导语：本综述重点关注将各种生物活性化合物纳入可食用薄膜/涂层，利用新技术改善其性能，并讨论其在水产食品中的应用。营养价值高的水产食品在市场上占有重要地位。然而，这些产品容易受到微生物腐败、化学氧化和物理变质的影响。因此，使用功能性可食用薄膜和涂层来延长保质期是一个关键问题。在这篇综述中，总结了海洋生物聚合物、肽、可生物降解聚合物及其作为可食用薄膜/涂层材料的缀合物，并解释了常用的方法。还提出了富含植物提取物、酚类化合物和精油（EO）的多糖和/或蛋白质膜。最近的研究表明，纳米结构，如纳米纤维、纳米粒子和纳米乳液，在可食用薄膜中纳米封装生物活性成分或抗菌剂以保持新鲜度而引起了人们的兴趣。因此，具有改进的防潮性的纳米复合包装薄膜材料对氧化和微生物延迟具有很强的影响。各种化合物的组合或可食膜与其他非热方法（例如臭氧化、高静水压和辐照）的协同处理被推荐作为替代可食膜改性方法。最后，讨论了利用微生物添加剂、噬菌体和酶来富集可食性薄膜。该综述报告称，将具有抗氧化和抗菌活性的天然抗氧化剂、酚类化合物、益生菌和细菌素整合到可食用薄膜及其包装应用中，有可能延长水产品的保质期。

      众所周知，水产品比其他肉类产品更容易变质，应新鲜运输和交付。包装材料可保护产品免受外部影响、将产品保持在一起并促进其分销和营销。含有抗菌物质的包装可以延缓微生物的生长，延长食品的保质期和质量。可食用薄膜包装可以保护水产食品，因为它们可以降低食品与周围环境之间的水分和气体转移速率，并且还可以作为香气/调味化合物的载体，以获得更好的感官质量。此外，可食用薄膜可以减少具有致癌性的不可生物降解塑料涂层材料对环境的负面影响。可食用薄膜自 16 世纪以来就已开始使用。早些时候，肉制品涂有脂肪以保持颜色和亮度，并减少水分流失。可食用薄膜样品中水变化较少可能是由于抑制了蛋白质变性，从而保留了其水合能力。因此，可食性薄膜最重要的特性之一是其耐水蒸气吸收性，从而减少食品中可能发生的失重、脂肪氧化和酸败，并保持产品的新鲜度。质地、保水性、颜色的恶化也会影响外观，并产生很大的经济影响。使用可食用薄膜可以抑制水产品的质地降解和脂质氧化，从而改变风味和颜色。

      可食用薄膜和包装在水产食品中有多种应用。它们可以通过刷涂、喷涂、将产品浸入成膜溶液中或借助干燥进行淘洗等方式直接施用于产品表面。还报道了用作涂层或包装材料的食用薄膜包装。

      可食用薄膜中使用的材料应该是安全的，允许缓慢但受控的产品呼吸，提供结构完整性，改善机械加工，充当食品添加剂的粘合剂，并防止或延迟储存期间的微生物腐败。因此，可食用薄膜可能含有防止腐败细菌或水分的化合物。可食性薄膜的结构中添加了甘油、乙二醇、山梨醇、甘露醇、聚乙二醇等各种食品级增塑剂，以改善其机械性能。这些物质通常是小分子，具有低分子量和适合聚合物的沸点温度。

      植物提取物、抗氧化剂、酚类化合物和环氧乙烷对水产食品的稳定性产生积极影响。抗氧化剂可以通过减缓自由基的产生来防止氧化，而抗菌剂可以抑制细菌生长。此外，采用臭氧化、微波辐射或伽马辐射方法进行预处理或后处理可以成为可食用薄膜改性的新颖替代方案。将金属等抗菌物质纳米封装在可食用薄膜中以及纳米复合薄膜材料的开发也引起了人们的兴趣。

      最近，人们对健康饮食的兴趣日益浓厚，导致了含有益生菌、益生元和天然抗菌剂的新型功能性食品的研究和开发。益生菌是能够发挥有益健康作用的活微生物。当与高压处理相结合时，包括薄膜在内的乳杆菌和双歧杆菌会对细菌总数和产生H 2 S的微生物造成损害。因此，纳入生物聚合物膜中的益生菌菌株会传递到肌肉，增加水产养殖产品中的有益乳酸菌 (LAB)，并有助于保存。

