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        玉米淀粉-聚乙烯醇抗菌包裝薄膜的制備與性能研究

        2018-10-24 03:13:28孟令偉王洪江
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2018年19期
        關(guān)鍵詞:酵母菌質(zhì)量

        孟令偉,王洪江,劉 偉

        (黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),黑龍江大慶 163319)

        抑菌包裝薄膜屬于功能性包裝薄膜的一種類型,與傳統(tǒng)的塑料包裝材料相比,具有較好的抑菌性,可直接作為食品的內(nèi)包裝,保質(zhì)、保鮮效果較好[1]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)抑菌包裝薄膜的研究較多,尤其注重制備工藝與性能的研究[2-4]。抑菌包裝薄膜的抑菌性突出,但也存在諸多不足之處,如機(jī)械強(qiáng)度偏低、阻水性差、耐腐蝕性差等。納他霉素(Natamycin)是一種高效、廣譜、安全的抗真菌生物食品防腐劑,可用于抑制食品中的霉菌、酵母菌生長。納他霉素具有一定的耐熱性,對(duì)人體無害,因其溶解度很低,通常用于食品的表面防腐。由PVA 制得的薄膜具有無毒無味、透明度高、氣體阻隔性好、降解速度快和力學(xué)性能良好等特點(diǎn)[5]。試驗(yàn)以玉米淀粉、聚乙烯醇和甘油為原料,采用流延法制備可降解包裝薄膜。用噴涂的方式將納他霉素置于可降解包裝薄膜表面,對(duì)薄膜的透氣性、透濕性、力學(xué)性能和抑菌性進(jìn)行測定,研究抑菌劑的添加量對(duì)薄膜綜合性能的影響。

        1 材料與方法

        玉米淀粉,長春大華淀粉有限公司提供;聚乙烯醇(PVA),鄭州市三福生物科技有限公司提供;甘油(丙三醇)分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供;黑曲霉菌(Aspergillus niger)、青霉菌(Penicillium)、酵母菌(Yeast),黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院提供;馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA),北京奧博星生物技術(shù)有限公司提供。

        JJ-1型精密電動(dòng)攪拌儀,江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品;HWS24型電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科技有限公司產(chǎn)品;101-2A型電熱鼓風(fēng)干燥箱,天津泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品;螺旋測微器,長春市小型儀器制造有限公司產(chǎn)品;TSY-T1L型透濕性測試儀、ZLD型電子拉力試驗(yàn)機(jī)、BTY-B1型薄膜透氣測試儀,濟(jì)南蘭光機(jī)電有限公司產(chǎn)品;LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器,上海申安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品;DRP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品;FA25型乳化均質(zhì)機(jī),上海弗魯克科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

        將6.5 g玉米淀粉,6 g聚乙烯醇,4 mL甘油混合,用蒸餾水定容至100 mL,于80 ℃水浴條件下充分?jǐn)嚢?0 min,玻璃板流延,于80 ℃下恒溫烘干3 h,室溫冷卻24 h后揭膜。

        配制不同質(zhì)量濃度的納他霉素溶液(0.10,0.15,0.20,0.25,0.30) g/mL,組號(hào)分別為A,B,C,D,E,按10 mL/m2的計(jì)量均勻噴涂于薄膜的表面,于30 ℃恒溫干燥0.5 h,室溫保存?zhèn)溆?。未噴涂納他霉素溶液的薄膜為對(duì)照組。

        1.3.1 拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率

        取100 mm×15 mm試樣,按GB10739對(duì)試樣進(jìn)行溫濕度預(yù)處理,用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)測定。

        1.3.2 透氣性

        取100 mm×100 mm的試樣,按GB10739對(duì)試樣進(jìn)行溫濕度預(yù)處理,用薄膜透氣測試儀測定。

        1.3.3 透濕性

        取100 mm×100 mm的試樣,按GB10739對(duì)試樣進(jìn)行溫濕度預(yù)處理,用透濕性測試儀測定。

        1.3.4 抑菌性能

        將1 mL菌落總數(shù)為1×105CFU/mL的黑曲霉菌用無菌玻璃棒均勻涂于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上,當(dāng)菌液完全擴(kuò)散后,用滅菌后的打孔器切下直徑為1.5 cm的薄膜放于培養(yǎng)基的中心位置(整個(gè)過程在無菌環(huán)境下進(jìn)行)。其他菌種操作與黑曲霉菌相同。將培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)于37 ℃條件下恒溫培養(yǎng)24 h后,觀察膜表面菌體生長現(xiàn)象及抑菌圈的直徑。

