保鲜膜的制备工艺和机制,并加强其在食品包装领域的应用研究,以满足人们对食品安全和保鲜性能的需求。
抗菌食品包装研究与应用摘要: 综述了抗菌高分子食品包装的原理、检测方法、相关法规以及未来的发展方向, 并对各种抗菌技术作了详细的论述。
指出开发新型生物活性抗菌剂, 通过物理、化学方法改性高分子使之具有杀菌能力, 尤其是纳米抗菌技术的应用, 将是抗菌包装最具前景的发展方向。
关键词: 活性食品包装; 抗菌剂; 改性高分子抗菌包装; 纳米技术随着食品工业的集中加工配送及贸易全球化的发展, 寻求一些新方法来抑制细菌生长, 以保证食品质量、新鲜度和安全性, 将是食品安全所面临的新挑战。
活性包装是通过改变包装条件来延长商品的货架期或改善食品的安性和感官性质, 同时维持食品品质的一种方法。
活性包装不仅仅是产品与外界环境的屏障, 它结合了先进的食品包装和材料科学技术, 最大程度地保持包装食品的质量。
目前已有的活性包装包括以下功能: 脱氧、脱乙烯、清除、释放CO2、调湿、抗菌、吸收不良气味及释放乙醇等等。
许多活性包装已广泛应用于食品、医药、日用品的储运。
抗菌食品包装是应用最广泛的活性包装之一。
众所周知, 食品表面的微生物是影响食品货架期和安全性的主要因素之一, 抗菌包装能杀死或抑制食品在加工、储运和处理过程中表面的微生物, 因此能有效地延长食品的货架期和安全性。
1 原理与方法食品抗菌包装的方法很多, 主要有在食品包装内放入抗菌包、采用含防腐剂的包装材料或对包装材料进行辐射处理等方法, 下面简要介绍一些目前国内外所研究的食品抗菌包装技术。
1.1 食品抗菌包食品抗菌包的主要原理在于能释放具有抗菌作用的挥发性气体, 如SO2、乙醇等。
SO2 是具有很强的抗菌作用的气体, 它可通过硫酸盐或亚硫酸盐产生, 因此将这些化合物与多孔性物质混合可以制成性能优良的食品抗菌包。
目前, 澳大利亚开发出一种可缓慢释放SO2 的抗菌包( 用微孔性物质吸附偏二硫酸钠) 来抑制霉菌的生长, 它对控制葡萄腐烂很有效。
但SO2 释放过度会对某些水果( 如葡萄等) 产生漂白作用; 另外, SO2 在包装袋内的积聚和食品对SO2 的吸收可能会造成一定的安全隐患。
《生物可降解抗菌复合薄膜的制备及其在食品保鲜中的应用研究》篇一一、引言随着现代科技的快速发展和人类对环保的重视,环保型、可持续、生物可降解的复合材料研究及应用已经成为当下科学研究的热点之一。
尤其是在食品保鲜领域,寻找替代传统塑料制品,如可降解且具备抗菌特性的薄膜材料已成为业界的迫切需求。
本文主要研究了生物可降解抗菌复合薄膜的制备方法及其在食品保鲜中的应用效果。
二、生物可降解抗菌复合薄膜的制备1. 材料选择制备生物可降解抗菌复合薄膜的材料主要包括可降解聚合物、抗菌剂和其他添加剂。
可降解聚合物如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等,具有优良的生物相容性和可降解性。
抗菌剂如纳米银、天然植物提取物等,具有高效的抗菌效果。
2. 制备方法制备过程主要包括混合、挤出、压延、干燥等步骤。
首先将可降解聚合物、抗菌剂和其他添加剂按一定比例混合,然后通过挤出机将混合物挤出成片状,再经过压延机压延成薄膜,最后进行干燥处理。
三、薄膜性能研究1. 生物可降解性所制备的薄膜具有良好的生物可降解性,能够在一定时间内完全分解为小分子,对环境无害。
2. 抗菌性所添加的抗菌剂能够有效地抑制食品表面细菌的生长和繁殖,从而达到延长食品保鲜期的效果。
四、在食品保鲜中的应用研究1. 食品包装应用将所制备的生物可降解抗菌复合薄膜应用于食品包装中,可以有效延长食品的保鲜期。
