多糖基抑菌蛋白复合膜的制备及其初步应用

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相对于传统保鲜方式而言,用生物防治的方法来预防果蔬采后病害的优势已逐渐显现,开发生防菌制剂产品成为果蔬采后病害防治领域的研究热点。但目前对于生防菌的应用方式主要包括将拮抗微生物菌体或生物抑菌剂直接作用于病原菌和果实上,其缺点是生防效力短,工业化难度较大。本研究从实验室分离保存的拮抗酵母菌GS-316培养液中初步分离纯化得到抑菌蛋白质,将其与食品级多糖成膜材料共混制备复合膜。通过单因素实验与响应面实验确定了制备多糖基膜各材料的最优配比,并研究了抑菌蛋白提取物的加入对于复合膜性能的影响。以病原菌交链格孢菌为测试菌,研究了该抑菌蛋白复合膜对其在离体和活体上的抑制效果,并将该蛋白复合膜初步应用于西兰花,研究了该蛋白复合膜对西兰花生理品质和保鲜效果的影响。主要结论如下:(1)通过单因素实验和响应面实验确定了多糖基膜各材料对膜水蒸气透过系数(WVP)的影响大小顺序:甘油添加量>卡拉胶所占比例>玉米淀粉溶液浓度>卡拉胶溶液浓度;确定了成膜的最佳配方:玉米淀粉溶液浓度为6%(w/v)、卡拉胶溶液浓度为0.4%(w/v)、甘油添加量1.0%(v/v)、卡拉胶所占比例50%,此时膜的水蒸气透过系数(WVP)为0.73。(2)蛋白提取物的加入对复合膜颜色、透明度和力学性能有显著影响,蛋白提取物的浓度越大,复合膜颜色越向黄色变化,当蛋白提取物稀释至16倍时,即蛋白提取物浓度为0.625 mg/mL时,多糖基膜和抑菌蛋白复合膜的b*值分别20.4000、20.6667,黄度无明显差异(p>0.05);蛋白提取物的加入使复合膜的抗拉强度(TS)下降,断裂伸长率(EAB)上升,使复合膜由脆性向柔性转变,当蛋白提取物浓度为10 mg/mL时,TS下降了51%,EAB增长了43%。复合膜的透明度会随着抑菌蛋白提取物的浓度增大而降低,当蛋白提取物稀释至16倍时,即蛋白提取物浓度为0.625mg/mL时,二者透明度无明显差异(p>0.05),此时复合膜的透明度为76%。此外,蛋白提取物对复合膜的厚度、水蒸气透过系数和吸水膨胀率没有显著影响。经傅里叶红外光谱分析,抑菌蛋白复合膜与多糖基膜的谱图相近,没有官能团的缺失,表明蛋白提取物与各基础成膜材料间具有良好的相容性;共混作用表现在吸收峰位置的偏移,各物质间可能发生交联作用,表现在氢键的变化。(3)经过平板对峙实验、含药平板实验及孢子萌发抑制实验表明,蛋白提取物对交链格孢菌菌丝扩展和孢子萌发具有显著的抑制作用(p<0.05),各多糖基础成膜材料对于交链格孢菌菌丝扩展和孢子萌发无明显抑制作用,且成膜材料对于蛋白提取物的抑菌功能没有干扰。通过抑菌率的计算发现,在培养第2 d时,蛋白提取物对交链格孢菌抑菌率达到95%,当培养至第7 d时,抑菌率降低至74%。表明在培养2-6d的时间段内,抑菌蛋白复合膜液对交链格孢菌菌丝扩展的抑制作用最显著。之后采用96孔板法,确定了蛋白提取物冻干粉对交链格孢菌的最小抑菌浓度为0.1667mg/mL。此外,经活体实验发现,在西兰花果实上,抑菌蛋白复合膜液对交链格孢菌的生长繁殖仍具有抑制作用。(4)研究了抑菌蛋白复合膜的应用对西兰花果实在贮藏期间色度、叶绿素含量、维生素C和失重率等指标,结果表明抑菌蛋白复合膜可以有效延缓西兰花果实的黄化现象,在一定程度上有效降低了西兰花的失重率,延缓了叶绿素的分解和维生素C含量的降低,维持了西兰花良好的感官品质,延缓了果实衰老,延长了贮藏时间。
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