食品科学工程毕业论文(2)

第1章 文献综述

第1章 文献综述

部分食品，如肉品、水产品、果蔬类产品腐败变质的重要原因在于其表面微生物的生长和繁殖，另外一些食品在加工过程中虽然己经有过灭菌处理，但是在贮藏、运输或开封后仍然容易被微生物污染。为了避免这些情况的发生，人们通常在食品中或者在食品的表面添加大量的抗菌剂。但经实验研究和生产应用发现，直接将抗菌物质应用于食品的保鲜效果很有限，一方面在抗菌剂与食品的接触中，抗菌剂很容易与食品中的成分发生相互作用而失效，另一方面抗菌剂很快渗透到食品内部，在食品表面这个微生物最易滋生和繁殖的部位不能保持足够的抗菌浓度。可食性抗菌膜应运而生，它具备可食性膜的优点又兼抗菌性，膜保护了食品的外观，并且对外界的气体、水分和微生物起到阻隔作用；此外，在食品加工生产过程中能减少抗菌剂的添加量，大大减少了消费者摄入化学试剂的量，而且由于抗菌剂的缓慢释放，对食品还能起到持久抑菌作用，延长保质期。如今，可食性抗菌膜成为了当今食品保鲜的研究热点。

1.1国内外同类研究的概况综述

1.1.1蛋白可食性包装膜

以蛋白质为基质的可食用膜主要有大豆分离蛋白膜、玉米醇溶蛋白膜、小麦面筋蛋白膜和乳清蛋白膜等。

1.1.1. 1大豆分离蛋白可食性包装膜.这种包装膜是由美国农业研究局南部地区研究中心研究开发成功的。它具有许多优点，如既能保持水分，又能阻止氧气进入，还能确保脂肪类食品的原味。食用后营养价值高，同时易于处理，完全符合环保要求。经试用，效果良好。利用大豆提炼的蛋白质，制造出类似塑料的薄膜基料，与甘油、山梨醇等对人体无害的增塑剂相混合，可制成有着多种用途的可食性包装膜用于食品包装，它们具有良好的强度、弹性和防潮性，有的还具有一定的抗菌消毒能力。

1.1.1.2小麦面筋蛋白可食性包装膜. Wall、Okamoto、Krull等对小麦面筋成膜基础和工艺进行了深入的研究。Aydt和Weller使小麦面筋蛋白溶于乙醇，加入甘油、氨水等作为增塑剂制得可食性包装膜。该类膜韧性较强、半透明，具有良好的隔绝氧气和CO2能力，但防潮、防湿性能较差。 1.1.1.3玉米醇溶蛋白可食性包装膜

醇溶蛋白是由平均分子量为25 000～45 000的蛋白质组成的混合物，由于醇

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溶蛋白的氨基酸末端带有亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸等非极性憎水基团，增加了其疏水能力。Aydt和Kanig等将醇溶蛋白溶于乙二醇或异丙醇溶液，以甘油、丙二醇或乙酰甘油作增塑剂制得可食性包装膜。醇溶蛋白可食性包装膜具有成膜速度快、高温高湿下贮藏稳定、可靠的安全性、对氧气和CO2隔绝性和防潮性极好等特点。日本农林水产省食品综合研究所和国内徐丽萍、张根生等的研究也取得类似的结果。

1.1.1.4乳清蛋白可食性包装膜

乳清蛋白最近几年才被用作可食性包装膜的基质材料。乳清蛋白中含量最多的α－乳白蛋白和β－乳球蛋白分散度高、水合力强，呈典型的高分子溶液状态。McHugh与Krochta等以乳清蛋白为原料，甘油、山梨醇、蜂蜡、CMC等为增塑剂研制的各种乳清蛋白可食性包装膜具有透水、透氧率低，强度高的特点。 1.1.2多糖可食性包装膜

以植物多糖或动物多糖为基质的可食用膜主要有淀粉膜、改性纤维素膜、动－植物胶膜、壳聚糖膜和葡甘聚糖膜等。 1.1.2.1.淀粉可食性包装膜

淀粉可食性包装膜是可食性包装膜中研究开发最早的类型。近年来，在成膜材料与工艺和增塑剂研究应用方面都取得了重要进展。Austin H.Yang、王淑珍、李志达等以淀粉，特别是直链淀粉(普通淀粉可用异淀粉酶脱支改性，提高直链淀粉含量)为基质，多元醇(如甘油、山梨醇、甘油衍生物及聚乙二醇)及脂类物质(如脂肪酸、单甘油脂、表面活性剂等)为增塑剂，少量动－植物胶为增强剂研制的各种淀粉可食性包装膜具有拉伸性、透明度、耐折性、水不溶性良好和透气率低的特点。