例如,用于包装肉类、蔬菜、水果等食品,能够显著延长其保质期,减少食品浪费。
2. 实际应用效果通过实际实验对比,发现使用生物可降解抗菌复合薄膜包装的食品在保鲜效果上明显优于传统塑料包装。
同时,由于该薄膜具有良好的生物可降解性,对环境无害,符合现代社会的环保理念。
五、结论与展望本文研究了生物可降解抗菌复合薄膜的制备及其在食品保鲜中的应用。
通过实验证明,该薄膜具有良好的生物可降解性和抗菌性,能够有效延长食品的保鲜期。
在食品包装领域具有广阔的应用前景。
未来,我们可以进一步研究优化制备工艺,提高薄膜的性能,以满足更多领域的需求。
食品包装用壳聚糖薄膜的研究进展摘要:生物聚合物薄膜已被证明是开发功能性包装材料的优良基质,它加入了如抗菌剂、抗氧化剂、营养素和胶原蛋白等添加剂,这些制剂在储存过程中被释放到动物源性食品中,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剂是活性食品包装技术的重大进展之一。
目前,各种生物活性物质如植物提取物、壳聚糖、金属纳米粒子等抗菌剂,已广泛应用于抗菌包装系统。
可生物降解抗菌活性包装膜也已经应用于果蔬、肉品、乳制品及水产品等食品中。
本综述重点介绍了可生物降解抗菌活性包装膜在动物源性食品中的现状和应用,以期为可生物降解抗菌活性包装膜在动物源性食品的生产、运输和贮藏保鲜中的工业化应用提供理论依据。
关键词:壳聚糖;包装膜;机械性能;阻隔性;抗菌性;抗氧化性引言在食品包装领域,黏性液态食品难以彻底倾倒,部分附着在包装内表面,易造成食品浪费,增加包装回收难度,并滋生有害物质等问题。
一些非牛顿流体,如蜂蜜、番茄酱、酸奶等,其高黏度和复杂流动性常常导致食用后部分留在包装容器内表面,造成大量资源浪费。
调查显示,当消费者认为包装已被清空时,测试包装中的产品平均剩余总容量的3%~10%,因此,针对食品包装开发防粘材料、防粘涂层备受关注。
1壳聚糖分子式及简介壳聚糖是一种天然高分子化合物,其化学名称为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,颜色通常为白色或淡黄色,是通过甲壳素的过度脱乙酰作用制备的,甲壳素在自然界中广泛存在,是仅次于纤维素的第二丰富的多糖,因此从中提取的壳聚糖是一类巨大的潜在资源。
对比甲壳素,壳聚糖结构上多出-NH2基团,该基团可与大部分重金属离子配位结合,从而可应用于废水处理,同时其天然活性的直链阳离子结构具有优异的抑菌效果,因此可适用于食品包装。
但又基于较高的结晶度和玻璃化转变温度,使得壳聚糖制成的材料力学性能不足,且气体阻隔性与耐水性也不佳,大大减少了它在实际应用中的可能性。
对此常选择将壳聚糖与别的材料进行化学交联,得到新的性能优越的壳聚糖衍生物,以此提高其应用范围。
活性抗菌食品塑料包装膜的研究进展与展望何娟,李晨,李湘銮,肖乃玉,(1.仲恺农业工程学院轻工食品学院包装工程系,广东广州)(2.广东省食品绿色包装工程技术研发中心,广东广州)摘要:活性抗菌包装是未来食品防腐包装工业的发展方向,具有巨大的市场潜力。
文中从抗菌剂分类的角度介绍了活性抗菌包装的类别,通过比较具有抗菌活性、具有释放行为以及具有控制释放行为的抗菌包装发展的不同阶段所存在的优势及不足,综述了活性抗菌包装国内外的研究现状与进展,阐述了释放规律模型及动态平衡机理,展望了控释抗菌包装今后的发展趋势。
