胍錨定淀粉基抗菌包裝膜在鮑魚(yú)中的應(yīng)用

唐淑蓉，丁勇，郝義，田志航，劉卓琳，陳霄漢，李立

胍錨定淀粉基抗菌包裝膜在鮑魚(yú)中的應(yīng)用

唐淑蓉a,b，丁勇a,b，郝義a,b，田志航a,b，劉卓琳a,b，陳霄漢a,b，李立a,b

（上海海洋大學(xué) a.食品學(xué)院 b.食品熱加工工程技術(shù)研究中心，上海 201306）

開(kāi)發(fā)一種接枝性抗菌包裝并應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮，為進(jìn)一步將接枝型包裝薄膜應(yīng)用于生產(chǎn)提供一種新的途徑。將聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（Polyhexamethylene Biguanide Hydrochloride, PHMB）和聚六亞甲基單胍鹽酸鹽（Polyhexamethyleneguanidine Hydrochloride, PHMG）接枝到淀粉上，再將其與聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）和聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯（Poly (Butyleneadipate-Co-Terephthalate), PBAT）共混改性，通過(guò)流延擠出工藝制備接枝性抗菌薄膜，并應(yīng)用于鮑魚(yú)保鮮。淀粉接枝胍類(lèi)物質(zhì)后實(shí)現(xiàn)了淀粉的抗菌化，添加了PHMB和PHMG的PLA/PBAT薄膜阻隔性能顯著增強(qiáng)（＜0.05），并且賦予了薄膜抑菌性，延緩了鮑魚(yú)菌落總數(shù)、硫代巴比妥酸和揮發(fā)性鹽基氮值的上升。淀粉接枝PHMB和PHMG后改善了薄膜的阻隔性，Starch-g-PHMB/PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜可有效抑制微生物作用，延緩鮑魚(yú)氧化和腐敗速率，可有效延長(zhǎng)鮑魚(yú)貨架期。

接枝；聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽；聚六亞甲基單胍鹽酸鹽；淀粉；鮑魚(yú)保鮮

鮑魚(yú)是消費(fèi)者青睞的優(yōu)質(zhì)健康食品，但是很容易受到多種細(xì)菌的影響。此外，鮑魚(yú)的水分和蛋白質(zhì)的含量都比較高，很容易發(fā)生腐敗變質(zhì)[1]。因此研究鮑魚(yú)的貯藏保鮮技術(shù)、延長(zhǎng)鮑魚(yú)的保質(zhì)期有著重要的意義。功能性食品包裝薄膜已被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品儲(chǔ)存和銷(xiāo)售過(guò)程中，以維持水產(chǎn)品的品質(zhì)和提升其商業(yè)價(jià)值。但傳統(tǒng)石油基包裝材料難以在土壤和自然環(huán)境中降解[2]，對(duì)自然環(huán)境和人類(lèi)健康造成很大威脅。因此，研究和開(kāi)發(fā)能夠替代傳統(tǒng)石油基塑料的綠色可循環(huán)功能性食品包裝已成為食品包裝行業(yè)的研究重點(diǎn)。具有抗菌活性的可降解活性包裝膜因其能有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，延緩食品腐敗變質(zhì)，獲得了廣泛關(guān)注[3]。

聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（Polyhexamethylene Biguanide Hydrochloride, PHMB）和聚六亞甲基單胍鹽酸鹽（Polyhexamethyleneguanidine Hydrochloride, PHMG）是2種主鏈含胍基的抗菌聚合物，因其對(duì)細(xì)菌具有明顯的抑制作用而被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[4]。有研究表明，胍類(lèi)聚合物的抗菌原理主要是由于胍類(lèi)陽(yáng)離子與細(xì)菌細(xì)胞膜的陰離子表面之間發(fā)生靜電作用，從而導(dǎo)致細(xì)胞成分損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[5]。胍類(lèi)抗菌聚合物已被應(yīng)用于保存萵苣、海鱸魚(yú)等[6-7]。然而，由于胍類(lèi)聚合物在極性溶劑（包括水）中的高溶解度，導(dǎo)致其應(yīng)用于抗菌材料的抑菌效果受到限制[6]，通過(guò)將胍類(lèi)物質(zhì)化學(xué)接枝到淀粉上可以有效解決這一限制。

