隨著人們對食品安全的日益重視，食品保鮮技術(shù)也不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的食品保鮮方法，如冷藏、冷凍、防腐劑等，雖然能夠延長食品的保質(zhì)期，但同時也存在一些局限性，如食品品質(zhì)下降、化學(xué)殘留等問題。因此，開發(fā)新型的食品保鮮技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。活性包裝通過添加具有特定功能的活性物質(zhì)，賦予包裝材料新的特性，從而更好地保護(hù)食品，延長其保質(zhì)期，并提升食品安全性。

噬菌體是一種具有特異性殺菌的病毒，可作為天然抗菌劑，對宿主細(xì)菌具有靶向作用，可用于控制食源性致病菌的生長，且不會殺害有益菌，從而延長食品保質(zhì)期。將噬菌體這種天然抗菌劑應(yīng)用于活性包裝，可以使包裝材料具備更強(qiáng)的抑菌能力，有效抑制食源性致病菌的生長，保障食品品質(zhì)。除此之外，包裝材料也可以為噬菌體提供保護(hù)，使其免受食品成分、環(huán)境因素等的影響，保持其穩(wěn)定性和活性，從而確保其在整個食品儲存過程中發(fā)揮持續(xù)的抗菌作用。

本期，我們將介紹噬菌體與活性包裝的概念，并探討和總結(jié)噬菌體作為抑菌劑在食品保鮮包裝中的應(yīng)用，以期為噬菌體在食品保鮮中的創(chuàng)新應(yīng)用提供理論支撐。

噬菌體的發(fā)現(xiàn)與特點

噬菌體，顧名思義，是寄生于細(xì)菌的病毒，其生命周期依賴于細(xì)菌的存活。它們在自然界中廣泛存在，數(shù)量龐大，是地球上最豐富的生物實體之一。噬菌體的發(fā)現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)末，科學(xué)家在霍亂弧菌和枯草芽孢桿菌中發(fā)現(xiàn)了具有強(qiáng)抗菌活性的物質(zhì)。噬菌體種類繁多，可以根據(jù)核酸組成和形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。大多數(shù)噬菌體屬于尾狀噬菌體，根據(jù)尾部的形態(tài)進(jìn)一步分為短尾、長尾不收縮和收縮尾三個家族。噬菌體的生命周期包括吸附、侵入、復(fù)制和裂解四個階段，最終導(dǎo)致宿主細(xì)菌裂解死亡，釋放出新的噬菌體顆粒。

除此之外，噬菌體對其宿主細(xì)菌具有高度特異性，甚至可以針對特定菌株進(jìn)行精準(zhǔn)感染。這種特異性由噬菌體表面蛋白與宿主細(xì)菌表面受體之間的相互作用決定。噬菌體分為裂解型和溶原型兩種類型，裂解型噬菌體會導(dǎo)致宿主細(xì)菌裂解死亡，而溶原型噬菌體會將其基因組整合到宿主細(xì)菌的基因組中，與宿主細(xì)菌共存。噬菌體的特點主要包括：

- 專性寄生：噬菌體只能感染細(xì)菌，無法感染其他生物。

- 特異性強(qiáng)：噬菌體對其宿主細(xì)菌具有高度特異性，甚至可以針對特定菌株進(jìn)行精準(zhǔn)感染。

- 生命周期：噬菌體的生命周期分為吸附、侵入、復(fù)制、裂解四個階段。

- 裂解型與溶原型：噬菌體分為裂解型和溶原型兩種類型。裂解型噬菌體會導(dǎo)致宿主細(xì)菌裂解死亡，而溶原型噬菌體會將其基因組整合到宿主細(xì)菌的基因組中，與宿主細(xì)菌共存。

噬菌體在活性包裝中的應(yīng)用

噬菌體作為一種天然的抗菌劑，具有宿主特異性強(qiáng)、安全性高、環(huán)境友好等優(yōu)點，在食品保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。將噬菌體應(yīng)用于活性包裝，可以使包裝材料具備更強(qiáng)的抑菌能力，有效抑制食源性致病菌的生長，延長食品保質(zhì)期。同時，包裝材料可以為噬菌體提供保護(hù)，使其免受食品成分、環(huán)境因素等的影響，保持其穩(wěn)定性和活性，從而確保其在整個食品儲存過程中發(fā)揮持續(xù)的抗菌作用。

