魔芋葡甘聚糖基抗菌活性包裝膜的研究進(jìn)展

夏玉婷，向 飛，吳 考，倪學(xué)文

（湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院, 湖北武漢 430068）

傳統(tǒng)的食品包裝主要使用惰性包裝材料，通過物理手段隔離食品與外界環(huán)境的接觸來保持食品品質(zhì)，本身不具備生物活性[1]。為了延長食品貨架期，常直接向食品中添加防腐劑等，易導(dǎo)致食品安全隱患。近年來，隨著人們對食品安全性的日益關(guān)注，期望食品具有一定的保質(zhì)期，且在加工過程中，減少化學(xué)添加劑的使用。因此，研究具有特定活性的包裝材料，成為當(dāng)下熱點(diǎn)?；钚园b按功能特性分為抗菌膜、抗氧化膜、抗紫外膜等類型[2]，其中抗菌活性包裝可以通過抑制微生物的生長繁殖而達(dá)到殺菌、抑菌等作用[3]，可確保食品質(zhì)量的安全性和完整性，延長食品的貨架壽命，是未來最有發(fā)展前景之一的活性包裝。

魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，簡稱KGM），是魔芋塊莖中的水溶性膳食纖維，含量高達(dá)50%以上，是繼淀粉和纖維素之后，一種豐富的可再生天然高分子資源，且我國是魔芋種植量最大的國家。KGM具有出色的生物相容性、親水性和成膜性等性能，被廣泛應(yīng)用于食品、材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域[4-5]。由于KGM制成的膜具有均勻且致密的結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能良好等特點(diǎn)，并且可生物降解[6]，在包裝材料領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。利用KGM為基質(zhì)，添加抗菌劑等方式制備的抗菌活性包裝膜，可應(yīng)用于果蔬、魚肉等食品的包裝，延長其貨架期，且使用后環(huán)保無污染[7]。本文綜述了KGM的結(jié)構(gòu)、性能、復(fù)合膜的制膜方法與KGM基抗菌膜的研究進(jìn)展，以期為后續(xù)KGM基抗菌活性包裝膜的研究和開發(fā)提供參考。

1 魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu)、性能與復(fù)合膜的制膜方法

1.1 魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu)

KGM是一種來自魔芋塊莖的雜多糖，由D-甘露糖和D-葡萄糖殘基通過β-1,4鍵連接（圖1），比率為1.6:1或1.4:1，具體取決于基因類型[8-10]，在主鏈甘露糖的C3位上有通過β-1，3鍵連接的支鏈結(jié)構(gòu)，其中每32個糖殘基上有3個支鏈[11-12]。KGM不帶電荷，側(cè)鏈含有乙酰基團(tuán)，約每個糖殘基上存在一個乙?；?，賦予KGM一定的水溶性，影響KGM的凝膠性質(zhì)，例如在一定堿性條件下加熱KGM，乙?；蜁摮?，KGM分子自身聚集、分子鏈纏繞，KGM形成凝膠[13]。

圖1 KGM的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of KGM

天然KGM是由放射狀排列的膠束組成，存在α-型（非晶型）和β-型（結(jié)晶型）兩種結(jié)構(gòu)。X-射線衍射圖顯示KGM主要呈現(xiàn)無定形結(jié)構(gòu)，分子鏈形成松散的聚集，僅有少數(shù)結(jié)晶[14]。KGM在水溶液中，主鏈構(gòu)象為雙螺旋結(jié)構(gòu)，每個晶胞中含有4條反平行分布的KGM分子鏈和8個水分子，其中在O-3-O-5'與O-6旋轉(zhuǎn)位置形成分子內(nèi)氫鍵[15]。LI等[16]用光散射結(jié)合凝膠滲透色譜法測得的KGM分子量為1.033×106～1.088×106g/mol。SHEN等[17]通過鹽酸/乙醇溶液水解制得的KGM分子量為4.00×105～2.50×106g/mol。由于KGM的來源、純化和加工方式不同，其分子量存在差異，普遍認(rèn)為KGM的分子量為2.00×105～2.00×106g/mol。