淀粉（Starch）具有資源豐富、污染小、價(jià)格低、可再生、成膜性好等潛在優(yōu)勢(shì)[7]。淀粉是開(kāi)發(fā)生物降解包裝膜的一種有前景的生物聚合物基質(zhì)，它是自然界中重要和豐富的多糖之一[8-9]。聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）有良好的力學(xué)性能、高透明度以及易于加工和成型[10]。然而，PLA的脆性和低熱穩(wěn)定性大大限制了其在包裝薄膜中的應(yīng)用[11]。聚（對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）（Poly(Butylene Adipate Co-Terephthalate), PBAT）具有良好的延展性、耐熱性和抗沖擊性。將淀粉與PBAT和PLA結(jié)合起來(lái)可以降低生產(chǎn)成本，提高材料的力學(xué)性能[3]。

本研究通過(guò)將PHMB和PHMG接枝到淀粉上，然后與PLA/PBAT熔融混合，通過(guò)流延工藝制備2種活性抗菌包裝，探究改性淀粉以及制備薄膜的性能變化，并進(jìn)一步應(yīng)用于在?4 ℃下鮑魚(yú)的保鮮。通過(guò)保鮮指標(biāo)測(cè)試評(píng)價(jià)抗菌包裝對(duì)鮑魚(yú)品質(zhì)的影響，為進(jìn)一步應(yīng)用于水產(chǎn)品的接枝型包裝薄膜的開(kāi)發(fā)和利用提供有效參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

主要材料：PLA 721，浙江海正生物材料股份有限公司；PBAT 1200，上海勝翔國(guó)際貿(mào)易有限公司；玉米淀粉，上海麥克林生化科技股份有限公司；鮑魚(yú)，采購(gòu)于上海市浦東新區(qū)海鮮批發(fā)市場(chǎng)。

主要儀器：D8 ADVANCE X-射線掃描儀，德國(guó)Bruker；Q5000熱重分析儀，美國(guó)TA Instruments；XSS–300 轉(zhuǎn)矩流變儀，上海科創(chuàng)像塑機(jī)械設(shè)備有限公司；211-101F螺旋測(cè)微儀，上海憲南實(shí)業(yè)有限公司；SU5000熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，日本Hitachi；PERMATRAN-W1/50G水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀，美國(guó)MOCON；Synergy2自動(dòng)酶標(biāo)儀，美國(guó)BioTek；NIR Flex N500傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó)Thermo Fisher Scientific；XLW智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)、G2/132 氣體滲透測(cè)試儀，濟(jì)南蘭光機(jī)電有限公司。

1.2 方法

1.2.1 抗菌淀粉的制備

將玉米淀粉在80 ℃干燥48 h，然后與順丁烯二酸酐混合（質(zhì)量比為10∶10），低溫球磨10 min后，80 ℃加熱處理2 h，再用丙酮清洗，將清洗后收集的淀粉放在烘箱烘干，得到酯化淀粉（Esterified Starch）。然后稱(chēng)取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的酯化淀粉分散在二甲基亞砜中，加熱并攪拌至溶液呈透明黏稠狀；同時(shí)，將異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）與酯化淀粉混合（（IPDI）∶（酯化淀粉）=1∶2），再與PHMB按質(zhì)量比5∶2混合后置于圓底燒瓶加熱反應(yīng)，以二月桂酸二丁基錫為催化劑，二甲苯洗滌并過(guò)濾產(chǎn)物。將溶解的淀粉加入黏性IPDI-PHMB中間產(chǎn)物，并轉(zhuǎn)移到新的圓底燒瓶中，在60 ℃下加熱攪拌3 h，得到產(chǎn)物，再用乙醇清洗干凈得到淀粉微粒，最后放在45 ℃烘箱烘干，得到PHMB接枝淀粉（Starch-g- PHMB）。Starch-g-PHMG的制備方法同上。

