植物源可食性膜在食品加工中的应用研究进展

吴风超1,周纷1,2*,任小青1,2

1(天津农学院 食品科学与生物工程学院,天津,300392)2(国家大宗淡水鱼加工技术研发中心,天津,300392)

摘 要 植物源可食性膜作为一种绿色环保的生物可降解材料,不仅可以实现防腐保鲜功能,还具有安全无毒、隔绝保护、作为活性物质载体以及食用原料等诸多优点。鉴于目前植物源可食性膜已成为当前食品包装及保鲜领域的研究热点,该文介绍了目前多糖类、蛋白质类以及复合类3种植物源可食性膜的概况,阐明了作用机理与方式,总结了在食品加工领域中的应用,最后展望了可食性膜未来发展方向,旨在为植物源可食性包装材料在食品保鲜领域的进一步研究提供参考借鉴。

关键词 植物源可食性膜;贮藏保鲜;货架期

植物源可食膜是以植物源可食性大分子(如多糖、蛋白质等)为成膜基质,并选择性添加食品级增塑剂、抑菌剂等成分制备的一类可食性薄膜,具有可降解性、安全性、卫生性以及保鲜性的特点[1],在保持食品品质、提高食品贮藏性,甚至提高食品营养价值方面具有十分重要的意义。在实际生产中,若采用单一成膜基质制备可食性膜,其机械性能与阻隔性能均不理想,难以满足应用需求[2]。因此,当前可食性膜的发展趋势更多地向多组分复合膜的研究转变,呈现出单一到多元、单分子层到多分子层的发展趋势,实现可食性膜功能的提升。

可食复合膜是基于可食膜的基础上,采用多种可食性天然物质为成膜基材,添加增塑助剂和功能性助剂制备而成的一类复合薄膜材料[2]。选用不同种类及添加量的原料作为成膜基质,可制得具有不同透明度、机械强度及阻气性能的复合膜,以满足不同食品对包装的要求。

RUKMANIKRISHNAN等[3]将黄原胶和琼胶按不同比例制备复合膜,结果表明,黄原胶的添加相比于纯琼胶膜,热稳定性增加。FU等[4]用不同比例的玉米淀粉和银耳多糖为成膜基质制备复合膜,结果表明银耳多糖比例的增加使复合膜断裂伸长率显著提高,抗拉强度降低。由此可见,通过复合不同成膜基材,实现优势互补,从而制备综合性能更好的复合膜,以满足不同条件下的包装要求。

前期主要对多糖类、蛋白质类可食性膜的成膜材料以及相关应用研究,研究表明利用植物源可食性薄膜作为食品包装和保鲜材料,可以有效地将食物隔绝于周围环境,减少营养成分和风味物质的流失程度,避免微生物引起的食品污染问题,从而对食品起到保鲜作用。本文以多糖、蛋白质等植物源物质为成膜基质制备的可食性膜为切入点,同时也对添加了植物精油、中草药类等抑菌物质制备的新型植物源可食性膜的应用现状进行了概括,阐明了作用方式和在食品加工不同领域的应用和应用效果,分析了可食性膜未来发展方向,旨在为植物源可食性包装材料在食品保鲜领域的进一步研究提供理论基础,为食品包装及保鲜提供新的研究方案。

1 植物源可食性膜的分类

植物源可食性膜的成膜物质来源非常广泛,根据成膜基材的不同,可以分为多糖类、蛋白类、脂质类以及复合类,但脂质膜由于机械强度和阻氧性较差,通常不单独使用,而是与其他可食性物质共同制备可食性复合膜。

1.1 植物源多糖可食性膜

多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子有机多聚体化合物,呈现螺旋结构,化学性质稳定,可以在多种环境中长期储存,但由于多糖具有亲水性,所以其膜的阻湿性会受到限制,多糖的来源丰富,往往在添加增塑剂后可在氢键作用下成膜[5],且可有效抑制由于O2和微生物导致的食品变质问题[6],多糖类可食性膜主要以淀粉、海藻多糖等物质为基材。齐丹等[7]以海藻多糖为成膜物质,甘油为塑化剂制备海藻多糖可食性膜,进行感官指标、膜厚度、抗拉伸强度以及透水时间等物性测定,研究结果表明当多糖用量为3 g,添加质量分数为5%甘油,搅拌时间5 min以及在70 ℃下进行热处理时可以制备具有良好性能的海藻多糖可食性膜。王静雯等[8]以大米淀粉为成膜基质,NaOH为糊化剂,甘油作为塑化剂,采用流延法制备淀粉可食性膜,结果表明当淀粉含量越高,膜的拉伸度越高,断裂程度越低,除此之外,所制淀粉膜可以承载各种功效成分,且能在短时间内高效释放。表1为其他常见多糖类成膜基质的成膜特性以及其他特性等,图1为常见多糖类成膜基质的结构式。