1.2 魔芋葡甘聚糖的成膜性

KGM的基本構(gòu)造由特殊的雙螺旋結(jié)構(gòu)與分子內(nèi)、分子間氫鍵形成。KGM膜在形成過程中，分子在水中溶脹形成成膜液，其中涉及氫鍵相互作用、分子間無規(guī)則纏結(jié)等作用力。隨著溶劑的逐漸蒸發(fā)，成膜液中分子間的距離減小，分子鏈間無規(guī)則纏結(jié)的強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，最后形成透明度高且結(jié)構(gòu)致密均勻的固態(tài)膜[18]。

KGM分子上含有大量的親水基團(tuán)，制備成膜會遇水溶脹乃至溶解。因此，純KGM膜存在阻濕性能和抗菌性能差的缺陷，限制了其在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用。KGM與其他多糖、蛋白或聚合物等復(fù)合，通過分子間的交聯(lián)作用、次級鍵和鏈間交叉纏繞結(jié)合，能形成穩(wěn)定的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可提升復(fù)合膜的成膜性和功能特性，特別是有蛋白質(zhì)存在時，它會反應(yīng)生成更復(fù)雜的化合物，使得KGM復(fù)合膜具有高阻隔、高強(qiáng)度和可熱封等性能[5,19]。LEUANGSUKRERK等[20]將乳清蛋白和KGM進(jìn)行共混，增強(qiáng)了復(fù)合膜的柔韌性和耐水性。TONG等[21]利用KGM作為基質(zhì)，以羧化纖維素納米晶體為增強(qiáng)劑，葡萄皮提取物作為天然抗氧化劑，流延制備納米纖維復(fù)合膜，改善了膜的阻隔性和透明性，且提高了其機(jī)械性能。

1.3 魔芋葡甘聚糖復(fù)合膜的制膜方法

KGM復(fù)合膜常用流延成膜法、靜電紡絲法技術(shù)和微流體紡絲技術(shù)。流延成膜法是一種制備大面積膜材料的方法，即在KGM中添加溶劑、分散劑、粘結(jié)劑與塑性劑等有機(jī)成分制備分散均勻且穩(wěn)定的成膜液[22]，在一定濕度和溫度下干燥制得。該方法綠色環(huán)保，制得的薄膜厚度均勻且透明度高。張露等[23]利用KGM與大豆分離蛋白流延制備復(fù)合膜，當(dāng)大豆分離蛋白與KGM混合比為1:1（w/w）時，可顯著提高復(fù)合膜的阻隔性能。姚遙等[24]利用KGM與普魯蘭多糖流延制備可食性復(fù)合膜，結(jié)果表明KGM與普魯蘭多糖混合比為6:4（w/w）時，與純KGM膜相比，復(fù)合膜的阻濕性能和機(jī)械性能均有顯著提高。

靜電紡絲技術(shù)原理是由于高壓電場的作用，聚合物溶液拉伸成細(xì)流，從而得到納米級纖維[25]。該方法成本低、產(chǎn)率高、制備出的纖維比表面積大且適用于不同種類的材料，能制備有機(jī)、無機(jī)以及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合納米纖維，可應(yīng)用于藥物緩釋、納米傳感器、能源應(yīng)用等領(lǐng)域。杜雨等[26]利用靜電紡絲技術(shù)制備納米海藻酸鈉/KGM-菊糖纖維膜，海藻酸鈉和菊糖分別提高材料的黏度和熱穩(wěn)定性，結(jié)果制得有較高黏度及良好熱穩(wěn)定性的纖維膜。李湘鑾[27]采用靜電紡絲技術(shù)，將蛭石、檸檬精油、KGM制備吸水襯墊，與空白組相比，紡絲襯墊處理組的冷鮮肉貨架期延長了4 d。

