黃余年,張 維,張 群,李高陽,朱向榮,*,單 楊

(1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院,湖南長沙 410081;2.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南長沙 410125;3.果蔬貯藏加工與質(zhì)量安全湖南省重點實驗室,湖南長沙 410125)

果蔬中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),在保障人們飲食健康方面起著關(guān)鍵的作用[1]。隨著全球健康飲食推動,消費者生活方式改變以及零售市場進步,人們對新鮮、綠色和健康果蔬的需求日益增加[2]。但果蔬采后在貯藏過程中會遭受不同程度的病害,主要包括生理性病害(冷害、氣害)和侵染性病害(病原微生物侵染)[3]。據(jù)估計,我國每年因病原微生物侵染所導(dǎo)致的果蔬損耗高達10%～20%左右[4],如何抑制或殺滅病原微生物已經(jīng)成為了全球關(guān)注的問題[5]。

2016年4月，清華大學(xué)前副校長施一公教授推進教學(xué)改革，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)實驗班采取的是“3+2+3”的人才培養(yǎng)方式，其中的“2”是該班學(xué)生出國前往與清華大學(xué)合作的海外醫(yī)學(xué)院，進行為期兩年的醫(yī)學(xué)科研訓(xùn)練，這個階段是為他們將來成為“醫(yī)師科學(xué)家”所準備的。目的是培養(yǎng)能夠解決臨床疑難雜癥的醫(yī)學(xué)領(lǐng)軍人才。

果蔬采后侵染性病害是由病原微生物在果蔬田間生長發(fā)育期寄主而后發(fā)生侵染所引起的,另外果蔬采后運輸貯藏過程中的交叉感染也是引起侵染性病害的原因[6]。大多數(shù)果蔬表皮組織間存在孔隙、以及運輸不當(dāng)造成的傷口,方便了病原微生物通過果蔬表皮入侵內(nèi)部果肉組織[7],加重了果蔬采后侵染性病害程度。目前,控制果蔬采后侵染性病害的主要方法是采前噴灑農(nóng)藥和采后降低貯藏溫度,但農(nóng)藥的過多使用會造成農(nóng)藥殘留嚴重超標,危害人們的健康,且長期過多使用農(nóng)藥會使病原微生物產(chǎn)生耐藥性,大大降低病害防治的效果[8]。

抗菌材料是將抗菌劑添加到普通材料(塑料、陶瓷、涂料和纖維等)中制成的新型功能性材料,本身具有殺菌、抑菌的功能[9]?？咕牧掀鹱饔玫暮诵奈镔|(zhì)是抗菌劑,能對病原微生物產(chǎn)生破壞作用,使抗菌材料產(chǎn)生抑菌效果[10]。果蔬易受到病原微生物的侵害,從而軟化、褐變和腐爛,失去食用價值;而抗菌材料具有抑制病原微生物的作用,延長果蔬的貨架期,因此,近年來抗菌材料在果蔬保鮮領(lǐng)域引起了越來越多的關(guān)注?？咕牧喜粌H本身具有抑制或殺滅果蔬表面病原微生物的作用,同時可以有效減少化學(xué)藥物的使用,滿足消費者的健康生活需求,在果蔬采后侵染性病害控制領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。本文主要對抗菌材料的作用機理及其在果蔬病害控制中的應(yīng)用進行敘述。

1 抗菌材料分類及作用機理

抗菌材料是一類具有控制病原微生物侵染作用的新型保鮮材料[11-14],研究發(fā)現(xiàn)抗菌材料分為無機抗菌材料、有機抗菌材料和復(fù)合抗菌材料這三大類[15-17]。

1.1 無機抗菌材料及其抗菌機理

總之，田子坊內(nèi)挪移了國外多國和國內(nèi)多地的民俗文化。這里以本地，包括吳越文化圈內(nèi)的各種民俗(如油紙傘或絲綢，或舊時的化妝品)為底色，增添了一些突兀的外地如苗族和藏族文化元素，以及全國各地已經(jīng)旅游商品化了的特色小吃。而符合當(dāng)下中國人心理，能夠代表時尚前沿和奇風(fēng)異俗的外國民俗，也充斥其中。這種文化往往充當(dāng)一種對異文化的體驗而被接受。如前述各國特色風(fēng)味餐廳和小飾品或玩偶，對于國人，尤其是當(dāng)下已經(jīng)廣泛接觸西方文化而具有開放包容心態(tài)的年輕人來說，會在產(chǎn)生新鮮感和好奇心之后進行消費。

