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这项研究评估了利用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）发酵的奶酪乳清制备的可食性涂层，在常温（25°C）下储存8天期间对红地球葡萄（Vitis vinifera）保鲜效果的影响。研究结果显示，采用特定浓度（1.5 × 108CFU/mL）酵母发酵的涂层（F2）表现最优，它能有效抑制微生物（细菌抑制圈4.98 mm，霉菌2.85 mm），保持较低的菌落总数（TPC），稳定pH值，减少重量损失（3.38%），维持果实硬度，并最大限度地减少颜色变化（ΔE 3.63）。该研究证实，将发酵技术融入可食性涂层，能显著提升其抗菌和阻隔性能，为延长水果货架期、减少食品浪费提供了一种可持续的解决方案。
引言
红地球葡萄因其美味和生物活性化合物而广受欢迎，但其采后极易腐败，主要受酵母、醋酸菌、乳酸菌以及灰霉病菌等微生物活动影响。可食性涂层作为一种安全、可降解的保鲜技术，能够控制食物与外界的气体、香气、水分和油脂交换，减少对塑料包装的依赖，已被用于番茄、苹果等多种果蔬的保鲜。涂层基材通常来自多糖、脂质或蛋白质。其中，奶酪乳清作为奶酪工业的副产品，因其富含乳清蛋白、成本低廉且能形成致密薄膜，成为一种有潜力的可持续涂层材料。乳清直接排放会造成环境负担（高BOD和COD），因此其资源化利用尤为重要。研究发现，利用酿酒酵母对乳清进行发酵，可以进一步产生抗菌肽、有机酸和挥发性化合物，增强涂层的抗菌性能。本研究旨在探究酿酒酵母发酵的奶酪乳清可食性涂层，能否有效维持红地球葡萄在储存期间的品质，从而实现废弃物资源化与农产品保鲜的双重目标。
材料与方法
研究使用的奶酪乳清来自印度尼西亚万隆市一家奶酪生产商。红地球葡萄购自当地市场。涂层制备方法参考了Utama等人的研究并稍作修改：将巴氏杀菌后的乳清与1%的羧甲基纤维素（CMC）和1.5%的甘油混合，制备基础涂层溶液。对于发酵处理组，向溶液中添加不同浓度的酿酒酵母悬浮液（F1: 1.5 × 108CFU/mL；F2: 15 × 108CFU/mL；F3: 30 × 108CFU/mL），在25°C下发酵24小时，形成发酵涂层。共设置五组处理：对照组（无涂层）、非发酵涂层组（NF）以及三个不同酵母浓度的发酵涂层组（F1, F2, F3）。
葡萄经清洗、干燥后，浸入涂层溶液2分钟，然后在25°C下储存8天。评估指标包括：通过纸片扩散法测定涂层对葡萄本身分离出的土著微生物的抗菌活性；每日测定总平板计数（TPC）、pH值和重量损失；在第8天测量果实硬度、颜色变化（L, a, b*值，计算总色差ΔE）并进行定性观察（气味、颜色、皱缩、霉菌污染）。所有处理均设置三次生物学重复，数据采用单因素方差分析和Fisher's LSD事后检验进行统计分析，并使用DeGarmo有效性指数法确定最佳处理。
结果与讨论
抗菌活性
抗菌活性测试结果显示，所有涂层溶液均对葡萄的土著细菌和霉菌表现出抑制效果，但抑制圈直径均≤5 mm，属于弱到中等强度。其中，F2处理对细菌的抑制效果最佳，抑制圈达4.98 mm，显著优于其他处理（p< .05）。对霉菌的抑制也以F2处理为最佳（2.85 mm），但各处理间差异不显著。发酵产生的抗菌肽（AMPs）以及乙醇、辛酸等挥发性化合物是涂层具有抗菌活性的主要原因。非发酵的NF涂层也显示出一定抑制活性，这归因于乳清本身含有的溶菌酶、乳过氧化物酶和乳铁蛋白等天然抗菌成分。F1处理因酵母浓度过低，抗菌代谢物产生不足；F3处理则可能因酵母过度增殖导致营养竞争，反而使抗菌效果未达最优。
总平板计数（TPC）
