謝瑋，東莎莎，司婷婷

（1.煙臺(tái)南山學(xué)院，山東煙臺(tái)264000；2.中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南250014）

葛根是豆科植物野葛的塊根，淀粉含量高達(dá)34.19%～62.90%，其中直鏈淀粉含量占總體的15.09%～34.70%。葛根有很好的中藥療效，經(jīng)常食用葛根粉，能強(qiáng)筋壯骨、美容健身、延長(zhǎng)壽命[1,2]。微波改性作為新式能源，具有加熱速度快、物料受熱均勻、熱效能高等特點(diǎn)[3-6]。生姜中揮發(fā)性油含量為0.9%～2.0%，俗稱(chēng)姜油，姜油呈黃色油狀液體，味辣而苦，可以用來(lái)作為抗氧化劑，研究證實(shí)生姜提取物具有較強(qiáng)的抑菌作用[7]。黃玉玲[8]研究發(fā)現(xiàn)2%～4%的生姜提取液能有效延長(zhǎng)冷卻豬肉的貨架期，謝瑋等[9]研究證實(shí)生姜提取液對(duì)馬鈴薯淀粉膜和玉米淀粉膜有一定的抑菌作用，Baroty E L 等[10]研究發(fā)現(xiàn)姜根莖中提取的揮發(fā)油具有較好的抗菌活性。

目前，可食性淀粉復(fù)合膜應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)改變復(fù)合膜的成分及比例可以提高復(fù)合膜的性能[11,12]。本試驗(yàn)采用葛根淀粉制成的復(fù)合膜，不僅具有生物可降解、延長(zhǎng)食品保質(zhì)期和提高食品品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而且有獨(dú)特的藥理功效。將姜油添加到葛根淀粉復(fù)合膜中，能夠抑制水蒸氣的流失，調(diào)節(jié)呼吸作用，防止被微生物污染，使其具有光滑的表面，減輕氧化作用，而且添加姜油的葛根淀粉復(fù)合膜，能夠藥食兩用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葛根淀粉，連云港書(shū)傲貿(mào)易有限公司；甘油，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；石油醚，萊陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)精細(xì)化工廠(chǎng)；0.9%生理鹽水、馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，自制；大腸桿菌、酵母菌，試驗(yàn)室提供。

1.2 儀器與設(shè)備

超凈工作臺(tái)，天津市福音實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；HH-4 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；FA2004 電子分析天平，北京普華量宇科技有限公司；GZX-9240MBE 恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司；DL-1 實(shí)驗(yàn)室用電爐，天津天有利科技有限公司；LDZF 立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠(chǎng)；8S-1型磁力攪拌器，江蘇省金壇市金成國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)；HPX-9082MBE 恒溫培養(yǎng)箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 姜油的制備

將新鮮生姜洗干凈切片、烘干、磨粉。用濾紙稱(chēng)取20 g 生姜粉，放入索氏提取裝置中。加入250 mL 的石油醚，于85 ℃的恒溫水浴箱回流4 h?；厥帐兔押?，待圓底燒瓶冷卻至室溫，放入烘箱揮發(fā)剩余石油醚后，圓底燒瓶中的產(chǎn)物即為姜油。

1.3.2 葛根淀粉復(fù)合膜制備

（1）不同微波時(shí)間對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜的影響

葛根淀粉分別微波處理0.5、1、2、3、4 min，稱(chēng)取微波處理后的葛根淀粉5 g，加甘油1 g，蒸餾水100 mL，100℃的水浴加熱攪拌30 min，消泡10 min，倒膜，55 ℃干燥3 h，室溫環(huán)境下放置1 d，待水分平衡后，揭膜，待用[13]。

（2）不同葛根淀粉添加量對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜的影響

葛根淀粉的添加量分別為3%、3.5%、4%、4.5%和5%，甘油1 g，蒸餾水100 mL，100 ℃的水浴加熱攪拌30 min，消泡10 min，倒膜，55 ℃連續(xù)干燥3 h，室溫環(huán)境下放置1 d，待水分平衡后，揭膜，待用。

