王 戰(zhàn)，付 星，董世建，李述剛,4,*

（1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；3.安徽榮達(dá)食品有限公司，安徽 廣德 242000；4.合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

近年來，食品工業(yè)和消費者對食品加工、包裝和儲藏過程中食品的保鮮防腐越來越關(guān)注。食品包裝旨在通過保護(hù)食品不受環(huán)境影響，避免發(fā)生生化變化從而延長食品貨架期[1-4]。如何在延長食品貯存壽命、保證營養(yǎng)風(fēng)味的同時最大化減少對環(huán)境的影響至關(guān)重要[5]。在眾多應(yīng)用于食品包裝的聚合物中，聚乙烯（polyethylene，PE）由于其良好的性能和低廉的價格應(yīng)用廣泛[6]。為了得到具有抗菌性的PE薄膜，可將PE薄膜與不同的活性物質(zhì)，如天然抗氧化劑和抗菌劑等，復(fù)合制備食品抑菌保鮮膜。Cooksey提出有一種抗菌膜是將抗菌劑直接涂覆或吸附在包裝材料上[7]。如在PE膜表面涂覆殼聚糖[8]、明膠[9]等，使包裝膜具一定的有抗氧化性和抗菌性。Romani等采用魚的廢棄物提取蛋白，利用蛋白水解產(chǎn)物多肽改性PE膜，一方面充分利用了魚資源；另一方面改善了PE膜作為食品包裝材料的抗氧化性等性質(zhì)[10]。

溶菌酶是一種胞壁質(zhì)酶，可通過水解細(xì)胞壁中的糖苷鍵，導(dǎo)致細(xì)菌溶解死亡[11]。溶菌酶的來源廣泛，細(xì)菌、真菌、植物以及各種哺乳動物的組織中均可提取出溶菌酶[12-14]。在食品工業(yè)中，溶菌酶因?qū)θ梭w無毒性、無副作用而應(yīng)用廣泛[15-16]。近年來，許多研究選擇將溶菌酶與多糖等其他活性物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配，使溶菌酶更穩(wěn)定，抗菌更高效，如?；瘹ぞ厶菑?fù)合物[17]、植酸[18]、殼聚糖和納米纖維素[19]等，在活性物質(zhì)與溶菌酶的協(xié)同增效作用下，溶菌酶的抗菌譜與應(yīng)用范圍得到拓寬。劉琨毅等將溶菌酶與乳鐵蛋白復(fù)合制得的涂膜，能夠抑制耗牛肉中微生物的生長[20]。陳占祎等利用溶菌酶的凝膠特性，將其與原花青素和聚乙二醇復(fù)合得到水凝膠，與沒有添加原花青素的水凝膠相比，其強(qiáng)度、韌性和抗菌性能得到極大提升[21]。溶菌酶與還原劑作用可得到一種淀粉樣蛋白，該蛋白可通過自組裝在載體表面形成一層薄膜，且該薄膜具有良好的機(jī)械性、抗菌性[22]等。溶菌酶經(jīng)三(2-羧乙基)膦（tris(2-carrboxyethyl)phosphine，TCEP）打斷二硫鍵后發(fā)生解折疊，三級結(jié)構(gòu)及部分二級結(jié)構(gòu)破壞，暴露疏水基團(tuán)；疏水相互作用使解折疊溶菌酶分子聚集，從水溶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷畱B(tài)，這一轉(zhuǎn)變過程即為溶菌酶的相轉(zhuǎn)變[23]。Yang Peng等將溶菌酶與TCEP的混合液定義為相轉(zhuǎn)變?nèi)芤篬23]。但該方法的研究應(yīng)用主要集中在金屬材料方面，如對金屬鈦表面的改性，以改善其在骨移植[24]和藥物緩釋[25]領(lǐng)域的應(yīng)用；對貴金屬如金離子進(jìn)行回收，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)[26]等。現(xiàn)階段對溶菌酶相轉(zhuǎn)變產(chǎn)物改性食品包裝材料的研究鮮見報道。