表1 常见多糖类成膜基质的成膜特性
Table 1 Film-forming properties of common polysaccharide film-forming substrates

种类来源基本单位成膜特性参考文献淀粉玉米、红薯、马铃薯、木薯、大米等α-D-吡喃葡萄糖赋予膜坚韧和无色无味的特性[9]纤维素植物细胞壁β-D-吡喃葡萄糖残基亲水高、渗透性好、耐污性强[10]壳聚糖真菌、藻类等的细胞壁氨基葡萄糖生物可降解性及广谱抑菌性[11]海藻酸钠从褐藻类种提取碘和甘露醇之后的副产物β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸具有一定的气体选择透过性;抑菌性[12]果胶植物细胞壁和细胞内层D-半乳糖醛酸有良好的水蒸气阻隔性和抗氧化性[13]

a-直链淀粉;b-支链淀粉;c-纤维素;d-果胶;e-壳聚糖;f-海藻酸钠

图1 常见多糖的结构式
Fig.1 Structural formula of the common polysaccharides

1.2 植物源蛋白质可食性膜

氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽化合物,多肽链经过盘曲折叠的方式形成复杂有机化合物,即为蛋白质,是一种广泛分布的天然产物。植物源蛋白质可食性膜是以植物源天然可食性蛋白质为成膜基质制备的一类薄膜,成膜后可选择性地阻气阻油,防止食品中的挥发性风味物质流失,并且由于蛋白质膜富含氨基酸等营养物质,所以可以提高食品的营养价值。常用的成膜基质蛋白有大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白等,蛋白质分子在溶液中的紧密结构使其具有相对稳定性,通过破坏蛋白质分子之间的相互作用力,使内部的疏水基团暴露出来,通过二硫键的断裂又合成,从而在合适条件下得到具有一定拉伸强度的膜。MONTALVO-PAQUINI等[14]以豆类浓缩蛋白为成膜基质,选择甘油作为增塑剂,采用浇铸法制备可食性膜,并且对膜的厚度、水含量、可溶性物质、蛋白质、溶解度、穿刺强度等指标进行测定,观察到此蛋白质膜具有良好的稳定性。表2总结了常见蛋白质膜的种类、蛋白组成、应用食品类型以及成膜特性。

表2 常见蛋白质膜的组成以及成膜特性
Table 2 Composition and film-forming characteristics of the common protein film

种类蛋白组成应用食品成膜特性参考文献大豆分离蛋白可食性膜清蛋白+球蛋白禽蛋、果蔬包装以及抗油脂氧化的食品很好的阻氧、阻油性,但其机械性能较低,延展性较差,透水率高[15][16][17]玉米醇溶蛋白可食性膜α-Zein+β-Zein水果、禽蛋类生鲜食品较好的阻隔水蒸气和挥发性成分的性能,且耐热性很好,但具有脆性大、可加工性能较差[15][18]小麦面筋蛋白可食性膜麦醇溶蛋白+麦谷蛋白焙烤食品、油炸食品和肉制品韧性好;可选择性阻隔气体,阻氧、阻油性良好;具有较好的生物兼容性,可生物降解;但加工性能较差,机械强度有所不足,阻水性较差[15][19][20]

1.3 植物源复合可食性膜

由一种成膜基材构成的单一类型可食性膜具有自身的优势和局限性,例如,植物精油可食性膜增大了抑菌效果,但降低了膜的拉伸强度、透明度、色泽与光泽,并且由于精油具有很强的气味,可能会影响食品本身的感官性能。因此,研究者通常在单一可食性膜基础上制备复合薄膜,以弥补单一膜的不足[21]。根据成膜基材不同,可分为多糖-蛋白膜、多糖-精油膜、蛋白质-脂质膜等。表3概括了常见的复合膜种类和对应的成膜材料。