圖1 玻璃載銀抗菌材料對大腸桿菌作用機理研究[24]Fig.1 A possible mechanism of Ag-doped glass antimicrobial material against E. coli

1.2 有機抗菌材料及其抗菌機理

與無機抗菌材料相比,有機抗菌材料有更長的應(yīng)用時間和更成熟的發(fā)展歷程[28],有機抗菌材料可分為低分子有機抗菌材料、高分子有機抗菌材料、天然有機抗菌材料[29]。

1.2.1 合成有機抗菌材料

2.2.1 合成有機抗菌材料 合成有機抗菌材料作用物質(zhì)主要是季銨鹽、季鏻鹽和鹵化物等,及其它們的高分子有機抗菌劑。季銨鹽和季鏻鹽的作用方式可以概括為三個步驟:吸附、穿透、破膜[64],然后產(chǎn)生抗菌活性,它們的抗菌速度快,但由于不能持久抗菌的缺陷,所以使用量較大[38],且毒性較強限制了它在果蔬保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用,現(xiàn)有的研究主要應(yīng)用在機械表面、食品加工廠的器械除菌方面。鹵化物中研究較多的是鹵胺,它殺菌高效且具有再生抗菌活性的特性[35],毒性相對較低,但出于食品的各方面考慮這類物質(zhì)在果蔬保鮮方面應(yīng)用較少,它主要應(yīng)用于在功能纖維和紡織品、水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、防生化武器等領(lǐng)域[65]。

（三）實現(xiàn)高端文藝演出“零”突破。投資1.2億元建成天上黃水大劇院，造型美觀，大氣恢弘，充分突出了“天上黃水”歌舞主題，由國家級藝術(shù)團隊傾力打造的一部土家大型歌舞。是一部以石柱山水文化為“點”，以土家兒女追求美好生活為“魂”，以唯美浪漫的現(xiàn)代高科技舞臺為“景”的大型演出，極具民族性、藝術(shù)性、震撼力的土家大型歌舞。

季鏻鹽與季銨鹽的結(jié)構(gòu)不同,季鏻鹽吸附帶負電荷菌體的能力更強[32],具有更好的抗菌活性。Pugachev等[32]利用化學(xué)方法成功合成了多種季鏻鹽,發(fā)現(xiàn)它們對金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌有抑菌效果,其抗菌作用機制可能與細菌的細胞滲透、基因組及質(zhì)粒DNA的相互作用有關(guān)。低分子有機抗菌材料的功能性抗菌基團均為帶正電的陽離子,但毒性較高、耐熱性差的問題限制了它們的應(yīng)用范圍[33]。

制作硬顆粒飼料過程中的水分調(diào)控涉及混合機處水分調(diào)控、調(diào)質(zhì)過程的水分調(diào)控和顆粒冷卻過程的水分調(diào)控，是一項系統(tǒng)工程。實施這一系統(tǒng)工程的目標應(yīng)當(dāng)是：①使粉料在調(diào)質(zhì)過程得到良好的調(diào)質(zhì)質(zhì)量，即達到理想的水分、熟化程度和流變學(xué)特性；②獲得較高的制粒產(chǎn)量、成品率、生產(chǎn)效率和較低的電耗；③得到理想的顆粒堅實度（耐久性）；④得到較好的成品儲存特性指標，包括安全水分、低水分活度，均勻的水分分布；⑤獲得好的動物生產(chǎn)性能。本文就如何實現(xiàn)這一系統(tǒng)工程技術(shù)進行綜合論述，以期為相關(guān)企業(yè)和人員進行這類操作提供借鑒。

