梁艷文，嚴(yán)文靜，趙見營(yíng)，趙 媛，趙國(guó)峰，章建浩*

（國(guó)家肉品質(zhì)量與安全控制工程技術(shù)研究中心，江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

聚偏二氯乙烯（[CH2-CCl2]n，polyvinylidene chloride，PVDC）為偏二氯乙烯和氯乙烯形成的共聚物，是一種結(jié)構(gòu)靈活、化學(xué)穩(wěn)定性好的高阻隔性包裝材料，其阻隔性能受溫度變化的影響較小[1-2]。同時(shí)，PVDC無(wú)毒、安全可靠，被廣泛用于包裝肉制品[3]、休閑食品[4]、茶葉[5]、蛋制品[6]等。伴隨著PVDC在眾多行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，其固有的使用缺陷也逐步顯現(xiàn)，例如乳液黏稠、起泡、不均勻、不耐熱、易變黃、黏著性差、成膜厚度不均等[7-8]；因此，PVDC乳液及其成膜改性已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Jomekian等[9]利用PEO-MCM-41改性PVDC，提高了PVDC膜的機(jī)械性能；Bhaskar等[10]在PVDC加工過(guò)程中加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，延長(zhǎng)其加工周期的同時(shí)降低了乳液的黏度，從而增加其流動(dòng)性。

納米粒子由于其尺寸較小，具有極大的比表面積、表面能以及宏觀物質(zhì)所不具備的特性，應(yīng)用較多的如表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)[11-12]。自德國(guó)科學(xué)家Gleiter[13]提出“納米晶體材料”的概念后，納米材料已引起世界科技界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、光電學(xué)、化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，利用納米粒子改性食品包裝材料逐漸成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，主要包括納米SiO2、納米TiO2、納米Ag、納米層狀硅酸鹽、納米a-Fe2O3等。其中納米Ag在抗菌方面具有高效快速的特點(diǎn)，在較低的濃度范圍內(nèi)依然具有很強(qiáng)的抗菌性能，是目前常用的抗菌材料之一，常被廣泛用于生物傳感[14]、催化[15]、抗菌[16]等領(lǐng)域。但納米Ag易聚集，結(jié)構(gòu)單一；而納米SiO2尺寸小，疏松多孔，比表面積大，具有良好的透光性、生物兼容性等優(yōu)異性能，是一種良好的載體材料，可以避免納米顆粒的聚集并提高納米顆粒的穩(wěn)定性。Ag@SiO2核殼型納米顆?？勺鳛橛行У目咕鷦?，而且銀核可通過(guò)多孔的SiO2殼層釋放銀離子，提供良好的緩釋性及持久的抗菌性能。因此其在抗菌[17]、檢測(cè)[18]、催化[19]及電化學(xué)[20]等方面得到廣泛應(yīng)用。如杜華梅[21]采用循環(huán)伏安法以納米族復(fù)合材料為催化劑，研究了其對(duì)H2O2及硝基化合物的電化學(xué)檢測(cè)；Guo Liangqia等[22]將納米Ag@SiO2應(yīng)用于金屬熒光增強(qiáng)，但利用納米Ag@SiO2改性PVDC包裝材料還鮮見報(bào)道。因此，本研究采用具有抑菌作用的納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜液，通過(guò)乳液的抑菌性、流動(dòng)性和結(jié)構(gòu)表征確定PVDC改性的可行性，并通過(guò)改性的PVDC涂膜液延長(zhǎng)清潔雞蛋的保質(zhì)期，以期為PVDC在食品包裝保鮮中的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

清潔雞蛋 南京祿口禽業(yè)發(fā)展有限公司；硝酸銀、正硅酸乙酯（tetraethylorthosilicate，TEOS） 阿拉丁試劑（上海）有限公司；硼氫化鈉 美國(guó)Sigma公司；無(wú)水氯化鈣、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）（分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

85-2型恒溫磁力加熱攪拌器 常州國(guó)華電器公司；CTHI-250型恒溫恒濕箱 上海施都凱儀器有限公司；AUY120型電子天平 日本島津公司；HP8183型電吹風(fēng)荷蘭皇家飛利浦公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海和晟儀器科技有限公司；COF10/4-W型磁力耦合式聚合釜 威海匯鑫化工機(jī)械有限公司；evo18掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，SEM） 德國(guó)蔡司公司；D8 Advance多晶X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）儀 德國(guó)Bruker-AXS公司。