1.2.2 抗菌膜的制備

將3種淀粉分別與甘油（（淀粉）∶（甘油）=10∶3）混合塑化，分別稱(chēng)取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%塑化后的淀粉加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%的PBAT/PLA（（PBAT）∶（PLA）=4∶1）中，混合，再與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的抗氧化劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的擴(kuò)鏈劑混合均勻，通過(guò)XSS–300轉(zhuǎn)矩流變儀制備得到厚度為（60±5）μm的薄膜。轉(zhuǎn)矩流變儀1—7區(qū)的溫度參數(shù)為145、155、165、175、170、165、160 ℃，轉(zhuǎn)速為60 r/min。根據(jù)淀粉的種類(lèi)，標(biāo)記了3種薄膜，分別為Starch/PLA/PBAT、Starch-g-PHMB/PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜。

1.2.3 抗菌淀粉的性能測(cè)試

1.2.3.1 傅里葉紅外光譜

使用NIR Flex N500傅里葉紅外光譜儀（FTIR）采集了淀粉樣品的紅外光譜數(shù)據(jù)，光譜分辨度為4 cm?1，波數(shù)范圍為4 000～500 cm?1，掃描次數(shù)為64次。

1.2.3.2 X-射線衍射（X-Ray Diffraction, XRD）

在40 mA和40 kV的銅Kα輻射（=0.154 06 nm）下對(duì)樣品進(jìn)行表征。此外，樣品的完整PXRD模式采集范圍（2）為3°～40°，掃描速度為1（°）/min，步長(zhǎng)為2=0.02°。

1.2.3.3 淀粉抑菌性能測(cè)定

為了驗(yàn)證抑菌性，選取2種典型的革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）和革蘭氏陽(yáng)性菌（金黃色葡萄球菌）進(jìn)行抑菌實(shí)驗(yàn)。采用牛津杯法進(jìn)行測(cè)試[12]，將大腸桿菌和金黃色葡萄球菌分別加入10 mL胰酪大豆胨液體培養(yǎng)基中，在37 ℃、180 r/min條件下?lián)u床振蕩培養(yǎng)12 h。將培養(yǎng)好的菌懸液稀釋到濃度約為107CFU/mL。將15～20 mL大豆酪蛋白瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿，待冷凝后，將100 μL活化的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌分別加入不同培養(yǎng)基涂布，然后在培養(yǎng)基上放上牛津杯。將粉末用蒸餾水配制成5%的懸浮液放在紫外線下照射30 min，然后取100 μL的懸浮液注入牛津杯中，放在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。

1.2.4 薄膜的性能測(cè)試

1.2.4.1 形貌表征

通過(guò)在液氮中冷凍破碎薄膜，將破碎后的薄膜固定在導(dǎo)電膠上，然后進(jìn)行噴金處理。在5 kV的加速電壓下，用掃描電鏡觀察。

1.2.4.2 力學(xué)性能

根據(jù)GB/T 1040.3—2006[13]中的方法，測(cè)定可降解薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。將薄膜上切割出（15 mm×100 mm）矩形試樣，使用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)以150 mm/min的拉伸測(cè)試速度進(jìn)行測(cè)試。

1.2.4.3 阻隔性能

利用水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀測(cè)定薄膜的水蒸氣透過(guò)率。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，將制備好的薄膜裁成小塊（5 cm×5 cm），并測(cè)量薄膜片的厚度。在相對(duì)濕度為100%、溫度為37.8 ℃的條件下測(cè)定。薄膜的氧氣透過(guò)率的測(cè)試參考GB/T 1038—2000[14]，設(shè)置試驗(yàn)溫度為23 ℃，將樣品密封后貼于儀器的檢測(cè)腔內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

1.2.4.4 薄膜的抑菌實(shí)驗(yàn)