关键词:控制释放技术;动态平衡;食品抗菌包装膜食源性腐败和致病微生物是影响食品安全和品质最主要的因素,食品包装则是在食品流通领域抑制腐败和致病微生物如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等的关键技术环节。
传统的食品包装主要靠物理隔绝,即避免因外界因素干扰所导致的腐败和超标,对于食品内部因素的抑制,靠喷洒或浸渍防腐剂等方式直接将抗菌剂添加到食品中。
此做法导致2种弊端:(1)抗菌剂与食品发生一系列化学反应导致防腐剂被过量添加,高浓度的防腐剂使细菌产生耐受性,造成安全问题;(2)食品介质的稀释和防腐剂的扩散,使食品表面防腐剂浓度降低,丧失对食品的保护能力。
近年来,人们对自身健康的关注以及对食品质量的要求不断提高,因此,亟待寻求一种革新方法来抑制微生物的生长,保障食品质量、新鲜和安全。
活性抗菌包装,立意在于提高食品的品质和安全性,延长货架期。
主要手段多为活性因子先行导入聚合物材料基质、后续从成品包装中缓慢和持续释放以实现长期抗菌效果。
首先,活性抗菌控释通过定向、定量释放抗菌剂的方式来发挥其防腐保鲜的功效;其次,抗菌包装根据食品本身的生理生化特点及代谢规律有针对性地选择相应的抗菌剂。
如Fig.1所示。
1活性抗菌包装的分类利用不同种类物质实现抗菌功能的活性包装正在不断涌现,有些已经商品化生产,以代银沸石为活性成分的机体包括线型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯(PE)、聚乙烯乙醚(PVE)和橡胶,应用于膜、贴体食品、牛奶容器及纸板箱;以二氧化氯为活性成分的机体为聚烯烃,应用于膜和袋;以乙醇为活性成分的机体为二氧化硅,应用于袋;以二氧化硫为活性成分的机体为焦亚硫酸钠,应用于葡萄等水果储藏板/垫及夹层塑料板;以三氯生为活性成分的机体为聚合物和橡胶,应用于食物容器;芥末提取物的机体为环糊精,应用于聚酯涂膜及片剂。
按包装中抗菌活性功能物质的种类可大致分为无机类活性抗菌包装、有机类活性抗菌包装以及天然生物类活性抗菌包装三大类。
1.1无机类活性抗菌包装无机类活性抗菌包装是将无机类抗菌剂导入包装膜内发挥抗菌效果的一类活性包装。
常用的无机类抗菌剂可以分为2类,一类是金属离子抗菌剂,主要包括Ag、Cu、Zn及与沸石、活性炭复合而成的纳米多孔材料,该类抗菌剂可以通过与细胞膜的相互作用进入到微生物细胞内,阻碍微生物体内蛋白质的合成,影响甚至阻碍微生物的生长与繁殖。
另一类是光催化抗菌剂,主要包括ZnO、TiO2、CaO等,该类抗菌剂在光照条件下可以形成活性羟基、H2O2等物质,能严重破坏细菌细胞内原本的构造。
Chawengkijwanich等通过挤出工艺将纳米粒子TiO2掺入塑料薄膜中制备TiO2膜,通过将TiO2膜与空白膜分别经紫外光照射3h,可得TiO2膜上假单孢菌和胶红酵母菌的减少量分别为4.00log CFU/mL和2.00log CFU/mL,多于空白对照组2.65log CFU/mL和1.36log CFU/mL;用TiO2纳米复合材料的膜包装鲜梨,并在5℃的光照下储存17d,嗜温菌的数量从3.14log CFU/g降低至2.00log CFU/g,而用空白膜包装的鲜梨细菌数从3.19log CFU/g增加至4.02log CFU/g;此外,由TiO2薄膜包装的水果中酵母数从2.45log CFU/g减少到2.00log CFU/g,而空白膜的酵母数从2.10log CFU/g增加到3.37log CFU/g。
这些结果证明了TiO2纳米粒子可有效应用于水果包装。
Cibulkova等还对TiO2/PP膜的热氧稳定性进行了相关研究,得出TiO2可提高PP膜的热氧降解能力。