1.3 方法

1.3.1 納米Ag@SiO2制備

參考Yan Wenjing等[23]的合成方法，取一個(gè)潔凈的錐形瓶置于冰浴中，依次加入20 mL純凈水、5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone，PVP）溶液、0.6 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%硼氫化鈉溶液，混合一定時(shí)間，用兩支50 mL針管分別裝5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% PVP溶液和5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1% AgNO3溶液。兩支管固定在微流注射泵的兩邊，以30 mL/h的速率同時(shí)將兩種溶液加入到冰浴的錐形瓶中，邊攪拌邊加入，直至反應(yīng)結(jié)束，溶液從無(wú)色變?yōu)榈S色。將反應(yīng)物置于80 ℃反應(yīng)2 h，去除未反應(yīng)的硼氫化鈉，于13 000 r/min、4 ℃下離心20 min，并用去離子水洗滌，得到納米Ag。將納米Ag超聲重懸于20 倍體積的乙醇中。取10 mL納米Ag-乙醇混合液于燒杯中，邊攪拌邊依次加入1 mL氨水和6 μL TEOS。用封口膜封口并持續(xù)攪拌2 h后于13 000 r/min、4 ℃下離心20 min，得到Ag@SiO2核殼型納米顆粒。

1.3.2 PVDC乳液的制備

參照馬磊等[6]的合成方法，將440.0 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%氫氧化鈉溶液加入到三口燒瓶中，然后加入130.0 g三氯乙烷和0.5 g對(duì)苯二酚，65 ℃下通氮?dú)鈹嚢枋蛊浞磻?yīng)，兩次蒸餾產(chǎn)物后收集31～33 ℃的餾分，即為偏氯乙烯單體。向磁力耦合式聚合釜中加入150.0 g蒸餾水、1.0 g辛基酚聚氧乙烯基醚、2.5 g SDS、0.2 g亞硫酸氫鈉和0.5 g過(guò)硫酸鉀，抽真空后加入10.0 g丙烯酸甲酯以及90.0 g偏氯乙烯單體，充入氮?dú)庵脸海?00 r/min攪拌10 min后再加熱至50 ℃，反應(yīng)10 h即得到PVDC乳液。

1.3.3 納米Ag@SiO2改性PVDC及成膜

納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料：取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的SDS于85 ℃溶解于蒸餾水中，冷卻至25 ℃；向SDS溶液中緩慢加入所需的納米Ag@SiO2，3 000 r/min、25 ℃攪拌5 min；將上述納米Ag@SiO2水溶液與PVDC乳液按照質(zhì)量比1∶1混合，于25 ℃、1 000 r/min攪拌25 min，即為納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料。利用溶液插層-流延成膜法[24]制備PVDC乳液成膜。

1.3.4 納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料成膜性能的測(cè)定

納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.07%、0.14%、0.21%、0.28%、0.35%、0.42%，制備納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料，分析不同納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)下改性PVDC乳液的黏度、阻水性能及結(jié)構(gòu)特征。

1.3.5 納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料成膜殺菌性能的測(cè)定

1.3.5.1 殺菌性能的測(cè)定

取凍存的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌，接種于營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，置于37 ℃的恒溫振蕩搖床中培養(yǎng)24 h，然后7 000 r/min、4 ℃離心7 min，取沉淀用生理鹽水重懸并稀釋至107CFU/mL，備用。分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0.07%、0.14%、0.21%、0.28%、0.35%、0.42%的納米Ag@SiO2改性PVDC乳液并制備成薄膜材料，并用粉碎機(jī)將其制成粉末。取1 g成膜材料，分別加入到10 mL菌液中，以PVDC組（納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%）作為空白對(duì)照（CK），于37 ℃下培養(yǎng)。分別在1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 h時(shí)取出0.5 mL菌液，加入4.5 mL生理鹽水，搖勻，制成體積比1∶10的樣品稀釋液，依次進(jìn)行梯度稀釋。取3 個(gè)適宜稀釋度的樣品稀釋液100 μL涂布于平板中，大腸桿菌涂布于結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂培養(yǎng)基瓊脂平板上，金黃色葡萄球菌涂布于甘露醇高鹽瓊脂平板上。每個(gè)稀釋度涂3 個(gè)平板。于37 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，記錄平板菌落數(shù)。