微流體紡絲技術(shù)是在傳統(tǒng)濕法紡絲的基礎(chǔ)上，結(jié)合微流體技術(shù)的層流效應(yīng)，制備出微米級纖維的技術(shù)，由于其安全、可控、高效、無毒且綠色的特性而受到廣泛的關(guān)注[6]。與流延成膜法相比，微流體紡絲技術(shù)制得的薄膜比面積大，可以保持功能化合物的活性。與微流體紡絲技術(shù)相比，靜電紡絲技術(shù)過程中能耗高、安全性低，制備的薄膜結(jié)構(gòu)單一、有序性差，使得應(yīng)用范圍受到限制[28]。由于KGM在成膜液中穩(wěn)定，在微流體紡絲技術(shù)過程中，KGM可能有助于活性物質(zhì)在微通道中的相對均勻分散[29]，通過微流體紡絲技術(shù)可以制備以KGM為主要原料的抗菌包裝。LIN等[30]以KGM、聚（ε-己內(nèi)酯）（PCL）和納米Ag為主要原料，采用微流體紡絲技術(shù)制備復(fù)合膜。復(fù)合膜由排列整齊的纖維組成，且纖維的整體直徑相對均勻，能促進(jìn)負(fù)載的納米Ag在膜中均勻分布。KGM和PCL之間形成氫鍵，KGM和納米Ag或PCL和納米Ag之間發(fā)生范德華相互作用。結(jié)果表明，復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌活性，抑菌圈直徑分別為（34.00±0.71）mm和（39.00±5.66）mm，且具有良好的熱穩(wěn)定性、疏水性能以及斷裂伸長率。

2 魔芋葡甘聚糖抗菌膜

2.1 引入天然抗菌劑的KGM抗菌膜

包裝材料中含有抗菌劑，可以抑制在儲存或運(yùn)輸過程中微生物的生長。夏玉琳等[31]將KGM和大蒜精油的天然提取物復(fù)合，成膜液應(yīng)用于葡萄上，能有效提高葡萄的貯存質(zhì)量，延長保質(zhì)期。甜羅勒是泰國菜中的常見藥草，它的精油含有生物活性揮發(fā)性化合物，例如芳樟醇和甲基查維醇，對革蘭氏陽性細(xì)菌具有抗菌作用[32]。其抑菌機(jī)理是由于精油具有疏水性，分離了細(xì)菌的細(xì)胞膜和脂質(zhì)層，細(xì)菌細(xì)胞滲透性增加而死亡[33]。SAEHENG等[34]將甜羅勒油與KGM共混制備抗菌復(fù)合膜，甜羅勒油濃度為4%（v/v）（體積與面積之比為0.325 mL·cm-2）和濃度為6%（v/v）（體積與面積之比為0.455 mL·cm-2）時，復(fù)合膜抑制大腸桿菌效果最顯著，其抑菌圈直徑分別為（10.10±0.34）mm和（10.10±0.41）mm。SUPPAKUL[35]等將甜羅勒油與聚乙烯基制備復(fù)合膜，用于奶酪的保鮮。結(jié)果表明該復(fù)合膜對大腸桿菌的抑制效果不明顯，抑菌圈直徑為（10.00±0.18）mm，可能因為低溫抑制了甜羅勒油釋放生物活性物質(zhì)，相比之下，KGM/甜羅勒油復(fù)合膜應(yīng)用于儲存鮮切蔬菜更具有潛力。將天然抗菌劑添加到KGM基體中，兩者通過相互作用能制成具有良好機(jī)械性能和阻隔性能的抗菌薄膜。

2.2 引入納米粒子的KGM抗菌膜

添加到食品包裝膜中常用的納米粒子有納米Ag、納米TiO2和納米ZnO等。納米Ag粒子對細(xì)菌和真菌都有一定的抑制作用[36]，納米Ag對細(xì)菌細(xì)胞的作用機(jī)制主要包括[37]：通過靜電吸引，納米Ag附著細(xì)胞表面，破壞細(xì)胞壁；自由基的產(chǎn)生，滲透性發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)容物的泄漏；抑制蛋白質(zhì)合成和功能；與DNA的相互作用，破壞DNA結(jié)構(gòu)。LEI等[38]將KGM和納米Ag進(jìn)行混合，添加納米Ag提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性，這可能是由于納米Ag在KGM分子之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，控制了復(fù)合膜中聚合物基體的熱運(yùn)動。隨著復(fù)合膜中納米Ag含量的增加，可以增強(qiáng)復(fù)合膜的機(jī)械性能和抗菌性能，其中對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌性能最顯著，其抑菌圈直徑分別為（16.00±0.14）mm和（14.60±0.21）mm，制備出的復(fù)合膜可應(yīng)用于環(huán)保包裝和醫(yī)藥領(lǐng)域。

