《Food Chemistry: X》：Development of PLA-PVA/LZ cellulose pads with antimicrobial activity and their application in instant cooked rice preservation
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本研究针对即食米饭易腐败、货架期短的技术瓶颈，通过聚乙烯醇（PVA）交联将溶菌酶（LZ）固定于多孔纤维素基质，并采用聚乳酸（PLA）屏障层进行疏水强化，成功开发出具有优异抗菌活性与水分阻隔性能的多层抗菌垫。该垫在4% LZ负载量下对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率分别达93.93%和86.73%，其抗菌机制通过破坏细菌形态、损伤膜完整性、抑制ATP酶活性及提升AKP水平等多途径实现。应用于25°C储存的即食米饭时，可将微生物数量在48小时内维持在检测限以下，货架期延长至少12小时，为高水分食品的绿色保鲜提供了创新解决方案。
在快节奏的现代生活中，即食米饭因其便捷性而广受欢迎，中国市场年需求量已接近400亿份。然而，这类产品在流通环节极易受微生物污染，常温下货架期通常不足2天。传统冷藏虽能延缓腐败，却会加速米饭中淀粉回生，导致质地硬化、风味劣变。如何在不影响食味品质的前提下有效延长即食米饭的保鲜期，成为食品工业亟待突破的技术难题。
发表于《Food Chemistry: X》的最新研究提出了一种创新解决方案：通过多层结构设计构建兼具抗菌与防潮功能的活性包装材料。该研究以纤维素垫为基底，利用PVA固定溶菌酶（Lysozyme, LZ）形成抗菌层，再通过PLA涂层构建双面疏水屏障，研制出PLA-PVA/LZ复合抗菌垫。这种“三明治”结构不仅显著提升了材料的机械强度（拉伸强度提高65.52%），还实现了水分接触角78.88%的提升和吸水率87.62%的下降，有效避免包装材料反向吸收米饭水分导致的质地硬化问题。
关键技术方法
研究采用物理逐层涂覆技术构建三层结构，通过扫描电镜（SEM）表征材料微观形貌，使用接触角分析仪测定疏水性，参照国家标准GB/T 20944.3–2008的振荡法评价抗菌活性，并结合荧光显微镜、ATP酶/AKP检测试剂盒等多维度解析抗菌机制。即食米饭保鲜实验以菌落总数和感官评价为指标，验证实际应用效果。
研究结果
3.1. 抗菌垫特性表征
PLA涂层使垫片水接触角提升至78.88%，吸水率降至86.67%，扫描电镜显示其表面形成致密薄膜结构。力学测试表明拉伸强度增加65.52%，断裂伸长率保持稳定，证明多层协同增强作用。
3.3. 抗菌活性分析
4% LZ负载量下，对S. aureus和E. coli抑制率分别达93.93%和86.73%，显著高于直接涂覆LZ的垫片（49.05%/44.2%）。浓度过高会引起酶分子聚集反而降低活性。
3.4. 抗菌机制解析
SEM观察到细菌表面出现皱缩、凹陷等形态损伤；荧光双染色显示死细胞比例显著增加；上清液中核酸（OD260 nm）和蛋白质泄漏量上升，证实细胞膜完整性被破坏。同时，碱性磷酸酶（AKP）活性升高反映细胞壁通透性增加，而Na+/K+-ATP酶活性下降表明能量代谢受阻。
3.5. 即食米饭保鲜应用
在25°C储存条件下，PLA-PVA/LZ垫使米饭菌落总数48小时内维持未检出水平，60小时仍低于国标限值（4.83 lg CFU/g）。感官评价显示处理组米饭外观、质地和气味保持良好，货架期延长至少12小时。
结论与意义
该研究通过巧妙的材料组合与结构设计，成功将生物酶抗菌技术与高分子屏障保护相结合，攻克了传统抗菌包装中酶易失活、水分管理失衡等痛点。所开发的PLA-PVA/LZ垫不仅为即食食品保鲜提供了新思路，其多层构建策略对开发其他功能性包装材料具有重要借鉴意义。未来通过优化层间结合工艺和开展长期稳定性研究，有望推动该技术走向产业化应用。
