抗菌性海藻酸钠涂膜的应用研究硕士论文】 .pdf

上海海洋大学 硕士学位论文 抗菌性海藻酸钠涂膜的应用研究 姓名 张杰 申请学位级别 硕士 专业 水产品加工及贮藏工程 指导教师 孙谧 20090106 上海海洋大学硕士学位论文 抗菌性海藻酸钠涂膜的应用研究 摘要 本文针对水产品中常见的腐败微生物 以海藻酸钠为涂膜材料 加入海洋溶 菌酶 茶多酚和山梨酸钾组成的复合保鲜剂 以其形成的抗菌性海藻酸钠涂膜对 新鲜的罗非鱼片进行保鲜试验 主要研究内容如下 1 海藻酸钠成膜条件的确定 采用海藻酸钠为涂膜材料 甘油为增塑剂 钙 盐交联工艺成膜 研究了不同浓度的涂膜成分对膜性能的影响 实验结果表明 海藻酸钠的浓度直接影响着涂膜的性能 而甘油作为一种增塑剂可以增加海藻酸 钠涂膜的柔韧性 降低涂膜的脆性 从而改善涂膜的机械性能 为使涂膜兼具一 定的柔韧性和较高的强度 同时又不使水蒸气透过率明显提高 综合分析并考虑 经济因素得到涂膜的适宜成膜条件为 海藻酸钠2 0 9 l 甘油4 9 l 5 的c a c l 2 交联 2 抑菌剂对水产品腐败微生物的抑制效果 通过在海洋溶菌酶中添加茶多 酚 山梨酸钾以扩大其抑菌范围 并采用抑菌圈实验方法分别测定抑菌剂对水产 品中主要腐败微生物的抑菌效果 实验结果表明 抑菌剂分别有各自的抑菌范围 当海洋溶菌酶 茶多酚和山梨酸钾联合使用时对水产品中的主要腐败微生物有很 好的抑制效果 为抗菌性海藻酸钠涂膜的制备提供了一种广谱 高效的海洋溶菌 酶复合保鲜剂 3 抗菌性海藻酸钠涂膜的制备及性质研究 采用正交设计探索了复合抑菌剂 在海藻酸钠涂膜中的配比优化 并对抗菌膜的性质及贮藏稳定性进行了研究 实 验结果表明 复合保鲜剂在海藻酸钠涂膜中的最优配比为 海洋溶菌酶3 0 0 0 m g k g 茶多酚1 5 0 0 m g k g 山梨酸钾8 0 0 m g k g 在温度 4 r h 6 0 的条件下 环境对 抗菌膜的抑菌性 稳定性影响最小 铅 砷和重金属均未在膜中检测出来 表明 抗菌性海藻酸钠涂膜在重金属残留方面是安全的 4 抗菌性海藻酸钠涂膜在水产品保鲜中的应用 首先对抗菌膜的抑菌作用进 上海海洋大学硕士学位论文 行了探讨研究 然后将其应用在罗非鱼片的保鲜中 实验结果表明 抗菌性涂膜 是通过对膜内保鲜剂的释放达到抑菌作用的 海藻酸钠涂膜不仅可以阻止鱼片和 空气接触 而且是保鲜剂的有效载体 它可以在鱼片表面细菌大幅度增长之前将 保鲜剂完全释放出来 添加了海洋溶菌酶的复合保鲜剂可以抑制水产品中常见腐 败微生物 使抗菌膜达到延长水产品货架期的效果 综合考虑细菌总数 t v b n 值和p h 值并本着以感官评分为基础的原则 抗菌涂膜处理可以将罗非鱼片的保鲜 期延长约5 5 天 本论文的实验结果具有一定的创新性 采用抗菌性海藻酸钠涂膜保鲜水产品 既可延长保质期又不使其质构和风味遭到破坏 而且卫生 安全 是一种很有应 用前景的保鲜方法 关键词 海藻酸钠涂膜 海洋溶菌酶 抗菌性 罗非鱼片 保鲜 n a p p l i e dr e s e a r c h0 1 1a n t i m i c r o b i a l s o d i u m p a g i n a t ef i l m s a bs t r a c t t h i ss t u d yf o c u s e do nm a k i n gp r e s e r v a t i v eo f t i l a p i af i l l e tb yu s i n ga n t i m i c r o b i a l f i l m s a g a i n s ts p o i l a g em i c r o o r g a n i s mw h i c hi s o l a t e df r o ma q u a t i cp r o d u c td u r i n g s t o r a g ep e r i o d a n t i m i c r o b i a lf i l m sw a so b t a i n e d b yi n c o r p o r a t i n gm a r i n e m i c r o o r g a n i s ml y s o z y m e t e ap o l y p h e n o l s p o s t a s s i u ms o r b i t a t ei n t o a l g i n a t ef i l m s t h r o u g hc a l c i u mc r o s s l i n k i n gp r o c e s s t h i sm a i nr e s e a r c hw a sa sf o l l o w s 1 t h ed e t e r m i n a t i o no f f i l m f o r m i n gc o n d i t i o no fs o d i u ma l g i n a t e t h ef i l m sw e r e f o r m e db ya l g i n a t ea n dg l y c e r i nt h r o u g hc a l c i u mc r o s s l i n k i n gp r o c e s s t h ee f f e c t so f d i f