本實驗擬用PE膜為對象，研究溶菌酶在TCEP的作用下變性聚集所形成的涂層對PE膜的改性效果，重點對溶菌酶和TCEP的不同反應(yīng)時間下產(chǎn)物的涂層微觀形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、元素組成、表面水相接觸角等進(jìn)行表征，并研究溶菌酶相轉(zhuǎn)變類淀粉聚集體所形成的薄膜在不同條件下的穩(wěn)定性以及對金黃色葡萄球菌的抑制作用。以期提高PE膜的抗菌性能，促進(jìn)溶菌酶相轉(zhuǎn)變體系改性PE膜在食品包裝材料中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

PE膜 佛山雙富包裝有限公司；溶菌酶、TCEP、4-羥乙基哌嗪乙磺酸（4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid，HEPES） 美國Bio-sharp公司；金黃色葡萄球菌（CMCC(B)26003） 上海魯微科技有限公司；無水乙醇、甲醇等試劑均為國產(chǎn)分析純；實驗用水除特殊說明外均為去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

Nano ZS+MPT-2納米粒度及電位分析儀 英國Malvern公司；Nicolet IS-50傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司；PHI 5000 VersaProbe III X射線光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）儀高德英特（北京）科技有限公司；Empyrean銳影X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）分析儀 荷蘭帕納科儀器公司；SU-8010掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM） 日本日立公司；OCA 15EC接觸角測量儀 德國Dataphysics公司。

1.3 方法

1.3.1 溶菌酶的相轉(zhuǎn)變

稱取一定量的HEPES溶于超純水配制10 mmol/L HEPES緩沖液，通過0.45 μm有機(jī)濾膜進(jìn)行過濾。然后以該緩沖液為溶劑分別配制2 mg/mL的溶菌酶溶液和50 mmol/L的TCEP溶液，并使用5 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)TCEP溶液至pH 7，4 ℃下保存?zhèn)溆?。溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤簽楝F(xiàn)配現(xiàn)用，將配制好的溶菌酶溶液和50 mmol/L TCEP溶液在室溫下等體積混合，振蕩15 s后即可得到溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤篬24]。

1.3.2 PE膜的改性

將PE膜剪成1.0 cm×1.5 cm長方形片段，先后用無水甲醇、無水乙醇和超純水，分別在超聲條件下浸泡清洗10 min。隨后平鋪在潔凈器皿表面，晾干待用。然后取現(xiàn)配的溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤?00 μL于處理后的PE膜上[27]，室溫下分別靜置20、60、120、180 min后，用HEPES緩沖液漂洗薄膜表面，采用氮氣吹干后置于干燥皿中備用，剩余溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤簛G棄。以未經(jīng)改性的PE膜為空白對照。

1.3.3 溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤毫綔y定

采用納米粒度及電位分析儀測定溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤旱牧椒植?。取與PE膜反應(yīng)不同時間的溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤哼M(jìn)行測定。取1.5 mL樣品裝于比色池，平衡時間為1 min，散射角均為173°，測量溫度25 ℃，樣品折射率為1.43，分散劑折射率為1.33[27]。

1.3.4 PE膜的結(jié)構(gòu)表征及性質(zhì)測定

1.3.4.1 紅外光譜表征

取不同改性時間下的PE薄膜，測定其FTIR，解析PE涂層中的二級結(jié)構(gòu)，重復(fù)3 次。將干燥后的不同改性時間下的PE膜剪裁成0.5 cm×1.0 cm長方形后，在4 000～400 cm－1范圍內(nèi)對樣品進(jìn)行128 次掃描，分辨率為4 cm－1[27]。

1.3.4.2 光電子能譜表征

利用XPS儀直接測定不同改性時間下的PE膜，對其進(jìn)行定性分析。選擇單色器A1，能量為1 486.69 eV，功率為25 W，以能量為160 eV的恒定能量分析模式測試，設(shè)置C 1s結(jié)合能為284.8 eV，對樣品進(jìn)行C、O、S、P、Cl 5 種元素的定性分析，判斷涂層的元素構(gòu)成及官能團(tuán)[28]。

1.3.4.3 X射線衍射表征

通過XRD分析儀對改性PE膜進(jìn)行測試，X射線波長為0.154 nm，電壓45 kV，電流200 mA，衍射角度10°～60°，掃描速率為3（°）/min[29]。

1.3.4.4 SEM觀察

利用導(dǎo)電膠將不同改性時間的PE膜固定在樣品臺上，噴金30 s后，置于SEM下抽真空，加速電壓為30 kV，工作距離保持在1～5 mm，室溫下觀察同一樣品不同區(qū)域的微觀形貌，在不同放大倍數(shù)下對同一區(qū)域涂層微觀形貌進(jìn)行觀察，調(diào)焦后拍照對比不同改性時間下PE膜的涂層形貌區(qū)別[29]。