表3 常见复合膜种类
Table 3 Common types of composite film

种类成膜材料参考文献多糖-蛋白质复合膜多糖:高直链淀粉、羧甲基纤维素、壳聚糖等蛋白质:乳清蛋白、大豆分离蛋白等[22]多糖-脂质复合膜多糖:淀粉、壳聚糖、魔芋葡甘聚糖等脂质:橄榄油、巴西棕榈蜡、硬脂酸等[23]多糖-精油复合膜多糖:壳聚糖、淀粉等精油:植物精油[24]多糖-中草药复合膜多糖:壳聚糖、淀粉、果胶、纤维素等中草药:芦荟、丁香、薄荷等[1]蛋白-脂质复合膜蛋白质:大豆分离蛋白等脂质:硬脂酸、棕榈蜡、蔗糖脂肪酸酯等[1]

在当前的食品包装领域,制备可食性复合膜的技术不断发展。常见的制备方法包括溶液浇铸法、挤压法和冷等离子体法等。这些方法各有特点,能根据不同材料和应用需求提供多样化的解决方案。常见可食性膜制备方法见表4。

表4 可食性复合膜制备方法
Table 4 Preparation method of the edible composite film

方法定义特点参考文献溶液浇铸法将天然可食性材料分别配制成溶液,然后进行共混,最后浇铸成型制备流程简单,操作方便,但干燥时间较长,不适用于大规模商业生产使用[25][26]挤压法分为3个区域:进料区、捏合区和加热区制备时间短,能耗低。但是只局限于加工耐温和含水量较低的混合原料,且经济成本相对较高[27]冷等离子体法无溶剂表面处理技术,即用交流辉光放电等离子体对预制膜进行处理,再与可食性膜进行涂覆,得到复合膜能使多层膜材料更好的黏附,对薄膜起到一定的改性作用;但表面粗糙度会增加,水蒸气透过率也降低[28]

1.3.1 植物源精油可食性膜

植物精油(essential oils, EOs)存在于植物体内,如根、茎、叶等[29],是一种复杂的脂溶性天然化合物,所含化学成分包括萜类衍生物、芳香族化合物等[30],具有强烈的挥发性和芳香气味。大量研究表明,植物精油具有多种生物活性,如促进细胞新陈代谢、抗氧化、消毒等;此外,植物精油还被证明具有广谱抗菌活性,对多种细菌、霉菌和酵母菌产生作用,还可以降低脂质氧化,增加食品的货架期[31]。由于植物精油的安全无毒性、可降解再生性和防腐抑菌性等特点[32],被广泛应用到可食性包装膜中,不仅可以增加薄膜密度,降低聚合物的孔隙率,还可以与基体发生交联反应,提高薄膜的机械性能和阻氧性。精油通常与其他大分子物质共用制备复合可食性膜,如孙嘉临等[33]制备大豆分离蛋白-百里香-肉桂精油可食性复合膜,与单一蛋白膜相比,其抑菌性能显著提高。表5归纳了植物精油的种类、来源、提取方法以及其功能特性。

表5 植物精油的种类、来源、提取方法以及其功能特性
Table 5 The types, sources, extraction methods, and functional properties of plant essential oils

种类来源主要成分提取方法功能特性文献肉桂精油肉桂醛类化合物微波辅助提取法超声波辅助提取法低共熔溶剂提取法分子蒸馏提取法超临界CO2萃取法抑菌杀虫防腐保鲜[34][35]大蒜精油大蒜活性硫化物水蒸气蒸馏法有机溶剂浸提法超临界CO2萃取法分子蒸馏法抑菌保健抗癌提高免疫力[36]生姜精油生姜姜椒素姜烯酚姜酮有机溶剂萃取法超临界CO2萃取水蒸气蒸馏法分子蒸馏法调理肠胃不适防止血液凝结抑菌活性[37][38]紫苏精油紫苏紫苏醛金合欢烯β-丁香油烃超声波辅助提取法微波辅助提取法酶辅助提取法超临界CO2提取法抗氧化抗炎抗抑郁舒张血管[39]