      本文综述了已发表的关于可食性薄膜类型、在水产养殖产品中的应用方法、其与辅料的组合和非热处理及其对水产食品质量影响的研究概况。

一、2 种可食用薄膜类型

      多糖和蛋白质是用作壁材的可食性薄膜的主要成分。它们的缀合物以及其他辅助材料的掺入，例如环氧乙烷、纳米结构、植物提取物、基于微生物的化合物和酶，已在先前的文献中报道过（图 1  ）。本节讨论可食性薄膜的主要成分。

图1可食用薄膜组件的示意图。

二、蛋白质薄膜

      用于水产养殖产品的基于蛋白质的可食用膜可以由乳清、胶原蛋白、明胶、大豆、玉米或小麦制备。鱼明胶是动物蛋白的另一种来源。厄齐尔特等人。研究了使用酸和碱辅助工艺提取的鱼蛋白作为可生物降解涂层材料在冷藏和冷冻储存过程中对虹鳟鱼 ( Oncorhynchus mykiss ) 的影响。他们表示，未涂层鱼片的活菌和嗜冷细菌总数比涂层鱼片提高得更快。他们还报告说，基于蛋白质的涂层可以防止 pH 值、总挥发性碱氮 (TVB-N) 和游离脂肪酸值的恶化。然而，鱼水溶性蛋白质的可食用薄膜的水蒸气渗透性比许多其他蛋白质薄膜低。已经发表了几项关于鱼蛋白膜质量的研究。表1列出了一些生产方法 和水产食品薄膜材料。可食用薄膜可以直接由鱼肉或鱼糜洗涤水中的水溶性蛋白质生产。鱼糜用冷水清洗数次，去除肌浆蛋白，使鱼糜无味无臭。这种鱼糜洗水含有水溶性蛋白质，营养丰富，功能性强。使用冷冻阿拉斯加鳕鱼鱼糜制备成膜溶液，并将其加热至 和 100°C 以诱导蛋白质分子变性。鱼糜蛋白的溶解度、表面疏水性和活性巯基含量增加，在较高温度（70℃、100℃）下更有效地抑制肌球蛋白重链降解，并且随着膜溶解度和膜蛋白溶解度的降低，机械性能得到改善。这些结果表明，通过热处理防止肌球蛋白重链降解可以改善鱼糜膜的机械性能。

表 1. 海洋可食用薄膜成分及其特性。

      氨基酸已被用作保护剂。ε-聚赖氨酸是一种天然肽，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有抗菌作用。通过应用鱼蛋白可食用薄膜研究了鱼肉品质的变化。在蓝马林鱼肉在 30°C 储存期间，用 ɛ-聚赖氨酸富集薄膜溶液可减少薄膜的微生物负荷。薄膜的机械性能受酸性和碱性pH值的影响较小，蛋白质膜的水蒸气透过性不受鱼肉品质或成膜溶液pH值的影响。最近，添加Ala-Tyr二肽的Furcellaran/明胶薄膜已被用于水产食品的保鲜。