通過(guò)比濁法測(cè)定了薄膜的抑菌性能，在37 ℃將金黃色葡萄球菌（）和大腸桿菌（）活化12 h后，取100 μL菌懸液置于10 mL液體培養(yǎng)基試管中進(jìn)行稀釋處理至菌液濃度約為107CFU/mL。將薄膜剪碎后用紫外線照射進(jìn)行殺菌處理后，浸泡在10 mL的菌懸液中，在120 r/min、37 ℃的條件下連續(xù)培養(yǎng)8 h。然后，將培養(yǎng)好的菌懸液移取100 μL至瓊脂平板中，在37 ℃下進(jìn)一步培育24 h。每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

將薄膜裝在鋁箔袋放置一年后，進(jìn)行相同的抑菌實(shí)驗(yàn)，觀察薄膜的抑菌性。

1.2.5 鮑魚(yú)保鮮

1.2.5.1 樣品制備

將新鮮鮑魚(yú)去除內(nèi)臟，并用4 ℃無(wú)菌生理鹽水沖洗干凈，將鮑魚(yú)肉隨機(jī)分裝于預(yù)制的包裝袋（尺寸為25 cm×35 cm、厚度為（60±5）μm）中。將鮑魚(yú)隨機(jī)分為4組，每組（70±2）g，分別為未包裝的鮑魚(yú)（CK）、Starch/PLA/PBAT薄膜包裹的鮑魚(yú)、Starch-g-PHMB/ PLA/PBAT薄膜包裹的鮑魚(yú)、Starch-g-PHMG/PLA/ PBAT薄膜包裹的鮑魚(yú)。所有的鮑魚(yú)都被放置在（4±1）℃的冰箱中儲(chǔ)存18 d，每3 d測(cè)量樣品的指標(biāo)。

1.2.5.2 菌落總數(shù)（TVC）

參照GB 4789.2—2022《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[15]的方法稱(chēng)取5 g鮑魚(yú)肉，然后置于無(wú)菌袋中，加入45 mL無(wú)菌生理鹽水均質(zhì)2 min，再進(jìn)行一系列稀釋梯度培養(yǎng)。在30 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱培養(yǎng)72 h后，計(jì)總菌落數(shù)。

1.2.5.3 總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）

TVB-N的測(cè)定方法參照Ojogbo等[16]的方法。稱(chēng)取10 g鮑魚(yú)肉樣品，加入2 g輕質(zhì)氧化鎂，使用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定鮑魚(yú)樣品的TVB-N含量。TVB-N值表示為每100 g鮑魚(yú)的毫克氮含量（mg/hg）。

1.2.5.4 硫代巴比妥酸值（TBA）

根據(jù)Zhang等[6]的方法，采用水萃取TBA法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定硫代巴比妥酸（TBARS）以評(píng)估鮑魚(yú)在儲(chǔ)存過(guò)程中脂質(zhì)氧化的程度。將鮑魚(yú)肉樣品（每個(gè)5.0 g）在25 mL體積分?jǐn)?shù)為7.5%的三氯乙酸（含體積分?jǐn)?shù)為0.10%的乙二胺四乙酸）中以8 000 r/min均質(zhì)3 min，將均質(zhì)后的混合液靜置15 min，然后過(guò)濾。將10 mL的過(guò)濾液與10 mL濃度為0.02 mol/L的硫代巴比妥酸液相混合，在90 ℃反應(yīng)40 min。隨后于室溫下冷卻，在8 000 r/min、4 ℃條件下離心5 min。將5 mL三氯甲烷添加入離心后的溶液中反應(yīng)，測(cè)定其在532 nm和600 nm波長(zhǎng)下的吸光光度值，并以3個(gè)平行的方式進(jìn)行。根據(jù)式（1）計(jì)算TBARS的含量（（MDA））。