1.3.2 植物源中草药可食性膜

我国中草药资源丰富,同时也是利用中药活性成分最早的的国家之一[40],我国历史上医学著作《神农本草经》记载了如金银花、连翘、苍耳等至今仍在广泛使用的百余种杀菌性药物[41]。在植物生长过程中,除了合成多种必需营养素外,还会产生各种生物活性化合物,如生物碱、黄酮类、苷类、酯类、酚类、醛类,都具有较强的抑菌与灭菌作用。将中草药应用于食品保鲜,不仅能保持食品原有的风味,还能降低腐败率,增加防腐效果[42],将具有抑菌活性的中草药物质与成膜基质进行复配,从而实现一种新型、高效、低毒的可食性膜保鲜技术,成为可食膜保鲜领域研究热点之一。部分植物源杀菌剂及其主要活性成分汇总于表6。

表6 植物源杀菌剂及活性成分
Table 6 Plant-derived fungicides and active ingredients

种名植物名主要活性成分功能特性参考文献百合科芦荟芦荟素、蒽醌化合物抗肿瘤作用、抑菌活性、抗氧化的功效以及保护胃黏膜损伤、保肝、降血脂等[43]知母皂甙、酸、脂肪油等解热、抗炎、抗病原微生物、降糖、镇静、催眠、抗肿瘤、降血脂等[44]芸香科花椒香豆素类、生物碱、三萜、挥发油等抗氧化、抑菌、抗肿瘤、镇痛抗炎等[45][46]樟科山苍子植物甾醇、生育酚、氨基酸、柠檬醛等抗菌、驱蚊杀虫、食品保鲜、抗氧化等[47][48]肉桂有挥发油、黄酮、多糖、萜类、香豆素、矿物质等抗氧化、抑菌、美白、皮肤保护等[49]唇形科神香草有萜类、黄酮、酚酸类、苯丙素类、甾类等抑菌、抗肿瘤、保护胃黏膜等[50]薄荷薄荷醇、烯类、黄酮抗炎、抗菌、促进吸收和抗氧化[51]

2 植物源可食性膜的作用机理与方式

植物源可食性膜以天然可食用大分子物质为制材基准物[52],具备良好的生物相容性和可降解性,通常以覆盖、包裹、涂层以及微胶囊等形式作用于食品表面或内部[53]。植物源可食性膜本质上是一种选择透过性膜,其保鲜机理主要是通过植物膜转运蛋白识别并结合特定的物质,促进物质的转运,植物的酶促与非酶促反应,激活抗氧化酶的活性,从而实现膜的抑菌性能。此外,可食性膜与食品结合从而形成一种半封闭环境,呼吸作用受到抑制,其原理类似于气调保鲜技术[54]

在贮运过程中,通过对水分与香气物质的转移进行抑制,可以有效防止食品在风味、质构等方面的变化,从而延长食品的货架期[55]。在植物源可食性膜对食品的保鲜作用中,主要通过以下几种作用方式来延长食品的货架期。

(a)阻止水分迁移

植物源可食性膜能在食物表面形成一个严密的保护层,防止食品内部水分的散失和外部水分的渗入。利用可食性膜的亲疏水性平衡,一方面,亲水基团与水分子形成氢键,维持食品内部的水分;另一方面,疏水基团排斥外部水分,使其无法进入食品内部,从而延长食品的保鲜期。

(b)调控气体交换

植物源可食性膜在一定程度上实现气体交换,通过调整可食性膜的成分与结构,实现对O2和CO2等气体的选择性渗透,达到维持食物内部气体平衡,延长食品货架期的目的。

(c)抑制脂质迁移

脂质迁移是食品中油脂向外扩散的过程,这会导致食品口感和品质的下降。但由于可食性膜的屏障作用,可有效防止脂质的迁移过程,保持食品内部脂质含量和分布的稳定。此外,以精油及中草药类物质为成膜材料制备的可食性膜,其含有天然抗氧化成分,具备抗氧化活性,防止脂质的氧化劣变。

(d)抑制微生物生长

在成膜基质中通常含有多酚、黄酮类等一些天然抑菌成分,能够有效抑制微生物的生长,降低食品的腐败率。此外,可食膜的屏障作用也能够阻止微生物的侵入,提高食品的防腐性能。

