含乳酸菌可食膜的制备及应用研究

商红萍

（德州职业技术学院，山东德州 253034）

可食膜是一种高分子化合物的综合基材，由多糖、脂类或蛋白质构成，通过依靠分子间的基础相互作用力，实现隔绝外界细菌的保鲜目标。在使用过程中，可食膜需要借助增塑剂进行喷洒，以包裹形式覆盖在食品表面，有效减少氧气与水分渗透效率，充分发挥食品保鲜作用。与传统应用技术相比，可食膜能够与食物共同食用，因此使用较为简单，不会对人体健康产生潜在危害。同时，可食膜主要由高分子材料构成，能够在自然环境中被逐渐降解，具有绿色环保的应用特性[1]。此外，部分可食膜具有良好的营养价值，能够增加食物养分，继而对人体健康产生正面影响。因此，可食膜是食品保鲜工业的重要发展方向，值得广泛应用。

乳酸菌可食膜属于一种革新技术分支，其利用了乳酸菌的抑菌保鲜效果，使可食膜的基础性能得到了进一步增强。但由于乳酸菌本身可利用碳水化合物进行繁殖，因此直接在生鲜食品中应用，可能会适得其反。为确保乳酸菌能够得到合理应用，充分发挥其保鲜效果，可将其与可食膜结合，使乳酸菌能够在高分子膜表面发挥抗菌作用，并以缓慢释放的方式，实现理想保鲜目标。通过将乳酸菌与可食膜相结合，能够充分利用两者优点，有效强化抑菌保鲜效果，具有重要研究意义。

1 材料与方法

1.1 材料准备

1.1.1 菌种筛选

乳酸菌可食膜的制备，需要从菌种筛选工作入手。由于每种乳酸菌的基础特性与性能表现均存在显著差异，因此需要结合实际情况，选择恰当的菌种进行可食膜制备。通过对比菌种实际性能表现，本次研究选择乳酸乳球菌作为基础菌种。该菌种属于革兰氏阳性乳酸菌，其菌体呈现椭圆形，同时不会产生荚膜，具有一定程度的厌氧特性。常规情况下，乳酸乳球菌适宜温度为25～30 ℃，在这种条件下能够产生良好的抗菌效果，具有食品保鲜应用价值。

1.1.2 菌种活化处理

为确保乳酸菌能够得到正常应用，需进行菌种活化处理，避免在可食膜制备过程中出现意外情况。活化处理开始时，需配制液体MRS培养基，并将其放置在高压蒸汽灭菌设备内，以121 ℃处理 15 min。等待培养基冷却至室温条件后，将保存在冻干管内部的乳酸乳球菌接种至表面，并在28 ℃下活化2～3周期[2]。通过这种方式，使菌体能够恢复正常活性，为后续制备收集做好准备。制备前，需要将乳酸乳球菌培养基放置在4 ℃环境中，并以 4 000 r·min-1进行离心处理，时间为20 min。完成后，可获得乳酸乳球菌菌体细胞。

1.1.3 乳酸乳球菌可食膜制备

在制备过程中，需将活化处理后的菌体转移至制备完成的膜液内，膜液可采用海藻酸钠-羟甲基纤维素作为基础材料，确保能够获得足量的膜液，避免菌体接种后出现问题。菌体添加量可按照0 g/100 g、 0.5 g/100 g、1.0 g/100 g、1.5 g/100 g和2.0 g/100 g进行处置，并采用内切式匀浆机处理18 s，转速为 3 000 r·min-1。随后，将25 g乳酸乳球菌膜液倒入聚乙烯材料的平板内，并以35 ℃干燥8 h。完成后即可揭膜处理，并转移至人工气候箱备用，环境条件应设置为相对湿度50%、温度25 ℃。

1.1.4 海藻酸钠-羟甲基纤维素可食膜制备

用蒸馏水溶解羧甲基纤维素钠，并制备为1.5%浓度的羧甲基纤维素钠溶液。随后将其与海藻酸钠溶液（3.0%）混合，并涂在玻璃板表面。使用2% CaCl2溶液交联2 min，使其能够团聚并沉淀，完成沉淀后将其放入60 ℃烘干箱干燥24 h，完成可食膜制备。