式（1）的結(jié)果以100 g鮑魚(yú)肉中所含丙二醛（MDA）量表示，單位為mg/hg。

1.2.6 統(tǒng)計(jì)分析

使用IBM SPSS Statistics for Windows（Version 23, SPSS Inc., USA）進(jìn)行樣品間的方差分析（ANOVA），并在95%的置信水平下進(jìn)行Tukey檢驗(yàn)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)值表示。采用Origin 2019b、Microsoft Office PowerPoint、Word等軟件進(jìn)行分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 薄膜的性能測(cè)試

2.1.1 傅里葉紅外光譜

從圖1可以看出，淀粉接枝馬來(lái)酸酐后除含有原淀粉的特征吸收峰以外，在1 726 cm?1附近出現(xiàn)了羰基（C=O）吸收峰[17]。由于樣品已經(jīng)通過(guò)丙酮清洗干凈，所以可以證明馬來(lái)酸酐已接枝到淀粉上。加入PHMB和PHMG后，在1 550 cm?1附近處出現(xiàn)了胍類(lèi)物質(zhì)（?NH）的特征峰[16]。這可能是由于PHMB/PHMG與酯化淀粉的羰基發(fā)生了共價(jià)接枝反應(yīng)，生成了Starch-g-PHMB和Starch-g-PHMB。

圖1 淀粉的紅外光譜圖

2.1.2 淀粉X-射線衍射圖

由圖2所示，原淀粉在2為15°、17°、18°和23°處出現(xiàn)衍射峰，其中17°和18°附近為相連的雙峰，此為典型的A型結(jié)晶[18]。在原淀粉經(jīng)過(guò)改性后，其衍射峰的位置并未發(fā)生變化，這說(shuō)明了反應(yīng)主要發(fā)生在淀粉的非晶體區(qū)域。與原淀粉相比，Starch-g-PHMB和Starch-g-PHMG衍射峰的強(qiáng)度要弱一些，這說(shuō)明該反應(yīng)可以一定程度地破壞淀粉的晶體結(jié)構(gòu)[17]。由于晶體結(jié)構(gòu)的破壞，使其分子之間的氫鍵強(qiáng)度減弱。

圖2 淀粉的X射線衍射圖

2.1.3 淀粉的抑菌性

圖3分別是Starch-g-PHMG、Starch-g-PHMB對(duì)的抑制性以及2種抑菌淀粉的抑菌性對(duì)比。通過(guò)圖3a和圖3b可以看出，相比于原淀粉，2種抗菌淀粉具有明顯的抑菌圈，說(shuō)明2種抗菌淀粉對(duì)具有明顯的抑制作用。通過(guò)圖3c可以看出，2種抑菌淀粉周?chē)囊志ο嗨疲f(shuō)明2種抑菌物質(zhì)對(duì)的抑菌性沒(méi)有明顯差別。圖3d—f分別是Starch-g-PHMG、Starch-g-PHMB對(duì)的抑制性以及兩者抑菌性的對(duì)比。Starch-g-PHMG和Starch-g- PHMB對(duì)同樣具有明顯的抑制作用，并且Starch-g-PHMG比Starch-g-PHMB的抑菌效果略弱。

圖3 淀粉的抑菌性

2.2 薄膜的性能測(cè)試

2.2.1 薄膜的微觀結(jié)構(gòu)

圖4顯示了3種復(fù)合膜的微觀形貌結(jié)構(gòu)和薄膜實(shí)物圖。從圖4a—c可以看出，Starch/PLA/PBAT薄膜的表面有很多空隙和裂紋，Starch-g-PHMB/PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜的表面粗糙，且觀察到淀粉顆粒在表面均勻分散。圖4d—f是3種薄膜的截面形態(tài)，可以看出，Starch/PLA/PBAT薄膜內(nèi)部凹凸不平，界面相容性差，Starch-g-PHMB/PLA/PBAT薄膜和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊湊致密，表現(xiàn)出成分之間良好的相互作用。這是由于淀粉改性后親水基被取代，疏水性增強(qiáng)，與疏水性材料PLA/PBAT的相容性更好。通過(guò)圖4g—i可以看出，3種薄膜表面均勻，透明度良好，可應(yīng)用于食品包裝袋中。

