劉喜宏 龐久寅

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越青睞包裝食品，對(duì)于食品包裝紙的運(yùn)用也有很大提升，不但要求所購(gòu)商品包裝精致、實(shí)用，在環(huán)保方面更要達(dá)到抑菌性條件[1]。包裝紙是保護(hù)包裝內(nèi)產(chǎn)品的第一道防線，其性能及化學(xué)成分關(guān)系到消費(fèi)者的身體健康，為防止微生物侵染，使用具有抑菌作用的包裝紙來(lái)包裝產(chǎn)品非常重要[2]。本文主要研究包裝紙的抗菌性能，并采用殼聚糖為抗菌劑，測(cè)定其抗菌性能。

殼聚糖是氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖通過(guò)氫鍵連接而形成的一種多用途生物聚合物，也是甲殼類、昆蟲(chóng)和真菌類中最豐富的天然聚合物[3]。殼聚糖無(wú)毒，且具有良好的生物降解性和生物相容性，其突出的生物活性功能性質(zhì)強(qiáng)，良好的成膜特性和較強(qiáng)的抗菌防腐保鮮能力已引起國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注和重視，殼聚糖作為天然和安全的食品防腐保鮮劑和抗菌劑已成為國(guó)內(nèi)外食品包裝紙抗菌的研究熱點(diǎn)[4]。

1 試驗(yàn)原料和方法

1.1 試驗(yàn)原料

氫氧化鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠）、鹽酸（天津市永達(dá)化學(xué)試劑有限公司）、甲酸（天津市永大化學(xué)試劑有限公司）、亞硫酸氫鈉（天津市永達(dá)化學(xué)試劑有限公司）、高錳酸鉀（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）、5H2O·CuSO4。

1.2 主要試驗(yàn)儀器和設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋、電動(dòng)攪拌器、分析天平、電子萬(wàn)用爐、高速離心機(jī)、立式蒸汽滅菌器、細(xì)菌培養(yǎng)箱、高速多功能粉碎機(jī)、立式壓力蒸汽滅菌器。

1.3 不溶性殼聚糖提取

取一定數(shù)量的蝦、蟹殼，除去殘肉和雜質(zhì)，用清水洗凈，在陽(yáng)光下曬干，粉碎。用120 mL的鹽酸溶液泡制24 h，再用70 ℃清水過(guò)濾，過(guò)濾后再用120 mL的鹽酸溶液泡制24 h，再過(guò)濾，合并這兩次的鹽酸溶液，再用清水洗滌，過(guò)濾，甩干，其作用是去除殼中的鈣。除鈣后用45%氫氧化鈉浸泡，用水浴鍋加熱至沸騰，并保持沸騰4 h，趁熱過(guò)濾，過(guò)濾后用清水洗滌至中性，目的是脫蛋白。脫蛋白后用0.7%的高錳酸鉀浸泡1～2 h，過(guò)濾，然后用0.6%的亞硫酸氫鈉漂白1～2 h，過(guò)濾，日曬干燥，得到不溶性殼聚糖[5]。

1.4 可溶性殼聚糖的制備

不溶性殼聚糖為非脫乙?；暮嗵穷愇?，不溶于水，也不溶于一般有機(jī)溶劑，僅能溶于酸性水溶液，形成膠狀物，只有脫去乙?；艜?huì)成為可溶性殼聚糖，可溶性殼聚糖制備如下：用45%氫氧化鈉浸泡不溶性殼聚糖，水浴加熱至60 ℃，保溫?cái)嚢? h，冷卻至室溫，靜止8 h，過(guò)濾，用70 ℃清水洗滌兩次，過(guò)濾，甩干，再重復(fù)上述操作一次，于80 ℃真空干燥，得白色片狀殼聚糖。將可溶性殼聚糖少量用5%甲酸溶液或冰醋酸水溶液浸泡數(shù)分鐘以上，可得乳白色溶液，殼聚糖已成為可溶性[6]。

1.5 抑菌試驗(yàn)

1）抗菌包裝紙的制備。

將市面上購(gòu)買(mǎi)的普通包裝紙浸泡于配制好的濃度分別為2%、6%、10%的殼聚糖水溶液24 h，然后在60 ℃下進(jìn)行干燥，制成抗菌包裝紙[7]。