      这些研究和表2中的数据 表明，蛋白质薄膜可能是由海鲜产品生产的，并且对水产食品在储存过程中的质量产生积极影响。

表 2. 含有蛋白质和多糖的可生物降解薄膜及其对水产养殖产品的影响。

三、多糖基薄膜

      多糖膜的主要来源是小麦、纤维素、树胶、淀粉、果胶和甲壳素/壳聚糖。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基得到的聚合物，无毒副作用，并具有抗菌活性。因此，它是广泛用于水产食品保鲜膜的主要多糖之一。壳聚糖和抗坏血酸涂层对罗非鱼 ( Oreochromis niloticus ) 冷藏期间的保质期有积极影响。他们报告说，未涂层的鱼片的保质期比脂质氧化和 pH 值较高的涂层鱼片短 6 天，而含有 5% 抗坏血酸的 2% 壳聚糖涂层可有效延长保质期。Günlü 和 Koyun 40测定了用基于壳聚糖的可食用膜和静水压处理的虹鳟鱼 ( Oncorhynchus mykiss ) 鱼片在冷藏条件 (4°C) 下的微生物和化学质量。静水压和基于壳聚糖的可食用薄膜样品的保质期均延长了 24 天。片处理过的壳聚糖薄膜，富含漆树，涂在虹鳟鱼 ( O. mykiss ) 鱼片上。与对照相比，冷藏鱼片的保质期延长了 6 天。在另一项研究中，将壳聚糖涂层应用于鲢鱼，以确定其冷冻储存期间的质量和保质期。据报道，2%的壳聚糖涂层在-3°C下保留了鱼的化学和感官特性，并延长了保质期。

      纤维素基薄膜在高脂肪食品中用作氧气和水屏障。这些薄膜通过减少氧化和防止水分再吸收来减少油炸食品的脆度损失。甲基纤维素是纤维素与氯甲烷反应后经碱处理形成的纤维素醚。甲基纤维素的热凝胶化具有优异的成膜性能，广泛用于可食性薄膜的制备。纤维素因其大的聚合结构而吸收产品中的大部分水分。由于这一特性，含纤维素薄膜对酸败具有积极作用。甲基纤维素或羟甲基纤维素在水产食品中用作釉料时，可最大限度地减少烹饪过程中的损失，减少脂肪摄入，并减少水分损失。

      海藻酸盐主要来源于褐藻，也可用于形成水产食品的薄膜包衣。哈姆泽等人。将片虹鳟鱼片涂上3%海藻酸钠溶液，并在冷藏条件（4°C）下保存20天。海藻酸钠涂层对加工后的鲜鱼片的质量特性做出了积极贡献，并延长了其保质期。据报道，其他多糖，如淀粉、果胶和藻酸盐琼脂，也可以改善机械性能。

四、蛋白质/多糖缀合物

      由于多糖具有亲水性，其阻水性能较差。蛋白质比多糖更具疏水性。蜡和甘油三酯形成更薄且更脆弱的薄膜结构。可以使用这些物质对薄膜进行改性以改善其结构性能。随着油的融入，薄膜吸收的水蒸气更少，从而产生更好的水蒸气和阻隔性能。这些薄膜的阻隔性能取决于油的饱和度、熔点和疏水性。因此，一些共轭膜的性能可以通过将多糖和蛋白质结合来改善。例如，涂有壳聚糖、蛋清蛋白和大豆浓缩蛋白的粉红鲑鱼（Oncorhynchus gorbuscha）在冷冻保存3个月期间，其水分含量高于对照组。洛佩斯-卡瓦列罗等人。将基于壳聚糖/明胶的涂层应用于鳕鱼肉饼，并检查其颜色、硬度、柔韧性、粘性、咀嚼性、TVB-N、硫代巴比妥酸 (TBA) 值、细菌总数、假单胞菌、LAB 和金黄色葡萄球菌计数。结果表明，涂层增加了弹性并防止了化学和微生物腐败。

      值得注意的是，涂层和包装膜的应用可能对水产食品的理化和微生物特性产生不同的影响。Nowzari 等人的一项研究。种基于壳聚糖/明胶的薄膜在 4°C 下 16 天内显示虹鳟鱼片的酸败发展较慢。在保留脂质氧化方面，可食用涂层（通过将鱼片浸入溶液中制备）优于薄膜（通过包裹制备）。阿莱曼等人。使用基于壳聚糖-明胶-虾浓缩物的涂层和包装膜在冷藏期间保存鱼糜香肠。该薄膜比涂层更能抑制微生物生长。

      上述结果和表2中的研究 表明，蛋白质和多糖的混合物及其不同的应用（涂层或薄膜）对于水产食品的保存很有前景。

五、食用膜应用方法

      可食用薄膜通常采用浸泡/浸渍、喷涂、刷涂或包裹薄膜材料等方法应用于水产食品（图 2）。这些方法根据水产养殖产品的表面和性质以及所用可食膜溶液的性质而有所不同。

图2可食性薄膜在水产养殖产品上的应用方法

      浸渍是涂覆食品最常用的方法之一。这是基于将待涂覆的产品浸入可食用薄膜溶液中并且产品吸收溶液的原理。浸泡过程由三个步骤组成。第一步，将产品浸入可食用薄膜溶液中。过滤并除去多余的表面液体。随后，通过加热和干燥将产品表面上的溶剂和多余液体蒸发。当去除多余的涂层溶液时，溶液将在室温下干燥或使用干燥器干燥。这种方法简单且便宜。表面均匀性好，适合水产食品的完整包衣。