Li等的研究得出,ZnO涂覆的PVC膜能显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,对暴露于紫外光3h的空白膜和涂覆ZnO 的膜进行测试得出,后者对大肠杆菌的抑制效果改善了29.8%,对金黄色葡萄球菌的抑制效果改善了26.0%。
无机类抗菌剂具有较高的稳定性、广谱性,且抗菌剂发挥作用的时间远远比有机及天然生物类活性抗菌物质要长,也不会发生耐药性。
但因制作工艺复杂、造价昂贵等缺点,一些金属离子类抗菌剂在食品包装中由于易变色、易氧化及毒性等而存在明的限制性。
1.2有机类活性抗菌包装有机类活性抗菌包装是以有机类抗菌剂作为抗菌活性物质,该类抗菌剂主要包括醇类、酚类、季铵盐类、卤化物类、赛酚类、双胍类、二苯醚类、吡啶类、咪唑类、有机金属和有机氮类化合物等。
该类抗菌剂主要是通过与微生物细胞内的蛋白质发生相互作用从而抑制微生物的生长繁殖。
有机类抗菌剂来源广泛,具有高效、工艺简单、颜色稳定性好、造价便宜等优点,但有机类抗菌剂不及无机类抗菌剂稳定,在加热或者酸碱性环境下容易发生性质改变,影响抗菌性,还可能造成健康隐患。
从载体材料与抗菌剂之间的相互作用的角度出发,抗菌剂负载化是避免抗菌剂高温失活、解决抗菌剂与聚合物基体的相容性问题的有效措施。
李学红等将尼泊金乙酯和苯甲酸固载于β-环糊精中形成包合物,涂覆于丙烯酸膜中,结果发现环糊精的固载不但控制了抗菌剂的释放速度,而且还显著提高了尼泊金乙酯和苯甲酸的热稳定性,其所制备的抗菌材料用于肉制品的包装中,提高了其安全性并延长了货架期。
Mukesh等在pH为8、4℃添加戊二醛的条件下将枯草溶菌素固定于聚己内酰胺(SIP),以保护枯草溶菌素在包装材料中的活性,减少微生物的迁移量,结果表明将SIP应用于火腿和牛排的包装后,在4℃和20℃下,金黄色葡萄球菌和大肠杆菌减少了2~3倍。
于太保等通过盐酸胍与马来酸酐合成抗菌功能化马来酸酐,之后应用马来酸酐与苯乙烯共聚的手段将抗菌功能化基团引入到高分子长链上,从而实现高效、光谱、稳定性高的抗菌作用,确定了胍类高分子抗菌剂的存在,且通过抗菌实验对其抑菌效果进行研究,结果表明该胍类高分子型抗菌剂对大肠杆菌、白色念球菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌作用。
1.3天然生物类活性抗菌包装天然生物类活性抗菌剂是从动植物体内提取或微生物合成的一些天然产物,主要包括壳聚糖、细菌素、溶菌酶及植物精油等。
1.3.1植物精油类抗菌包装:精油和植物提取物的抗菌活性是由于精油富含挥发性萜类化合物和酚类颗粒。
Muriel等研究了涂有牛至精油和柠檬醛的聚丙烯(PP)薄膜,与空白对照相比,在12%CO2和4%O2的包装环境,4℃保存2d后发现,含6.7%香芹酚的牛至精油涂覆PP膜已成功减少沙拉中大肠杆菌,肠炎沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌的数量为1.40log CFU/g,00.50log CFU/g和0.36log CFU/g;同时,5%的柠檬醛涂层PP膜分别减少大肠杆菌和肠炎沙门氏菌0.36log CFU/g和0.41log CFU/g。
其他精油涂膜包括异硫氰酸烯丙酯(AIT)、迷迭香、大蒜油和肉桂醛已经被广泛研究。
