负载Lactiplantibacillus plantarum STB9b的淀粉基可食用薄膜的制备与性能表征：用于猪肉保鲜

《Food Packaging and Shelf Life》：Fabrication and characterization of starch-based edible films loaded with Lactiplantibacillus plantarum STB9b for pork preservation

　　乳酸菌-淀粉基可食用包装膜开发及猪肉防腐性能研究，通过正交优化设计三种复合体系（CHC-PS/CHC-COS/CA-PS），发现CHC-PS和CHC-COS膜在机械强度（10.19-29.82 MPa）、延展性（17%-19%）及阻隔性（3.38-4.63×10?12 g·m?1·s?1·Pa?1）方面表现优异，存活或失活乳酸菌均能显著抑制腐败（延迟H?S生成48h以上，杀菌率1.8 log CFU/g），并保持感官品质（4.4±0.1）。

　　这项研究围绕着开发一种基于淀粉的可食用薄膜，并将其与乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）结合，以提升薄膜的结构性能和肉类保鲜能力。随着食品行业对可持续、安全包装材料的需求不断增长，可食用薄膜因其环保特性、可降解性以及在食品保鲜中的潜在作用，成为当前研究的热点。特别是具有活性功能的可食用薄膜，能够通过在包装过程中释放抗菌、抗氧化等活性成分，从而延长食品的保质期并提升其安全性。

研究中重点探讨了乳酸菌 STB9b 在不同类型的淀粉基薄膜中的应用效果。通过正交优化方法，研究人员设计了三种复合薄膜系统：壳聚糖盐酸盐-豌豆淀粉（CHC-PS）、壳聚糖盐酸盐-玉米淀粉（CHC-COS）以及柠檬酸-豌豆淀粉（CA-PS）。实验结果显示，CHC-PS 和 CHC-COS 薄膜在加入活菌或灭活菌后，表现出更优越的机械强度、柔韧性和阻隔性能。其中，CHC-COS 薄膜在机械强度方面尤为突出，其拉伸强度达到 29.82 ± 0.07 MPa，断裂伸长率 19 ± 0.01%，水蒸气透过率仅为 3.38 ± 0.02 × 10?1 2 g·m?1·s?1·Pa?1，这些性能指标显著优于其他类型的薄膜。

在结构分析方面，研究人员发现活菌的加入能够通过非共价作用增强薄膜的致密性和热稳定性。这表明乳酸菌不仅在功能上对薄膜有积极影响，而且在物理结构层面也起到了重要作用。功能评估结果显示，CHC-COS 薄膜在冷藏六天后，能够有效延迟氢硫化物的形成，减少总菌落数达 1.8 log CFU/g，并保持感官评分在 4.4 ± 0.1 附近，同时水保持能力维持在 60 ± 0.35%。这些数据表明，这种复合薄膜在实际应用中具有良好的保鲜效果。

此外，研究人员还发现，即使是在灭活状态下，乳酸菌的细胞壁结构和后生代谢产物仍能对薄膜性能产生积极影响。这说明，乳酸菌不仅在活性状态下能够发挥功能作用，其非活性成分也能在包装过程中为食品提供一定的保护。因此，乳酸菌与淀粉基薄膜的结合，不仅提升了薄膜的物理性能，还增强了其在食品保鲜中的功能表现。

从更广泛的角度来看，现代食品包装技术正在向智能化和功能性方向发展。传统的包装材料往往缺乏对食品本身的保护作用，而活性包装则通过在包装材料中嵌入抗菌、抗氧化等生物活性成分，实现对食品的多方位保护。这种技术不仅能够延长食品的保质期，还能在一定程度上提升其营养价值和安全性。在肉类包装领域，由于肉类易受微生物污染，且容易发生氧化和腐败反应，因此开发具有抗菌功能的可食用薄膜尤为重要。

淀粉作为可食用薄膜的主要成分之一，因其来源广泛、成本低廉、成膜性能良好，被广泛应用于食品包装中。然而，纯淀粉薄膜存在一些局限性，例如机械强度较低、吸湿性较强、脆性较大，这些因素限制了其在实际应用中的效果。为了解决这些问题，研究人员通常会将淀粉与其他天然添加剂相结合，如壳聚糖、海藻酸钠、明胶或柠檬酸等，以改善薄膜的物理性能和结构稳定性。这些添加剂不仅能够增强薄膜的机械性能，还能提升其阻隔性能，使其更适用于食品包装。

研究还指出，不同类型的淀粉在成膜性能、物理特性以及与功能成分的相互作用方面存在差异。例如，玉米淀粉因其较高的结晶度和较低的吸湿性，可能在成膜过程中表现出更好的性能，而豌豆淀粉则可能因为其较高的粘度和成膜能力，更适合于与乳酸菌结合使用。因此，选择合适的淀粉种类和添加剂组合，是提升可食用薄膜性能的关键。

在实际应用中，研究团队通过系统的实验设计，评估了六种不同类型的淀粉在成膜过程中的表现，并选择了两种性能优越的添加剂——壳聚糖盐酸盐和柠檬酸——进行进一步优化。实验结果显示，这些添加剂能够显著改善薄膜的物理性能，使其更适用于肉类保鲜。同时，研究团队还对这些复合薄膜进行了性能测试，以评估其在实际保鲜过程中的效果。

这项研究的意义在于，它不仅提供了一种新的方法来开发具有抗菌功能的可食用薄膜，还为食品包装技术的发展提供了理论和技术支持。通过将乳酸菌与淀粉基薄膜结合，研究人员成功构建了一种兼具结构性能和功能性能的新型包装材料，这种材料在实际应用中展现出良好的保鲜效果，同时具备可降解性和环保特性。

此外，研究团队还对实验中使用的材料和试剂进行了详细的说明。例如，壳聚糖盐酸盐（CHC）和无水柠檬酸（CA）分别从不同的供应商处采购，其纯度和质量均符合实验要求。各种类型的淀粉，如豌豆淀粉（PS）、小麦淀粉（WS）、玉米淀粉（COS）、大米淀粉（RS）和木薯淀粉（CS）等，均来自可靠的供应商。实验中还使用了甘油作为增塑剂，以改善薄膜的柔韧性和延展性。这些材料的选择和使用，确保了实验的可靠性和重复性。

在增塑剂的选择方面，研究人员评估了三种常见的增塑剂——山梨醇、甘油和聚乙二醇——对六种淀粉薄膜性能的影响。实验结果显示，山梨醇和甘油在一定程度上能够改善薄膜的成膜性能和物理特性，而聚乙二醇则未能有效促进薄膜的形成。因此，甘油作为增塑剂在实验中表现出更好的效果，这可能与其分子结构和亲水性有关。这些结果为后续的薄膜优化提供了重要的参考。

综上所述，这项研究通过系统的实验设计和优化，成功开发了一种基于乳酸菌和淀粉的可食用薄膜，并验证了其在肉类保鲜中的实际效果。研究不仅揭示了乳酸菌在薄膜结构和功能上的作用机制，还为食品包装技术的发展提供了新的思路和方法。未来，随着对食品包装需求的不断增长，这种结合生物活性成分的可食用薄膜有望在食品行业中得到更广泛的应用。