TiO2是光催化型抗菌劑，光催化殺菌效應(yīng)是細(xì)菌和TiO2間相互作用的結(jié)果。TiO2光催化反應(yīng)生成活性羥基、超氧離子、過羥基和雙氧水，通過協(xié)同作用發(fā)生一系列鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)，直接破壞生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)殺滅細(xì)菌[39]。劉秋麗[40]將納米TiO2加入KGM成膜液中，流延制備KGM/納米TiO2復(fù)合膜，其中納米TiO2的鈦羥基和KGM中的羥基形成氫鍵或脫水形成Ti-O-C鍵，同時產(chǎn)生以納米TiO2為物理交聯(lián)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)纏繞交聯(lián)，KGM與納米TiO2存在較強(qiáng)的氫鍵和物理吸附作用。復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和疏水性能得到提高，對革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌大腸桿菌有顯著抑制作用，在光照培養(yǎng)條件下，其抗菌率可分別達(dá)到至53.7%和53.4%，可用于食品保鮮以獲得更長的貨架期。在金針菇保鮮研究中，相比純KGM膜和PE膜，KGM/納米TiO2復(fù)合膜能有效降低金針菇的失重率和腐爛指數(shù)以延長貨架期。這與李彥軍等[41]制備KGM/納米TiO2復(fù)合膜，用于提高豆腐及櫻桃的新鮮程度，延長了貯藏期結(jié)果相一致。

納米ZnO具有良好的光催化效能、紫外吸收和抑菌活性等，柯忠原[42]將納米ZnO加入KGM成膜液中，制備KGM/納米ZnO復(fù)合膜，當(dāng)納米ZnO添加量達(dá)到1%時，對金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、大腸桿菌、假單胞菌和枯草芽孢桿菌都具有明顯的抑制作用，且偏酸性的pH對抑菌效果較好。綜上，以KGM與有抑菌性能的納米粒子為原料，進(jìn)行物理共混制備抗菌復(fù)合膜，具有良好的生物相容性和抑菌性能，且可生物降解、無毒無污染，能廣泛應(yīng)用于環(huán)保包裝，延長食品貨架期。

2.3 改性魔芋葡甘聚糖的KGM抗菌膜

KGM的分子鏈中含有乙?；鶊F(tuán)和大量的羥基，可對其進(jìn)行脫乙?；?、酯化、接枝等化學(xué)改性處理，開發(fā)新功能從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。王文果[43]用Ca（OH）2對KGM進(jìn)行脫乙?；?，添加增塑劑、阻隔劑和大蒜提取物制備KGM抗菌膜，能有效抑制青綠霉的生長，避免霉菌的侵染。

羧甲基魔芋葡甘聚糖（CMKGM）是KGM的一種醚化改性產(chǎn)物，羧甲基在KGM結(jié)構(gòu)中的引入，降低了CMKGM對水的吸附、吸收和溶解度，因此降低了該分子的親水性[44]。CMKGM可能與革蘭氏陰性菌發(fā)生靜電相互作用，細(xì)胞膜破壞從而菌體死亡，同時菌體的通透性發(fā)生變化，體內(nèi)離子外溢，胞內(nèi)酶釋放到體外，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)遭到破壞后，菌體代謝失衡，造成細(xì)菌生長停滯或者死亡。董佳[45]研究發(fā)現(xiàn)將CMKGM、乳酸鏈球菌素和二氧化氯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，配制膜液對鮮肉進(jìn)行涂膜保鮮，在9 d后還保持在二級鮮肉范圍內(nèi)。

陳月霞等[4]利用次氯酸對KGM進(jìn)行化學(xué)改性，其原理是利用KGM糖殘基C6、C2和C3位上羥基的反應(yīng)活性，使KGM與次氯酸在NaOH堿性環(huán)境中發(fā)生雙分子親核取代反應(yīng)。結(jié)果表明，最佳改性工藝條件為：KGM與次氯酸的混合比例為1∶（0.8～0.9）（m/m），反應(yīng)溫度為60 ℃，pH為8～9，溶解時間為3 h，其水溶膠制備出薄膜的成膜性能和熱穩(wěn)定性明顯提高。未改性的KGM溶液貯存4 d就出現(xiàn)發(fā)霉、發(fā)臭現(xiàn)象，而將改性KGM配成溶液后置于干凈燒杯中密封貯存，保質(zhì)期可達(dá)14 d，表明次氯酸改性后的KGM溶液用于涂膜保鮮能有效延長食品貨架期。