1.3.4.5 水相接觸角測定

PE膜表面不同改性時間所形成的涂層水相接觸角由接觸角測量儀進(jìn)行測定，添加800 μL的超純水于注射器中，打開光源和攝像頭，輕微旋轉(zhuǎn)接觸角測量儀上控制注射器的按鈕，緩慢滴加10 μL超純水至樣品表面，靜置15 s待樣品表面水滴不再移動后，停止錄像。選擇水滴穩(wěn)定時圖像標(biāo)注接觸角大小，保存數(shù)據(jù)。樣品均重復(fù)測定3 次，結(jié)果取平均值[26]。

1.3.4.6 穩(wěn)定性評價

探究不同溫度、超聲條件、溶劑環(huán)境和離子強(qiáng)度下改性PE膜的穩(wěn)定性。將處理120 min的改性PE膜樣品分別置于5、25、50、75 ℃下，2 h后取樣并按1.3.4.5節(jié)方法測定表面水相接觸角；樣品置于80、120、160 W和200 W的超聲功率下超聲10 min，隨后取樣并按1.3.4.5節(jié)方法測定水相接觸角；樣品置于pH 1.0（鹽酸溶液）、pH 12.0（氫氧化鈉溶液）的極性環(huán)境以及石油醚、三氯甲烷等有機(jī)溶劑中，浸泡2 h后，用超純水清洗樣品，待自然風(fēng)干后，按1.3.4.5節(jié)方法測定樣品的水相接觸角；樣品分別置于濃度為50、100、150、200 mmol/L的氯化鈉溶液中，靜置2 h，待樣品自然風(fēng)干后按1.3.4.5節(jié)方法對其進(jìn)行水相接觸角測定[24]。

1.3.4.7 抗菌性評價

將金黃色葡萄球菌菌株在瓊脂培養(yǎng)基中于37 ℃下培養(yǎng)16 h，然后取過夜的菌懸液接種于新鮮培養(yǎng)基至OD600nm＝0.5，此時細(xì)菌濃度為5×108CFU/mL[28]。將PE膜紫外滅菌處理30 min。取濃度為5×108CFU/mL的金黃色葡萄球菌100 μL接種到改性不同時間的PE膜上，于37 ℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后，用滅菌后的超純水清洗膜表面。取清洗液中存活的金黃色葡萄球菌稀釋后接種至平板上，置于37 ℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h后，通過菌落計數(shù)法比較不同處理條件下金黃色葡萄球菌的生長情況[30-31]，以未經(jīng)任何處理的接種組為空白組，測定未改性PE膜和改性PE膜處理組的菌落數(shù)。重復(fù)3 次，取平均值計算殺菌率。殺菌率按下公式計算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有實驗均平行處理3 次，利用Origin 2017軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶菌酶相轉(zhuǎn)變過程中的溶液粒徑變化

溶菌酶相轉(zhuǎn)變過程中混合溶液粒徑變化見圖1A。溶菌酶與TCEP反應(yīng)5 min所得混合溶液的平均粒徑約為531.2 nm，當(dāng)反應(yīng)時間延長至10 min時，溶液平均粒徑增至955.4 nm，此時的溶菌酶相轉(zhuǎn)變聚集體在重力作用下沉降于PE膜表面，形成薄膜。溶液粒徑隨著反應(yīng)的進(jìn)行而不斷增大，60 min時達(dá)到2 305 nm。如圖1B所示，反應(yīng)至60 min時，溶液的聚合物分散系數(shù)（polymer dispersity index，PDI）約為0.7，不同粒徑的顆粒聚集在混合液中，此時溶液體系分布逐漸混亂[32]。該現(xiàn)象與Wang Dehui等的發(fā)現(xiàn)一致，顆粒粒徑的增大是因為溶菌酶在TCEP的作用下解折疊暴露疏水基團(tuán)，在疏水作用的驅(qū)動下聚集發(fā)生沉降，繼而溶液中交聯(lián)的聚集體顆粒粒徑逐漸變大[24]。