1.3.5.2 SEM觀察

按照1.3.5.1節(jié)方法，成膜材料與大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作用6 h后，吸取8 mL菌液于3 000 r/min、7 ℃下離心5 min，吸出4 mL上清液，同時(shí)加入4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛固定液固定3 min，5 000 r/min離心5 min，棄去上清液，隨后用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）清洗沉淀3～4 次，最后加入1 mL 2.5%戊二醛固定液固定，采用SEM觀察。

1.3.6 納米Ag@SiO2改性PVDC基涂膜材料對(duì)清潔雞蛋保鮮效果的影響

將清潔雞蛋浸沒(méi)于25 ℃涂膜液中，浸泡10 s后撈出并吹干，分析不同涂膜材料的涂膜效果。將不同處理組置于25 ℃、相對(duì)濕度70%下分別貯藏1、2、3、4、5、6、7、8 周，分析納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料對(duì)清潔雞蛋貯藏保鮮效果（質(zhì)量損失率、哈夫單位、菌落總數(shù)、蛋黃指數(shù)）的影響。具體涂膜材料及分組如下：對(duì)照組（CK）：雞蛋表面無(wú)任何涂膜包裝材料；PVDC組（T1）：未改性PVDC與水以質(zhì)量比1∶1混合后進(jìn)行清潔雞蛋涂膜；改性聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）組（T2）：參考顧鳳蘭等[25]的方法，制備玉米油改性的PVA涂膜材料進(jìn)行清潔雞蛋涂膜；納米Ag@SiO2改性PVDC組（T3）：以納米Ag@SiO2改性PVDC為涂膜材料進(jìn)行清潔雞蛋涂膜。

1.3.7 指標(biāo)測(cè)定

1.3.7.1 粒徑分析

利用納米粒度及Zeta電位儀分析納米Ag@SiO2粒徑分布，并利用透射電子顯微鏡觀察。

1.3.7.2 黏度測(cè)定

采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定樣品的黏度。在室溫下將配制好的涂膜液放于旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)中，每個(gè)樣品測(cè)3 次取平均值，單位為Pa·s。

1.3.7.3 阻水性測(cè)定

在玻璃杯中放入干燥后粒度為2 mm的無(wú)水CaCl2至杯口5 mm處。將均勻、無(wú)孔洞、平整的薄膜測(cè)量其厚度后緊密固定在玻璃杯口上，稱質(zhì)量后放入37 ℃、相對(duì)濕度85%的恒溫恒濕箱中，每隔6 h稱量玻璃杯的質(zhì)量，依據(jù)公式（1）計(jì)算透濕率[26]。透濕率越小，成膜阻水性越高。

式中：Δm為玻璃杯質(zhì)量的增量/g；Δt為測(cè)定時(shí)間間隔/s；S為薄膜的有效面積/m2。

1.3.7.4 XRD分析

XRD分析在D8 Advance多晶XRD儀上進(jìn)行，測(cè)試條件：室溫，X射線波長(zhǎng)λ＝0.154 nm，Cu靶K線，石墨單色器，管壓40 kV，管流40 mA，步長(zhǎng)0.02°，掃描速率4（°）/min，掃描范圍20°～80°，最后由陣列探測(cè)器接收測(cè)定數(shù)據(jù)。