以天然物质制备可食性膜除具备以上作用方式外,还可以改善食品品质以及作为营养强化和风味物质载体的作用,例如在壳聚糖膜中添加丁香精油,不仅具有保鲜作用,改善食品风味,而且可以增加食品的表面光亮度,增加食品的美观性。

3 植物源可食性膜的应用

3.1 植物源可食性膜在果蔬加工中的应用

水果和蔬菜是人们日常生活中实现健康可持续饮食目标必不可少的摄入食物来源,果蔬中含有丰富的膳食纤维、黄酮类、维生素以及微量元素等营养成分,由于容易腐败变质,导致货架期短,造成严重的经济损失。随着消费者在追求更加健康与快捷的生活方式,对果蔬最关注的2个指标一个是新鲜度,另一个则是买后的贮存时间。在果蔬贮存过程中,往往因呼吸作用、蒸腾作用、贮存温度与湿度等因素影响其品质,表现为腐败变质、感官价值降低、耐藏性降低等变化[56]

果蔬采后进行适当的处理,如预冷、清洗、杀菌等也可以适当的延长贮藏时间。此外,对果蔬进行适当的包装,如保鲜膜在延长果蔬保鲜期方面也具有一定的效果。随着大众生活水平的提高,即食鲜切果蔬在市场的需求量不断增长,对鲜切果蔬保鲜要求也在不断提升,采用天然无害可食性膜的包装方式备受欢迎。在果蔬保鲜中应用可食性膜是一种新兴技术,主要可以解决果蔬水分流失、抑制呼吸作用、阻止微生物侵袭等问题,并且可以提供附加营养价值和增加美观性。

杨燕燕等[57]采用质量分数为5%大豆分离蛋白(soy protein isolate, SPI)与质量分数为2% β-环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)为制膜基质,并加入抗氧化剂D-异抗坏血酸钠制备大豆分离蛋白复合膜,对鲜切马铃薯进行涂膜处理,通过外观、失重率、色泽、总酚、多酚氧化酶、过氧化物酶等相关指标的测定,发现SPI与β-CD发生交联反应,膜的均一性与致密性都较好,并且通过相关数据分析,发现实验组较对照组其失重率及总酚含量等指标都显著下降,且涂膜处理后在第7天仍能维持较好的品质,而对照组褐变程度较为严重,失去商品价值。赵恩靓等[58]利用经没食子酸进行改性的纤维素纳米纤丝与玉米醇溶蛋白为基材共混制备复合可食性膜,并对圣女果进行保鲜实验。结果表明,圣女果经涂布处理后可有效抑制质量减少、硬度下降、可溶性固形物含量减少的现象,起到一定的保鲜作用。常见可食性膜在果蔬加工领域中得到了一定的应用,表7从应用对象、作用方式、研究结果等方面进行了归纳总结。

表7 常见可食性膜在果蔬加工中的应用
Table 7 Application of common edible films in fruit and vegetable processing

种类应用对象作用方式研究结果参考文献藻酸盐+肉桂油和迷迭香油鲜切苹果涂膜降低苹果质量和色泽的损失以及多酚氧化酶和过氧化物酶活性[59]藻酸盐/结冷胶涂膜鲜切梨涂膜减少乙烯产生,进而延缓衰老[60]芒果核淀粉+山梨醇和甘油番茄涂膜延缓番茄成熟,降低质量、可溶性固形物、可滴定酸和抗坏血酸含量的损失[61]纳米壳聚糖茄子浸泡于包衣液后进行微孔包装抑制细菌、霉菌和酵母菌生长[61]

续表7

种类应用对象作用方式研究结果参考文献壳聚糖芦笋涂膜壳聚糖质量分数为0.5%时对芦笋失重率以及营养成分的流失有明显抑制[62]壳聚糖+羟乙基纤维素蓝莓涂膜降低蓝莓失重率和腐烂率,延缓营养物质流失,抑制酶活性[63]藻酸盐+苹果酸芒果涂膜+浸泡保质期可延长至14 d[64]质量分数为2%大蒜精油+羧甲基纤维素复合膜草莓涂膜延缓草莓的衰老和营养成分的保持,果实失重率降低,能显著降低草莓的腐烂率,贮藏过程中总酚类物质含量逐渐降低[65]质量分数为0.06%纳他霉素+玉米醇溶蛋白膜苹果涂膜能显著延缓苹果中还原糖的消耗,降低果实的失重率、呼吸强度和硬度等,抑制维生素C含量和总酸度的降低[66]

