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《包裝學(xué)報(bào)》2015年第二期

1實(shí)驗(yàn)方法

以香樟果為原料開發(fā)紙質(zhì)抗菌包裝材料的具體實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。

1.1香樟果抗菌紙合成方法的選取抗菌紙的生產(chǎn)方式可分為以下5種：內(nèi)部施膠、表面施膠、表面涂布、噴灑抗菌劑、使用抗菌纖維技術(shù)[7]。利用施膠和涂布2種方法生產(chǎn)抗菌紙時(shí)，抗菌劑的用量較少，并且抗菌劑的分布較為均勻，因此成為抗菌紙生產(chǎn)中常用的制備方法[8]。由于本次實(shí)驗(yàn)選用的是已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)的紙張，故選用表面涂布的方法制備抗菌紙包裝材料。

1.2香樟果抗菌成分的提取提取香樟果中抗菌成分的具體操作如下[9]：1）將采摘下來(lái)的新鮮香樟果去除果托；2）將選出的香樟果放入攪碎機(jī)中處理2.0~2.5min，攪拌速度為2000r/min，處理后的樣品為泥狀；3）用電子天平分別稱取10，15，20g香樟果泥，并放入對(duì)應(yīng)的燒杯中；4）往各燒杯中分別加入30mL體積分?jǐn)?shù)分別為75%和95%的酒精，具體的分組編號(hào)及其酒精添加情況見表1。對(duì)各組別樣品進(jìn)行持續(xù)90h的觀察，并從90h內(nèi)截取4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)（24,48,72,90h），分別對(duì)每個(gè)編號(hào)的酒精溶液的析出情況進(jìn)行測(cè)試并記錄。因1~3號(hào)樣品的實(shí)驗(yàn)條件相同，故只選取2號(hào)樣品作為代表；同理，6~8號(hào)樣品中，取6號(hào)樣品為代表；加上4號(hào)樣品（香樟果泥質(zhì)量為10g）和5號(hào)樣品（香樟果泥質(zhì)量為20g），共4個(gè)樣本，對(duì)其析出液的顏色進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析香樟果的質(zhì)量、浸泡的酒精液濃度和浸泡時(shí)間3個(gè)因素對(duì)香樟果抗菌成分提取效果的影響情況。

1.3香樟果抗菌紙的制備具體的操作方法如下：1）將書寫紙（A4紙）裁剪成大小為150mm×150mm的正方形；2）按照時(shí)間計(jì)劃表，在剪好的紙上用毛刷均勻涂布（1，2，3次）香樟果提取物；3）要經(jīng)過(guò)2次或3次涂布的紙張，需要在上次涂布完成后，用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱烘干，再進(jìn)行第2次、3次涂布，每次的烘干條件為60℃，2min。具體的涂布時(shí)間安排見表2。4）保存裝袋，為后期的數(shù)據(jù)測(cè)量做準(zhǔn)備。感官上來(lái)說(shuō)，用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精浸泡后的析出液涂布的抗菌紙的色澤比75%的更深，而且氣味也更濃，理論上可以認(rèn)為該抗菌紙里面含有的抗菌成分更多。

2結(jié)果分析與討論

2.1影響香樟果抗菌成分提取的因素圖2所示為實(shí)驗(yàn)所得部分樣品經(jīng)酒精浸泡24h后的析出液照片。由圖2可以看出，所選取的4個(gè)樣品中，2號(hào)樣品和5號(hào)樣品的酒精浸泡香樟果析出液的顏色較深，4號(hào)和6號(hào)樣品的析出液顏色相對(duì)較淺，這一結(jié)果表明：浸泡在酒精中的香樟果質(zhì)量越大，其抗菌成分析出越多，析出液顏色越深。將香樟果酒精析出液的顏色由紫色變化為無(wú)色的過(guò)程進(jìn)行量化，分別計(jì)分為10~0，經(jīng)過(guò)持續(xù)90h的觀察，所得2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)樣品析出液的顏色統(tǒng)計(jì)得分結(jié)果見表3。為便于觀察各樣品顏色的變化趨勢(shì)，將其繪制成圖3所示曲線圖。由圖3可得出：1）一定時(shí)間內(nèi)，香樟果酒精析出液的顏色越來(lái)越深，表明溶液中的抗菌成分隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加。2）當(dāng)浸泡時(shí)間為90h左右，各樣品酒精析出液的顏色不再加深，說(shuō)明香樟果果泥里面的有機(jī)抗菌成分幾乎全部析出。3）對(duì)比2號(hào)樣品與6號(hào)樣品的曲線變化，可知24~48h內(nèi)，2條曲線的斜率一致，而在48~72h范圍內(nèi)，2號(hào)樣品曲線的斜率增大，超過(guò)6號(hào)樣品，表明體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精浸泡析出香樟果中的抗菌成分的速率比體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精的高。4）比較4號(hào)樣品和5號(hào)樣品的曲線，可發(fā)現(xiàn)5號(hào)樣品的變化曲線一直位于4號(hào)樣品的上方，表明其同等條件下的抗菌成分較多。因此，可以得出，香樟果泥的質(zhì)量越大，含有的抗菌成分越多，浸出液的顏色越深。