1.2.1.2 高分子有機抗菌材料 與低分子有機抗菌材料相比,高分子有機抗菌材料分子量增大、電荷密度提高、細菌表面膜的吸附和結(jié)合能力增強,因此抗菌性能相對較好。常麗[33]利用化學(xué)改性法和離子交換法制得一系列高分子季鏻鹽改性聚丙烯腈抗菌纖維,其抗菌機理如圖2所示。首先細菌吸附到纖維表面,然后所載的季鏻鹽官能團發(fā)揮其抗菌作用,季鏻鹽官能團帶正電能中和細菌表面的負電荷,且季鏻鹽中的疏水性官能團與細胞膜結(jié)合,影響細胞膜的結(jié)構(gòu),從而使細菌表面由親水性變?yōu)槭杷?由于細菌細胞表面的疏水性增加,使細菌細胞聚集成團,減少了細菌細胞從環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)的途徑,影響生長發(fā)育,并且季鏻鹽官能團作用后改變了細胞膜的通透性,造成細胞內(nèi)容物溶出,甚至還降低胞內(nèi)酶的活性、干擾蛋白質(zhì)的合成等,最后細菌自身系統(tǒng)難以運作而死亡。高分子抗菌材料由于分子量增大和分子結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜(含有長鏈或甚至有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)),因而溶解性一般很差,限制了它的應(yīng)用[38]。

圖2 季鏻鹽改性聚丙烯腈抗菌纖維抗菌機理[33]Fig.2 Antimicrobial mechanism of polyacrylonitrile antibacterial fibers modified with quaternary phosphonium salt

1.2.2 天然有機抗菌材料 天然有機抗菌劑的使用歷史最長,是人類最早應(yīng)用于抗菌材料[39]。由于獲取源的不同,天然有機抗菌材料可以分為植物源天然有機抗菌材料、動物源天然有機抗菌材料和微生物源天然有機抗菌材料[40]。針對天然有機抗菌材料的機理研究,研究較多的是天然有機抗菌劑殼聚糖和植物精油。殼聚糖獲取途徑多，對人體和環(huán)境無毒無害,且具有良好的生物相容性、成膜性和吸附性等優(yōu)點,擴大了殼聚糖的應(yīng)用范圍[41]。Li等[42]通過測定電導(dǎo)率,表明沒食子酸化的殼聚糖破壞了細菌細胞的完整性,誘導(dǎo)細胞內(nèi)成分的釋放,最終引起細菌細胞凋亡。天然有機抗菌材料較為安全[43],但抗菌能力較弱、抗菌效率較低,其應(yīng)用受到了一定的限制[44]。大量研究表明,植物精油具有抗菌活性,但其作用機制尚不完全清楚[45]。植物精油抗菌活性的幾種機制已被提出,包括病原微生物細胞膜脂層的分離、細胞酶系統(tǒng)的破壞和細菌遺傳物質(zhì)的破壞等[46]。

臨床教學(xué)是當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育中的核心內(nèi)容,通過臨床實踐可以培養(yǎng)良好的臨床思維,是醫(yī)學(xué)生完成醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)的必經(jīng)過程。而傳染病醫(yī)院在承擔(dān)傳染病醫(yī)療及預(yù)防職能的同時,也承擔(dān)著傳染病臨床教學(xué)的職能,針對目前傳染病臨床教學(xué)工作管理中存在的問題,傳染病醫(yī)院應(yīng)當(dāng)加強重視,多措并舉,積極探討解決問題。

1.3 復(fù)合抗菌材料抗菌機理

有機抗菌材料和無機抗菌材料具有優(yōu)點的同時也存在缺點,如有機抗菌劑材料具有殺菌迅速和抗菌廣譜等優(yōu)點,也有耐熱性差、毒性大等缺點[47]。目前,國內(nèi)外在復(fù)合抗菌材料方面的研究主要有無機與無機、有機與無機和有機與有機這三種形式。這類復(fù)合抗菌材料具有有機抗菌材料殺菌迅速和抗菌廣譜的優(yōu)點,也兼有無機抗菌材料的穩(wěn)定性,且在單用的基礎(chǔ)上抗菌性能更加優(yōu)化。