3 魔芋葡甘聚糖基復(fù)合抗菌膜

KGM與其他多糖或蛋白復(fù)合成膜性能要優(yōu)于純KGM膜，當(dāng)組分間具有良好的相容性時，能有效地改善復(fù)合膜的性能，提高KGM基復(fù)合膜的實用價值。以KGM/多糖復(fù)合物和KGM/蛋白復(fù)合物為基質(zhì)，引入抗菌活性成分，制備抗菌活性包裝，是KGM基膜材料研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

3.1 魔芋葡甘聚糖/殼聚糖復(fù)合抗菌膜

在與KGM復(fù)合的多糖類物質(zhì)中，研究最多的是殼聚糖。殼聚糖已被證明是無毒且具有抗菌特性的天然高分子多糖，由D-葡萄糖胺和N-乙酰-D-葡萄糖胺單元組成，具有優(yōu)異的成膜性、生物降解性和生物相容性等[46-47]，其抗菌作用是殼聚糖微球與革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜磷脂之間存在疏水相互作用，改變了細(xì)胞膜的通透性，引起細(xì)胞滲漏[48]。DU等[49]制備了KGM/殼聚糖復(fù)合膜，其中KGM與殼聚糖的混合比例為8:2（w/w），經(jīng)25 kGy輻照后的復(fù)合膜對大腸桿菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌的抗菌作用最佳。在KGM/殼聚糖復(fù)合膜中，存在強(qiáng)烈的分子間氫鍵，KGM和殼聚糖之間具有良好的相容性，與純殼聚糖膜相比，該復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度顯著提高，是一種有前途的生物醫(yī)學(xué)聚合物材料。

SUN等[47]流延制備了基于KGM/殼聚糖、納米ZnO和桑樹花青素提取物的復(fù)合膜（KCZ/MAE）。復(fù)合膜表面相對均勻且致密，表明桑樹花青素提取物、納米ZnO、KGM和殼聚糖之間具有良好的相容性。與KGM/殼聚糖復(fù)合膜相比，KCZ/MAE復(fù)合膜DPPH自由基清除活性增強(qiáng)了（62.91%±0.46%），大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑分別增加了（3.40±0.21）mm和（5.15±0.07）mm。因其顯示出強(qiáng)抗氧化活性、良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的抗菌活性，可作為食品工業(yè)中潛在的抗菌材料，延長食品的保質(zhì)期。

LI等[46]將KGM、殼聚糖和乳鏈菌肽制成三元抗菌復(fù)合膜。乳鏈菌肽以336000 IU/g加入KGM/殼聚糖復(fù)合膜中，與純KGM膜、純殼聚糖膜、KGM/殼聚糖復(fù)合膜相比，對金黃色葡萄球菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌和蠟狀芽孢桿菌具有優(yōu)異的抗菌活性，其抑菌圈直徑分別為（28.53±0.51）、（32.27±0.68）mm和（29.03±0.37）mm。NAIR等[50]研究表明，將木薯淀粉和納米Ag添加到KGM/殼聚糖復(fù)合膜中，可以顯著改善復(fù)合膜的疏水性能、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和抗菌性能。SUN等[51]研究表明，與KGM/羧甲基殼聚糖（CMCS）復(fù)合膜相比，添加表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）明顯增強(qiáng)了復(fù)合膜的抗氧化和抗菌活性，同時降低了透光率和斷裂伸長率。添加5%～15%（w/w）EGCG于KGM/CMCS復(fù)合物后，復(fù)合膜橫截面整齊，沒有明顯的孔洞或裂紋，由于分子間氫鍵的形成，EGCG能均勻分散在KGM/CMCS薄膜基質(zhì)中。此外，EGCG含量為20%時，KGM/CMCS/EGCG復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌圈直徑分別為（17.10±0.16）mm和（17.73±0.33）mm，且具有良好的水蒸氣阻隔性、熱穩(wěn)定性和紫外光阻隔性。將優(yōu)良的抗菌劑添加到KGM/殼聚糖成膜基材中，能提高復(fù)合膜的抗菌性能，實現(xiàn)活性包裝的目的。