1.3.7.5 SEM觀察

不同處理組PVDC復(fù)合膜經(jīng)液氮脆斷獲得斷面表面，鍍金后利用SEM觀察斷面表觀形態(tài)，加速電壓5.0 kV。

1.3.7.6 菌落總數(shù)測(cè)定

在超凈工作臺(tái)中用酒精棉球?qū)Φ皻け砻娉浞窒荆缓蟠蜷_蛋殼，將雞蛋內(nèi)容物倒入無(wú)菌燒杯中，充分?jǐn)嚢瑁沟扒?、蛋黃混合均勻。取1 mL雞蛋內(nèi)容物分別注入盛有9 mL滅菌膜稀釋液的試管內(nèi)，經(jīng)充分振搖做成體積比1∶10的均勻稀釋液。10 倍梯度稀釋樣品勻液，吸取2～3 個(gè)適宜稀釋度的樣品勻液1 mL于無(wú)菌培養(yǎng)皿中央，每個(gè)稀釋度作3 個(gè)平行。同時(shí)，分別吸取1 mL空白無(wú)菌生理鹽水于無(wú)菌培養(yǎng)皿中作為空白對(duì)照。注入冷卻至43～47 ℃的營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基約15 mL，迅速轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿使其混合均勻，待瓊脂凝固后，置于（36±1）℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)（48±2）h，對(duì)生長(zhǎng)的菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.3.7.7 質(zhì)量損失率的測(cè)定

用精度為0.001 g的電子天平稱量雞蛋的質(zhì)量，依據(jù)公式（2）計(jì)算貯藏清潔雞蛋的質(zhì)量損失率。

式中：m1為清潔雞蛋初始質(zhì)量/g；m2為清潔雞蛋貯藏一段時(shí)間后的質(zhì)量/g。

1.3.7.8 哈夫單位的測(cè)定

利用游標(biāo)卡尺測(cè)定濃厚蛋白的高度，用精度為0.001 g的電子天平稱量雞蛋的質(zhì)量，按公式（3）計(jì)算哈夫單位（HU）[27]。

式中：H為蛋白高度/mm；m為雞蛋質(zhì)量/g。

1.3.7.9 蛋黃指數(shù)的測(cè)定

使用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)定蛋黃高度及寬度，按式（4）計(jì)算蛋黃指數(shù)（YI）。

式中：H為蛋黃高度/mm；W為蛋黃寬度/mm。

1.3.7.10 銀的滲透量的測(cè)定

選取納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜液涂膜后的清潔雞蛋，剝離蛋殼膜，利用分離器將蛋清、蛋黃分離，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定蛋清及蛋殼膜中銀元素的含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)利用Excel軟件進(jìn)行處理，用SAS 9.2軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA），利用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（n＝3），P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米Ag@SiO2結(jié)構(gòu)表征分析

圖1 納米Ag@SiO2透射電子顯微鏡圖Fig.1 Transmission electron micrographs of nano-Ag@SiO2

從圖1中可以看出，SiO2包覆于納米Ag外層，納米Ag@SiO2呈單分散狀態(tài)，粒徑均一，體系中沒(méi)有明顯的顆粒聚集，且?guī)缀鯖](méi)有找到單獨(dú)的銀核。從圖2中可以看出，納米Ag@SiO2顆粒尺寸集中在100 nm左右，粒徑分布較為均勻。從圖3中可以看出，在2θ為38.15°、44.10°、64.55°、77.65°處出現(xiàn)了納米銀的4 個(gè)特征衍射峰（銀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為38.096°、44.257°、64.406°、77.452°），分別對(duì)應(yīng)納米銀的（111）、（200）、（220）和（311）4 個(gè)特征晶面。說(shuō)明納米銀在Ag@SiO2核殼結(jié)構(gòu)中以晶體的形式存在。此外，在2θ為21.00°處出現(xiàn)了SiO2的特征吸收峰，說(shuō)明SiO2以無(wú)定型態(tài)存在。

圖2 納米Ag@SiO2粒徑分布Fig.2 Particle size histogram of nano-Ag@SiO2

圖3 納米Ag@SiO2 XRD圖譜Fig.3 X-ray diffraction (XRD) pattern of nano-Ag@SiO2

2.2 納米Ag@SiO2改性PVDC乳液成膜性能分析

圖4 納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PVDC乳液黏度（A）及成膜透濕率（B）的影響Fig.4 Effect of nano-Ag@SiO2 addition on PVDC viscosity (A) and water vapor permeability (B)