Biao等[48]利用水熱法合成了殼聚糖(Chitosan,CS)功能化納米銀顆粒,通過掃描電鏡下觀察CS-Ag處理前后的菌株的表面結(jié)構(gòu),如圖3所示。圖3A、3C、3E中,對照組中所有菌株完整的細胞膜呈現(xiàn)光滑的表面;圖3B、3D、3F中,經(jīng)CS-Ag處理后,帶正電的CS-Ag能與帶負電的菌體細胞膜相結(jié)合,細胞膜表面發(fā)生萎縮、內(nèi)陷和破壞。復(fù)合抗菌材料比單一抗菌材料的抗菌活性更高,Ramin等[49]以薄荷葉提取物為穩(wěn)定劑,制備ZnO和ZnO/CuO的納米復(fù)合材料,并探究其抗菌活性,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量比為10% ZnO/CuO納米復(fù)合材料的抗菌活性最高,與細菌細胞膜被破壞有關(guān)。

圖3 細菌菌株的掃描電鏡圖[48]Fig.3 SEM images of the bacterial strains注:A:大腸桿菌;B:大腸桿菌CS-Ag處理后;C:金黃色葡萄球菌;D:金黃色葡萄球菌CS-Ag處理后;E:白念珠菌;F:白念珠菌CS-Ag處理后。

2 抗菌材料在采后果蔬病害中的應(yīng)用研究

植物精油是無毒的天然化合物,Alwan等[72]研究了各種精油的抗菌特性,并評估在食品包裝中抗菌的有效性,表明應(yīng)用植物精油是一種有效的抑菌方法。植物精油含有種類繁多的次生代謝物,可以抑制或延緩細菌、酵母和霉菌的生長[73]。一般來說,植物精油對革蘭氏陽性菌抗菌效果比革蘭氏陰性菌要好[74]。例如,香葉醇精油對金黃色葡萄球菌(革蘭氏陽性)比對大腸桿菌(革蘭氏陰性)的抑制作用更強[75]。Gherardi等[76]將多層活性材料加入不同濃度的肉桂精油,用于制備幾種抗菌包裝材料,并評價該材料對番茄泥的抗菌活性,發(fā)現(xiàn)對大腸桿菌O157∶H7和釀酒酵母的抗菌效果較為高效。百里香精油具有良好的抑菌效果,Sarengaow等[77]以海藻酸鈉為原料制成含不同濃度百里香精油的可食用包衣,研究了可食用包衣對甜瓜品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)含百里香精油的可食用包衣能抑制單核增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌和O157∶H7大腸桿菌在新切甜瓜樣本上的生長,且能保持新鮮甜瓜樣品的色澤和感官特征。

表1 抗菌材料的種類與應(yīng)用Table 1 Categories and application of antibacterial materials

2.1 無機抗菌材料的應(yīng)用

高分子有機抗菌劑具有低毒、穩(wěn)定、且作用持久、便于改性等[38]優(yōu)點,但其作用機理復(fù)雜,制作過程較為繁瑣,且成本較高,在果蔬保鮮領(lǐng)域應(yīng)用較少。

氧化鋅的抗菌活性與顆粒大小和濃度有關(guān),一般來說,顆粒粒徑越小,濃度越大,抗菌活性越強[61]。Sogvar等[62]采用不同質(zhì)量濃度(0.03%、0.07%和0.5%)的納米氧化鋅涂層草莓對其保鮮,發(fā)現(xiàn)含有質(zhì)量濃度0.5%的納米氧化鋅涂層在延緩成熟和減少微生物種群數(shù)量方面效果最好,且草莓的微生物生長、品質(zhì)、營養(yǎng)成分和抗氧化活性等方面均有所改善。除將氧化鋅制成涂層包覆在水果上,還可以制成復(fù)合膜,Beak等[63]將氧化鋅納米粒子(ZnO)加入到橄欖牙鮮骨明膠(OBG)膜基材料中,制備出納米復(fù)合膜,膜包裝新鮮菠菜貯藏一周后,OBG-ZnO薄膜對菠菜上李斯特菌具有抗菌活性,而且不影響菠菜維生素C含量下降。

