可食性薄膜在动物性食品中的应用研究进展

殷神军

（上海应用技术学院香料香精技术与工程学院，上海 201418）

随着人们生活水平的日益提高，食品安全问题成为当前社会的关注焦点。可食性薄膜是极具潜力能够代替传统塑料包装材料的绿色包装材料，它是以生物大分子物质（biopolymer）为主要基质，通过一定的加工工艺使各成膜剂分子之间相互作用而形成的具有特定功能的可食性薄膜。可食性薄膜包装属于活性包装的范畴，活性包装不仅能包裹食品，而且对包装食品能够起到一定的有益作用，活性包装可以通过调节包装使食品和环境相互协调，创造一种适宜食品保藏的内部条件，从而保持食品原有的品质，有效延长商品货架期。

本文结合国内外学者对可食性膜在动物性食品中的应用情况，分析了多种不同复合可食性膜在动物性食品中的研究应用现状以及目前存在的主要问题，分析了可食性膜在动物性食品中应用的发展趋势。

1 可食性薄膜的种类

可食性薄膜的主要基质有三类：蛋白质、多糖和脂质，其他辅剂有增塑剂和疏水剂等。常见的疏水剂有脂肪酸、蜡质等，增塑剂有醇类、脂类等。可食性薄膜的主要基质不仅具备营养，而且可以食用和生物降解，并能通过复合膜手段提高薄膜的物理性能[1]，符合大众对食品安全的迫切需求。

1.1 蛋白膜

蛋白膜通过蛋白质分子中大量氢键、二硫键和疏水作用形成均匀立体的网络结构，在强度和阻隔性能方面优于多糖膜[3]。

蛋白膜的主要基质可以是动物分离蛋白，也可以是植物分离蛋白。大豆分离蛋白膜是最常见的动物分离蛋白膜。大豆分离蛋白资源丰富，具有一定的营养和保健功能且价格低廉，是目前热门的成膜材料[4-5]。此外，翁武银等[6]报道基于鲢鱼肉蛋白可制备获得无色透明可食膜，具备一定机械强度和水蒸气阻隔性能。

蛋白膜的阻隔性能和机械性能较差，但可以通过化学或物理手段进行改性。大豆分离蛋白膜可以通过加热和碱处理等蛋白质物理变性方法重新交联二硫键，使疏水基团暴露出来，从而提高膜的阻湿性和阻氧性[7]。郑优等[8]采用琥珀酰化改性工艺，发现琥珀酰酐添加量和反应pH值是影响纳米氧化硅（SiOx）/鸡蛋清蛋白膜机械性能和阻隔性能的两大因素。

1.2 多糖膜

多糖可食膜一般以动物多糖或植物多糖为主要构膜基质，常见的纤维素、淀粉、海藻酸钠、卡拉胶、明胶、普鲁兰多糖等以及它们的混合物，均具有良好的成膜性[9]。

淀粉可食膜是研究最早的多糖类可食膜。淀粉来源广泛，价格低，可再生和降解，具有开发绿色食品的优势。但淀粉膜也有强度低，脆性大，亲水性强等缺点，可以通过黏合剂封合法[10]、挤压吹塑法[11]理化方法提高其热塑加工性。韩永生等[12]通过改性淀粉制备可食性膜，能有效提高其力学性能和阻隔性能。

胶类可食膜基质主要分为动物性胶和植物性胶。常见的动物性胶基有明胶、骨胶和皮胶等[13]，植物性胶基有卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠和果胶等[14]。卡拉胶是从红色海藻中提取出来的水溶性的半乳糖聚合物。卡拉胶可以分为几种不同的类型，κ型卡拉胶薄膜的强度明显高于λ和l型卡拉胶薄膜[15]。

1.3 脂类薄膜

脂类薄膜的疏水性好，阻隔能力强[2]。该类薄膜的主要基质有蜂蜡、石蜡、脂肪酸及一些表面活性剂。

蜂蜡是最常见的可食性脂类膜基质。蜂蜡是工蜂腹部四对蜡腺分泌出来的蜡，化学性质较为稳定，基于蜂蜡的可食膜阻隔性能优良。赖明耀等[16]发现蜂蜡添加浓度与葡甘聚糖/蜂蜡复合膜的拉伸强度呈显著的相关性。邓云等[17]制备了壳聚糖蜂蜡复合膜能够有效的延缓冷冻黄桃片长期贮藏后的汁液流失，硬度和VC损失。