由于PVDC乳液黏度較高，導(dǎo)致其在涂膜過(guò)程中存在結(jié)塊、氣泡等不良現(xiàn)象，不利于涂膜穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)納米Ag@SiO2改性后可以有效降低PVDC乳液黏度。從圖4A中可以看出，隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，乳液黏度呈顯著的下降趨勢(shì)（P＜0.05），但是隨著納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.21%時(shí)，乳液黏度無(wú)顯著變化（P＞0.05）。由此可以看出，納米Ag@SiO2可以顯著降低PVDC乳液的黏度，增加其流動(dòng)性。這主要是因?yàn)榧{米Ag@SiO2與PVDC分子通過(guò)“物理鍵”穩(wěn)定地結(jié)合在PVDC長(zhǎng)鏈的外側(cè)基團(tuán)中，從而減小了PVDC長(zhǎng)鏈分子間的相互作用而使黏度降低。同時(shí)，納米Ag@SiO2改性PVDC材料后，可顯著提高PVDC的成膜阻水性（圖4B）。隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，成膜透濕率持續(xù)減小。這主要是因?yàn)榧{米Ag@SiO2與PVDC結(jié)合后，可以縮小PVDC分子間隙，提高其致密度。

2.3 納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料成膜結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 片層間距分析

圖5 PVDC復(fù)合膜材料XRD圖譜分析Fig.5 XRD patterns of PVDC and composite packaging material

為了研究不同納米Ag@SiO2與PVDC復(fù)合后其片層間距的變化，對(duì)復(fù)合膜材料進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖5所示。當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.07%納米Ag@SiO2后，在2θ為24.781°處出現(xiàn)衍射峰，根據(jù)Bragg方程λ＝2dsin θ（λ為X射線入射光波長(zhǎng)，此處為0.154 nm；d為片層間平均距離；θ為半衍射角）計(jì)算得出，對(duì)應(yīng)的片層間距為0.359 nm。隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合膜的衍射峰發(fā)生了一定程度的位移，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.21%納米Ag@SiO2和0.35%納米Ag@SiO2的復(fù)合膜分別轉(zhuǎn)移至25.081°、25.182°，峰高變高。對(duì)應(yīng)的片層間距分別為0.355、0.353 nm。

2.3.2 成膜結(jié)構(gòu)變化分析

2.2 節(jié)及2.3.1節(jié)結(jié)果表明納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響PVDC涂膜材料結(jié)構(gòu)及性能。從圖6中也可以看出，當(dāng)未添加納米Ag@SiO2時(shí)，PVDC成膜存在較多的空隙，影響了其阻隔性能；當(dāng)添加適量納米Ag@SiO2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.07%）時(shí)，改性PVDC成膜空隙減小；當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%時(shí)，納米Ag@SiO2可以有效地填充于PVDC材料的分子空隙中，從而提高其阻隔性能。但是，隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增加，在PVDC膜結(jié)構(gòu)中明顯存在納米Ag@SiO2的結(jié)塊現(xiàn)象。因此，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.21%納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜液，并研究其對(duì)清潔雞蛋的貯藏保鮮效果。

圖 6 納米Ag@SiO2改性PVDC成膜SEM圖Fig.6 Scanning electron microscopy (SEM) of nano-Ag@SiO2-modified PVDC coating

2.4 納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料成膜殺菌性分析

2.4.1 納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料對(duì)大腸桿菌殺菌作用分析

圖7 改性PVDC對(duì)大腸桿菌的抑菌性能Fig.7 Bactericidal effect of modified PVDC on Escherichia coli

從圖7可以看出，改性后的PVDC對(duì)大腸桿菌有極強(qiáng)的殺菌作用，并且隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加及殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，大腸桿菌活菌數(shù)明顯降低。與CK組相比，當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%時(shí)，活菌數(shù)量無(wú)明顯變化。當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.07%時(shí)，大腸桿菌活菌數(shù)量隨作用時(shí)間的延長(zhǎng)急劇減少。當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.28%時(shí)，作用7.5 h后無(wú)法檢測(cè)到活菌；當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35%時(shí)，作用6.0 h時(shí)已無(wú)法檢測(cè)到活菌。為了進(jìn)一步分析納米Ag@SiO2改性PVDC對(duì)致病菌的殺菌作用，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%的納米Ag@SiO2改性PVDC乳液并成膜，通過(guò)SEM觀察在抑菌6 h后大腸桿菌的形態(tài)。從圖8中可以看出，正常大腸桿菌菌體形態(tài)大小基本一致，結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞表面光滑規(guī)整。當(dāng)與納米Ag@SiO2改性PVDC作用后，菌體形態(tài)發(fā)生變化，細(xì)菌出現(xiàn)皺縮，部分細(xì)胞表面出現(xiàn)凹陷，細(xì)胞內(nèi)容物泄漏。