（3）不同姜油添加量對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜的影響

稱(chēng)取5 g 葛根淀粉，添加不同比例的姜油，分別為0%、0.5%、1%、2%和2.5%，蒸餾水100 mL，100 ℃的水浴加熱攪拌30 min，消泡10 min，倒膜，55 ℃連續(xù)干燥3 h，室溫環(huán)境下放置1 d，待水分平衡后，揭膜，待用。

1.3.3 葛根淀粉復(fù)合膜性質(zhì)的測(cè)定

（1）葛根淀粉復(fù)合膜水溶性測(cè)定

將葛根淀粉復(fù)合膜裁成2 cm×3 cm 的長(zhǎng)方形，于105 ℃烘至恒重，記錄其質(zhì)量為m1。將恒重的膜放入盛有80 mL 蒸餾水的三角瓶中，室溫浸泡24 h，取出烘干至恒重，記錄其質(zhì)量為m2。葛根淀粉復(fù)合膜溶水率的計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

式中：S-淀粉復(fù)合膜的溶水率，%；

m1-浸泡前烘干至恒重的淀粉復(fù)合膜的質(zhì)量，g；

m2-浸泡后烘干至恒重的淀粉復(fù)合膜的質(zhì)量，g；

（2）葛根淀粉復(fù)合膜透明度的測(cè)定

將葛根淀粉復(fù)合膜裁成1 cm×2 cm 的長(zhǎng)方形，設(shè)置波長(zhǎng)為650 nm，測(cè)其透光率T（%）大小，以透光率表示透明度。

（3）葛根淀粉復(fù)合膜水蒸氣透過(guò)性的測(cè)定

根據(jù)GB/T 31355-2014 測(cè)定方法。將直徑為5 cm、高3 cm 的圓形稱(chēng)量瓶，干燥至恒重，加3 g 粉碎的無(wú)水CaCl2于干燥的稱(chēng)量瓶中。選用無(wú)破損、完整的膜，測(cè)其厚度，將膜裁剪成與稱(chēng)量瓶瓶口大小相當(dāng)?shù)男螤睢Ｓ檬灧饪?，放?5%的相對(duì)濕度干燥器內(nèi)，每隔24 h 取出稱(chēng)重，每次稱(chēng)量的先后順序一致，連續(xù)7 d，直至前后兩次稱(chēng)量的質(zhì)量差不超過(guò)5%。水蒸氣透過(guò)性的計(jì)算公式見(jiàn)式（2）（3）。

式中：WVTR-水蒸氣透過(guò)量，g/(m2·d)；

△m-質(zhì)量增量，g；

A-膜的透過(guò)面積，m2；

t-質(zhì)量增量穩(wěn)定后間隔時(shí)間，d；

WVP-水蒸氣透過(guò)性，g/（m2·kPa）；

D-膜厚度，mm；

△P-兩側(cè)的水蒸氣壓差，kPa。

1.3.4 抑菌試驗(yàn)

（1）裁膜：將葛根淀粉復(fù)合膜剪裁成直徑為1.5 cm規(guī)格大小的圓形。

（2）殺菌：將剪裁好的葛根淀粉復(fù)合膜在無(wú)菌試驗(yàn)室紫外燈下殺菌30 min。

（3）倒板：將加熱并滅菌的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基溶液在無(wú)菌操作臺(tái)上倒入平板，等待凝固。