無機抗菌材料是以無機抗菌劑為主要作用物質(zhì)的功能性材料,將具有抗菌作用的無機物質(zhì)固定在載體中而制成的無機抗菌劑[18]。常用的無機抗菌物質(zhì)種類主要有金屬及其離子,但由于有較高毒性、有顏色或抗菌能力較低等原因,極大的減少了可使用的金屬種類[19]。目前無機抗菌劑研究的熱點主要有金屬離子型(Ag+)[20-21]和光催化型(TiO2)[22-23]。如圖1所示,Ag+從裝載銀的玻璃抗菌材料中溶出,然后進入大腸桿菌體內(nèi);通過觀察透射電鏡和切片樣品的方法,發(fā)現(xiàn)Ag+攻擊細菌細胞壁、細胞核和細胞質(zhì),并在菌體內(nèi)產(chǎn)生空泡變性,導(dǎo)致大腸桿菌死亡[24]。TiO2的抗菌作用需要紫外光照射引發(fā),有研究報道TiO2的光催化活性機理,證明了光催化活性機理過程中產(chǎn)生OH自由基,OH基團有較高的氧化活性[25],可以損害細菌細胞壁、細胞膜,使細菌生理代謝異常而死亡[26]。無機抗菌材料具有它特有的應(yīng)用優(yōu)勢,但同時也存在一些實際問題,限制了其應(yīng)用范圍,如銀易氧化變色、二氧化鈦需要紫外線照射且抗凍效果較差[27]等。

鹵化物類中的N-鹵胺是一種以氮官能團共價結(jié)合鹵素(主要是氯)為特征的抗菌基團[34]。N-鹵胺基團每次接觸氯源時就具有再生抗菌的特性,提供持久的抗菌活性[35]。據(jù)報道,N-鹵胺對包括細菌、真菌、病毒在內(nèi)的多種微生物具有抗菌活性,并能阻止細菌生物膜的形成[36]。雖然它們的確切失活機制尚未得到證實,但人們普遍認為有兩種作用模式,一種是結(jié)合鹵素的微生物膜被直接氧化,另一種是游離鹵素的滲透,它會破壞微生物內(nèi)部的重要生物分子[37]。

2.2 有機抗菌材料的應(yīng)用

1.2.1.1 低分子有機抗菌材料 低分子有機抗菌材料起核心作用的物質(zhì)是低分子有機抗菌劑,相對分子量較小,主要包括季銨鹽類、季鏻鹽、鹵化物類等。季銨鹽化合物帶正電,對帶負電的細菌有吸附作用,進而破壞細菌的結(jié)構(gòu),產(chǎn)生殺菌作用[30]。Dong等[31]通過抗真菌實驗分析認為,季銨鹽化合物可破壞細菌細胞的結(jié)構(gòu)完整性和形態(tài),導(dǎo)致細胞內(nèi)含物的釋放,引起線粒體功能障礙和產(chǎn)生基因組DNA的干擾,抑制菌核的形成,而達到抗菌作用。

無機抗菌材料對很多細菌都有抗菌活性,具有廣譜抗菌性;抗菌劑可以在細菌表面或者進入細菌內(nèi)進行作用,然后表現(xiàn)出明顯的抗菌活性[54]。無機抗菌材料已廣泛應(yīng)用于果蔬保鮮領(lǐng)域,其中以銀和氧化鋅類抗菌材料應(yīng)用較多。體外研究證明,銀和氧化鋅對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、銅綠假單胞菌等[55-58]均表現(xiàn)出抗菌活性。Cerrillo等[59]采用離子交換法合成了銀沸石,將銀沸石摻入涂料中包覆柑橘能顯著控制柑橘采后綠霉病,發(fā)現(xiàn)當(dāng)銀含量較低且不產(chǎn)生植物毒性作用的情況下,孔徑最大、硅鋁比最高的沸石具有較好的抗菌效果。Costa等[60]用銀納米粒子制成涂層處理鮮切胡蘿卜,發(fā)現(xiàn)腐敗微生物細胞負荷始終低于選擇的微生物閾值,活性涂層的樣品感官質(zhì)量更好。

雕塑的動態(tài)是指被封閉在雕塑造型中的動態(tài)幻覺，是通過造型的結(jié)構(gòu)、趨勢、節(jié)奏、秩序等形態(tài)的張力串聯(lián)、制造出一種視覺上的運動感受。