3.2 植物源可食性膜在肉制品加工中的应用

我国肉制品种类丰富多样,除了传统的生鲜肉制品以外,还有酱卤肉制品、风干肉制品等。肉与肉制品含有丰富的营养基质,如蛋白质、维生素、脂质和矿物质等,含水量很高,且肉制品的pH通常也在微生物生长的适宜范围内,再加上肉制品的温度敏感性,使其成为微生物生长的天然培养基。在肉制品贮藏过程中,往往会受到温度、湿度、光照、pH等方面的影响,因此若贮存不当,在生产、贮存、运输、消费过程中,均会容易受到微生物的污染,发生一系列物理化学变化(外观、风味、气味、质地等),最终导致食品发生腐败变质,从而影响肉制品的食用安全性,降低肉及肉制品的消费[67]

包装材料的使用也是改善肉制品新鲜度的方法之一,在肉制品中应用植物源可食性膜可以有效防止水分、气体的渗入以及有害微生物的繁殖。可食性膜在肉制品保鲜中的应用方法通常是采用可食性抑菌剂的浸泡或涂膜处理,通过形成一层保护膜,避免微生物的入侵[68]。常见可食性膜在肉制品加工领域中得到了一定的应用,表8从应用对象、作用方式、研究结果等方面进行了总结归纳。

表8 常见可食性膜在肉制品加工中的应用
Table 8 Application of common edible films in meat varieties

种类应用对象作用方式研究结果参考文献载肉桂醛的虫胶-壳聚糖抗菌复合膜冷却牛肉涂膜抑制菌落总数的增长,减缓牛肉pH值和总挥发性盐基氮变化速度;延缓牛肉氧化速度,保持牛肉的色泽风味[69]海藻酸钠+马铃薯淀粉冷鲜鸡肉包裹显著延长鸡肉的货架期,有效抑制菌群的生长,延缓脂质的氧化,[70]乳清蛋白+植物化学成分冷冻熟肉丸子涂膜提高酚类化合物的含量且降低氧化程度[71]花椒精油+壳聚糖复合膜猪肉涂膜感官得分提高,能保持猪肉的色泽和气味,延缓贮藏期猪肉pH值、硫代巴比妥酸值、高铁肌红蛋白含量和总挥发性盐基氮含量的上升速度,延长保质期[72]壳聚糖-普鲁兰多糖复合抗菌保鲜膜冷鲜牛肉涂膜够有效的延缓其腐败速度,抑制微生物的生长,保持其良好的外观品质,延长货架期[73]海藻酸钠可食性膜酱卤鸡腿涂膜延长酱卤肉制品的货架期[74]

3.3 植物源可食性膜在水产品加工中的应用

水产品是人们追求高品质生活所必需的优质蛋白来源,目前市场上最为常见的生鲜水产品既能满足人们对“鲜食”的需求,又能保持良好的口感,水产品中肉的物理结构与酶活都会造成微生物的生长繁殖,肉中的肌肉纤维和结缔组织对微生物的存在起到保护作用,且水产品含有极高的水分和丰富的蛋白质,在捕捞、运输、处理及储存过程中可能会受到来自水体等诸如细菌等多种微生物的污染,发生腐败变质,导致其食用安全无法得到保障[75]

在贮运过程中,影响水产品贮存期的因素除了温度、湿度以及微生物之外,长时间的光照也会导致维生素的分解和脂质氧化等化学反应。除此之外,捕捞后的处理方式对延长水产品的贮存期也非常重要。目前,冷藏、冻藏、微冻以及化学保鲜、辐照保鲜仍是水产品保鲜的主要手段,通常,冷冻肉的贮藏期是冷却肉的5倍~10倍[76],但水产品若长期冻藏其所含蛋白质会变性,从而降低产品的品质和口感。为了满足消费者对“鲜食”水产品的要求,必须采取更为先进的方式长时间保持水产品的品质。可食性膜作为一种新兴的保鲜技术,也逐渐应用在水产品保鲜领域,常见可食性膜在水产品加工领域中得到了一定的应用,表9从应用对象、作用方式、研究结果等方面进行了总结归纳。