（4）涂抹菌液：將制得菌液用滅菌移液管吸取1 mL移到凝固好的培養(yǎng)基表面，用涂布棒均勻涂抹。

（5）貼膜：用無(wú)菌鑷子將葛根淀粉復(fù)合膜貼在涂有菌液的培養(yǎng)基表面。

（6）培養(yǎng)：36.8 ℃恒溫培養(yǎng)24 h（酵母菌28 ℃恒溫培養(yǎng)24 h）。

（7）記錄：觀察、拍照、記錄結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 葛根淀粉復(fù)合膜

圖1 葛根淀粉復(fù)合膜Fig.1 Kudzu starch film

由圖1 可見(jiàn)，葛根淀粉復(fù)合膜柔軟且呈透明，手感光滑，有明顯的葛根中藥味，成膜性比較強(qiáng)。此葛根淀粉膜與陳桂蕓等[14]研究的復(fù)合膜的感官性狀相似。姜油-改性葛根淀粉復(fù)合膜因?yàn)樘砑硬煌瑵舛鹊慕?，膜的顏色隨姜油濃度增加而變深，透明度比無(wú)姜油的葛根淀粉復(fù)合膜要稍低，但具有生姜的風(fēng)味。

2.2 不同微波時(shí)間對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜性質(zhì)的影響

2.2.1 葛根淀粉復(fù)合膜的水溶性

從表1 可知，隨著微波時(shí)間的增加，復(fù)合膜的水溶性先增加后降低再增加，在2 min 時(shí)，水溶性最小，因?yàn)榇藭r(shí)葛根淀粉內(nèi)部分子鏈還沒(méi)有來(lái)得及充分的遷移和重組。在2 min 之后，水溶性又呈上升趨勢(shì)。推測(cè)由于微波的高頻作用，破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的二硫鍵，從而提高蛋白質(zhì)分子的溶解度。微波時(shí)間在2 min 時(shí)，淀粉復(fù)合膜的性能較好，此試驗(yàn)結(jié)果與趙楊等[4]研究結(jié)果相似。

2.2.2 葛根淀粉復(fù)合膜的透明度

表2 不同微波時(shí)間條件下葛根淀粉復(fù)合膜的透明度Table 2 Transparency of kudzu starch film with different microwave time

由表2 可知，微波時(shí)間在0.5～2 min 時(shí)，透明度呈增加趨勢(shì)，推測(cè)是由于微波加大了分子間的距離，削弱了葛根淀粉復(fù)合膜分子之間的相互作用，造成葛根淀粉復(fù)合膜的透光率增加。微波時(shí)間在2 min 之后，透明度開(kāi)始呈下降趨勢(shì)。此結(jié)果與王娜等[15]研究相結(jié)果似，微波改性對(duì)淀粉膜的透明度有影響。

2.2.3 葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性

從表3 可知，隨著微波時(shí)間的增加，水蒸氣透過(guò)性先降低再升高，當(dāng)微波時(shí)間為2 min 時(shí)，制備的葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性最低，推測(cè)是微波促進(jìn)蛋白質(zhì)分子在溶質(zhì)中運(yùn)動(dòng)加速，使原本排列有序的緊密結(jié)構(gòu)變得無(wú)序，從而使的水蒸氣透過(guò)性降低。

表3 不同微波時(shí)間條件下葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性Table 3 Water vapor permeability of kudzu starch film with different microwave time

因此，微波時(shí)間選擇2 min 較好，得到的葛根淀粉復(fù)合膜的水溶性低，不易被水解；透光率高；水蒸氣透過(guò)率低，分子骨架間空隙小，水蒸氣不易透過(guò)。

2.3 不同葛根淀粉添加量對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜性質(zhì)的影響

2.3.1 葛根淀粉復(fù)合膜的水溶性

表4 不同葛根淀粉添加量的葛根淀粉復(fù)合膜的水溶性Table 4 Water solubility of kudzu starch film with different starch additions

由表4 可知，隨著葛根淀粉添加量的增加，葛根淀粉復(fù)合膜的水溶性總體呈上升趨勢(shì)。且當(dāng)葛根淀粉添加量在3.5%時(shí)，水溶性最低，此時(shí)葛根淀粉復(fù)合膜分子與甘油分子之間的作用力強(qiáng)，結(jié)合比較緊密，不容易被水解，膜的溶解性低。

2.3.2 葛根淀粉復(fù)合膜的透明度

表5 不同葛根淀粉添加量的葛根淀粉復(fù)合膜的透明度Table 5 Transparency of kudzu starch film with different starch additions