圖8 改性PVDC處理前后大腸桿菌SEM觀察結(jié)果Fig.8 SEM of E. coli before and after treatment with modified PVDC

2.4.2 納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料對(duì)金黃色葡萄球菌殺菌作用

圖9 改性PVDC對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌性能Fig.9 Bactericidal effect of modified PVDC on Staphylococcus aureus

從圖9可以看出，隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，改性PVDC對(duì)金黃色葡萄球菌殺菌作用明顯增強(qiáng)；隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，金黃色葡萄球菌的活菌數(shù)明顯降低。當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.28%時(shí)，作用7.5 h后活菌數(shù)降低至4.2（lg（CFU/g）），而對(duì)于大腸桿菌而言則無(wú)法檢測(cè)到活菌。由此可見，納米Ag@SiO2改性PVDC對(duì)大腸桿菌的殺菌作用明顯優(yōu)于金黃色葡萄球菌，這可能與細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)：革蘭氏陰性細(xì)菌（大腸桿菌）的肽聚糖層較薄，強(qiáng)度和硬度較差；而革蘭氏陽(yáng)性菌（金黃色葡萄球菌）具有較厚且致密的肽聚糖層，納米顆粒難以進(jìn)入菌體內(nèi)部與菌體DNA、蛋白質(zhì)等內(nèi)容物作用，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵抗力。從圖10中可以看出，正常金黃色葡萄球菌形態(tài)大小基本一致，表面圓潤(rùn)規(guī)整，且細(xì)胞壁完整，細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常，但與納米Ag@SiO2改性PVDC作用后可觀察到菌體表面附著大量的納米材料，細(xì)胞壁出現(xiàn)皺縮，部分菌體細(xì)胞壁出現(xiàn)破裂。

圖10 改性PVDC處理前后金黃色葡萄球菌SEM觀察結(jié)果Fig.10 SEM of S. aureus before and after treatment with modified PVDC

2.5 納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料對(duì)清潔雞蛋貯藏保鮮效果分析

2.5.1 菌落總數(shù)變化分析

圖11 不同處理組清潔雞蛋菌落總數(shù)變化Fig.11 Total number of colonies in different treatment groups

從圖11中可以看出，與其他3 組相比，納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料（T3）能明顯抑制清潔雞蛋內(nèi)微生物的增長(zhǎng)。主要表現(xiàn)為對(duì)照組（CK）清潔雞蛋在貯藏3～4 周時(shí)菌落總數(shù)大于4（lg（CFU/g）），而對(duì)于納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜處理組，清潔雞蛋在貯藏6～7 周時(shí)微生物開始生長(zhǎng)，在貯藏8 周時(shí)該組菌落總數(shù)僅為2.99（lg（CFU/g）），明顯優(yōu)于其余3 組。說(shuō)明納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料能明顯提高其對(duì)清潔雞蛋的貯藏保鮮效果。

2.5.2 質(zhì)量損失率變化分析

圖12 不同處理組質(zhì)量損失率變化Fig.12 Change in mass loss in different treatment groups during storage

新鮮雞蛋在貯藏過(guò)程中會(huì)因水分散失、內(nèi)外氣體的交換及呼吸作用等造成質(zhì)量下降，表現(xiàn)為質(zhì)量損失率的增加；隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，質(zhì)量損失率會(huì)持續(xù)增加。從圖12中可以看出，與對(duì)照組（CK）清潔雞蛋相比，不同的涂膜保鮮材料均能明顯減緩其在貯藏過(guò)程中的質(zhì)量損失，這主要是因?yàn)椴煌耐磕げ牧隙寄軠p少雞蛋內(nèi)外水分及氣體的交換過(guò)程，維持清潔雞蛋質(zhì)量的穩(wěn)定。在3 種不同的涂膜材料中，納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料（T3）能最有效地減小清潔雞蛋在貯藏過(guò)程中的質(zhì)量損失，在貯藏8 周時(shí)質(zhì)量損失率僅為4.09%，明顯低于其他3 組。