表9 常见可食性膜在水产品加工中的应用
Table 9 Application of common edible films in aquatic product processing

种类应用对象作用方式研究结果参考文献竹叶抗氧化物-胶原蛋白复合涂膜鲐鱼涂膜有效延缓其菌落总数增长,延缓蛋白质降解和鱼体的脂肪氧化,对鱼体中的微生物生长繁殖有抑制作用,延缓鱼体腐败,延长产品保藏时间[77]魔芋葡聚糖/海藻酸钠+ε-聚赖氨酸盐酸盐/百里香酚三文鱼鱼片涂膜抑制微生物的生长繁殖,延缓微生物及自溶酶对蛋白结构的破坏,延缓了肌原纤维蛋白氧化变性,有效延长了鱼片的货架期[78]壳聚糖沙丁鱼涂膜菌落总数降低,减少鱼片氧化性[79]壳聚糖+茶多酚/迷迭香提取物大黄鱼涂膜有效抑制鱼肉脂质氧化[80]虾青素-羧甲基壳聚糖复合涂膜罗氏沼虾涂膜延缓罗氏沼虾在贮藏期间的腐败变质、脂质的氧化,维持冷藏期间的感官品质[81]

4 展望

植物源可食性膜是通过多种不同的大分子物质作为成膜基质以及与加工助剂的组合,可以针对不同食品对膜成分进行调整。随着对可食性膜保鲜技术的不断探索和研究,已广泛应用于果蔬、畜禽肉、水产制品、蛋类等多种食品中。不仅能延长食物的保质期,而且还能最大程度地保持食品的外观和质地以及色泽、风味等。相较于其他传统的贮藏保鲜手段,可食膜保鲜技术更为绿色环保和健康安全。此外,由于可食性膜本身就是一种可食用的材料,它对于消费者来说更加易于接受,也更符合现代人追求健康生活方式的趋势。

目前,植物源可食性膜技术还面临一些挑战,比如研发费用高和产品不稳定等。要想使可食性膜技术全面应用到人们的实际生活中,可以从以下几个方面展开深入研究:

首先,对于成膜机理,需要继续探索和理解。开发出更成熟的制膜方法以及精确控制成膜过程中的工艺参数,从而提升膜的质量;其次,关于成膜基质和可添加物的选择,可以不断优化,不断改进,引入新型功能性物质,提升膜质量;最后,将可食性膜技术与其他现有的保藏技术相结合,以实现食物的长期保鲜。

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Progress on the application of plant-source edible membrane in food processing

WU Fengchao1, ZHOU Fen1,2*, REN Xiaoqing1,2

1(College of Food Science and Biological Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China)2(National Bulk Freshwater Fish Processing Technology R&D Sub-center, Tianjin 300392, China)

ABSTRACT As a green biodegradable material, plant-derived edible film can not only realize the function of preservative and freshness preservation, but also has many advantages such as safety and non-toxicity, isolation and protection, and as a carrier of active substances as well as edible raw materials.In view of the fact that plant-derived edible film has become a hot research topic in the field of food packaging and freshness preservation.This paper introduces an overview of three current plant-derived edible membranes of polysaccharides, proteins, and composites, elucidates the mechanisms and modes of action, and summarizes their applications in the field of food processing.Finally, the future development direction of edible films is prospected.The purpose of this review is to provide reference for further research on plant-derived edible packaging materials in the field of food preservation.

Key words plant-derived edible film;preservation and freshness;shelf life

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.040365

引用格式:吴风超,周纷,任小青.植物源可食性膜在食品加工中的应用研究进展[J].食品与发酵工业,2025,51(9):385-394.WU Fengchao, ZHOU Fen, REN Xiaoqing.Progress on the application of plant-source edible membrane in food processing[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(9):385-394.

第一作者:硕士研究生(周纷讲师为通信作者,Email:zzhoufen@163.com)

基金项目:天津市淡水养殖产业技术体系创新团队(水产品加工岗位)项目(ITTFRS2021000)

收稿日期:2024-07-02,改回日期:2024-08-03