從表5 可知，葛根淀粉的添加量對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜的透明度影響不顯著，葛根淀粉添加量在3.5%時(shí)，透光率最高，此試驗(yàn)結(jié)果與彭勇等[16]研究的葛根淀粉添加量對(duì)透明率的影響相似。

2.3.3 葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性

從表6 可知，葛根淀粉添加量為3.5%時(shí)，葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性最低，由于此時(shí)葛根淀粉復(fù)合膜的分子骨架間空隙小，水蒸氣不易透過(guò)。當(dāng)葛根淀粉添加量過(guò)低時(shí)，甘油與淀粉比值高，膜較薄并且柔軟，易斷裂，成形效果差，厚度不均勻；當(dāng)葛根淀粉添加量過(guò)高時(shí)，淀粉與甘油間的作用力不均勻，致密性下降，膜厚度不一。此結(jié)果與屈紫薇[17]的結(jié)果相似。

表6 不同葛根淀粉添加量的葛根淀粉復(fù)合膜的水蒸氣透過(guò)性Table 6 Water vapor permeability of kudzu starch film with different starch additions

綜上所述，葛根淀粉添加量選擇3.5%為宜。

2.4 不同濃度姜油對(duì)葛根淀粉復(fù)合膜透光性的影響

表7 添加不同濃度姜油后葛根淀粉復(fù)合膜的透明度Table 7 Water vapor permeability of kudzu starch film with different ginger oil concentrations

由表7 可知，不加姜油的葛根淀粉復(fù)合膜的透明度較好，其他添加姜油的葛根淀粉復(fù)合膜，透光率較小，并且呈下降趨勢(shì)。隨著姜油濃度的增加，其透明度也不斷降低，說(shuō)明姜油對(duì)膜的透明度有影響。此試驗(yàn)與閆丹丹等[18]研究的抗菌淀粉復(fù)合膜相似，防腐劑能影響淀粉復(fù)合膜本身的結(jié)構(gòu)，使其透明度下降。

2.5 姜油-改性葛根淀粉復(fù)合膜的抑菌試驗(yàn)

圖2 添加姜油后葛根淀粉復(fù)合膜的抑菌效果圖Fig.2 Antimicrobial effect of ginger oil and kudzu starch film

圖2 顯示了試驗(yàn)提取的姜油對(duì)大腸桿菌的抑菌作用。a 為空白對(duì)照組，只涂布菌液，不加入葛根淀粉復(fù)合膜，菌落生長(zhǎng)正常。圖b 是在涂布菌液的培養(yǎng)基中加入姜油添加量為0%的葛根淀粉復(fù)合膜，已經(jīng)長(zhǎng)滿(mǎn)菌落。圖c、d 為分別添加了0.5%和1%姜油的葛根淀粉復(fù)合膜，葛根淀粉復(fù)合膜周?chē)汲霈F(xiàn)了抑菌圈，很明顯能看出姜油對(duì)大腸桿菌有抑菌作用。本試驗(yàn)結(jié)果與范紫煊等[19]研究結(jié)果相似。

3 結(jié)論

本文對(duì)添加姜油的葛根淀粉復(fù)合膜進(jìn)行了研究，當(dāng)微波時(shí)間在2 min，葛根淀粉添加量為3.5%時(shí)，復(fù)合膜的水溶性、透明性以及水蒸氣透過(guò)性較好。隨著姜油添加濃度的提高，姜油-改性葛根淀粉復(fù)合膜對(duì)大腸桿菌和酵母菌都具有一定的抑菌作用，且隨著姜油濃度增大，抑菌效果增強(qiáng)。當(dāng)姜油添加量為1%時(shí)，姜油-改性葛根淀粉復(fù)合膜的透明度較好，且具有一定的抑菌作用，對(duì)于復(fù)合膜的開(kāi)發(fā)研制有一定的指導(dǎo)意義。