1.4 复合抗菌薄膜

可食性复合抗菌薄膜是指在薄膜中加入化学或天然抗菌成分，提高薄膜的抑菌性能[18]。被报道用于活性包装的可食性薄膜中的抑菌成分有壳聚糖、植物精油、结冷胶、柠檬酸等，这些成分主要起到抗氧化、抑菌、延长食品货架期的作用[19]。蒋红英等[20]发现壳聚糖、明胶、蔗糖酯、甘油、苯甲酸钠复配涂膜后，夏黑葡萄的保鲜期得到有效延长。

在可食性薄膜中加入精油作为天然杀菌剂的方法令人关注，体外实验研究表明，低水平精油具有抗李斯特菌、鼠伤寒沙门菌、大肠杆菌、蜡样芽胞杆菌、金黄色葡萄球菌的特性[18]。同时，因为使用精油而造成的花费及精油气味强烈的问题也能通过这种富有前景的方法使之最小化。

壳聚糖是一种结构类似纤维素的天然多糖，具有极好的成膜能力，且其来源丰富、与生物体相容良好，越来越引起人们的注视。壳聚糖-精油薄膜成为一种很有前景的保持产品质量的处理方法，因为通过添加精油大大提高了壳聚糖的抗菌作用和抗氧化作用[21]。OJAGH S M等[22]发现壳聚糖薄膜中加入肉桂精油可以弥补其防潮性差的不足，同时提高了壳聚糖的抑菌活性。SÁNCHEZ-GONZÁLEZ L等[23]报道在壳聚糖中加入佛手柑、柠檬或茶树精油的抗菌薄膜，在10 ℃条件下12 d的储藏期里对单核细胞增多性李斯特氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有显著的抗菌效果。陈亮等[24]报道丁香精油和鼠尾草精油能提高壳聚糖薄膜的厚度，并对抑菌效果有协同增效作用。

2 可食性薄膜在动物性食品中的应用

在食品的后加工阶段存在着食品表面再污染的问题。许多抗氧化剂如丁基羟基茴香醚（butyl hydroxy anisd，BHA）、二叔丁基对甲酚（butylatcd hydroxy toluene，BHT）、特丁基对苯二酚（tertiary butylhydroqsuinone，TBHQ）等在动物性食品保藏上面被广泛使用。随着消费者对更天然的“无防腐剂”产品的需求不断增加，使得食品产业思考着在一系列产品中加入天然的抗氧化保鲜方法。新兴的加工技术与有效的抗菌技术相结合，是目前公认较好的延长低加工食品货架期并提高其品质和安全性的方法。此外，由于食品表面微生物的再污染发生在加工阶段，有效、绿色的食品包装显得比直接用于食品的抗菌技术更令人关注。

2.1 可食性薄膜在鲜肉及肉制品中的应用

肉和肉制品极易腐败，而且是引起食源性疾病的主要原因[18]。可食性薄膜用于肉制品的包装具有广阔的前景，在实验室阶段已经取得一些研究成果。吴洁方[25]为提高可食性淀粉膜溶液和可食性大豆分离蛋白膜溶液中对冷冻肉的保鲜效果，将茶多酚、大蒜素添加到膜溶液中，通过检测表明，添加茶多酚和大蒜素的可食性大豆分离蛋白膜溶液对冷冻肉保鲜性能效果显著，可有效地保持冷却肉的新鲜度，延长冷却肉的货架期。

李爱珍[26]研究了明胶膜浓度、甘油含量对明胶-壳聚糖可食性复合膜性能影响，并将明胶-壳聚糖复合膜用于鲜肉保鲜。研究结果表明，明胶-壳聚糖复合膜能有效防止细菌对鲜肉的侵染，对鲜肉起到了较好的保鲜效果。雷田田[27]制备了海藻酸钠-茶多酚、壳聚糖-茶多酚可食性包装膜，并将可食性膜应用于冷却肉的包装，通过对比发现，壳聚糖-茶多酚涂膜保鲜效果较好，有效延长了冷却肉的货架期。高晓平等[28]研究了壳聚糖复合涂膜液对冷却肉保水性的影响，结果显示，几种配方壳聚糖涂膜液处理均可降低冷却肉的滴水损失和贮存损失，减缓水分含量下降速率。

张赟彬等[29]发现肉桂醛和丁香酚复配制备的大豆蛋白可食膜能有效降低冷鲜猪肉在冷藏过程中的菌落总数、大肠菌群数，并延缓失水率和挥发性盐基氮含量的降低，提高保鲜效果。李丽杰等[30]以木薯淀粉、壳聚糖为原料，研制可食性复合保鲜膜，并用于包装冷藏羊肉，结果表明，木薯淀粉壳聚糖复合膜能延缓羊肉的水分蒸发和腐败变质。