f e r e n tp r o c e s s i n gf a c t o r so np h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h ef i l m sw e r e s t u d i e d t h ea n a l y s i so ft h et e n s i l es t r e n g t h e n w a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t yo ft h ef i l m s s h o w e dt h e yw e r er e l a t e dt ot h ec o n t e n t so f a l g i n a t ea n dg l y c e r i n f u r t h e r m o r e s u i t a b l e a m o u n to fp l a s t i c i z e rc o u l dc o n t r i b u t et ot h ef i l mw i t hac e r t a i nt e n s i l es t r e n g t ha n d e l o n g a t i o na n ds h o w e dl i t t l ee f f e c t so ni t sw v p t a k i n gi n t oe c o n o m i cf a c t o r st h e f o r m u l ao ft h ef i l mw i t ht h eb e s tp e r f o r m a n c ew e r ea l g i n a t e 2 0 g l y c e r i n e 0 4 a n d 5 0 c a c l 2 2 i n h i b i t i o ns t u d yb ya d d i t i o no ft h ea n t i m i c r o b i a l so ns p o i l a g em i c r o o r g a n i s m i s o l a t e df r o ma q u a t i cp r o d u c t s t h ea n t i m i c r o b i a la c t i v i t yo ft h em a r i n em i c r o o r g a n i s m l y s o z y m ec o m p l e xw a sa s s a y e db ya g a rd i f f u s i o nm e t h o d t h er e s u l ts h o w e dt h a tt e a p o l y p h e n o l sa n dp o s t a s s i u ms o r b i t a t ec o u l de x t e n do r i g i n a la n t i b a c t e r i a ls p e c t r u mo ft h e m a r i n em i c r o o r g a n i s ml y s o z y m ea n dc o n t r o la m o u n t so fs p o i l a g e m i c r o o r g a n i s m m a r i n em i c r o o r g a n i s ml y s o z y m ec o m p l e xp r o v i d e db r o a d s p e c t r u ma n t i m i c r o b i a l s a c t i v i t yf o rp r e p a r a t i o no fa n t i m i c r o b i a lf i l m s 3 p r e p a r a t i o na n dp r o p e r t yr e s e a r c ho ft h ea n t i m i c r o b i a lf i l m s t h eo p t i m u m f o r m u l ao fm a r i n em i c r o o r g a n i s ml y s o z y m e t e ap o l y p h e n o l s p o s t a s s i u ms o r b i t a t ei n f i l m sw e r es t u d i e db yo r t h o g o n a ld e s i g nc o m b i n e ds o f t w a r e a f t e rt i l a p i af i l l e tt r e a t e d b ya n t i m i c r o b i a lf i l m ss t o r e da t4 1 f o rs e v e nd a y s i n t e r a c t i o no ft h r e e i i i 上海海洋大学硕士学位论文 c o m p o n e n t si nf il m sw e r ec a r r i e dt od e t e r m i n et