储存期间，所有样品的TPC值总体呈上升趋势。储存8天后，对照组TPC值最高（33.9 × 108CFU/g），而F2处理组的TPC值最低（20.2 × 108CFU/g）。这表明可食性涂层，尤其是发酵涂层，能有效阻隔气体交换和呼吸作用，从而减少微生物污染。NF处理的TPC高于所有发酵处理，说明未发酵乳清的天然抗菌成分不足以有效抑制微生物生长。
pH值变化
红地球葡萄的pH通常介于3.64–4.52之间。实验发现，储存期间对照组葡萄的pH逐渐升高，这是因为在无涂层屏障下，呼吸作用消耗了果实中的苹果酸等有机酸。而所有涂层处理组的pH均呈下降趋势，并保持在4以下。酸性环境有助于抑制病原微生物生长。F2处理组的pH最低（3.46 ± 0.01），这与其表现出最强的抗菌活性相一致。
重量损失
水分迁移是果实储存期失重和萎蔫的主要原因。储存8天后，对照组重量损失最大（7.05%），而所有涂层处理均显著降低了失重。其中，F1处理失重最少（2.23%），F2处理次之（3.38 ± 0.30%）。可食性涂层作为物理屏障，有效抑制了水分迁移。有趣的是，失重最少的F1处理使用了最低的酵母浓度，这可能是因为酵母细胞本身会利用葡萄中的自由水进行代谢，酵母添加量越多，可能导致的水分损失也相对增加。
硬度
储存8天后的硬度测试表明，所有涂层处理与初始样品相比硬度均有显著差异（p< .05）。F1处理的硬度值最高，显著高于对照组和F3处理。这与F1处理重量损失最小的结果相符，说明其更好地保持了果实纹理。研究指出，酿酒酵母具有果胶酶（如多聚半乳糖醛酸酶PG和果胶裂解酶PL）活性，可能降解果皮细胞壁中的果胶。因此，酵母浓度过高（如F3）可能导致果胶过度降解，使果实软化。
颜色变化
颜色是衡量葡萄成熟度和品质的关键指标。酶促褐变（由多酚氧化酶PPO催化）是导致葡萄储存期变色的主要原因。储存8天后，对照组颜色最深，总色差（ΔE）值最高，表明颜色变化最剧烈。相反，F2处理组的L*值（亮度）最高，ΔE值最低（3.63），说明其颜色保持得最好，亮度最高。可食性涂层通过抑制气体（特别是氧气）交换和水分迁移，降低了呼吸速率和氧化反应，从而延缓了由PPO酶催化的褐变过程以及花青素等色素的氧化，有效保持了葡萄鲜艳的红色。
定性观察
储存8天后的视觉观察（参见图8）进一步证实了定量数据。对照组出现了灰霉、严重皱缩、颜色变深、质地变软并伴有异味，品质最差。NF处理组有霉斑和皱缩。F1处理组无霉菌生长，仅有轻微皱缩，颜色呈深紫色，质地保持相对较好。F2处理组无霉斑，仅轻微皱缩，颜色最为鲜亮，质地适中。F3处理组有极少或无菌斑，轻微皱缩，颜色略深，质地较软。总体而言，F2处理组在储存后保持了最佳的外观品质。
最佳涂层的确定
通过DeGarmo有效性指数计算，F2处理（酵母浓度为15 × 108CFU/mL的发酵涂层）获得了最高的生产力值（PV = 1.35），被确定为最佳涂层配方。它在抗菌活性、维持低TPC、稳定pH、减少重量损失和最小化颜色变化等方面综合表现最优。
结论
本研究创新性地利用酿酒酵母发酵的奶酪乳清制备可食性涂层，用于提升红地球葡萄在常温（25°C）下8天储存期的品质和延长货架期。结果表明，采用特定浓度（15 × 108CFU/mL）酵母发酵的F2涂层效果最佳。其卓越性能源于发酵过程中产生的抗菌肽、有机酸和挥发性化合物，这些物质增强了涂层的抗菌和阻隔特性。与未处理或非发酵涂层相比，F2涂层能更有效地抑制微生物生长，保持较低的菌落总数，稳定果实pH值，减少水分和重量损失，维持较好的硬度和色泽，最终显著延缓了葡萄的腐败进程。
该研究的意义在于双重性：一方面为高易腐水果的采后保鲜提供了一种高效、可生物降解的解决方案；另一方面为奶酪工业副产品乳清找到了一条高价值的可持续利用途径，有助于减少环境负担和食品浪费。这标志着将发酵技术整合到可食性涂层开发中，是推动食品包装向功能化、可持续化方向发展的一个有前景的策略。未来的研究可关注不同来源乳清的标准化、扩大化生产验证以及在更广泛储存条件下的性能评估。