      喷涂是另一种用于涂覆表面的常用方法。通过产生液滴，液体的表面积增加并通过一系列喷嘴分布在食物上。鼓风和压力雾化是一些常用的喷涂技术。浇注是另一种常用的方法。这是基于将可食用薄膜溶液倒在大体平坦的产品表面上并且溶液在该表面上形成层的原理。将生物聚合物溶解在适当的溶剂中、将溶液转移到模具中以及形成可食用膜溶液是薄膜制备的三个主要步骤。空气干燥器，例如热风炉、盘式干燥器、微波炉和真空干燥器，有利于可食用薄膜溶液的干燥以及薄膜从模具中的取出。薄膜的快速干燥对其物理和结构性能产生负面影响。另一方面，刷涂法是用刷子涂抹可食性薄膜溶液，在产品表面不留任何间隙。包装薄膜材料也可以通过将聚合物均匀嵌入复合材料中来开发。瑞莎等人。利用吹膜挤出技术开发了一种掺有壳聚糖的抗菌聚乙烯薄膜，并将其应用于鱼产品。先前的文献也研究了其他应用，例如通过摩擦、包裹或涂覆薄膜溶液进行纳米涂层。

六、掺入其他材料以改善食用膜

      除成膜高分子聚合物外，增塑剂和溶剂是可食性薄膜的主要成分。增塑剂可降低分子间作用力并增加生物聚合物链的流动性，从而提高薄膜的机械性能。增塑剂对于为多糖膜提供光泽也是必要的，并且通常会增加溶解在膜中的气体、水蒸气和固体材料的通过。当将溶剂添加到蛋白质膜时，由于 pH 变化、添加提供交联的电解质或施加热量，多肽链会发生部分变性。膜中的蛋白质结构取决于多种因素，例如蛋白质溶液的pH、增塑剂、制备的膜的厚度、制备条件以及形成膜的溶液中包含的结构。本节介绍其他辅助材料，例如环氧乙烷、植物提取物、纳米结构和微生物化合物。

七、植物提取物或酚类化合物

      植物提取物已被广泛用作薄膜增强剂，以提高抗菌和抗氧化活性。表3总结了最近关于水产养殖产品的植物提取物、天然抗氧化剂和添加苯酚的膜的出版物 。这些提取物显着延迟了储存期间的脂质氧化和微生物降解。例如，Raeisi 等人。块半油炸虹鳟鱼 ( O. mykiss ) 鱼片，配以青葱浆果 ( Allium ascalonicum ) 和玉米茴香 ( Trachyspermum ammi ) 种子提取物。同样，Bazargani-Gilani 开发了负载白藜芦醇的藻酸盐，可在冷藏期间保护虹鳟鱼片 15 天。这些薄膜比不含白藜芦醇的藻酸盐薄膜更能有效地抑制乳酸菌、酵母菌和霉菌的生长。其他化合物，如来自茶的蓝花楹花青素多酚和姜辣素87也被报道可以增强薄膜的抗菌性能。因此，植物源水果多糖可以作为可食性薄膜中果胶多糖的新来源。所有这些研究都证明，草药提取物、从植物中提取的花青素或多酚是替代天然防腐剂，当包含在可食用薄膜中时，可以改善机械、防潮、热和抗菌性能。