h eo p t i m u mf o r m u l a t h er e s u l t s h o w e dt h eo p t i m u mf o r m u l ao fp r e s e r v a t i v e si nf i l m sw a s0 3 m a r i n em i c r o o r g a n i s m l y s o z y m e o 1 5 t e ap o l y p h e n o l sa n d0 0 8 p o s t a s s i u ms o r b i t a t e t h ea n t i m i c r o b i a l a c t i v i t yo ft h ef i l m sw a sn o ta f f e c t e du n d e rt h ec o n d i t i o no ft e m p e r a t u r e 4 r h 9 5 食品级 山梨酸钾 南宁赫斯特食品添加剂有限公司 食品级 1 1 2 供试菌种 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 腐败假单胞菌 腐败希瓦氏菌 嗜水气单胞菌 乳酸菌 副溶血弧菌 1 1 3 培养基 细菌 弧菌等营养琼脂培养基或营养肉汤培养基按常规方法配制 1 1 4 主要仪器 s w g j i b 标准超净工作台 恒温水浴锅 l d z x 4 0 b 型立式自控电热压力蒸汽 1 9 上海海洋大学硕士学位论文 灭菌器 内径9 0 0 m m 平板 1 2 实验方法 1 2 1 保鲜剂的制备 采用灭菌蒸馏水将海洋溶菌酶 山梨酸钾 茶多酚配置成不同浓度备用 具 体见表3 1 表3 1 各保鲜剂配置浓度 t a b l e3 1t h ec o n c e n t r a t i o no fd i f f e r e n tp r e s e r v a t i v e s 1 2 2 抑菌实验方法 1 2 2 1 菌悬液的制备 将1 1 2 中各供试菌种在相应的培养基上活化后 挑取大小适中的菌落2 个 无菌操作加入9 m l 无菌生理盐水后磁力搅拌器搅拌l m i n 配制成含菌数 1 0 6 1 07 c f u m l 的菌悬液备用 1 2 2 2 含菌平板的制备 将配制好的灭菌培养基冷却至5 0 6 0 倾注于已干热灭菌的培养皿中 制成 平板待用 用移液管分别吸取0 2 ml 各种菌悬液加入各自培养基平皿内 再用无 菌玻璃涂布棒将菌悬液涂布均匀 1 2 2 3 抑菌圈测定方法 7 5 将厚度为2 0 m m 的滤纸用打孔器打成直径为5 m m 圆片 干热灭菌后在三种保 鲜液中的不同浓度中浸泡5 m i n 取出后轻贴于平板上 每一个平皿均匀放6 个滤纸 片 包括同一抑菌液的5 个浓度梯度和空白对照 每种保鲜液做三个平板重复 然 后将平皿倒置于恒温箱中 按照各自菌种最适培养温度培养2 4 h 后 用直尺测量各 抑菌圈大小 直径m m 1 2 3 保鲜剂抑菌性能的测定 1 2 3 1 最小抑菌浓度 m i c 根据1 2 2 抑菌实验法分别测定常规保鲜剂 山梨酸钾 茶多酚 和海洋溶 菌酶的抑菌圈大小 抑菌圈直径大于6 m m 的各保鲜液的最低浓度为最小抑菌浓度 1 2 3 2 抑菌性能的比较 将抑菌圈直径在l o m m 以上的定为抑菌能力强 8 1 0 t u r n 定为抑菌能力较 强 6 8 m m 定为抑菌能力弱 5 m m 为无抑菌能力 一 上海海洋大学硕士学位论文 2 结果与分析 2 1 海洋溶菌酶的抑菌效果 海洋溶菌酶对对大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 腐败假单胞菌 等的抑制作用见表3 2 表3 2 海洋溶菌酶的抑菌作用 抑菌圈直径m m t a b l e 3 2t h ea n t i m i c r o b i a le f f e c t o fm m i 海洋溶菌酶本身是一种低毒性 安全性很高的抗菌蛋白 能选择性地分解微 生物的细胞壁形成溶菌现象 同时不破坏其它营养组织而具有杀菌功效 从表3 2 可以看出 海洋溶菌酶对除乳酸菌以外的腐败微生物均有非常明显的抑菌作用 特别是对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌 其抑菌直径可达到1 2 0 m m 以上 海洋溶菌 酶能专一性地作用于细菌细胞壁肽聚糖分子 使n 乙酰胞壁酸与乙酰葡萄糖氨之 间的1 3 1 4 糖苷键断裂 破坏其细胞壁的完整性 使细菌细胞壁变得松弛而达到 溶解细菌的效果 2 2 山梨酸钾的抑菌效果 山梨酸钾对大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 腐败假单胞菌等的 抑制作用见表3 3 2 1 上海海洋大学硕士学位论文 山梨酸钾是一种化学抑菌剂 作用比较稳定 其抑菌机理在于它能与微生物 酶系统中的巯基结合 破坏许多重要酶系 主要对霉菌 酵母和需氧性腐败菌有 效 而对厌氧菌几乎没有作用 从表3 3 可以看出 山梨酸钾对金黄色葡萄球菌 大肠杆菌等菌株无抑制作用 而对枯草芽孢杆菌 乳酸菌有较强的抑制效果 对副溶血弧菌有微弱抑制作用 主要原因为山梨酸钾是一种酸性防腐剂 