知識的學(xué)習(xí)和技能的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，與之相應(yīng)的學(xué)習(xí)效果評價也應(yīng)遵循此過程。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)效果評價采用終結(jié)方式，這種一票制的評價方法不利于過程學(xué)習(xí)的開展落實。學(xué)生往往只看重考核分數(shù)，忽略了過程學(xué)習(xí)的重要性，僅僅在期末階段搞突擊、應(yīng)付考試。終結(jié)性考試的不利影響就是學(xué)習(xí)過程流于形式，不能正面引導(dǎo)學(xué)生掌握知識與技能。

2.2.2 天然有機抗菌材料 果蔬保鮮的主要目的是通過安全、高效的方法為消費者提供新鮮且營養(yǎng)價值高的果蔬,同時滿足人們對口味、香氣和外觀的期望。天然有機抗菌材料主要作用物質(zhì)是天然有機抗菌劑,它可以幫助保持果蔬的外觀、味道和質(zhì)量,而不會對果蔬的顏色、氣味和味覺特征產(chǎn)生負面影響。多種天然有機抗菌劑具有抗菌性能,是傳統(tǒng)合成抗菌劑的替代品。在果蔬保鮮領(lǐng)域國內(nèi)外研究較多的天然有機抗菌劑是殼聚糖和植物精油。

殼聚糖是一種陽離子生物聚合物,主要由可再生自然資源甲殼素脫乙酰得到[66]。由于其抗菌作用,近年來在食品行業(yè)發(fā)展迅速,據(jù)報道,殼聚糖的存在可以抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細菌的生長[67-68]。Castelo等[69]探討了殼聚糖納米粒的體外抗菌活性及其對葡萄果實總可溶性固形物、pH、可滴定酸度等理化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)涂敷過真菌殼聚糖納米粒的葡萄果實成熟延慢、失重率降低、可溶性固形物減少、降低了含糖量,并提高了保濕性;此外,殼聚糖納米顆粒對水果的食源性致病菌有抑制作用,其最低抑菌濃度MIC值約2～3 g/L。Jiang等[70]將殼聚糖制成涂料包覆在藍莓表皮,發(fā)現(xiàn)殼聚糖具有抑制病原菌富克葡萄孢盤菌孢子萌發(fā)和菌絲生長的作用,對藍莓的失重、硬度、總酚和花青素的變化有明顯的影響。除直接將殼聚糖涂層在果蔬表面,還可以將殼聚糖加入到其他載體中制成復(fù)合纖維,Liu等[71]研究其對草莓的保鮮性能,發(fā)現(xiàn)復(fù)合纖維膜的抗菌活性與殼聚糖含量呈正相關(guān),且復(fù)合纖維對革蘭氏陰性菌和陽性菌均表現(xiàn)出較好的抗菌活性,此外,復(fù)合纖維膜對金黃色葡萄球菌的抑菌活性優(yōu)于對大腸桿菌的抑菌活性,這些纖維可以延緩草莓的生理變化,并延長其貨架期。

隨著科技的進步,新型抗菌材料的研究與開發(fā)得到了迅速發(fā)展,抗菌材料在果蔬采后病害控制方面的應(yīng)用得越來越廣泛?？咕牧系闹苽渲饕峭ㄟ^以下幾種方法:a.將抗菌劑直接混合到包裝原料中,制成聚乙烯包裝膜、聚丙烯包裝膜等;b.將抗菌劑直接混合到膜基質(zhì)中,涂抹后覆蓋在食品表面,制成薄膜;c.抗菌劑微膠囊化后的包裝材料[50]。以植物精油為例,制備了含有肉桂精油、牛至精油和丁香精油的聚丙烯和聚乙烯包裝膜,這兩種膜都有抗真菌活性[51]。還發(fā)現(xiàn)將丁香精油加入到明膠-殼聚糖膜基質(zhì)中,包覆食品能有效地保護食品免受革蘭氏陰性菌的侵害,使其保存期延長[52]。由于精油易揮發(fā),有研究者采用噴霧干燥法制備牛至精油微膠囊,發(fā)現(xiàn)牛至精油微膠囊具有較高的抗氧化和抗菌活性[53]。本文根據(jù)抗菌材料的特性進行了分類,并對具體的應(yīng)用進行了歸納總結(jié),如表1所示。