1.1.5 牛肉预处理

为实现可食膜效果对比研究目标，需要采用新鲜牛肉作为基础材料，观察未包裹膜、包裹PE保鲜膜、包裹海藻酸钠-羟甲基纤维素可食膜以及包裹乳酸菌可食膜的变化情况。本次研究中，新鲜牛肉从本地超市购入，去除脂肪与肌腱结构，切成50 g、厚度 1.5 cm的均匀薄片，立即进行包裹处理，并放入经紫外线杀菌消毒的自封袋内。单个自封袋包装2块牛肉，并利用未包裹膜的牛肉作为对照组。自封袋需要放入4 ℃的冰箱内进行冷藏，每隔2 d进行一次测定，对比分析不同处理方式的实际保鲜效果。单个样品 2个平行，并重复3次。

1.2 感官评价方法

感官品质测定将气味、表面色泽、弹性程度、粘度、纹理以及出水状态作为基础指标，满分为60分。评价通过6位感官评价员进行分析，并将平均分视为最终得分，如表1所示。

表1 感官品质测定评分

1.3 乳酸菌可食膜效果评价指标

1.3.1 pH值

针对牛肉的pH值进行测定，可明确储藏过程中是否产生了变质现象。本次pH值测定方式按照20063860-T-469进行，参考标准为一级鲜度5.8～6.2、二级鲜度6.3～6.6，变质肉＞6.7。

1.3.2 菌落总数

针对牛肉菌落总数进行测定时，按照20060855-T-361标准完成操作。该结果以lg（CFU·g-1）作为单位。参考标准为一级鲜度≤1.0×104CFU·g-1，二级鲜度≤1.0×106CFU·g-1，变质肉为＞1.0×106CFU·g-1。

1.3.3 TBARS测定

TBARS为硫代巴比妥酸反应物数值，其根据20032180-T-361标准进行操作，结果以mg·kg-1为单位。

1.3.4 TVB-N测定

TVB-N为挥发性盐基氮，其根据GB/T 5009.44— 2003标准进行操作，采用半微量定凯氏氮法完成测定，结果以mg/100 g为单位。参考标准为一级鲜度≤15 mg/100 g，二级鲜度≤20 mg/100 g，变质肉＞20 mg/100 g。

2 结果与分析

2.1 各种膜对保鲜感官品质的影响分析

由表2可看出，各种处理方式在冷藏储存的条件下，都出现了感官评分降低的趋势。其中，未包裹膜的评分下降最快，PE膜在前10 d下降速度较慢，但在10～13 d急剧下降。海藻酸钠-羟甲基纤维素可食膜与乳酸菌可食膜下降速度较为缓慢，第13天乳酸菌可食膜评分稍高于海藻酸钠-羟甲基纤维素可食膜。结果表明，海藻酸钠-羟甲基纤维素可食膜与乳酸菌可食膜具有良好的保鲜效果。

表2 各种膜对保鲜感官品质的影响数据

2.2 各种膜对保鲜pH值的影响分析

如图1所示，在储藏过程中牛肉的pH值呈现整体上升趋势，上升速度依次为未处理组＞PE保鲜膜组＞海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜组≈乳酸菌可食膜组。未处理组与PE保鲜膜组在1～7 d内pH值上升较为缓慢，到达第10天后开始迅速上升。海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜的pH值上升趋势较为缓和，乳酸菌可食膜在第13天出现了pH值下降的情况，这一现象可能与乳酸乳球菌生长产酸有一定关系。根据鲜肉pH值测定标准进行分析，在储藏第10天，未处理与PE保鲜膜处理pH值已经接近6.2，而其他两组的pH值仍小于6.2。表明采用可食膜进行保鲜处理，能够显著延长食品腐败时间，有利于提高保鲜效果。

图1 各种膜保鲜方式对牛肉pH值产生的影响

2.3 各种膜对菌落总数的影响分析

菌落总数是反映食品在保鲜过程中被微生物污染情况的关键指标之一。如图2所示，在本次研究过程中，各种处理方式均产生了微生物菌落总数上升变化。通过对比分析能够发现，乳酸菌可食膜组菌落总数显著低于其他各组。出现该现象的主要原因与乳酸乳球菌代谢产物Nisin有关。该产物具有较为明显的抑菌效果，能够在高分子膜中逐渐扩散至牛肉表面，并杀死部分微生物，抑制菌落繁殖速度[3]。同时，高分子膜可隔绝氧气，因此能够降低好氧细菌繁殖效率，进而达到食品保鲜目标。通过测定菌落总数能够发现，乳酸菌可食膜处理可延长牛肉保质期至少3 d，具有良好的抑菌保鲜效果。