其防腐功能主要取决于未解离的酸性分 子 因此 其防腐能力主要随p h 值而定 食品酸性越强其防腐效果越大 本实验中 山梨酸钾对最适p h 值偏中性的金黄色葡萄球菌 大肠杆菌没有抑制作用即说明山 梨酸钾的抑菌作用受制于p h 值 文献报道 7 7 1 在p h 值3 1 5 时 有4 0 的山梨酸进入细胞内部 因而较强的抑 菌能力 而在中性点时 解离的山梨酸只有6 0 此时便无抑菌作用 而水产品的 正常p h 值在6 5 0 左右 且随着贮藏时间的延长呈上升趋势 因此可知山梨酸钾 在水产品保鲜中的作用是有限的 抑菌能力随着贮藏时间的延长而减弱 2 3 茶多酚的抑菌效果 茶多酚对大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 腐败假单胞菌等的抑 制作用见表3 4 上海海洋大学硕士学位论文 茶多酚作为酚类抗菌物质 其抑菌活性直接受到食品中含油量 p h 值 温度 蛋白质 盐等多种因素的影响 一般而言 食品中的脂肪会降低酚类物质的抑菌 作用 因为酚类物质的极性很弱 容易被脂肪溶解而进入油相 但茶多酚因具有 较低的氧化还原电位 极性较强而微溶于油脂 因此受到食品中油脂的影响较 弱 从表3 4 可以看出 茶多酚对大肠杆菌 金黄色葡萄球菌和腐败假单胞菌有较 强的抑制作用 其抑菌效果随浓度的增加而增强 不同浓度茶多酚溶液的抑菌效 果之间存在显著差异 p 9 5 食品级 山梨酸钾 南宁赫斯特食品添加剂有限公司 食品级 海藻酸钠 氯化钙 甘油 以上均为食品级 1 1 3 培养基 细菌总数检测培养基 胰蛋白胨1 0 0g l 牛肉浸出粉3 0g l n a c l5 0g l p h 7 0 1 1 4 主要仪器 主要实验仪器包括电热鼓风干燥箱 恒温磁力搅拌器 普通玻璃板 水浴锅 干燥 恒温箱 材料试验机 薄膜透气性测定仪 s w g j i b 标准超净工作台 7 2 2 型光栅分光光度计等 1 2 实验方法 1 2 1 罗非鱼处理 将新鲜的罗非鱼用清水洗净后 经放血 剖片 冲洗的工艺后将罗非鱼片置 于4 a l 冰箱冷藏备用 1 2 2 抗菌膜制备工艺 钙盐交联法 2 0 9 l 海藻酸钠溶解于5 0 c 的灭菌水中一恒温搅拌2 h 至形成粘度较大的溶液 添加4 9 l 的甘油作为增塑剂一4 0 0 0 r m i n 离心1 5 血一梯度降温增稠一在0 1 m p a 真空下使溶液脱气l h 2 h 一添加复合保鲜剂一5 c a c l 2 胶化成膜 1 2 3 抗菌性涂膜的配比优化 按表4 1 安排的实验组配置抗菌膜液 将洁净的罗非鱼片分别在1 9 组抗菌膜 液中浸渍3 m i n 采用钙盐交联法胶化成膜后放于盛冰的泡沫盒中 置于4 1 冰 箱中 定时取样分别测定细菌总数 t v b n 值 p h 值和进行食品感官评定 以四 项指标在贮藏期间的平均值为评价指标进行正交设计与分析 从而确定三种保鲜 剂在涂膜中的最佳配比 表4 1 实验因素及水平 t a b l e4 1t h ed e s i g no f o r t h o g o n a lt e s to i lp r e s e r v a t i v e 1 2 4 检测指标测定方法 8 2 2 7 上海海洋大学硕士学位论文 1 2 4 1 细菌总数 采用平板培养记数法 评价标准按g b 2 7 4 1 9 4 中的规定 即 一级鲜度菌落总数 1 0 5 c f u g 二级鲜 度菌落总数 5x1 0 5 c f u g 1 2 4 2 总挥发性盐基氮 采用微量扩散法 评价标准按g b 2 7 4 1 9 4 中的规定 即 一级鲜度t v b n 1 3 m g 1 0 0 9 二级鲜 度t v b n b c 优化水平组合为a 3 8 2 c l 上海海洋大学硕士学位论文 2 21 n 值实验结果 挥发性盐基氮 t v b 是水产品在腐败过程中由于酶和细菌作用使组织中蛋 白质分解产生的氨以及低级胺类 胺类物质与在腐败过程中产生的有机酸结合 形 成盐基态氮 n h r 而沉积于肉中 所以肉中所含t v b n 的量与其腐败程度有明确 的对应关系 因此评价水产品的鲜度的时候通常要测t v b n 值 实验结果见实验 安排见表4 3 国家标准规定水产品的鲜度理化指标为 一级鲜度t v b n 1 3 m g 1 0 0 9 二 级鲜度t v b n c a 优化水平组合为 a 2 8 3 c 2 表4 3 细菌总数 t v b n d l g 3 4 正交实验 t a b l e4 4t h ed e s i g no fo r t h o g o n a lt e s ta n dr e s u l t so fa n a l y s i s 实验次数 abcd 细菌总数x1 0 5 t v b n 值 00 7 2 o 7 1 o 7 0 o 7 0 0 6 8 0 6 6 0 6 4 0 6 8 0 6 2 细菌总数 k l7 1 0 0 06 8 7 0 06 8 7 0 06 7 3 0 0 k l 6 8 0 0 06 9 0 0 06 7 7 0 06 7 0 0 0 岛6 4 7 0 06 6 0 0 06 7 3 0 06 9 3 0 0 r6 3 0 03 0 0 01 4 0 02 3 0 0 t v b nk l 1 6 9 3 31 7 5 3 31 6 6 7 