2.2 溶菌酶相轉(zhuǎn)變改性對PE膜結(jié)構(gòu)的影響

2.2.1 FTIR分析

FTIR用以檢測涂層表面的功能性官能團(tuán)種類以及官能團(tuán)之間可能存在的相互作用類型[33]。如圖2所示，與空白對照的PE膜樣品相比，改性PE膜的FTIR存在明顯變化。改性20 min的樣品在1 650 cm－1附近有新的吸收峰，同時在2 360 cm－1處吸收峰加強(qiáng)，這種變化是由官能團(tuán)C＝O、O—H、N—H伸縮振動所致，表明溶菌酶在TCEP的作用下，20 min內(nèi)即可形成一定的相轉(zhuǎn)變涂層，且該涂層中共含有羧基、羥基、氨基等親水性功能基團(tuán)；與空白對照相比，改性PE膜在1 000 cm－1附近的吸收峰消失，這是由于溶菌酶相轉(zhuǎn)變聚集體黏附在PE膜表面，覆蓋了空白膜自身對該波段光譜的反射，同時也說明PE膜表面成功附著溶菌酶相轉(zhuǎn)變涂層。隨著改性時間延長至60 min，PE膜在2 360 cm－1附近波段的振動更加明顯，但改性時間為120 min和180 min組的特征峰強(qiáng)度變化逐漸趨于穩(wěn)定，說明溶菌酶與TCEP反應(yīng)20 min即可在PE膜表面形成薄膜，該薄膜在60 min后逐漸趨于穩(wěn)定。

圖2 不同改性時間下PE膜的FTIR圖Fig. 2 FTIR spectra of native and modified PE films at different reaction times

2.2.2 元素組成變化

XPS是一種通過測定光電子相對能量強(qiáng)度對元素含量進(jìn)行定量分析的表征手段。以284.8 eV處的C 1s為內(nèi)部參考[34]，得到寬譜圖（圖3A），對其中的N、C、O元素峰圖放大后得到圖3B～D。圖3A寬譜圖表明，未改性的PE膜表面僅一個特征峰，即PE膜主要由C元素組成，而改性PE膜表面出現(xiàn)至少4 個特征峰，其中由圖3B、D可知，與空白對照組相比，改性PE膜399、532 eV處峰強(qiáng)度增加，表明N元素、O元素含量大量增加，且由于TCEP中存在有微量的S元素（164 eV）、P元素（132 eV），所以改性PE膜在164 eV和132 eV處的峰強(qiáng)度也有所增加，表明PE膜表面覆有一層涂層，圖3C中特征C峰強(qiáng)度的變化亦論證了C元素含量的下降。涂層的主要元素組成為C（來源于溶菌酶）、N、O，以及少量的P、S。通過圖3B～D可以證明PE膜表面成功接枝上了活性基團(tuán)，為薄膜表面的進(jìn)一步修飾提供了活性位點[35]。

圖3 不同改性時間下PE膜的XPSFig. 3 XPS profiles of native and modified PE films at different reaction times

2.2.3 晶型結(jié)構(gòu)與結(jié)晶度

如圖4所示，改性后的PE膜與空白PE膜相比，衍射峰位置一致，均在衍射角為22°和29°處有明顯的衍射峰，最強(qiáng)衍射峰均在22°處[36]。即溶菌酶相轉(zhuǎn)變改性不會改變PE膜晶型。不同改性時間下PE膜的衍射峰無明顯差別，說明隨著改性時間的延長，聚集體在PE膜表面的堆積不會影響薄膜自身的結(jié)構(gòu)。結(jié)合XPS和FTIR結(jié)果可知，溶菌酶自組裝體對PE膜表面的黏附緣于溶菌酶分子中羧基、氨基等活性基團(tuán)和自身的類淀粉樣蛋白結(jié)構(gòu)這些活性成分在薄膜表面的疏水作用與表面相互作用，從而達(dá)成改性的目的，與薄膜自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)[37]。

圖4 不同改性時間下PE膜表面的XRD圖Fig. 4 X-ray diffraction (XRD) spectra of native and coated PE films at different reaction times