图2 各种膜保鲜方式对牛肉菌落总数产生的影响

2.4 各种膜对TBARS的影响分析

TBARS又被称为硫代巴比妥酸反应物数值，其主要用于衡量脂肪氧化状态。该数值越高，证明脂肪氧化程度越强，腐败程度越严重。如图3所示，各种处理方式的TBARS数值均呈现上升趋势，未处理组上升速度较快，其余3组在第10天与第13天出现了显著上升。出现该现象的主要原因与包膜处理能够隔绝氧气有关。氧气条件较低的情况下，牛肉不饱和脂肪酸氧化速度会大幅下降[4]。因此，采用包膜处理可有效发挥保鲜效果。

图3 各种膜保鲜方式对TBARS产生的影响

2.5 各种膜对TVB-N的影响分析

TVB-N又被称为挥发性盐基氮指标，其主要用于衡量动物性食品加工储藏阶段产生的蛋白质分解程度。通常情况下，蛋白质会在微生物与内源酶共同作用下，产生分解化学反应，生成大量的氨与胺类物质。在本次研究过程中，各种膜保鲜方式对TVB-N产生的影响如图4所示。在第1～7天中，TVB-N含量可食膜组与未处理、PE保鲜膜组的TVB-N含量不存在显著差异。在第7～13天中，TVB-N含量均呈显著上升趋势，同时，PE保鲜膜含量高于其他小组。出现该现象的主要原因与可食膜隔绝氧气，抑制好氧菌生长；乳酸乳球菌代谢产物Nisin抑菌效果；PE保鲜膜未经无菌处理有关[5]。在诸多因素影响下，PE保鲜膜的TVB-N含量显著高于其他小组，证明牛肉材料出现了较为严重的变质现象。

图4 各种膜保鲜方式对TVB-N产生的影响

通过依据TVB-N标准对牛肉新鲜程度与货架期进行判断，一级鲜度级别为TVB-N≤15 mg/100 g， 二 级 鲜 度 为TVB-N≤20 mg/100 g，变 质 肉 为TVB-N＞20 mg/100 g。在 储 藏 第7天，未 处 理组的牛肉TVB-N含量最高，为12.15 mg/100 g≤ 15 mg/100 g。此时4个处理组的牛肉均处于鲜肉状态，进入储藏第10天后，未处理组、PE保鲜膜组、海藻酸钠-羟甲基纤维素钠组以及乳酸菌可食膜组的TVB-N含量分别达到了20.04 mg/100 g、 23.82 mg/100 g、16.28 mg/100 g、15 mg/100 g。该阶段中，未处理组的牛肉超过了二级鲜度标准，存在轻微的异味表现。PE保鲜膜组牛肉已经转变为变质肉，存在较为严重的异味。海藻酸钠-羟甲基纤维素钠组为二级鲜度状态，存在轻微的异味。乳酸菌可食膜组仍然处于一级鲜度状态，不存在异味。通过数据对比能够发现，乳酸菌可食膜组使用保鲜效果显著优于其他方案，具有良好的抑制腐败效果。

3 结论

本次研究在制备了海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜与乳酸菌可食膜基础上，结合未处理与PE保鲜膜对照组，完成了牛肉冷藏保鲜效果分析。通过对比数据能够发现，海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜与乳酸菌可食膜均能够达到良好的保鲜效果，同时乳酸菌可食膜在TVB-N测试中具有更为优越的表现，证明其使用价值超过了海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜。与未处理组、PE保鲜膜组对比，乳酸菌可食膜的保鲜效果更为优秀，在多个层面均取得了显著优势。通过依靠高分子膜内部乳酸乳球菌释放的抑菌物质，食品可在较长时间段内维持较低的菌落总数，同时脂肪腐败速度较慢，能够达到良好的保鲜质量。而海藻酸钠-羟甲基纤维素钠可食膜属于常规应用方案，其无法利用乳酸菌的抑菌效果，因此在保鲜效果层面略逊一筹。此外，PE保鲜膜方案不仅没有发挥保鲜作用，甚至还加速了牛肉的腐败变质速度。导致此类问题出现的原因，与PE保鲜膜表面外源微生物有关。将保鲜膜与牛肉直接接触，会导致表面微生物总量大幅上升，进而增加食品腐败风险。通过研究可证明，采用乳酸菌可食膜进行食品保鲜，能够取得良好的应用效果，可显著减缓食物的腐败速度，使其基础货架期能够得到有效延长。因此，需要重视乳酸菌可食膜的应用价值，确保其能够得到合理推广，为未来进一步深入研究与实际应用打下坚实基础。