        2 結(jié)果與討論

        薄膜的機(jī)械性能隨納他霉素質(zhì)量濃度變化見表1。

        由表1可知,隨著納他霉素溶液質(zhì)量濃度的逐漸增大,薄膜的拉伸強(qiáng)度也在逐漸的增大。相對(duì)于對(duì)照組,A組薄膜的拉伸強(qiáng)度變化不顯著(p>0.05),B,C,D,E組的拉伸強(qiáng)度則顯著增大(p<0.05),而各組薄膜的斷裂伸長率則無顯著變化(p>0.05)??估瓘?qiáng)度主要受膜體分子間氫鍵強(qiáng)弱的影響。納他霉素溶液均勻滲透至薄膜內(nèi)部,增強(qiáng)了玉米淀粉與PVA分子間的氫鍵作用力。

        表1 薄膜的機(jī)械性能隨納他霉素質(zhì)量濃度變化

        透氣系數(shù)和透濕量隨納他霉素質(zhì)量濃度變化見表2。

        表2 透氣系數(shù)和透濕量隨納他霉素質(zhì)量濃度變化

        由表2可知,隨著納他霉素質(zhì)量濃度的升高,薄膜對(duì)O2和CO2的透氣系數(shù)逐漸增大,即薄膜對(duì)氣體的阻隔性能逐漸下降,質(zhì)量濃度在0~0.20 g/mL時(shí),透氣系數(shù)無顯著差異(p>0.05);在0.20~0.30 g/mL時(shí),透O2系數(shù)顯著上升(p<0.05)。噴涂不同質(zhì)量濃度的納他霉素溶液對(duì)薄膜的透濕性能無顯著影響(p>0.05)。納塔霉素均勻滲透入薄膜內(nèi),干擾了分子間固有的氫鍵作用力,導(dǎo)致氣體容易進(jìn)入和通過薄膜。而水分子體積較大,故薄膜對(duì)水蒸氣的阻隔性無明顯變化。

        抑菌包裝薄膜對(duì)黑曲霉菌的抑菌效果見圖1,抑菌包裝薄膜對(duì)青霉菌的抑菌效果見圖2,抑菌包裝薄膜對(duì)酵母菌的抑菌效果見圖3,抑菌圈直徑隨納他霉素質(zhì)量濃度變化見圖4。

        圖1 抑菌包裝薄膜對(duì)黑曲霉菌的抑菌效果

        由圖1 ~圖3可知,對(duì)照組中,平皿和薄膜被黑曲霉菌完全覆蓋。當(dāng)質(zhì)量濃度為0.10 g/mL時(shí),薄膜邊緣有少量菌絲存在;當(dāng)添加的質(zhì)量濃度為0.20 g/mL時(shí),薄膜表面及邊緣較小范圍內(nèi)無菌絲生長;當(dāng)添加質(zhì)量濃度為0.30 g/mL時(shí),薄膜完全無菌絲生長,且薄膜邊緣的菌絲也未見長出。

        圖2 抑菌包裝薄膜對(duì)青霉菌的抑菌效果

        圖3 抑菌包裝薄膜對(duì)酵母菌的抑菌效果

        圖4 抑菌圈直徑隨納他霉素質(zhì)量濃度變化

        由圖4可知,抑菌薄膜對(duì)3個(gè)菌種的抑菌環(huán)直徑隨納他霉素質(zhì)量濃度的升高而逐漸增大。當(dāng)納他霉素溶液質(zhì)量濃度由0.20 g/mL增加至0.30 g/mL時(shí),薄膜周圍的抑菌環(huán)越來越大,此時(shí)黑曲霉菌、青霉菌和酵母菌對(duì)應(yīng)的最大抑菌環(huán)直徑分別為31.17,28.50,23.17 mm。顯然,質(zhì)量濃度為0.30 g/mL的納他霉素對(duì)應(yīng)的包裝薄膜具有更好的抑制效果。

        3 結(jié)論

        納他霉素能夠顯著提升玉米淀粉-聚乙烯醇包裝薄膜的抑菌性能,但對(duì)薄膜的機(jī)械性能和透氣性能也有顯著影響。隨納他霉素質(zhì)量濃度的增大,薄膜的拉伸強(qiáng)度逐漸增大,而透氣性能則逐漸下降,質(zhì)量濃度較高的納他霉素溶液能夠使薄膜對(duì)黑曲霉菌、青霉菌和酵母菌的抑菌能力顯著增強(qiáng)。在配比為玉米淀粉6.5%(W/V),PVA 5.5%(W/V),甘油4%(V/V) 的包裝薄膜上噴涂質(zhì)量濃度為0.30 g/mL的納他霉素溶液所得的抑菌包裝薄膜的機(jī)械性能和抑菌性能最佳,但阻隔性能下降明顯。

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