2.2.2 薄膜的力學(xué)性能

如表1所示，抗菌淀粉的加入影響了薄膜的力學(xué)性能。Starch/PLA/PBAT薄膜的拉伸強(qiáng)度為（12.83±0.79）MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為（36.36±0.47）%。加入改性淀粉Starch-g-PHMB后薄膜的縱向拉伸強(qiáng)度從12.83 MPa下降到10.91 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從36.36%上升到113.16%。Starch-g-PHMG薄膜的拉伸強(qiáng)度下降為10.64 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率上升為68.2%。從X-射線衍射圖結(jié)果顯示，接枝胍類(lèi)物質(zhì)后淀粉結(jié)晶度下降。結(jié)晶度降低，分子鏈排列變得松散，孔隙率增加，分子間相互作用力減少，鏈段運(yùn)動(dòng)變得簡(jiǎn)單，從而影響了淀粉膜的力學(xué)性能。

2.2.3 薄膜的阻隔性能

由表2可以看出，Starch/PLA/PBAT薄膜的氧氣透過(guò)率（OTR）和水蒸氣透過(guò)率（WVP）分別為770.33 cm3/ (m2·24 h·0.1 MPa)和（707.90±5.23）g/(m·Pa·s)。接枝性抗菌薄膜的OTR值和WVP值顯著低于Starch/ PLA/PBAT薄膜的（＜0.05），這表明接枝性抑菌薄膜阻隔性能增強(qiáng)。這可能由于是薄膜分子間隙減少，薄膜結(jié)構(gòu)的緊密性增加，導(dǎo)致氣體和水蒸氣傳輸減少，從而增強(qiáng)了薄膜的阻隔性能。

圖4 薄膜的掃描電鏡圖和外觀

表1 不同包裝薄膜力學(xué)性能

Tab.1 Mechanical properties of different packaging films

注：同列之間的不同上標(biāo)字母a—c表示顯著差異（＜0.05）。

2.2.4 薄膜的抑菌性

通過(guò)測(cè)量液體介質(zhì)在波長(zhǎng)為600 nm處的吸光度（OD600值）（表3）可以看出，將薄膜置于和菌懸液中培養(yǎng)8 h后，Starch/PLA/PBAT薄膜在波長(zhǎng)為600 nm處的吸光度值升高，Starch- g-PHMB/PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/ PBAT薄膜的吸光度值沒(méi)有明顯差異（>0.05）。正如平板涂布所顯示的結(jié)果（見(jiàn)圖5），Starch-g-PHMB/ PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜對(duì)和均有較好的抑菌活性。Starch-g- PHMB/PLA/PBAT薄膜和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜對(duì)的抑制效果要優(yōu)于對(duì)的抑制效果。胍類(lèi)物質(zhì)具有抑菌性主要是因?yàn)殡一年?yáng)離子與細(xì)菌細(xì)胞膜的陰離子表面的靜電作用，使得細(xì)胞膜損傷，直接導(dǎo)致細(xì)胞成分的流失，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[19]（見(jiàn)圖6）。

在相同的條件下，對(duì)存放一年后的薄膜進(jìn)行了同樣的抑菌試驗(yàn)。將薄膜放入37 ℃的菌懸液中8 h后，Starch/PLA/PBAT薄膜在波長(zhǎng)為600 nm處的吸光度值從0.093 5增加到0.624 0；Starch-g-PHMB/PLA/ PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜的吸光度值沒(méi)有明顯差異（>0.05）；Starch-g-PHMB/PLA/PBAT薄膜和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜仍具有很強(qiáng)的抑菌性。

表2 不同包裝薄膜氧氣透過(guò)率、水蒸氣透過(guò)率

Tab.2 Oxygen transmission rate and water vapor transmission rate of different packaging films

注：同列之間的不同上標(biāo)字母a—c表示顯著差異（＜0.05）。

表3 薄膜的抑菌性（OD600值）

Tab.3 Bacteriostatic properties of films (OD600 value)