2.2.4 微觀形貌

從圖5可以看出，20 min樣品膜表面某一處有致密的聚集體（蛋白質(zhì)）聚集，其余區(qū)域顯示聚集體聚集較少。60 min改性樣品的聚集體分布較為均勻，但聚集體之間空隙較大，120 min改性后的PE膜中，聚集體較為均勻地分布在基底（PE膜）表面，且蛋白之間未出現(xiàn)過度融合。180 min改性樣品表面涂層分布致密均勻，但由5 000 倍放大圖可知，180 min改性條件下的溶菌酶相轉(zhuǎn)變聚集體之間發(fā)生較大程度的融合，即溶菌酶相轉(zhuǎn)變聚集體的形成時間越長，粒徑越大，相鄰顆粒更傾向于發(fā)生蛋白融合。當(dāng)改性時間過長時，溶菌酶相轉(zhuǎn)變聚集體易在材料表面發(fā)生堆積，使得涂層不均勻，穩(wěn)定性下降。改性時間為120 min時，涂層最為致密，且融合程度較低。這是因為在改性初期，PE膜與溶菌酶相轉(zhuǎn)變?nèi)芤褐g的表面張力因布朗擴(kuò)散運動而快速降低，使得納米顆粒能在界面之間實現(xiàn)動力平衡，完成自組裝[38-39]；隨著改性時間延長至120 min，此時聚集體數(shù)量增加，相轉(zhuǎn)變?nèi)芤罕砻鎻埩档退俾手饾u緩慢，界面處趨于形成一張完整的薄膜而實現(xiàn)新的熱力學(xué)平衡，已吸附于界面的粒子阻礙連續(xù)相中的粒子繼續(xù)吸附至界面[37]。溶菌酶在TCEP的作用下在PE膜表面形成聚集體，該聚集體在表面張力及疏水性作用下形成一層致密的蛋白薄膜[24]。

圖5 不同改性時間下樣品的表面微觀形貌Fig. 5 Microstructure images of native and modified PE films at modification times

2.2.5 水相接觸角

材料表面的水相接觸角越小，親水性越好。由圖6可知，未經(jīng)改性的PE膜水相接觸角大小為103°，改性后的PE膜的表面水相接觸角均在70°左右，表明溶菌酶相轉(zhuǎn)變形成的涂層對PE膜的疏水性有較大影響。未改性的PE膜表面呈疏水性，改性后的PE膜由于其表面的涂層富含羧基、羥基和氨基等親水性基團(tuán)，故呈親水性[35]。不同改性時間下的PE膜表面的親水性差別不大，表明溶菌酶發(fā)生相轉(zhuǎn)變的速度極快，親水性薄膜可以在溶菌酶與TCEP接觸的20 min內(nèi)基本形成，該結(jié)果與肉眼所觀察相轉(zhuǎn)變混合溶液的渾濁度變化現(xiàn)象一致。

圖6 不同改性時間下PE膜的水相接觸角Fig. 6 Water contact angle of native and modified PE films

2.3 溶菌酶相轉(zhuǎn)變改性對PE膜穩(wěn)定性的影響

以未經(jīng)改性的PE膜（對照1）和制備的改性時間為120 min的PE膜（對照2）為對照樣品，經(jīng)不同處理的樣品表面水相接觸角分析結(jié)果如圖7所示。不同溫度、溶劑環(huán)境、離子強(qiáng)度以及超聲環(huán)境下的改性PE膜仍呈現(xiàn)出親水性。由圖7A可知，在不同溫度環(huán)境下，改性PE膜表面親水性變化不大，其中室溫（25 ℃）下的PE膜水相接觸角幾乎無變化；由圖7B可知，改性PE膜經(jīng)極酸、極堿處理后未出現(xiàn)疏水情況，表明溶菌酶相轉(zhuǎn)變涂層不受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿腐蝕，相較于酸性環(huán)境，堿性溶液處理后的改性PE膜親水性進(jìn)一步增強(qiáng)，與新引入的—OH有關(guān)。同時，改性PE膜在石油醚、三氯甲烷等極性溶劑溶液中仍保持穩(wěn)定，反映出薄膜涂層的抗蝕特性。由圖7C可知，經(jīng)過NaCl溶液處理后的PE膜水相接觸角降低，是因為經(jīng)不同濃度NaCl溶液處理的PE膜表面會附有一定的離子，這些離子易與水結(jié)合，進(jìn)而使水相接觸角有所下降[40]。而水相接觸角低主要是因為涂層的黏附，所以不同離子強(qiáng)度不會影響涂層的黏附。由圖7D可知，不同超聲處理對溶菌酶相轉(zhuǎn)變涂層的黏附無明顯影響，PE膜仍表現(xiàn)出一定的親水性，且當(dāng)超聲條件為160 W時薄膜的水相接觸角與未經(jīng)超聲處理的PE膜接觸角差別最小。綜上所述，溶菌酶相轉(zhuǎn)變涂層可穩(wěn)定地黏附在PE膜表面，不受溫度、超聲、離子強(qiáng)度和強(qiáng)酸強(qiáng)堿、極性溶劑的影響。由FTIR和XPS結(jié)果可知，薄膜在PE膜表面的穩(wěn)定黏附是因為溶菌酶自組裝分子層在基底表面引入了活性官能團(tuán)—NH2、—COOH、—OH、—SH。這些官能團(tuán)通過靜電作用、疏水作用、氫鍵與界面相互作用[35]，從而使涂層能夠穩(wěn)定黏附在基底表面。