01 6 8 0 0 值k 2 1 6 6 0 01 6 8 0 01 6 7 3 31 6 4 6 7 k l 1 6 4 0 01 5 6 0 01 6 5 3 31 6 6 6 7 尺0 5 3 31 9 3 30 2 0 00 3 3 3 2 3p h 值实验结果 水产由于死后血液循环和体内氧的供应停止 糖原随糖酵解过程生成乳酸在 肌体内蓄积使肌体p h 值下降 到达最低点后 由于细菌和酶分解蛋白质产生碱性 物质 p h 值又逐步上升 p h 值可以作为水产品鲜度变化的一项重要参考指标 通 2 9 0 8 6 8 4 o 6 6 l 7 5 7 6 5 7 6 5 坫 坞嫣 坞坫 0 o o 0 0 0 0 0 o 0 0 0 o 0 o 0 0 0 4 6 8 6 8 4 8 4 6 0 0 o o 0 0 o 0 0 o o o o o o o o o 5 o 5 5 o 5 5 o 5 1 2 2 1 2 2 1 2 2 o 0 0 o o 0 o 0 0 o 0 0 o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 o o o 0 2 2 2 3 3 3 4 4 4 上海海洋大学硕士学位论文 常采用酸度计直接测量 实验结果见表4 4 开始阶段水产品的p h 值平均值为6 8 7 p h 值平均值变化范围在6 8 7 6 9 8 之 间 在贮藏期间各组均未出现变质现象 复合保鲜剂在涂膜中对p h 值影响程度的 顺序为 a b c 优化水平组合为a 2 8 3 c 2 2 4 感官评定实验结果 感官人员对色泽 气味 弹性 黏度品质等四项感官指标进行综合评定 水 产品的感官特征很大程度上会影响消费者的接受程度 虽然存在费时和一定主观 性等缺点 但能够快速提供产品质量的信息 可以反映出保鲜剂的配比与鱼片鲜度 的关系 实验结果见实验安排见表4 4 各组水产品在贮藏期间的感官指标综合评分见表4 4 分析表4 4 可知 各组 抗菌膜对鱼片均有一定的保鲜效果 除第1 组感官综合效果稍差外 其余组均未 出现明显变质 但各组间有一定的差异 总体趋势是 水产品感官品质随贮藏时 间的延长而下降 其中气味 色泽变化较为明显 各因素对感官评定影响程度的 顺序为 c a b 优化水平组合为a 2 8 2 c 3 表4 4p h 值 感官评定l 9 3 4 正交实验 t a b l e 4 4t h ed e s i g no fo r t h o g o n a lt e s ta n dr e s u l t so fa n a l y s i s 实验次数 abcd p h 值 感官评定 2 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 6 8 7 6 8 0 7 2 8 2 7 0 8 6 7 8 94 0 0 02 5 0 06 0 006 8 87 6 细菌总数 k l6 9 4 76 9 4 36 9 3 06 9 1 7 k 2 6 9 2 76 9 1 36 9 2 76 9 3 0 k 36 8 9 36 9 1 06 9 1 06 9 2 0 尺0 0 5 40 0 3 30 0 2 00 0 1 3 t v b j n k i 7 4 6 77 5 3 37 2 0 07 5 3 3 值k 2 7 4 6 77 8 6 77 4 6 77 7 3 3 忽8 0 0 0 7 5 3 37 2 6 77 6 6 7 r0 5 3 30 3 3 41 0 6 70 2 0 0 2 5 正交实验结果平衡分析 表4 3 4 4 极差分析结果表明 各因素在涂膜中对细菌总数影响的主次顺序 为 a b c 最优水平组合为a 3 8 2 c l 对t v b n 值影响程度的顺序为 b c 3 0 7 5 2 5 0 3 1 9 9 9 9 9 9 9 9 8 6 6 6 6 6 6 6 6 o o o 0 o o o o 0 0 o 0 o o o o 0 o 0 0 0 o o 0 4 6 8 6 8 4 8 4 上海海洋大学硕士学位论文 a 最优水平组合为a 2 8 3 c 2 对p h 值影响程度的顺序为 a b c 最优水平组合为 a 2 8 3 c 2 对感官评定影响程度的顺序为 c a b 最优水平组合为a e b 2 c 3 根据综合平衡分析 8 3 得到三种保鲜剂在海藻酸钠涂膜中的优化组合为 a 2 b i c 3 即 海洋溶菌酶3 0 0 0 m g k g 茶多酚1 5 0 0 m g k g 山梨酸钾8 0 0 m g k g 3 讨论 9 组罗非鱼片在贮藏期间细菌总数平均值最高为o 7 2 x 1 0 5 c f u m l 最低值为 0 6 2 x 1 0 5 c f u m l t v b n 值平均值最低为1 8 0m g 1 0 0 9 最高为1 5 4m g 1 0 0 9 p h 值平均值变化范围在6 8 7 6 9 8 之间 感官评价中除第1 组综合效果稍差外 其 余组均未出现明显变质 以上各组指标间的差异说明海藻酸钠涂膜中保鲜剂的配 比与保鲜效果有很大关系 水产品的鲜度应由细菌总数 t v b n 值 p h 值和感官评定这4 个指标组成 4 个指标既是相互关联的 又是相对独立的 任何一个指标均有其片面性而不能全 面反映鱼片的鲜度状况 