注：同列之間的不同上標(biāo)字母a—b表示顯著差異（＜0.05）；A代表1年前的抑菌實(shí)驗(yàn)，B代表1年后的抑菌實(shí)驗(yàn)。

圖5 薄膜的抑菌性

圖6 薄膜的抑菌機(jī)理

2.3 鮑魚(yú)保鮮

2.3.1 薄膜對(duì)鮑魚(yú)的菌落總數(shù)的影響

不同包裝的鮑魚(yú)的菌落總數(shù)如圖7所示，新鮮鮑魚(yú)的起始菌落總數(shù)為2.3 log(CFU/g)左右，鮑魚(yú)在貯藏期間的TVC呈上升趨勢(shì)。前3天各組間無(wú)顯著性差異（>0.05），可能是由于貯藏前期微生物比較少。第3天到第6天，對(duì)照組和其他3組有顯著性差異（<0.05），但是3種膜包裝的鮑魚(yú)菌落總數(shù)無(wú)顯著性差異，這可能是由于薄膜可以減少微生物進(jìn)入包裝，并且在溫度為?4 ℃時(shí)細(xì)菌增長(zhǎng)緩慢。抑菌包裝主要通過(guò)與鮑魚(yú)表面直接接觸以抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。前6天到貯藏結(jié)束時(shí)，空白組的菌落總數(shù)最高，達(dá)到11.36 log(CFU/g)。Gram等[20]提出魚(yú)類(lèi)和魚(yú)類(lèi)產(chǎn)品的微生物上限一般為6 log(CFU/g)，感覺(jué)排斥發(fā)生在8 log(CFU/g)時(shí)。在貯藏期間2種抑菌包裝的菌落總數(shù)低于原淀粉組的。

圖7 冷藏期間鮑魚(yú)的菌落總數(shù)（TVC）變化

2.3.2 薄膜對(duì)鮑魚(yú)總揮發(fā)性鹽基氮的影響

4組鮑魚(yú)冷藏期間總揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）變化如圖8所示。新鮮鮑魚(yú)樣品的初始TVB-N值為（1.296 7±0.17）mg/h。在儲(chǔ)存過(guò)程中，鮑魚(yú)的TVB-N值逐漸增加，從圖8可以看出，前6天，各組樣品之間TVB-N值變化平緩，各組樣品之間無(wú)顯著性差異（>0.05）。這有可能是由于在儲(chǔ)藏的早期，微生物的數(shù)量較少，并且對(duì)蛋白質(zhì)的降解程度較低，所以TVB-N值的變化并不明顯。貯藏6 d后，空白組和其他各組的TVB-N值的顯著性增加（＜0.05）。對(duì)照組在15 d時(shí)達(dá)到35.13 mg/hg，超過(guò)GB 2733—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品》[21]中規(guī)定的貝類(lèi)TVB-N閾值。Starch-g-PHMB/PLA/ PBAT薄膜組和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜組的TVB-N值顯著性低于Starch/PLA/PBAT薄膜組的（>0.05）。

圖8 冷藏期間鮑魚(yú)的總揮發(fā)性鹽基氮值變化

2.3.3 薄膜對(duì)鮑魚(yú)硫代巴比妥酸的影響

在儲(chǔ)存過(guò)程中，脂質(zhì)氧化會(huì)導(dǎo)致鮑魚(yú)的肌肉損傷，鮑魚(yú)肉質(zhì)量較差。從圖9可知，鮑魚(yú)的初始TBARS值為（0.210 8±0.002 68）mg/kg，每組樣品的TBARS值逐步增加。這可能是在過(guò)氧化物的分解過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較低級(jí)別的醛、酮和羧酸，從而導(dǎo)致在自氧化過(guò)程中，脂肪的TBARS值持續(xù)升高[22]。從第3天開(kāi)始，Starch/PLA/PBAT薄膜組與Starch-g- PHMB/PLA/PBAT和Starch-g-PHMG/PLA/PBAT薄膜組顯著性增加（<0.05）。可能是由于影響脂肪氧化的因素有氧氣、水、微生物等，抑菌膜的氧氣透過(guò)率比原淀粉膜的小，氧氣不容易滲透到包裝內(nèi)，從而降低了鮑魚(yú)的氧化酸敗。

