在传统食品加工中,通常采用热加工或者在食品配方中添加防腐剂的方式来控制食品中有害微生物。然而,热加工对食品质量和营养价值产生负面影响。抗菌包装,包括可食用膜和涂膜,是一种可控制致病菌和腐败菌生长的有效手段。食品变质和食品致病菌污染通常从食品表面开始。在食品加工后采用食品表面涂膜处理和抗菌包装是确保食品质量和安全的关键。因此,本课题主要研究目的是开发安全、有效和经济的新型壳聚糖食品包装系统。本论文综合评述了壳聚糖在食品抗菌包装中的应用;开发了壳聚糖与其他化学物质制备抗菌涂膜溶液和抗菌膜的独特配方以及它们在食品中的应用方法;研究了已开发的壳聚糖涂膜和壳聚糖膜,单独使用或者与其他干预技术复合使用时,在模拟体系及食品体系中对食源性致病菌和腐败微生物的抗菌特性;评价了抗菌涂膜和抗菌膜物理化学特性以及贮藏稳定性;并且研究了高压均质技术与天然植物乳化剂在抗菌包装中的应用。本课题初步研究了有机酸与壳聚糖涂膜或壳聚糖膜结合的抑菌效果。复合使用乳酸(LA)、乙酰丙酸(Lev A)、醋酸(AA)和柠檬酸(CA)制备壳聚糖溶液,并且评价其抗菌活性。在所有的配方测试中,LA+Lev A和LA+Lev A+AA的抗菌活性最强。在涂膜溶液中添加CA没有提高涂膜溶液对李斯特菌(Listeria)的抗菌活性。通过抑菌效果确定有机酸壳聚糖液体配方后,本课题进一步将月桂酸精氨酸酯(LAE)、乳酸钠(Na L)和山梨酸(SA)添加到壳聚糖溶液中,单独或者复合使用,以制备抗菌可食性壳聚糖-酸溶液,成膜,并考察其在液体培养基或者肉样品表面对L.innocua,L.monocytogenes和S.Typhimurium的抗菌效果。结果表明,含LAE的抗菌膜对液体培养基中两种Listeria和Salmonella的抑菌效果最好,将其降低到低于检测限水平(<0.69 log CFU/m L)。接种Listeria或Salmonella后即食肉在10°C条件下贮藏3周和5周期间,相同含LAE抗菌膜可显著降低(P<0.05)即食肉表面接种Listeria 2-3 logs和Salmonella 1-1.5 logs。含Na L和SA抗菌膜显著抑制L.innocua,但对Salmonella的抑制作用较弱。Na L和SA与LAE复合使用并未对肉制品表面L.innocua或者Salmonella产生叠加或者协同抑制作用。本课题对抗菌涂膜溶液直接涂膜与抗菌膜抑菌效果进行比较研究。研究发现采用相同的抗菌涂膜配方,抗菌膜和涂膜没有显著抗菌效果差异。因此,食品加工者可根据喜好、便利性、实用性和成本效益进行选择。两种方法各有优点和缺点。抗菌剂必须直接与食品表面接触,以发挥抗菌效果,直接涂膜方法可能更适用于形状不规则或者表面粗糙食品,如果不进行真空包装,膜与这类食品表面不能直接接触。然而,涂膜溶液的制备和涂膜/干燥过程中可能会减慢生产效率。与此相反,抗菌膜可由目前膜制造生产线定制,由包装公司预制,并且用作常规包装材料。本课题开发一种新的方法,将抗菌溶液涂膜到预挤压膜表面,以制备双层壳聚糖抗菌聚乳酸(PLA)膜。制备含多种有机酸和其他抗菌剂的壳聚糖涂膜聚乳酸膜,并考察其对L.innocua,L.monocytogenes和S.Typhimurium的抗菌活性。在10°C贮藏条件下,抗菌聚乳酸膜显著抑制即食肉表面两种目标微生物的生长达5周,表明这一抗菌包装系统在肉产品应用方面具有潜力。然而,由于活性膜和基膜的表面特性不同,因此,活性层在基膜表面的结合和附着能力是开发双层抗菌膜的巨大挑战之一。在壳聚糖抗菌聚乳酸膜贮藏过程中,通常能够观察到活性层从基膜表面分离,从而限制了抗菌膜的商业应用。因此,本研究中,应用表面电晕放电技术(Corona Discharge,CD)处理聚乳酸膜,显著提高抗菌膜的粘附能力和贮藏稳定性;将膜样品包装于聚乙烯袋中,于4和10°C贮藏210天,活性层和基膜没有分离,适用于商业应用。进一步采用高压均质技术和采用新型天然乳化剂,研制新型壳聚糖异硫氰酸烯丙酯抗菌溶液。研究发现高压均质的处理能够提高壳聚糖异硫氰酸烯丙酯膜的抗菌效果。由微乳液制备的复合膜显著抑制液体模拟体系和即食肉样品表面Listeria innocua,在22°C条件培养2 d后,可抑制超过7 log CFU/m L微生物菌落数;而在10°C条件下贮藏35天,可降低至少4 logs肉样品表面Listeria innocua。扫描电镜照片显示从微乳液所制复合膜表面更为光滑且在横切面微颗粒周围观察到微通道。玉米膳食纤维(Corn fiber gum,CFG)是一种可从玉米纤维中提取的阿拉伯木聚糖,它对乳液的稳定能力、低成本以及对光和氧低敏感性,使得它在这种乳液涂膜应用中非常独特。当单一处理技术不能够达到目标时,可采用食品保鲜栅栏技术提高食品安全、质量和稳定性。本论文中,多种干预技术与抗菌包装系统复合应用,包括低温冷冻、臭氧处理、酸洗和蒸汽瞬时巴氏杀菌。抗菌涂膜或者抗菌膜与这些技术结合后,进一步提高了对食源性致病菌和腐败微生物的抗菌效果,从而可灵活设计单独应用抗菌包装或者与其他干预技术复合应用。由于食品基质为微生物提供了保护性环境,研究发现抗菌剂在食品体系与模拟体系中的抑菌效果差别很大,因而真实食品体系对于食品抗菌包装系统的开发是非常必要的。因此,除模拟体系外,本论文以真实食品体系为模型对已开发抗菌包装系统进行评价,包括天然虾、即食虾、即食肉以及新鲜水果等,为这一新技术进一步大规模实验和成功商业应用提供了至关重要的信息。本课题阐述了开发新型壳聚糖抗菌包装的有效手段。本研究成果不但可以降低食品商品的食源性致病菌并加强食品安全,而且还可以提高食品产品质量并且延长保质期。可食性涂膜系统的成功应用可为食品工业生产高质量食品提供有效的工具,还能够降低污染或生产链与市场链导致的二次污染,避免因保质期短、产品召回、疾病等引起的巨大经济损失。