3.2 魔芋葡甘聚糖/結(jié)冷膠復(fù)合抗菌膜

結(jié)冷膠是通過鞘脂鞘氨醇單胞菌發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)胞外多糖。XU等[52]制備KGM/結(jié)冷膠復(fù)合膜，添加乳鏈菌肽使復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌具有抗菌活性。復(fù)合膜表面光滑均勻，當(dāng)KGM與結(jié)冷膠的混合比為7∶3（w/w）時，KGM與結(jié)冷膠之間的生物相容性最好；隨著結(jié)冷膠含量的增加，抗菌作用增強(qiáng)。YU等[53]將沒食子酸作為天然抗菌劑，Ca2+作為交聯(lián)劑，用于KGM/結(jié)冷膠開發(fā)抗菌包裝膜。結(jié)果表明，復(fù)合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌性能，抑制區(qū)周圍有（2.56±0.45）mm的抑菌圈，且該復(fù)合膜表面的致密性和均勻性隨KGM含量的增加而增加，添加KGM可顯著提高復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度，同時增強(qiáng)抗菌活性。

3.3 魔芋葡甘聚糖/果膠復(fù)合抗菌膜

果膠是一種線性水溶性多糖，主要來源于柑桔皮和蘋果渣。由于其無毒、成本低、可降解且具有良好的生物相容性，被廣泛用作食品包裝的成膜材料[54]。LEI等[55]將茶多酚添加到果膠/KGM復(fù)合膜中，組分之間發(fā)生氫鍵相互作用，具有良好的相容性，茶多酚在基質(zhì)中均勻分散。茶多酚的引入顯著改善了薄膜的抗氧化性和抗菌活性，提高了薄膜的機(jī)械性能和疏水性能。當(dāng)茶多酚添加量為5%時，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑分別為（22.66±1.42）mm和（19.36±0.51）mm，抗氧化活性為（79.37%±0.65%）。

3.4 魔芋葡甘聚糖/玉米醇溶蛋白復(fù)合抗菌膜

近年來，研究者們對天然高分子載體材料玉米醇溶蛋白研究比較活躍。WANG等[56]通過靜電紡絲技術(shù)利用KGM與玉米醇溶蛋白（Zein）構(gòu)建納米原纖維薄膜。KGM與Zein分子之間存在氫鍵，由于靜電紡絲技術(shù)，使得氫鍵作用變得更強(qiáng)烈。氫鍵相互作用可能有助于KGM與Zein之間的生物相容性，提高機(jī)械性能。進(jìn)一步添加姜黃素（Cur），與KGM/Zein復(fù)合膜相比，KGM/Zein/Cur復(fù)合膜具有優(yōu)異的抗菌活性，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為（12.00±0.31）mm和（20.00±0.26）mm。而純KGM膜和純玉米醇溶蛋白膜對微生物的生長沒有明顯抑制效果。王凱等[57]以KGM、玉米醇溶蛋白和山梨酸鉀為主要材料，通過流延制備復(fù)合膜。隨著山梨酸鉀添加量的增加，復(fù)合膜的機(jī)械性能增強(qiáng)，當(dāng)山梨酸鉀含量為12%（w/w）時，24 h后對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和蠟樣芽胞桿菌的抑菌圈直徑分別為（11.52±0.16）、（9.22±0.21）mm和（26.34±0.18）mm。而不含山梨酸鉀的復(fù)合膜沒有抑菌效果，抑菌圈為（7.00±0.00）mm。將含有12%山梨酸鉀的復(fù)合膜用于魚肉保鮮，與空白對照相比，魚肉在4 ℃儲藏時貨架期可延長4 d，說明該抗菌膜可利用于食品保鮮領(lǐng)域。

3.5 魔芋葡甘聚糖/明膠復(fù)合抗菌膜

WANG等[58]將表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）加入KGM/明膠溶液中，得到DGG復(fù)合膜，為了改善復(fù)合膜的性能，將蘆丁官能化的纖維素納米晶體（RCNC）添加到DGG基質(zhì)，通過溶劑流延法制備RCNC/DGG復(fù)合膜。與DGG復(fù)合膜相比，添加RCNC的復(fù)合膜，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均表現(xiàn)抑制作用，且抑菌圈直徑隨RCNC的增加而增加，RCNC添加150 mg時，抑菌圈分別為（38.15±0.12）mm和（35.18±0.15）mm。RCNC/DGG復(fù)合膜可用于食品包裝和監(jiān)測水產(chǎn)品變質(zhì)。