三种保鲜剂在涂膜中对这四方面指标的影响是十分复杂 的 指标间的差异较大 这可能与各因素间比较复杂的相互 增效 与 抑制 作用有关 这也是保鲜剂相互配合使用时比较关键的问题 因此需要对其在涂膜 中的配比进行优化设计 根据正交试验的结果 基本上探明了涂膜中各因素对细菌总数 t v b n 值 p h 值和感官评定影响的主次顺序 通过综合分析考虑 最后确定抗菌涂膜中较优 水平组合为a 2 8 1 c 3 即 海洋溶菌酶3 0 0 0 m g k g 茶多酚1 5 0 0 m g k g 山梨酸钾 8 0 0 m g k g 第二节抗菌性海藻酸钠涂膜的性质研究 本节主要研究了抗菌膜的物理特性及温度 湿度对其贮藏稳定性的影响 并 对其重金属含量进行了检测 以期获得一种性能良好且符合食品卫生规范的抗菌 性海藻酸钠涂膜 1 材料和方法 1 1 实验材料 上海海洋大学硕士学位论文 1 1 1 材料 海藻酸钠 氯化钙 甘油 以上均为食品级 茶多酚 安徽石台茶多酚厂生产纯度 9 5 山梨酸钾 南宁赫斯特食品添加剂有限公司食品级 海洋微生物溶菌酶 黄海水产研究所产物资源室保存菌株s 1 2 8 6 发酵所得 酶活力 2 5 0 0 0 u m l k 2 h p 0 4 k h 2 p 0 4 以上皆为分析纯 1 1 2 实验器材 主要实验仪器包括电热鼓风干燥箱 恒温磁力搅拌器 普通玻璃板 水浴锅 干燥 恒温箱 材料试验机 薄膜透气性测定仪 s w g j i b 标准超净工作台 7 2 2 型光栅分光光度计等 1 1 3 抗菌性海藻酸钠涂膜制膜工艺 同第四章 第一节1 2 2 1 2 实验方法 1 2 1 抗菌膜性能的测定 参照1 1 4 工艺制备抗菌涂膜 参照第一章1 2 4 测定抗菌膜的性能 透明度 机械强度 水蒸汽透过系数 w v p 1 2 2 贮藏稳定性的研究 1 2 2 1 温度稳定性研究 检测刚制备好的抗菌膜的细菌总数 大肠杆菌总数 然后分别贮存在4 c 低 温 和2 0 常温 温度条件下2 0 d 再测定细菌总数和大肠杆菌总数 检测方法 细菌总数 跚 涂膜在灭菌水浸提后 平板培养记数法 大肠菌群 踟 涂膜在灭菌水浸提后 多管发酵法 1 2 2 2 湿度稳定性研究 将抗菌涂膜置于温度为2 5 相对湿度为2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 的 调温 调湿箱内保存4 8 h 对涂膜的吸湿性进行测定 以确定相对湿度对抗菌膜性 能的影响 吸湿性测定方法 8 5 取2 0 m m x 2 0 m m 薄膜 放在干燥器中 在2 5 条件下 在不同的相对湿度下放 置2 4 h 用不同浓度的硫酸溶液来调节密闭环境的湿度 测定膜自身重量的变化 1 2 3 重金属含量的检测 p b a s 和重金属的测定方法 参 昭 g b t 1 3 8 8 5 8 6 1 3 2 上海海洋大学硕士学位论文 p b 用z 5 0 0 0 原子吸收光谱仪测定p b 弋 o 0 0 0 4 a s 用z 5 0 0 0 原子吸收光谱仪配合h f s 3 氢化物发生器测定a s 弋 o 0 0 0 2 重金属 以p b 计 用z 5 0 0 0 原子吸收光谱仪测定重金属 以p b 计 0 0 0 4 2 结果与讨论 2 1 抗菌膜的性能测定 复合保鲜剂的添加会使涂膜的物理性能发生变化 抗菌涂膜的透明度 机械 性质和透湿度变化见表4 5 表4 5 抗茵膜和空白膜性能的比较 t a b l e4 5t h ec o m p a r i s o nb e t w e e nf i l ma n da n t i m i c r o b i a lf i l m 由表4 5 可知 保鲜剂的添加同甘油一样会使抗菌膜的性能发生了变化 主要 表现在 抗菌膜相对空白膜的透明度 抗张强度有所下降 延伸率和透湿系数增 加 主要原因是保鲜剂削弱了海藻酸钠分子间的作用力 从而有利于在外力场作 用下大分子链节之间的相互重排 因此保鲜剂的添加增加了抗菌膜的柔韧性和透 湿系数而降低了涂膜机械强度 对于食品包装材料而言 涂膜的抗张强度 延伸率和透湿度应该是维持在较 适宜的系数 而保鲜剂的添加使得涂膜的性能发生了变化 这种变化从涂膜包装 的角度上来说是不利于保鲜效果的 透湿性过高会损失水产品的汁液 机械强度 过低有可能破损涂膜 但是空白膜包装的水产品易于受到微生物污染 而抗菌膜 可以将膜内的保鲜剂释放出来并使之在水产品表面维持较高的浓度i s 7 因此抗菌 膜能更好的延长水产品的货架期 2 2 贮藏稳定性的研究 2 2 1 温度稳定性的研究 由表4 6 可知 抗菌膜在4 条件下具有良好的贮藏稳定性 刚制备的抗菌膜 细菌总数和大肠杆菌总数均为0c f u m l 在低温 4 下贮藏2 0 d 后 其细菌总数 和大肠杆菌总数均复合食品安全卫生标准 这说明抗菌膜在低温 4 条件下 上海海洋大学硕士学位论文 具有极强的抑菌作用和良好的贮藏稳定性 a n 6 抗菌膜贮藏过程中细菌总数变化单位 c f u m l t a b l e4 6t h et o t a lc o u n t so f b a c t e r i ao fa n t i m i c r o b i a lf i l md u r i n gs t o r a g e 注 根据 最新食品卫生国家标准实施手册 中 