2）細(xì)菌培養(yǎng)。

在大燒杯中放入0.6 g的牛肉膏、2 g蛋白胨、1 g氯化鈉，然后加200 mL的水，用筆在燒杯外做好標(biāo)記，放在電磁爐上加熱[8]。待燒杯內(nèi)各組溶解后，不斷攪拌以免粘底。然后用立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌器滅菌30 min。然后植入大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h[9]。

3）抑菌試驗(yàn)操作過(guò)程。

將金黃色葡萄球菌、大腸桿菌培養(yǎng)物密集均勻地涂布于整個(gè)平板，盡可能涂布得致密而均勻[10]。將有殼聚糖的抗菌包裝紙片用鑷子分別貼于平板內(nèi)部，紙和紙之間有一定的距離，目的是將抗菌包裝紙與培養(yǎng)基表面緊貼，還可以用鑷子輕輕地按壓紙片，從而使紙片和培養(yǎng)基表面牢牢貼住[11]。紙片在培養(yǎng)基上面以相互接近的距離貼若干抗菌紙片，直徑為90 mm平板可貼7～8個(gè)抗菌包裝的紙片。將制備的含有殼聚糖抗菌劑的包裝紙片放入裝有大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的平板上后，將平板放置到37 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后，觀察抑菌環(huán)是否增大。

4）包裝紙抗菌性能的測(cè)定。

分別將配置好含濃度為2%、6%、10%的殼聚糖抗菌劑的包裝紙片放入細(xì)菌中觀察抑菌環(huán)的增大情況，取出培養(yǎng)好的平板觀察抑菌效果，用游標(biāo)卡尺精確測(cè)量濾紙片周?chē)志χ睆降拇笮?mm)，測(cè)3次求平均值。測(cè)完后放回恒溫箱。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 殼聚糖提取正交試驗(yàn)結(jié)果

選取時(shí)間（A）、溫度（B）和堿濃度（C）為正交試驗(yàn)表的三個(gè)因素，并且分別進(jìn)行9組試驗(yàn)以確定殼聚糖提取的最佳工藝參數(shù)，殼聚糖提取正交試驗(yàn)表結(jié)果如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)表Tab.1 Table of orthogonal test

通過(guò)試驗(yàn)可以得出對(duì)殼聚糖提取的主次因素為：時(shí)間＞堿濃度＞溫度，為了使殼聚糖提取效果達(dá)到最佳，采用最佳工藝參數(shù)為A1B2C2，即加熱時(shí)間為4 h，加熱溫度為70 ℃，堿濃度為45%氫氧化鈉溶液，對(duì)應(yīng)的殼聚糖提取率為52.00%。

2.2 包裝紙抗菌性能的測(cè)定

本試驗(yàn)采用金色葡萄球菌和大腸桿菌作為測(cè)試菌體，通過(guò)抑菌環(huán)的大小來(lái)判斷殼聚糖的抑菌性能。結(jié)果如表2所示。

表2 抑菌性能測(cè)試結(jié)果Tab.2 Antimicrobial performance test results

試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)抗菌劑濃度為6%時(shí)，抑菌環(huán)達(dá)到飽和狀態(tài)，而10%殼聚糖對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果略高于6%濃度的殼聚糖，對(duì)大腸桿菌的抑制效果則略低于6%濃度的殼聚糖。10%濃度的殼聚糖與6%濃度的殼聚糖的效果相差無(wú)幾?？紤]成本等因素，在生產(chǎn)抗菌包裝紙中應(yīng)選擇濃度為6%的抗菌劑，效果最好。多則浪費(fèi)成本，少則達(dá)不到最佳抑菌效果。

3 結(jié) 論

1）通過(guò)正交試驗(yàn)表，可以看出：在時(shí)間、堿濃度、溫度三個(gè)影響因素中，時(shí)間對(duì)提取率的影響最大，其次為堿濃度，影響最小的是溫度，實(shí)驗(yàn)室最佳工藝條件為用45%的氫氧化鈉處理，在70 ℃下保溫4 h，即可得到最佳提取率52.00%。

2）根據(jù)抑菌環(huán)的試驗(yàn)效果顯示，當(dāng)殼聚糖濃度達(dá)到6%時(shí)，對(duì)大腸桿菌抑制性能最佳；當(dāng)殼聚糖濃度達(dá)到10%時(shí)，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果最佳。

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