王瑞等[31]研究了海藻酸钠、壳聚糖或羧甲基纤维素钠三种多糖为可食性膜对冷却牛肉涂膜保鲜，通过对比发现，海藻酸钠膜处理使牛肉的保质期延长，与壳聚糖和羧甲基纤维素钠相比是比较理想的牛肉涂膜保鲜材料。徐玮东等[32]以壳聚糖、海藻酸钠、大豆分离蛋白为原料制备天然可食性膜，并将可食性膜用于红肠保鲜，结果显示，三种可食性膜均可抑制了肉制品中微生物的生长繁殖、脂肪和蛋白质的氧化，对低温红肠有很好的保鲜作用，其中经壳聚糖可食性膜处理的红肠货架期最长。

孙月娥等[33]发明了一种可食用抗菌复合膜，以羧甲基纤维素纳和明胶为成膜材料，加入甘油为增塑剂，蔗糖酯为疏水剂，山梨酸钾为防腐剂制备涂膜液，应用于食品加工中能减少抗菌剂的使用量，对食品能起到持久抑菌作用，有效的延长了腊肉的货架期。

EMIROGLU Z K等[18]为提高大豆分离蛋白薄膜的保鲜性能，将百里香精油（牛至精油）-大豆分离蛋白复合成膜，结果显示复合膜能减少牛肉馅饼中的假单胞菌和大肠菌群的数量；SEOL K H等[15]发现结合有乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）的卵运铁蛋白-κ型卡拉胶薄膜对储藏于5 ℃条件下新鲜鸡脯肉中的大肠杆菌有强烈的抑制作用。

2.2 可食性薄膜在水产品中的应用

水产品口味鲜美、营养价值丰富，但是容易发生腐败变质，因此鲜度是水产品的重要品质指标，可食膜往往和低温保鲜技术结合应用。张杰等[34]在海藻酸钠涂膜剂中添加茶多酚、海洋溶菌酶等作为保鲜剂，制备了一种抗菌性海藻酸钠涂膜剂，并将涂膜剂用于罗非鱼保鲜。结果发现，涂膜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，有效抑制了水产品中常见腐败微生物，延长了水产品货架期。

赵海鹏等[35]在壳聚糖涂膜剂中添加抗坏血酸（VC）和植酸，并将该涂膜剂用于冷藏南美白对虾涂膜保鲜，结果发现涂膜能有效地延缓南美白对虾的黑变，可有效延长南美白对虾的冷藏货架期。杨胜平等[36]研究了在壳聚糖涂膜液中添加不同浓度茶多酚对鲜带鱼冷藏保鲜效果的影响。结果表明，涂膜能够明显抑制细菌的生长繁殖，在冷藏条件下，能有效延长带鱼的保鲜期。

OJAGH S M等[37]的研究指出富含肉桂精油的壳聚糖薄膜能使鱼样品保持良好的品质特性并延长其货架期。肉桂精油-壳聚糖涂层能够很好地保持虹鳟鱼的品质，并能延长冷藏虹鳟鱼的货架期[22]。KHWALDIA K等[38]报道几种酪蛋白膜包装的冷冻鲑鱼，在冷藏期间湿气损失减少，过氧化值降低，从而延缓了脂质氧化。贾艳菊等[39]制备了多种可食性复合抗菌膜，发现羧甲基纤维素，壳聚糖和海藻酸钠三种成膜材料均对草鱼鱼片的保鲜指标具有显著影响，其中海藻酸钠涂膜保鲜鱼片的效果最好。

3 结束语

可食性薄膜包装属于活性包装的范畴。目前，活性包装技术的发展和应用仍是有限的，究其原因主要有三个：第一，对多数活性包装系统的有效性、消费者的接受程度和经济的影响了解甚少；第二，目前为止，还没有专门用于活性包装技术的法规；第三，与合成的聚合物相比，可食性薄膜的机械和阻水（气）性能较差[40]。所以，必须全面研究该应用技术的化学、微生物和生理作用，并要考虑其商业应用可能给环境带来的影响[41]。与传统的化学合成包装材料相比，可食性膜制作工艺简单、成本低、可食、易降解、对环境不产生污染，使其最终将逐渐取代普通的塑料包装材料，有很好的发展前景。

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