2.5.3 哈夫單位變化分析

圖13 不同處理組哈夫單位變化Fig.13 Change in Haugh unit indifferent treatment groups during storage

從圖13中可以看出，新鮮雞蛋的哈夫單位為93.42，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理組雞蛋的哈夫單位均逐漸降低。這主要是因?yàn)樵谫A藏過(guò)程中，蛋內(nèi)水分散失，濃厚蛋白與稀蛋白比例發(fā)生變化，濃厚蛋白逐漸減少，稀蛋白逐漸增加。與其他3 組相比，納米Ag@SiO2改性的PVDC涂膜材料能夠明顯延緩雞蛋貯藏過(guò)程中哈夫單位下降，延緩雞蛋變質(zhì)，延長(zhǎng)其保質(zhì)期。CK組在貯藏4 周時(shí)哈夫單位為37.61，T1組在貯藏6 周時(shí)為36.12，T2組在貯藏7 周時(shí)為37.62，均發(fā)生變質(zhì)；而T3組在貯藏8 周時(shí)發(fā)生變質(zhì)，哈夫單位為36.52。

2.5.4 蛋黃指數(shù)變化分析

蛋黃指數(shù)是評(píng)價(jià)雞蛋新鮮度的重要指標(biāo)之一，新鮮蛋的蛋黃指數(shù)在0.3以上，合格蛋的蛋黃指數(shù)應(yīng)該大于0.2[28]。從圖14中可以看出，新鮮雞蛋的蛋黃指數(shù)為0.483，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理組的蛋黃指數(shù)均出現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)。在貯藏過(guò)程中，對(duì)照組（CK）蛋黃指數(shù)大幅度下降，在貯藏4 周時(shí)蛋黃指數(shù)下降至0.153，發(fā)生變質(zhì)。而納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜處理組（T3）能夠明顯保持貯藏過(guò)程中雞蛋的新鮮度，延緩變質(zhì)，延長(zhǎng)其保質(zhì)期，在貯藏8 周時(shí)其蛋黃指數(shù)為0.206，明顯高于改性PVA涂膜處理組（T2）和PVDC涂膜處理組（T1）。

2.5.5 納米銀的滲透量變化

對(duì)納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜處理組貯藏過(guò)程中蛋殼膜、蛋清中銀元素含量進(jìn)行測(cè)定，貯藏至第8周時(shí)，蛋殼膜及蛋清中仍未檢測(cè)到銀元素，說(shuō)明在貯藏過(guò)程中納米Ag@SiO2沒(méi)有滲透入蛋殼內(nèi)部。

3 結(jié) 論

在PVDC乳液中，分子長(zhǎng)鏈通過(guò)不同的分子間作用力無(wú)序組合，增加了分子間的孔隙，一定程度上降低了其阻隔性能。從本研究中SEM觀察結(jié)果可以看出，在PVDC乳液成膜后表面會(huì)存在不平整現(xiàn)象。為了進(jìn)一步提高其阻隔性能，通過(guò)穩(wěn)定的納米Ag@SiO2水分散體系改性PVDC基乳液，納米粒子通過(guò)其巨大的比表面積結(jié)合在PVDC表面，增加其成膜的平整度。納米Ag@SiO2改性PVDC乳液顯著降低了乳液黏度、增加其流動(dòng)性。由于納米Ag@SiO2粒子可以與PVDC長(zhǎng)鏈進(jìn)行物理性結(jié)合，可以阻塞部分高分子材料中的分子間隙，從而提高其致密度，明顯提高PVDC成膜的阻水性，明顯降低其透濕率，并且隨著納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，成膜透濕率持續(xù)減小。

當(dāng)納米Ag@SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%時(shí)對(duì)PVDC材料有最適的改性效果，并且可以明顯抑制清潔雞蛋在貯藏過(guò)程中的質(zhì)量損失及微生物的生長(zhǎng)，保持雞蛋的新鮮度，延緩蛋黃指數(shù)及哈夫單位的下降。納米Ag@SiO2改性PVDC涂膜材料可延長(zhǎng)清潔雞蛋保質(zhì)期至7 周。