2.2香樟果抗菌紙的抗菌效果驗(yàn)證采用菌落總數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)，并選用平板菌落計(jì)數(shù)法驗(yàn)證香樟果抗菌紙的抗菌效果，實(shí)驗(yàn)流程如下：1）將抗菌紙樣品（大小相同，為150mm×150mm）放入研缽中，再加入10mL蒸餾水研碎。2）將研磨好的漿狀物倒入試管中，放于離心機(jī)內(nèi)離心3min。3）取上層清液，與制好的營(yíng)養(yǎng)瓊脂均勻混合（混合前將營(yíng)養(yǎng)瓊脂加熱到流體狀態(tài)）。4）將制備的培養(yǎng)基放在自然環(huán)境下培養(yǎng)，讓其與大氣充分接觸。5）以12,24,36,48,60h為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，所得統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。由香樟籽無(wú)水乙醇提取物對(duì)供試菌菌絲生長(zhǎng)及孢子萌發(fā)的抑制效果圖，也可得出香樟果具有抑菌作用。分析表4中的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，相同的培養(yǎng)時(shí)間里，抗菌紙樣品培養(yǎng)基中的菌落數(shù)大多比空白對(duì)照組要少，僅4-d，48h樣品培養(yǎng)24h統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)除外。為了準(zhǔn)確探討各因素對(duì)其抑菌性能的影響，將表4中的數(shù)據(jù)整合為圖4~7，其中，圖4為浸泡時(shí)間對(duì)菌落數(shù)的影響結(jié)果，圖5為香樟果泥的質(zhì)量對(duì)菌落數(shù)的影響結(jié)果，圖6為涂布次數(shù)對(duì)菌落數(shù)的影響結(jié)果，圖7為酒精濃度對(duì)菌落數(shù)的影響結(jié)果。由圖4和圖5可以得知：1）抗菌紙的菌落數(shù)曲線基本上均在空白紙下方，說(shuō)明制備的抗菌紙具有一定的抗菌效果。2）同一樣品，浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，涂布得到的抗菌紙的抗菌效果越好，本實(shí)驗(yàn)中，浸泡時(shí)間為90h的樣品紙的抗菌效果最好。3）其他條件一致時(shí)，香樟果泥的質(zhì)量越大，析出的抗菌成分越多，抗菌效果越好。本實(shí)驗(yàn)設(shè)定下，果泥的質(zhì)量為20g時(shí)，析出的抗菌成分最多，制備的抗菌紙的抗菌效果最好。由圖6和圖7可以得知：1）其他條件相同的情況下，涂布次數(shù)越多，平板上的菌落數(shù)越少，抗菌效果越好。本實(shí)驗(yàn)中涂布3次時(shí)，平板上的菌落數(shù)最少，抗菌效果最好。2）通過(guò)對(duì)樣品1-a，48h（酒精體積分?jǐn)?shù)為75%）與6-f，48h（酒精體積分?jǐn)?shù)為95%）曲線的比較可知，其他條件相同的情況下，用于浸泡的酒精體積分?jǐn)?shù)較高（本實(shí)驗(yàn)為95%）時(shí)，從香樟果中析出的抗菌成分較多，抗菌效果較好。圖8所示為培養(yǎng)48h后幾個(gè)樣品的平板菌落情況照片，從圖8中可以看出，空白組平板中的菌落數(shù)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)組的。通過(guò)空白組與實(shí)驗(yàn)組對(duì)照，可知香樟果里面含有抗菌成分，抗菌紙的抗菌效果受香樟果泥的質(zhì)量、浸泡時(shí)間等因素的影響。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：香樟果泥的質(zhì)量為20g，浸泡時(shí)間為90h，所得樣品的抗菌效果較好。涂布次數(shù)以及酒精濃度也是影響抗菌效果的重要因素，當(dāng)涂布3次、酒精體積分?jǐn)?shù)為95%時(shí)，所得樣品的抗菌效果較好。