用于食品涂膜的包装材料 应符合以下卫生标准 卫生指标 细菌总数 5 0 0c f u m l 大肠菌群 3 0 个c f u m l 致病菌不得检出 2 1 2 湿度稳定性的研究 图4 1 为抗菌性海藻酸钠涂膜在2 5 c 下的等温吸湿曲线 由图4 1 我们可以看 出 当相对湿度r h 8 0 时 膜的吸湿率迅速 上升 因此可知在高湿度下 薄膜容易吸潮 从而影响涂膜的机械强度等性质 所以在保存涂膜时 应保持贮藏环境的r h 6 0 u8 0 求 舡 赠 宦l 4 0 02 04 06 0 l o o 相对湿度r i i 图4 1 抗菌性海藻酸钠涂膜等温吸湿曲线 f i g4 1t h em o i s t u r ea b s o r p t i o nt e m p e r a t u r ec u r v eo fa n t i b m i c m b i a lf i l m s 由此我们可知 抗菌膜在温度 4 r h 6 0 的条件下具备良好的贮藏稳定性 2 3 重金属含量的检测 抗菌膜的重金属检测由黄海水产研究所质检中心完成 检测结果见表4 7 由 上海海洋大学硕士学位论文 表4 7 可知 抗菌膜中铅 砷和重金属均未检测出来 符合 最新食品卫生国家 标准实施手册 中p b 计 0 0 0 0 4 a s 计 o 0 0 0 2 重金属 以p b 计 0 0 0 4 的 要求 实验结果证明抗菌性海藻酸钠涂膜在重金属残留方面是安全的 表4 7 抗茵膜中的重金属检测结果 f i g4 7t h eh e a v ym e t a l st e s tr e s u l t so f a n t i b a c t e r i a lf i l m s 3 讨论 本实验结果表明 抗菌膜相对空白膜透明度 抗张强度有所下降 而延伸率 和透湿系数有所增加 其中主要原因是保鲜剂削弱了海藻酸钠分子间的作用力 使抗菌膜的性能发生了变化 但采用空白膜包装的水产品易于受到微生物污染 而抗菌膜可以将膜内的保鲜剂释放出来并使之在水产品表面维持较高的浓度 因 此抗菌膜能更好的延长水产品的货架期 温度 相对湿度对抗菌膜的贮藏有很大的影响 在低温条件下 抗菌膜贮藏 2 0 d 后细菌 大肠菌群总数均在食品卫生标准范围内 相对湿度r h 6 0 的环境对膜 的性能影响最小 因此 抗菌膜应贮藏在温度 4 1 2 r h 9 5 山梨酸钾 南宁赫斯特食品添加剂有限公司食品级 海洋微生物溶菌酶 黄海水产研究所产物资源室保存菌株s 1 2 8 6 发酵所得 酶活力 2 5 0 0 0 u m g k 2 h p 0 4 k h 2 p 0 4 以上皆为分析纯 1 2 供试菌种 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 枯草芽孢杆菌 腐败假单胞菌 腐败希瓦氏菌 嗜水气单胞菌 乳酸菌 副溶血弧菌 1 3 实验方法 3 6 上海海洋大学硕士学位论文 1 3 1 抗菌膜抑菌性的研究 1 3 1 1 含菌平板的制备 将配制好的灭菌培养基冷却至5 0 6 0 倾注于已干热灭菌的培养皿中 制成 平板待用 用无菌移液管分别吸取0 2 m l 各供试菌悬液于各自培养基平皿内 再用 无菌玻璃三角涂棒将菌悬液涂布均匀 1 3 1 2 抑菌性实验 将空白膜和抗菌膜 添加量分别为0 5 1 0 1 5 份 分别置于p h6 8 的p b s 缓 冲液中 2 0 下保温4 8 h 此即得到空白膜和抗菌膜的浸提液 将厚度为2 0 m m 的 滤纸用打孔器打成直径为5 m m 圆片 干热灭菌后在浸提液中浸泡5 1 1 1 i n 取出后轻 贴于平板上 然后将平皿倒置于恒温箱中 按照各自菌种最适培养温度培养2 4 h 后 用直尺测量各抑菌圈大小 直径m i n 注 含量 海洋溶菌酶3 0 0 0 m 眺g 茶多酚1 5 0 0 m g l g 山梨酸钾8 0 0 m g l g 为1 0 份 1 3 2 抗菌膜缓释效果的研究 参照1 1 4 i 艺制备抗菌膜 海藻酸钠 甘油浓度分别为2 0 l 4 9 l 将其 置于p h 6 8 的p b s 缓冲液中进行释放测定 每隔8 h 取样并补充同体积空白液 测定 三种保鲜剂浓度并绘制累计释放率一时间曲线 考虑到本实验中在制膜过程中有 保鲜剂损失 9 0 载药量的保鲜剂释放被认为保鲜剂完全从涂膜中释放 其中 海洋溶菌酶浓度的测赳9 1 f o l i i r 酚法测定 以牛血清白蛋白为标准蛋白 茶多酚浓度的测定 9 2 5 4 0 r i m 处紫外分光光度法 山梨酸钾浓度测定 9 3 2 5 2 n m 处紫外分光光度法 2 结果与讨论 2 1 抑菌性的研究 将空白膜 抗菌膜的浸提液进行抑菌实验 实验结果见表5 1 实验结果表明 空白膜对供试菌种无抑制作用 而抗菌膜对常见污染菌有很好的抑制效果 抑菌 圈直径随保鲜剂添加量的增加而增大 当添加量为o 5 份时 抑菌圈直径在6 0 9 o 之间 添加量为1 0 份时 抑菌 圈直径在1 0 0 1 5 0 之间 而添加量为1 5 份时 抑菌圈直径在1 5 0 2 0 0 之间 由此可知抗菌膜是通过对保鲜剂的释放来达到抑菌效果的 且抑菌效果随添加量 的增加而增强 3 7 上海海洋大学硕士学位论文 表5 1 空白膜 抗茵膜的抑茵效果单位 m m t a b l e5 1t h ea n t i m i