植物精油非常易揮發(fā),容易發(fā)生熱降解、光降解,可以將植物精油制成微膠囊來避免這一問題,且不會影響精油的抗菌活性。Viacava等[78]比較了百里香精油和百里香精油-β-環(huán)糊精微膠囊對長葉萵苣保鮮效果,發(fā)現(xiàn)后者對嗜中性和嗜冷性細菌具有抑菌作用,并在整個貯藏期間腸桿菌科、酵母和霉菌的數(shù)量降低得更快,長葉萵苣的感官質(zhì)量得分更高。Li等[79]通過離子凝膠法制備紫蘇精油微膠囊,發(fā)現(xiàn)它對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌有抑制作用,且能顯著降低草莓的腐爛率,保持草莓的品質(zhì),延長草莓的保質(zhì)期。Chang等[80]采用噴霧干燥技術(shù),用聚乙烯醇對牛至精油進行微膠囊化,表明牛至精油微膠囊對卷心萵苣表面的霉菌、酵母菌和總嗜中氧菌等生長具有抑制作用,且卷心萵苣的質(zhì)地和顏色特征不受牛至精油釋放的影響,延長了卷心萵苣的貨架期。除了利用上述技術(shù)制備微膠囊外,還可以采用包合法制備,制備的丁香精油微膠囊釋放丁香精油對灰霉菌和鏈格孢菌具有一定抑制作用,能顯著維持桃果實的硬度和酸度等品質(zhì)性狀[81]。

2.3 復(fù)合抗菌材料的應(yīng)用

復(fù)合抗菌材料能彌補單一抗菌材料的缺點,也能使抗菌劑之間發(fā)生協(xié)同作用增大它們的抗菌性能,復(fù)合抗菌材料是近年來研究的熱點之一。研究者制備了ZnO/TiO2納米陣列涂層,粒徑不超過100 nm;通過體外抗菌實驗表明,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的最大抑菌率分別達到99%和90%[82]。

殼聚糖是一種天然多糖,因其無毒、良好的生物降解性、生物相容性和抗菌性受到廣泛關(guān)注[83]。然而,由于其不溶于水和抗菌能力有限,天然殼聚糖的應(yīng)用受到了限制[84]。季銨鹽是一種典型的親水性強抗菌化合物,常用作聚合單體,以提高聚合物的水溶性和抗菌性。以季銨鹽改性殼聚糖和聚乙烯醇為原料,設(shè)計并制備了一種具有透明、生物降解、防霧、抗菌性能的多功能食品包裝復(fù)合涂料;此外,復(fù)合涂層對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和灰霉病菌均有抗菌作用,且復(fù)合涂層對延長草莓保質(zhì)期具有明顯效果[85]。殼聚糖(CS)和薄荷精油(Mentha spicata essential oil,MSO)單獨或聯(lián)合應(yīng)用對芒果炭疽病的抑制作用,發(fā)現(xiàn)單個精油均能有效抑制炭疽菌的菌絲生長,但復(fù)配具有更強的抑制作用[86];CS和MSO混合物具有協(xié)同增效作用,減輕芒果的炭疽病病害程度。也有學(xué)者采用薄荷精油為原料制備的殼聚糖(CS)和羧甲基纖維素(Carboxymethyl cellulose,CMC)包衣,涂膜后的草莓總活菌計數(shù)、嗜冷細菌數(shù)、酵母菌和霉菌、失重、滴定酸度和pH均有顯著的改善,且CS+MSO和CMC+MSO為基礎(chǔ)的配方比其他配方具有更好的保鮮效果[87]。