表 3. 含有植物提取物、天然抗氧化剂或酚类化合物的生物可降解薄膜及其对水产养殖产品的影响。

八、精油

      近年来，含有酚类和非酚类成分的环氧乙烷因其在水产食品中的抗菌和抗氧化特性而受到广泛关注。从植物中获得的环氧乙烷可用于保存水产食品。此外，在成膜过程中，油的加入可以降低表面粗糙度，因为它们占据微小的表面空隙。柠檬、马郁兰、香芹酚、肉桂、大蒜、黄芪、丁香、生姜、 月桂树、 姜黄、橙皮、迷迭香、百里香、牛至、和罗勒种均已成功用作薄膜材料。例如，富含百里香 ( Origanum minutiflorum ) 和迷迭香 ( Rosmarinus officinalis ) EO 的壳聚糖薄膜可改善烟熏虹鳟鱼在 4°C 下的质量特性和保质期。卢等人。研究了由壳聚糖、聚乙烯醇和百里香 EO 组成的复合膜对黑鱼（Channa argus）的质量和保质期影响。他们表示，经过可食用薄膜处理的样品保质期延长了4天。含EOs可食膜的特性及其对水产食品理化特性的影响见表 4。如此表所示，非热处理也适用于添加 EO 的薄膜。冷等离子体和高压处理可改善可食用包装薄膜的热机械、物理和结构性能。137这些处理还可以通过生物聚合物和活性化合物之间的交联过程，减缓可食用薄膜中活性化合物的释放。这样可以控制生物活性物质释放到水产食品中，从而减少微生物负荷。因此，应进一步研究冷等离子体、臭氧化和高静水压的预处理或后处理，以获得对掺有环氧乙烷的薄膜的协同效应。

表 4. 含有精油的可生物降解薄膜及其对水产养殖产品的影响。

九、纳米结构

      可食膜改良领域最令人兴奋和最有前途的研究领域之一是纳米结构。在表 中，文献报道了各种纳米材料，例如纳米纤维、纳米粒子和纳米乳液，用于水产食品的保鲜。纳米材料可以增加表面积，增加生物活性化合物的负载能力，并提高薄膜和涂层的稳定性和机械性能。纳米材料通常被认为具有<100 nm的粒径。通过静电纺丝生产的纳米纤维引起了人们对将生物活性成分封装在可食用薄膜中的兴趣。由于纳米纤维的生产不需要加热，因此更适合热敏化合物的纳米封装。纳米颗粒是纳米球形式的亚微米级固体载体，也可单独使用或与生物活性物质一起使用。它们的抗菌作用与触发细菌细胞壁的局部应力有关，导致细菌膜变形。含有抗菌功能的ZnO二氧化硅、和壳聚糖纳米粒子的薄膜已成功应用于水产养殖产品。由聚合物基质组成的纳米复合材料可以使用纳米颗粒或纳米填料进行增强。富含纳米壳聚糖、壳聚糖-木质素纳米粒子、和纳米粘土的复合膜也已被报道。

表 5. 含有纳米结构的可生物降解薄膜及其对水产养殖产品的影响。

      纳米乳液的尺寸范围大多为 100-600 nm，呈现乳白色外观。纳米乳液可以增加活性化合物跨生物膜的运输。因此，含有纳米乳液的可食用薄膜可能表现出改进的特性。

      这些研究表明，使用具有高抗菌和阻隔功能的纳米纤维、纳米粒子、纳米乳液和纳米复合薄膜有可能提高水产养殖产品在储存过程中的稳定性。

十、微生物源和酶添加剂

      消费者对健康和营养的兴趣不断增加，导致对含有微生物化合物的生物聚合物的成膜特性的研究得到改进。6表6总结了水产养殖产品与微生物抗菌剂和酶结合使用的研究 。

表 6. 含有微生物基化合物的生物可降解薄膜及其对水产养殖产品的影响。

      针对肠道健康的产品带动了功能性食品市场的研究和开发。益生菌是乳杆菌和双歧杆菌群，是具有有益特性的活细胞，它们在可食用薄膜中的应用引起了人们的兴趣。例如，在含有绿茶提取物的琼脂薄膜上生长的菌株，接种无须鳕鱼片后，表现出对大肠杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌和鼠伤寒沙门氏菌的抗菌特性。