2.3抗菌紙的性能測(cè)試與結(jié)果分析

2.3.1抗菌紙的質(zhì)量測(cè)定與結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)所得不同涂布次數(shù)下抗菌紙的質(zhì)量變化情況如表5所示。此處以每多涂布1次的平均增重率來(lái)反映抗菌紙的質(zhì)量變化。分析表5中的數(shù)據(jù)可知，涂布1次的抗菌紙?jiān)鲋芈蕿?.64%，2次涂布較1次涂布的增重率為1.34%，3次涂布較2次涂布的增重率為1.45%。每次涂布的平均增重率是1.48%。由此可以得出：涂布次數(shù)會(huì)增加抗菌紙的質(zhì)量，因此在未來(lái)的生產(chǎn)中要特別注意。

2.3.2摩擦系數(shù)的測(cè)量與結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)所得不同抗菌紙的摩擦系數(shù)見表6，其中us為靜摩擦系數(shù)，ud為動(dòng)摩擦系數(shù)。分析表6中的數(shù)據(jù)可知，編號(hào)為1-a，48h、72h、90h抗菌紙的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)變化較小，且與空白組數(shù)據(jù)接近；編號(hào)為4-d、5-e、6-f，48h的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)基本相同，說(shuō)明香樟果泥在酒精中的浸泡時(shí)間、浸泡的香樟果質(zhì)量對(duì)摩擦系數(shù)的影響較小；編號(hào)為6-f、7-g、8-h，48h的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)相差較大，說(shuō)明涂布次數(shù)對(duì)摩擦系數(shù)的影響較大，當(dāng)涂布3次時(shí)，動(dòng)摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)明顯增大，分別為0.083和0.166。以上結(jié)果說(shuō)明，隨著涂布次數(shù)的增加，反復(fù)烘干涂布，抗菌紙?jiān)絹?lái)越粗糙，光潔性變差。

2.3.3抗菌紙的抗戳穿強(qiáng)度測(cè)試與結(jié)果分析表7所示為不同涂布次數(shù)下的抗菌紙抗戳穿實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且未涂布空白樣品的抗戳穿強(qiáng)度為0.20J，空白樣品經(jīng)烘干的抗戳穿強(qiáng)度為0.25J。分析表7中的數(shù)據(jù)可以得出：1）紙張未經(jīng)涂布而烘干1次，紙張的抗戳穿強(qiáng)度最高，為0.25J，說(shuō)明在一定的溫度和烘干時(shí)間范圍內(nèi)，紙張纖維在受熱條件下失去水分而使纖維收縮，使紙張變得更加強(qiáng)韌。2）隨著涂布次數(shù)的增加，紙張抗戳穿強(qiáng)度減小，說(shuō)明紙張被反復(fù)涂布、烘干，破壞了其原有的纖維排列與緊密度，紙張的韌性降低而使得其抗戳穿強(qiáng)度越來(lái)越小。

3結(jié)論

本研究以香樟果為原料，制備了抗菌紙包裝材料，并對(duì)其抗菌效果及紙材料的包裝性能進(jìn)行了研究，可得出如下結(jié)論：1）以香樟果為原料制備的抗菌紙材料，具備一定的抗菌效果；2）其他因素不變的情況下，香樟果泥的質(zhì)量為20g，浸泡時(shí)間為90h，涂布次數(shù)為3次，所得樣品的抗菌效果較好；3）酒精的濃度會(huì)影響香樟果中抗菌劑析出的速率，當(dāng)酒精的體積分?jǐn)?shù)為95%時(shí)，香樟果泥中的抗菌成分析出較快，抗菌效果較好；4）經(jīng)涂布后的抗菌紙，其質(zhì)量增加，動(dòng)摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)均增大，光潔度降低，抗戳穿強(qiáng)度相應(yīng)降低。

作者：楊福馨魏麗娟余蕾希陳基玉杜運(yùn)鵬王海麗單位：上海海洋大學(xué)食品學(xué)院