圖7 不同溫度（A）、極性溶劑（B）、離子強(qiáng)度（C）和超聲功率（D）環(huán)境下樣品的水相接觸角Fig. 7 Water contact angle of different PE films under different conditions of temperatures (A), polar solvent (B), ion strength (C) and ultrasound power (D)

2.4 溶菌酶相轉(zhuǎn)變改性對PE膜抗菌性的影響

食品在包裝過程中極易受到葡萄球菌的污染，且細(xì)菌性食物中毒有很長的潛伏期，致死率較低[41]。金黃色葡萄球菌作為一種最常見的病原菌，將可能引起人體局部化膿感染，誘發(fā)肺炎等炎癥，嚴(yán)重時可導(dǎo)致敗血癥，是一種危險的對人體有極大危害的致病菌[42]。如圖8所示，未經(jīng)任何處理的平板上金黃色葡萄球菌生長旺盛，然而經(jīng)過PE膜處理的菌種生長受到一定的抑制作用，表明PE膜對金黃色葡萄球菌表現(xiàn)出一定的抑菌性，這可能是菌落在與PE膜接觸培養(yǎng)時缺少營養(yǎng)物質(zhì)所致。經(jīng)改性PE膜處理后的平板上金黃色葡萄球菌的生長明顯受到抑制，其中改性120 min的PE膜對金黃色葡萄球菌的抑制效果最好，平板上的菌落數(shù)最少。由菌落計數(shù)結(jié)果可知，溶菌酶溶液和PE膜均對金黃色葡萄球菌表現(xiàn)出一定的抑制作用，但當(dāng)溶菌酶相轉(zhuǎn)變對PE膜改性后，其抑菌效果大大提高，改性PE膜對金黃色葡萄球菌均有良好的抑菌效果。溶菌酶是通過水解細(xì)胞壁中肽聚糖主鏈上N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之間的β-1,4-糖苷鍵起抑菌作用[43]。而改性后的溶菌酶相轉(zhuǎn)變涂層由于表面呈現(xiàn)豐富的凈正電荷與氨基，這些氨基提高了薄膜的表面抗菌能力[22,44]。有研究指出，相轉(zhuǎn)變后的溶菌酶能夠提高薄膜表面的凈正電荷[22]，可使微生物膜的靜電場發(fā)生紊亂，因而對革蘭氏陽性菌有較好的抑制能力。

圖8 不同改性條件下PE膜對金黃色葡萄球菌的抑制效果Fig. 8 Inhibitory activity of modified PE films toward Staphylococcus aureus

3 結(jié) 論

本實驗研究結(jié)果表明溶菌酶可被TCEP迅速還原，在基底表面形成蛋白質(zhì)基涂層。且隨著反應(yīng)時間的延長，涂層愈加均勻、致密。此外，水相接觸角、FTIR分析等結(jié)果表明，改性后的PE膜表面富含羥基、氨基等親水性活性基團(tuán)，不同改性時間的涂層在不同溫度、離子強(qiáng)度、極性溶劑和超聲條件下均能穩(wěn)定黏附在薄膜表面，且對金黃色葡萄球菌均表現(xiàn)出極佳的抗菌性能。本實驗可為蛋白質(zhì)基改性PE材料在后續(xù)食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用提供新的思路。但本實驗中的溶菌酶僅對革蘭氏陽性菌有明顯作用，為提高溶菌酶抑菌能力的廣譜性，仍需進(jìn)一步研究。