2.3.4 鮑魚(yú)貯藏期間的外觀變化

鮑魚(yú)在貯藏期間的實(shí)物變化如圖10所示。隨著時(shí)間的推移，鮑魚(yú)質(zhì)地先變硬后變軟，鮑魚(yú)的氣味逐漸增大。可能是由于鮑魚(yú)死亡后，它的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白會(huì)生成肌動(dòng)球蛋白，導(dǎo)致它的肌肉喪失了伸展能力，從而導(dǎo)致它的硬度增加。鮑魚(yú)體內(nèi)含有蛋白酶和微生物分解蛋白質(zhì)，導(dǎo)致鮑魚(yú)后期變軟，并且蛋白質(zhì)分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氨、硫化氫、三甲胺等物質(zhì)[23]，導(dǎo)致鮑魚(yú)產(chǎn)生腐敗氣味。

圖9 冷藏期間鮑魚(yú)的TBARS變化

圖10 貯藏期間鮑魚(yú)的外觀變化

3 結(jié)語(yǔ)

將PHMB和PHMG接枝到淀粉上以實(shí)現(xiàn)淀粉的抗菌功能化。此外，將改性淀粉制成薄膜后，薄膜的阻隔性能增強(qiáng)，同時(shí)表現(xiàn)出良好的抗菌活性。當(dāng)薄膜應(yīng)用于鮑魚(yú)保鮮時(shí)，薄膜通過(guò)對(duì)細(xì)菌的抑制性和對(duì)氧氣和水蒸氣的高阻隔性，抑制了鮑魚(yú)脂質(zhì)氧化、蛋白質(zhì)水解，延緩了鮑魚(yú)的腐敗變質(zhì)，有效延長(zhǎng)了鮑魚(yú)的保質(zhì)期。

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Application of Guanidine Anchored Starch-based Antimicrobial Packaging Films in Abalone

TANG Shu-ronga,b, DING Yonga,b, HAO Yia,b, TIAN Zhi-hanga,b, LIU Zhuo-lina,b, CHEN Xiao-hana,b, LI Lia,b

(a. College of Food Sciences and Technology b. Engineering Research Center of Food Thermal-processing Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

The work aims to develop a grafted antibacterial packaging and apply it to the preservation of aquatic products, so as to provide a new way for further application of grafted packaging films in production. First, polyhexamethylene biguanide hydrochloride (PHMB) and polyhexamethyleneguanidine hydrochloride (PHMG) were grafted onto starch. Then, they were subject to blending modification with polylactic acid (PLA) and poly (butylene adipate co-terephthalate) (PBAT) to prepare a grafted antibacterial packaging film by casting extrusion and apply the film to preservation of abalone. The antimicrobialization of starch was achieved by grafting PHMB and PHMG onto starch.The barrier property of the PLA/PBAT film with PHMB and PHMG was significantly improved (＜0.05). It imparted bacteriostasis properties to the film, and delayed the increase of the total colonies, thiobarbituric acid and volatile base nitrogen in abalone. The grafting of PHMB and PHMG onto starch effectively improves the barrier property of the film. The starch-g-PHMB/PLA/PBAT and starch-g-PHMG/PLA/PBAT films can effectively inhabit the microbial action, delay the oxidation and spoilage of abalone and effectively extend the shelf life of abalone.

graft; polyhexamethylene biguanide hydrochloride; polyhexamethyleneguanidine hydrochloride; starch; abalone preservation

TS254.4

A

1001-3563(2023)15-0094-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.15.013

2023?05?18

上海市地方能力建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)（19050502000）

唐淑蓉（1997—），女，碩士生，主攻食品加工與貯藏。

李立（1977—），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)槭称芳庸づc貯藏。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