Wen等在最佳静电纺丝条件下制备了聚乙烯醇(PVA)/肉桂精油(CEO)/B-环糊精(b-CD)纳米纤维膜,用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试微生物进行抗菌活性研究;在盘扩散试验中,PVA/CEO/b-CD纳米薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用,抑菌区分别为(28.9±0.3)mm和(30.5±0.4)mm;且得出PVA/CEO/b-CD纳米薄膜的抗菌性与CEO有关。
精油也被涂覆于可食性蛋白膜以评估其抗菌性能。
Seydim已经制备了含比例为1.0%~4.0%的迷迭香,牛至和大蒜精油的乳清蛋白分离(WPI)膜以测试对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌O157:H7、单核细胞增生李斯特菌、植物乳杆菌和肠炎沙门氏菌的抗菌效果。
研究人员发现,当WPI膜中大蒜精油为3%(m/v)时对所有的测试菌株显著抑制。
此外,加入了1.5%(m/m)的牛至油的WPI膜可将牛肉的货架期延长2倍,同时最大程度缓解了牛肉色泽的变化。
1.3.2溶菌酶类抗菌包装:从鸡蛋白中获得的溶菌酶能很好地抑制革兰氏阳性菌,而由于在革兰氏阴性菌细胞壁上存在保护性脂多糖(LPS)层而对其抑制效果不佳。
Barbroli等研发了溶菌酶/含乳铁蛋白的纸片,当对革兰氏阳性菌李斯特菌进行测试时发现,2种抗菌剂的存在诱导滞后期从1.86h显著延长至6.5h,而单独使用溶菌酶只将滞后期从1.86h延长至5.81h;对于革兰氏阴性菌大肠杆菌,单独使用溶菌酶只将滞后期从1.08h延至1.79h,而含乳铁蛋白的纸片诱导滞后期从1.8h延至3.25h。
Mecitoglu等提出了用溶菌酶和乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)的结合作为抗菌剂。
含有溶菌酶的玉米醇溶蛋白膜对枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌具有抑制作用,加入Na2EDTA的膜对大肠杆菌也有抑制作用。
Unalan等对含有溶菌酶(700mg/cm)和Na2EDTA(300mg/cm)的玉米醇溶蛋白膜的研究发现,在琼脂盘扩散试验中,以单增李斯特菌为测试菌,分别使用含有溶菌酶和Na2EDTA的玉米醇溶蛋白膜与单独使用含有Na2EDTA或溶菌酶的膜相比,其抑菌圈分别是后者的1.5和2.4倍,且溶菌酶和Na2EDTA相结合或单独使用Na2EDTA的玉米醇溶蛋白膜对大肠杆菌O157: H7和鼠伤寒沙门氏菌均有效,通过对比实验,分别用含有2种抗菌剂的膜和空白膜包装牛肉馅饼,5d后,前者的细菌总数和大肠杆菌总数均减少。
1.3.3壳聚糖类抗菌包装:壳聚糖是天然高分子,具有无毒、成膜性、稳定的抗菌性及生物降解性而备受关注。
壳聚糖在高pH值下的溶解度差,其应用仅在酸性介质中有效。
Liu等的研究表明在5min之内壳聚糖溶液中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌减少了大约1.00logCFU/g。
与传统聚合物相比,壳聚糖膜的唯一缺点是力学性能差,因此,常将壳聚糖涂覆于塑料薄膜上用以改善其力学性能并增强抗菌活性。
Theapsak等利用等离子体处理技术将壳聚糖涂覆在PE膜上获得了力学性能和抗菌活性俱佳的包装膜,其壳聚糖涂层结构如Fig.2所示。
Duan等报道,储存在10℃和4℃条件下,莫扎里拉奶酪和卡姆奶酪中单核细胞增生李斯特菌显著减少,分别用2%和2.5%v/v壳聚糖涂层后真空包装猪肉,冷冻储存14d,其菌落总数从6.00logCFU/g(对照)分别降至3.75logCFU/g和3.61logCFU/g。