1.1.2.2改性纤维素可食性包装膜

近年来世界各国对改性纤维素可食性包装膜的研究开发极为重视。日本最近推出以豆渣为原料的可食包装膜，用于快餐面调味料的包装。其特点是用热水一泡便溶化，不用撕开包装，不仅方便，而且还有一定的营养价值。我国刘邻渭、陈宗道等以甲基纤维素、羧甲基纤维素为原料，硬脂酸、软脂酸、蜂蜡和琼脂为增塑剂、增强剂制得半透明、柔软、光滑、入口即化的可食性包装膜，它具有较高拉伸强度，较小透湿、透气性的特点。同时，我国在蔗渣纤维素可食性包装膜的研究开发上也取得较好的进展。 1.1.2.3动－植物胶可食性包装膜

这类可食性膜以动物胶如明胶、骨胶、虫胶，植物胶如葡甘聚糖、角叉胶、果胶、海藻酸钠、普鲁蓝等为基质，甘油、多元醇、山梨酸酯等为增塑剂，制得

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第1章 文献综述

各种用途的可食性包装膜。日本在动－植物胶可食性包装膜的开发应用上一直处于世界领先水平，四国工业技术试验所、林源生物化学研究所、大阪化学合金公司、三菱人造丝公司先后开发出的多种动－植物胶可食性包装膜均具有透明、强度高，印刷性、热封性、阻气性、耐水耐湿性较好的特点，已用于调味品、甜味料、汤料、油脂等食品的包装。国内阚建全、陈永红等对明胶可食膜机械强度和热封强度，李洪军、贺稚非等对海藻酸钠成膜特性及膜的物理机械性能，罗学刚等对葡甘聚糖可食膜的成膜基础和工艺等的研究，为可食膜的工业生产和应用奠定了基础。

1.1.2.4壳聚糖可食性包装膜

壳聚糖是虾、蟹、昆虫等甲壳的提取物。这种包装膜是由美国农业研究所、加州农业技术研究中心研制开发成功的，主要用于果蔬类食品的包装。将壳聚糖与12个碳原子月桂酸结合在一起，便可生成一种均匀的可食薄膜，厚度仅为0.2～0.3毫米。因此，透明度很大，用于去皮或者切片水果的保鲜包装，有很好的保鲜作用。

1.1.3蛋白质、脂肪酸、多糖复合型可食性包装膜

复合膜将亲水胶质膜和脂质膜的优点集于一身，是活性包装膜今后的发展方

向，如蛋白质／脂质，多糖／脂质复合膜不同属性的载体相互混合，由于彼此之间产生的交互作用就可以达到取长补短的效果，进一步完善膜的包装功能。例如，通过在亲水胶质中添加蜂蜡、棕榈酸、硬脂酸和月桂酸等，可使制成的膜对水的阻隔能力大大加强。Bertana等人在白明胶中加入巴西榄香脂，乙酸甘油酯、硬脂酸和榈酸而制成的复合膜。其阻湿性明显提高，可以改善包装内微环境的湿度，使不耐干燥的某些微生物无法生存，从而达到间接抑菌的目的，保证食品安全性.美国威斯康星大学食品工程系在研究开发可食性包装材料中，将不同配比的蛋白质、脂肪酸和多糖结合在一起，制造成一种可食用的包装薄膜。这种包装薄膜，脂肪酸分子越大，其缓阻水分逸失的性能越佳，同时由于复合膜中蛋白质、多糖的种类、含量不同，膜的透明度、机械强度、印刷性、热封性、阻气性、耐水耐湿性表现不同，可以满足不同食品包装的需要。我国研制成功的复合包装膜以玉米淀粉为基料，分别加入海藻酸钠或壳聚糖，再配以一定量的增塑剂、增粘剂、防腐剂，经特殊工艺加工组成，可用于果脯、糕点、方便面汤料和其它多种方便食品的内包装。其主要特点是，具有较强的抗张强度和延伸率，以及有很好的水性。

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1.1.4微生物共聚聚酯可食性包装膜

这类膜是以自然资源糖蜜、油脂等为原料，通过微生物发酵产生的3－羟基丁酯、3－羟基戊酯、4－羟基丁酯、已内酯等通过聚酯制成可食性包装膜。当前微生物共聚聚酯研究开发的产品有英国ICI公司3－羟基丁酯和3－羟基戊酯(90％)的共聚聚酯膜及3－羟基丁酯和4－羟基丁酯共聚聚酯膜以及美国麻省理工大学开发的脂肪族共聚聚酯膜。这类膜既具有普通塑料薄膜光学性能好、透明有光泽、物理性能优良、质轻密度小、化学性能稳定、易成形加工和广泛的代用性等优点，又具有可食性和完全生物分解性，因此受到各国的重视 1.1.5以脂持为载体的抗菌活性膜