      细菌素是细胞外生物活性肽或肽复合物，具有杀菌和抑菌作用。它们形成了具有广谱抗菌活性的多样化蛋白质家族。它们被胃肠道中的蛋白酶降解；LAB通常被认为是安全的微生物。细菌素作为水产养殖食品防腐剂的应用可以通过使用细菌素菌株作为发酵剂、防腐剂培养物或细菌素作为添加剂来实现。Nisin，一种从乳酸乳球菌亚种中分离出来的天然多肽。已被美国食品和药物管理局批准为细菌素，在保持海鲜质量方面发挥着重要作用。先前已报道过熟的和生的鲢鱼（Hypophathys molitrix）或罗非鱼（O. niloticus ）鱼片中乳链菌肽的抗菌活性。

      LAB 提供肉制品的味道和质地并增加营养价值。孔查-迈耶等人。从烟熏鲑鱼中分离出嗜肉杆菌，并将其掺入藻酸盐薄膜中，以减少接种鲑鱼中单核细胞增生李斯特氏菌的生长。其他研究人员表示，在基于壳聚糖的薄膜中添加乳酸钠或双乙酸钠可以有效控制熏鲑鱼表面的单核细胞增生李斯特菌污染。

      噬菌体是普遍存在的病毒和细菌的天然拮抗剂，只能杀死某些细菌。噬菌体对其宿主具有极高的特异性。因此，与传统的化学抗菌剂不同，它们不会杀死正常和有益的微生物群。Kalkan 将可食用薄膜甲基纤维素和封装的噬菌体应用于生鱼片，以评估其对副溶血弧菌的抗菌活性。结果显示，与对照相比，鱼片的细菌减少了约6.46 log 10 CFU cm -2 。尽管通过掺入噬菌体的可食用膜用于水产食品保鲜的应用很少见，但未来应进一步研究噬菌体的使用。

      溶菌酶和乳过氧化物酶等酶也已用于可食用薄膜。溶菌酶是一种食品级抗菌酶，具有抑菌活性，可有效控制病原体，特别是革兰氏阳性菌的生长。研究了海藻酸钙和牡蛎溶菌酶（添加或不添加乳链菌肽）对熏鳟鱼对单增李斯特菌和沙门氏菌的抗菌作用。他们指出，含有溶菌酶的海藻酸钙涂层（含或不含乳链菌肽）可用于减少现成熏鳟鱼表面单核细胞增生李斯特菌和S. anatum的生长。因此，将溶菌酶或细菌素封装或整合到薄膜中有望减少病原菌的生长。乳过氧化物酶是一种在乳腺组织分泌的牛奶、唾液和眼泪中发现的单多肽链，当掺入乳清蛋白膜中时，它显示出抗菌、抗真菌和抗病毒特性。研究发现，乳过氧化物酶和 α-生育酚的组合可为梭鲈鱼片的乳清蛋白涂层赋予抗氧化和抗菌特性。

      这些结果表明富含微生物化合物的可食用薄膜在下一代水产养殖包装中具有潜在应用。

十一、结论

      水产品是全球食品领域交易量最大的产品之一。因此，对保存和包装有很大的需求。具有良好阻隔性能的可生物降解且无毒的薄膜材料的工业化生产和商业化使其适合这些用途。基于蛋白质、多糖及其结合物的可食用膜可作为产品之间的缓冲剂，对水产养殖产品的水分流失、微生物生长和脂质氧化具有积极影响。近年来，以各种植物和微生物为活性成分的可食性薄膜的富集引起了人们的关注。将环氧乙烷、植物提取物和酚类化合物整合到薄膜中有助于减缓变质，并在应用于水产食品时起到保护作用。此类应用程序将被开发并应用于工业目的。为了确保水产养殖产品具有更长的保质期，应在进一步的研究中研究采用非热方法（例如辐照、臭氧、冷等离子体应用、高静水压）进行预处理或后处理及其综合效果。与传统薄膜材料相比，涉及活性成分、抗菌剂和抗氧化剂的纳米胶囊化的策略已显示出水产养殖产品的感官和质量特性得到改善。由于增强的聚合物-纳米填料界面相互作用，纳米复合薄膜表现出改善的机械和阻隔性能以及热稳定性。消费者对天然食品添加剂日益增长的需求主要集中在益生菌、益生元、细菌素和酶的添加上。因此，加工材料廉价、成分天然健康的新型多功能可食性薄膜可广泛应用于水产养殖包装。