3.6 其他

KGM基抗菌膜一直是抗菌活性包裝膜的重要研究內(nèi)容，不局限于以上種類。

花色苷可能會破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜并影響病原體的生物合成，導(dǎo)致細(xì)菌分解直至死亡。WU等[59]將紅甘藍(lán)花色苷（RCA）固定在氧化的幾丁質(zhì)納米晶體（O-ChNCs）/KGM基質(zhì)中，制備KGM/O-ChNCs/RCA復(fù)合膜。RCA與O-ChNCs產(chǎn)生靜電相互作用，并改變了O-ChNC與KGM之間的空間結(jié)構(gòu)；O-ChNCs和RCA均勻分散在KGM膜基質(zhì)中，賦予復(fù)合膜出色的紫外線阻隔性、抗氧化性、抗菌性能和pH敏感特性。其中KCR-9復(fù)合膜（KGM∶O-ChNCs∶RCA（%，w/v）為0.95∶0.05∶0.09）對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌表現(xiàn)出最高的抗菌活性。

RHIM等[60]將瓊脂、β-角叉菜膠、KGM和納米粘土復(fù)合流延制備復(fù)合膜，該復(fù)合膜通過氫鍵、聚合物鏈間相互作用保持穩(wěn)定，復(fù)合膜的機(jī)械性能和阻隔性能提高，且對革蘭氏陽性細(xì)菌、單核細(xì)胞增生性李斯特菌具有抗菌活性。沒有添加納米粘土的復(fù)合膜，微生物種群隨著時間變化而增加，無抗菌性能。該復(fù)合膜可用于食品包裝，延長食品保質(zhì)期，還可作為傷口敷料或皮膚護(hù)理產(chǎn)品應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)行業(yè)。

NI等[61]利用微流體紡絲技術(shù)制備KGM/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）/EGCG復(fù)合膜，由于KGM/PVP和EGCG之間存在分子間的相互作用，復(fù)合膜熱穩(wěn)定性強(qiáng)，結(jié)果顯示出優(yōu)異的抗菌率（對大腸桿菌抗菌率為97.1%，對金黃色葡萄球菌抗菌率為99.7%，對腸球菌抗菌率為97.3%，對枯草芽孢桿菌抗菌率為99.9%），為醫(yī)療生物薄膜材料的開發(fā)提供了簡便而綠色的途徑。綠原酸（CGA）是一種從金銀花中提取的多酚化合物，具有極好的抗菌活性。LIN等[62]通過微流體紡絲技術(shù)制得了新型KGM/聚甲基丙烯酸甲酯/CGA復(fù)合膜，KGM與CGA形成氫鍵，減少CGA與聚甲基丙烯酸甲酯之間形成的氫鍵數(shù)量，增大了CGA與聚甲基丙烯酸甲酯之間的排斥力，促進(jìn)CGA的釋放。微纖維的表面相對光滑且無裂紋，復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且致密。復(fù)合膜不僅具有良好的熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能和疏水性，而且對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有抗菌性能，其抑菌圈直徑分別為（8.50±3.50）mm和（6.50±2.10）mm。

4 結(jié)語

以KGM為基質(zhì)制備抗菌活性包裝材料應(yīng)用前景廣闊?？梢酝ㄟ^引入抗菌劑、納米粒子或分子改性的方法提高KGM膜的抗菌活性。另外，以KGM/多糖復(fù)合物或KGM/蛋白復(fù)合物為基質(zhì)，引入抗菌活性成分混合制備復(fù)合膜，與純多糖膜相比，能有效改善復(fù)合膜的力學(xué)性能、阻隔性能、抗菌性能等。鑒于KGM基復(fù)合抗菌膜的應(yīng)用潛能，在今后的工作中，可深入研究KGM基抗菌包裝膜中活性物質(zhì)的控釋過程，以及在不同貯藏環(huán)境下的抗菌效果的穩(wěn)定性；同時，對KGM基復(fù)合抗菌膜的安全性評價需建立相關(guān)方法和標(biāo)準(zhǔn)。