据CaUegarin等人的研究，以脂质为载体的膜，最大的优势在于对水有很高的阻隔性能。他们还指出，影响脂类膜水阻隔性能的因素主要包括脂质的结构饱和度，链长、存在状态，晶型、晶体的大小以及分散率等。可以作为脂质抗菌活性膜载体的有蜡，脂肪酸和酰基干油，其中蜡是用得最多的，在欧盟，蜂蜡，蜡拖鞋花蜡、巴西棕榈蜡和虫漆都可以用做食品表面的膜制剂，这些天然的蜡质膜可以很好的减少苹果中水分和香气损失，烂果率和被霉菌感染的机会，保证苹果良好的口感和外形，延长了储藏时间，保证消费者在非时令期也可以吃到同样有质量保证的苹果。

1.2天然抗菌剂

可食性抗菌膜常用的天然抗菌剂有：有机酸（醋酸，乳酸，丙酸、苯甲酸、山梨酸等）及其盐类、抗菌素（乳酸链球菌素，纳他霉素）等，以及一些其他具有抑菌效果的天然成分（丁香精油，大蒜精油）等也可被添加到成膜材料中。 1.2.1丁香简介

丁香(Syzygium aromaticum)为桃金娘科植物丁香( Syzygium aromaticum) 的干燥花蕾，是调味品中常用的香辛料之一，其水提取液、醇提取液及挥发油对多种细菌、真菌具有抑制和杀灭作用[2]，其抗菌物质主要是挥发油[3]，有效成分为丁香酚，化学名称为2-甲氧基-4-烯丙基苯酚，有芳香环，芳香环上有极性基团，能与微生物的某些酶活性基团结合，破坏正常的代谢功能，从而影响了微生物的生长[4]，属理想的天然抑菌防腐保鲜剂。

王春梅、张杰[5]等研究表明，在室内离体条件下丁香酚对灰霉病菌茵丝生长和茵丝形态有很大影响，当其使用浓度为200㎎/mL时，茵丝干重仅为对照菌丝的

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第1章 文献综述

11．56％。丁香酚的抑茵效果不受pH值(5—9)的影响。当丁香酚浓度为500—200㎎/mL时，其保护作用防效为81．63％一100％，治疗作用防效为28．45％一59．41％。光镜和电镜观察发现丁香酚处理导致茵丝发生一系列变化：茵丝内部出现空泡化，茵丝表面沉积大量外渗物，茵丝呈不规则缢缩，茵丝内部各细胞器结构紊乱。吕世明、陈杖榴、陈建新[6]等用微量稀释法对丁香酚体外抑菌活性进行了研究，结果表明，丁香酚对12种常见细菌具有较好的抑菌作用，其中对大肠ATCC25922(质控菌)的效果最好，其最低抑菌浓度(MIC)、最低杀菌浓度(MBC)分别为5μg／ml和10μg／ml；对蜡状芽孢杆菌作用较差，MIC和MBC分别为32μg／ml和640μg／ml：其余菌株的MIC和MBC分别在20～80μg／m1和40～160μg／m1之间。而时间．杀菌曲线法实验结果表明，丁香酚抑茵作用特性表现为较强的浓度依赖性，其良好的抑菌活性可作为潜在的天然食品防腐剂进一步研究和开发。 1.2.2 Nisin简介

nisin是由Lactococcus Lactic在代谢过程中合成和分泌的具有很强杀菌作用的小分子肽，能有效地抑制引起食品腐败的大部分革兰氏阳性菌。Nisin食用后在消化道内很快被蛋白酶水解为氨基酸，不影响肠道内的正常菌群，是唯一一种可作为防腐剂应用于食品的细菌素。1969年FAO/WHO确认Nisin为安全、高效、可靠的食品防腐剂。自1951年首次应用以来，至今已在五十多个国家得到广泛应用

[7]

。

Nisin能有效抑制许多革兰氏阳性细菌的生长繁殖，如乳杆菌、明串珠菌、

小球菌、葡萄球菌、李斯特菌等，特别是对产芽孢的细菌如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌有很强的抑制作用。通常，产芽孢的细菌耐热性很强，如鲜乳采用135℃、2秒钟超高温瞬时灭菌，非芽孢细菌的死亡率为100％，芽孢细菌的死亡率90％，还有10％的芽孢细菌不能杀灭。若鲜乳中添加0.03-0.05g/kg Nisin就可抑制芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌孢子的发芽和繁殖。郭良辉、许巧倩

[8]

等研究了冷藏条件下用nisin与几种溶菌酶符合生物保鲜剂对三角帆蚌的保险

效果。结果表明nisin与溶菌酶单独使用或者混合添加都具有明显的保险效果，混合添加保鲜效果更佳，再其他条件相同的情况下，可延长保质期约一倍或更长。试验还得出，nisin对于抑制脂肪的酸败具有明显的效果。张百刚、高华[9]采用琼脂扩散法测定温度和pH分别作用和联合作用对nisin的抑菌效果的影响。结果表明在pH小于4时nisin的稳定性较高，温度对其活性几乎无影响，并随着pH降低，nisin的抑菌作用增强；当pH大于4时，温度对其活性影响较大，随着pH的增大，抑菌作用下降，在中性及碱性中nisin的活性几乎完全丧失。在相同的处

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