竹材常被用于食品包装或食品接触材料,食品然而其总会出现发霉情况。包装为研究壳聚糖对竹材的和接防腐效果,从发霉的触竹材竹材中分离真菌。采用不同质量浓度壳聚糖对竹材进行常温、壳聚沸水、糖防超声浸泡处理,腐研接种真菌,食品测定其菌落总数。包装测定不同温度下,和接壳聚糖的触竹材黏度变化和对真菌的抑制作用。结果表明:壳聚糖浸泡处理可增加竹材的壳聚防腐性,结合热浸泡处理可极大地提高壳聚糖对竹材的糖防防腐性,当采用5mg/mL壳聚糖,腐研60℃浸泡24h处理竹材时,食品可以获得很好的抑菌效果。
竹子资源在我国森林资源中占有重要地位。我国竹子种类繁多,占地面积广,产出量大。竹材是一种可再生天然材料,质量轻,成本低,已成为世界经济建设中重要的原材料。然而,竹材损毁的主要原因是自身腐朽,因此提高竹材的耐腐性对于竹制品市场非常重要。目前,竹材防腐剂主要是使用木材的防腐剂,其主要有铜铬砷氧化物(Chromiumcopper Arsenic,CCA)和烷基铜铵化合物(Alkalinecopper Quaternary,ACQ)。CCA由铜、铬、砷的化合物组成,其中砷元素以As2O5形式存在,固着在木材纤维上,不溶于水,抗流失性较好;ACQ主要是由氧化铜和季胺盐组成,不含砷和铬,近年来逐步代替CCA。另有研究者使用铜唑(CA)、壳聚糖金属配位聚合物(CmC)等各种防腐保护剂,探究防腐剂对竹材的防腐能力、抗流失性的影响。然而,这些防腐剂也存在一定问题,例如:抗流失性差,成本高,性能不稳定等。
现今生活中竹制品和木制品已逐步被塑料制品所取代,而塑料制品存在难降解,一次性使用等问题,给环境带来了很大压力,因此竹材用于食品包装是不可或缺的。目前,有许多竹制品被应用于食品包装和运输中,例如:蔬菜运输包装的竹筐,家庭食品贮放新鲜鱼、肉、果蔬等临时放置的竹篮,用于传统米糕食品和腌制肉制品的包装等。由于竹制品对防腐剂以及其它添加剂有特殊要求,因此大都不添加防腐剂,导致经常出现发霉现象。竹材中富含糖和淀粉,当竹材用来包装水分含量高的食品时,其容易吸收水分,导致食品在存放过程中会引起竹材自身的霉变,反而污染所包装的食品,因此提高食品接触竹材的防腐能力,有助于提高竹材市场的销售。一般来说,食品添加剂都可以添加于食品包装材料和食品接触材料中,因此食品添加剂也可以应用于竹材的防腐中。很多食品防腐剂由于分子质量小,容易流失,在竹制品上难以达到有较持久的防腐效果。
壳聚糖是大分子天然物质,也是食品防腐剂。高分子壳聚糖不溶于水,当使用添加少量醋酸的水溶液溶解并调节pH值至中性后,高分子壳聚糖呈不溶于水的状态,与竹制品中的纤维素等结合,不容易流失。壳聚糖主要来自虾蟹外壳,是自然界产量丰富的有机物,也是一种可再生的天然高分子材料,具有良好的生物相容性及可降解性,并具有一定的抑菌效果。壳聚糖本身无毒、无害,可用于食品,其分子结构与纤维很相近,在竹制品中有潜在的使用价值。本研究分离出引起竹材发霉的菌株,选取不同质量浓度的高分子壳聚糖溶液,通过常温、沸水、超声浸泡渗入竹材,接种分离纯化的真菌,做防腐效果试验。测定不同温度处理后,高分子壳聚糖溶液黏度的变化,从而了解壳聚糖的降解情况。期望利用壳聚糖作为竹材防腐剂,应用于未来的食品包装和接触材料中。
1材料与方法
1.1试验材料及试剂
竹材,购自浙江金华竹家园,切成3cm长度。培养基:马铃薯葡萄糖琼脂(PDA):马铃薯浸出粉10.0g,葡萄糖20.0g,琼脂13.0g,氯霉素0.1g,蒸馏水1000 mL;马铃薯葡萄糖水(PDB):PDA培养基不加琼脂。高分子壳聚糖(黏度50~800 mPa·s),国药集团化学试剂有限公司。
1.2仪器及设备
DK-8D恒温水浴锅,上海沪南科学仪器联营厂;LRH-150-S恒温恒湿培养箱,西安信恒检测仪器有限公司;SHZ-82振荡器,国华企业;YXQ-SG46-280S高压灭菌锅,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;0.6-0.7乌氏黏度计,杭州禾德化工仪器有限公司。
1.3试验方法
1.3.1发霉竹材中4种菌的分离
竹材放置在潮湿的环境下使其发霉,从病部取真菌于PDA培养基,30℃培养7 d,平板划线分离纯化3次后待用。
1.3.2壳聚糖质量浓度和浸泡方法对竹材的防腐效果
配制质量浓度分别为0,2,5,8,10 mg/mL的高分子壳聚糖(均含有0.5%冰乙酸)溶液,放入竹材后,分别在常温(25±1)℃、沸水(100℃)及超声(160 W,40℃)条件下浸泡。处理72 h后用无菌水冲洗表面10遍,放入已灭菌且底部放有无菌滤纸的培养皿中,加入20 mL无菌水,反接种于发霉竹材上的真菌(4种分离菌株等比例混合),30℃恒温培养7 d,观察真菌生长情况,筛选出最佳处理方式和适宜的质量浓度。未经任何处理竹片作为对照1,用水按照上述处理作为对照2。测定每根竹材的菌落数。
1.3.3竹材不同温度和时间处理对壳聚糖溶液黏度的影响
取5mg/mL壳聚糖溶液400 mL,加入600根竹材,分别置于常温和40,60,80,100℃条件下水浴处理,于0,12,24,36,48,60,72 h取样,用乌氏粘度计测定溶液黏度变化。另取5mg/mL壳聚糖溶液100 mL,不添加竹片,分别在常温,40,60,80,100℃水浴处理72 h,测其黏度(mPa·s),为对照组。另设5组处理见表1。
1.3.4热处理壳聚糖的抑菌试验
5mg/mL壳聚糖溶液经过常温,40,60,80,100℃水浴72 h后,取5mL溶液加入5mL PDB培养基和100µL 4种分离的菌液中,30℃振荡培养72 h,梯度稀释后计算菌落总数。CK1为无菌水,CK2为0.5%冰乙酸。
1.4数据处理
采用Excel2007软件对数据进行统计分析。利用Excel2007软件作图,图表中数据为平均值±标准差。
2结果与分析
2.1发霉竹材中4种菌的分离
挑取竹片上的真菌,在PDA培养基上划线3次,出现4种形态的菌落,分别纯化得到图1所示4株菌株。
声明:本文所用图片、文字来源《中国食品学报》2020年12月,版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题,请与本网联系
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