c r o b i a ls t r e n g t ho fd i f f e r e n tp r e s e r v a t i v e so ns p o i l a g eb a c t e r i a 抗菌膜 1 0 份 抗菌膜 1 5 份 2 2 缓释效果的研究 2 2 1 抗菌膜的释放效果 图5 1 反映的是复合保鲜剂在浓度为2 0 9 l 的海藻酸钠涂膜中的释放情况 结果 表明 复合保鲜剂在4 8 h 内可以完全释放出来 从保鲜剂释放速率角度来看 2 0 9 l 3 8 上海海洋大学硕士学位论文 的海藻酸钠浓度是比较适宜的 鼬l o 一9 4 l t f 1 p o l k 9 5 1 认为在磷酸盐缓冲液中 海藻酸 钠涂膜体系发生溶胀 保鲜剂便释放出来 此释放体系属于溶胀 扩散控制 因此 抗菌膜出现缓释效果 1 0 0 8 0 x6 0 铬 辎 瀵4 0 嘴 2 0 o 茶多酚 山梨酸钾 海洋溶菌酶 2 43 64 8 时间 h 图5 1 保鲜剂累计释放曲线 f i g5 1t h er e l e a s ec u r v e so f p r e s e r v a t i v ef r o mt h ef i l m s 时间m 图5 2 保鲜剂完全释放所需时间 f i g5 2t i m eo fp r e s e r v a t i v er e l e a s e dc o m p l e t e l yf r o mt h ef i l m s 不同种类的保鲜剂在涂膜中完全释放的时间不同 保鲜剂释放过快或过慢都 不利于保鲜效果 图5 2 比较了三种保鲜剂在在浓度为2 0 9 l 的海藻酸钠涂膜中完全 释放所需时间 结果如下 山梨酸钾 2 4 h 茶多酚 3 2 h 海洋溶菌酶 4 0 h 3 9 上海海洋大学硕士学位论文 可以看出三种保鲜剂在细菌总数大幅增长之前完全释放出来 海藻酸钠涂膜使之 在膜内长时间维持较高浓度 从而达到延长货架期的功效 第二节抗菌性海藻酸钠涂膜在罗非鱼片保鲜中的应用 1 材料与方法 1 1 材料 1 1 1 实验材料 罗非鱼 每尾约重5 0 0 9 购于青岛家乐福超市 1 1 2 试剂 海洋溶菌酶 本实验室保存菌株s 一1 2 8 6 发酵所得 酶活力2 5 0 0 0 u m g 茶多 酚 山梨酸钾 海藻酸钠 无水氯化钙等 这些均为食品级 1 1 3 仪器与设备 l d z x 4 0 b 型立式自控电热压力蒸汽灭菌器 s p x 一1 6 0 b 生化培养箱 组织捣 碎匀浆机 海尔冰柜 真空包装机 p h 计 恒温水浴 m a r k h a n 氏半微量定氮装置 s w g j i b 标准超净工作台 1 1 4 培养基 检测培养基 胰蛋白胨1 0 0e d l 牛肉浸出粉3 0e i n a c i5 0g l p h7 0 1 2 实验方法 1 2 1 罗非鱼处理 将新鲜的罗非鱼用清水洗净后 经放血 剖片 冲洗的工艺后将罗非鱼片置 于4 1 冰箱冷藏备用 1 2 2 海藻酸钠涂膜的制备 同第二章1 3 1 1 2 3 抗菌性涂膜的制备 同第四章 第一节1 2 2 1 2 4 保鲜方法 将罗非鱼片分为三组 分别标记为a b c 其中a 为对照组 不做任何保鲜 处理 b 组鱼片采用海藻酸钠涂膜处理 c 组鱼片采用抗菌膜涂膜处理 三组样品 均放于盛冰的泡沫盒中 置于4 1 冰箱中 定时取一定量样品进行鲜度指标测 上海海洋大学硕士学位论文 t 疋o 1 2 5 鲜度指标测定方法 9 6 l 同第四章 第一节1 2 4 2 结果与分析 2 1 保鲜过程中细菌总数的变化 水产品的腐败变质很大程度上是由微生物的作用引起的 其在加工 运输和 销售过程中都会被微生物污染 微生物在其生长繁殖过程中分泌各种酶和毒性物 质 使水产品组织发生分解 使其质量下降进而发生腐败变质 水产品中的微生物 耐低温性较强 即使在低温下贮藏 其体内的细菌总数仍在不断增加 9 7 1 因此测定 细菌总数可以判断水产品的鲜度 a b c 三组细菌总数变化如图5 3 所示 从图5 3 的数据中可以看出 随着时间的延长各组细菌总数都在逐渐增加 在 整个贮藏过程中b c 两组的细菌总数都明显低于对照组 其中对照组a 细菌总数 增长最快 到第3 天已达到9 6 x 1 0 5 c f u g 接近二级鲜度的上限 而b 组和c 组的细 菌总数分别在第5 天和第1 0 天才超过二级鲜度 6 5 6 5 5 籁一 踊b 枢 晨 4 5 o 一 4 3 5 3 4681 01 2 时间 d 图5 3 贮藏期间细菌总数的变化 f i g5 3v a r i e t yo ft o t a lc o u n t so f b a c t e r i ad u r i n gs t o r a g e b c 两组的细菌总数在前期相差不大 但在后期两组差距逐渐增大 海藻酸 钠能在鱼片表面形成一层薄膜 有效的阻止鱼片和空气接触 从而控制需氧微生 物的生长 因此两组细菌总数在前期差距不大 c 组中的复合抑菌剂能在短时间完 4 l 上海海洋大学硕士学位论文 全释放出来 因而可以在鱼片表面这个微生物最容易急剧增长的地方持久的发挥 抗菌活性 抗菌膜在整个保鲜过程中表现出良好的抑菌效果 从而减缓了鱼片细 菌总数的增长 从细菌总数角度来看 抗菌膜不仅改变了罗非鱼片的微生物数量 而且将其货架期延