近年來,植物精油作為一種安全的天然產(chǎn)物,在采后病害的生物防治中,特別是在果蔬保鮮中成為一種很好的選擇[88]。Gayed等[89]報道了丁香、薄荷和檸檬草精油在冷藏條件下增強了李子果實的物理和化學(xué)特性。根據(jù)以往的研究發(fā)現(xiàn),植物精油可以作為生態(tài)友好型的替代品應(yīng)用于許多采后疾病及其偶然病原體的控制[88]。單一植物精油的應(yīng)用得到了廣泛的研究,但結(jié)果是不同的,取決于許多因素,特別是植物精油的化學(xué)成分。這就需要研究不同植物精油對果蔬采后病原微生物抑菌效果的協(xié)同作用,Andrade等[90]將牛至精油和迷迭香精油復(fù)合添加到阿拉伯膠中制成涂料包覆在李子表皮,涂層能抑制匍枝根霉的菌絲生長、孢子萌發(fā)和孢子形成;與單獨加入牛至精油、迷迭香精油相比,復(fù)合精油涂層能更好的延緩了軟腐的發(fā)生,降低了貯藏末期李子的腐爛量,且能增強李子的風(fēng)味,不會對李子的回味產(chǎn)生負面影響。

除了無機與無機、有機與無機的形式制成復(fù)合抗菌材料,還有無機與有機的形式,Laila等[91]采用殼聚糖-納米氧化鋅添加到包裝原料中制成聚乙烯薄膜,對常溫(25 ℃)貯存的秋葵樣品進行包裝,貯藏12 d后,納米復(fù)合材料包覆的聚乙烯薄膜能有效地降低秋葵的真菌和細菌生長,且不會對pH、總可溶性固形物、水分含量和失重等品質(zhì)指標造成影響。Khamis等[92]報道了一種新型殼聚糖-二氧化硅復(fù)合抗菌材料,離體試驗表明,復(fù)合抗菌材料對真菌生長的抑菌作用為100%,研究了復(fù)合材料對葡萄貨架期的影響,在保持葡萄品質(zhì)的同時,可以減少或替代殺菌劑的使用來控制葡萄的灰霉病,且未觀察到被測復(fù)合材料對葡萄品質(zhì)的負面影響。

3 展望

隨著社會生活水平的提高,人們對果蔬新鮮度要求越來越高,抗菌材料在果蔬采后病害控制方面也在不斷發(fā)展。我國的抗菌材料在果蔬貯藏保鮮中的研究起步較晚,大多數(shù)研究處于理論或者實驗室階段,距離工廠產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍有一段距離。存在的問題主要包括:抑菌機理多從生理生化的角度進行解析,缺乏深入系統(tǒng)地闡明抗菌材料的抑菌機理;大部分抗菌材料只對特定幾種病原菌有抑制作用,難以應(yīng)對復(fù)雜的貯藏環(huán)境;抗菌材料是否會從包裝向食物中遷移和擴散這一問題,需要進一步嚴謹?shù)膶嶒瀬碜C明;尚未證實抗菌材料對環(huán)境和人體安全是否有潛在影響。

4.我國綠色債券國際化步伐加快。2017年，我國綠色債券市場在實現(xiàn)自身穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展的同時，積極開展與國外機構(gòu)的合作，綠色債券市場國際化持續(xù)推進。一是綠色債券境外發(fā)行規(guī)模和發(fā)行期數(shù)逐年上升，2017年我國境內(nèi)發(fā)行人在國際市場共發(fā)行10只綠色債券，發(fā)行規(guī)模442億元人民幣，與2016年相比同比增加70%；二是在綠色債券標準方面與部分國家和地區(qū)進行趨同，上交所、綠金委先后與聯(lián)合國可持續(xù)證券交易所和歐洲投資銀行展開合作，為綠色債券標準一致化提供重要參考；三是逐步開放國際投資者購買我國證券市場發(fā)行的綠色債券渠道，綠色金融國際交流合作加深及“北向通”的開展為境外投資者投資我國境內(nèi)綠色債券奠定基礎(chǔ)。

針對上述問題,未來需要從以下幾方面加強研究:深入研究抗菌材料與病原菌相互作用,并從分子和細胞水平上闡明抗菌材料的抑菌機理,為抗菌材料的高效使用提供理論基礎(chǔ);在完善已有抗菌材料應(yīng)用的基礎(chǔ)上,開發(fā)穩(wěn)定性好、抗菌時間長、廣譜性的的復(fù)合抗菌材料;開展抗菌包裝材料遷移規(guī)律和物理性能的安全評價研究;針對抗菌材料的殘留、毒性和致癌性等方面,開展安全風(fēng)險分析和評估。