為了將噬菌體應(yīng)用于活性包裝，需要選擇合適的復(fù)合材料對其進(jìn)行封裝或固定。常見的復(fù)合材料包括天然材料和合成材料，如殼聚糖、海藻酸鈉、聚乳酸、聚乙烯醇等。常見的封裝/固定方法包括物理包埋、物理吸附、共價固定和主客體相互作用等。這些方法可以有效地將噬菌體封裝或固定在包裝材料中，提高其穩(wěn)定性和活性，使其在食品保鮮過程中發(fā)揮更好的作用。

活性包裝中噬菌體的釋放機(jī)制

在活性包裝中，噬菌體的釋放機(jī)制直接影響其抗菌效果和持續(xù)時間。目前，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩種主要的噬菌體釋放機(jī)制：

1、水?dāng)U散機(jī)制

特點：這種機(jī)制主要依賴于水分的流動。當(dāng)包裝材料與食品接觸時，水分會進(jìn)入包裝材料，導(dǎo)致材料溶脹或溶解。這種溶脹或溶解作用會破壞材料結(jié)構(gòu)，從而使噬菌體從材料中釋放出來。

影響因素：包裝材料的溶脹性或溶解度：材料越容易溶脹或溶解，噬菌體釋放越快。

食品模擬劑的極性和親水性：極性和親水性強(qiáng)的食品模擬劑更容易進(jìn)入包裝材料，促進(jìn)噬菌體釋放。

2、自然擴(kuò)散機(jī)制

特點：噬菌體在包裝材料中的濃度高于食品表面，因此會自發(fā)地從包裝材料中擴(kuò)散到食品表面。

影響因素：

包裝材料與食品之間的親和力：親和力越低，噬菌體擴(kuò)散越快。

食品的孔隙率：孔隙率越大的食品，噬菌體擴(kuò)散越快。

揮發(fā)性化合物：揮發(fā)性化合物可以促進(jìn)噬菌體擴(kuò)散。

3、兩種釋放機(jī)制的差異

水?dāng)U散機(jī)制依賴于水分的流動，釋放速度較慢，但可以持續(xù)釋放；自然擴(kuò)散機(jī)制則不依賴于水分的流動，釋放速度較快，但釋放量有限。

噬菌體封裝/固定方法

將噬菌體應(yīng)用于活性包裝，需要解決其穩(wěn)定性問題，因此需要選擇合適的復(fù)合材料進(jìn)行封裝或固定。常見的噬菌體封裝/固定方法包括：

1. 物理包埋：將噬菌體包裹在載體材料中，如纖維、乳液、脂質(zhì)體、水凝膠和顆粒等。

優(yōu)點：操作簡單，成本較低。

缺點：封裝效率較低，噬菌體穩(wěn)定性較差。

2. 物理吸附：將噬菌體吸附于包裝材料的表面，如改性聚合物薄膜等。

優(yōu)點：操作簡單，成本低廉。

缺點：吸附強(qiáng)度較弱，易受環(huán)境因素影響。

3. 共價固定：通過形成共價鍵將噬菌體固定于包裝材料上，如聚乙烯、聚四氟乙烯等。

優(yōu)點：固定強(qiáng)度高，噬菌體穩(wěn)定性好。

缺點：操作復(fù)雜，成本較高。

4. 主客體相互作用：利用鏈霉親和素和生物素等具有高親和力的物質(zhì)，將噬菌體固定于包裝材料上。

優(yōu)點：固定強(qiáng)度高，噬菌體穩(wěn)定性好，可以實現(xiàn)對噬菌體的精準(zhǔn)控制。

缺點：成本較高。

總結(jié)

噬菌體作為天然的抗菌劑，在食品保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。將噬菌體應(yīng)用于活性包裝，可以有效地抑制食源性致病菌的生長，延長食品保質(zhì)期，并提升食品安全性。同時，包裝材料可以為噬菌體提供保護(hù)，使其免受食品成分、環(huán)境因素等的影響，保持其穩(wěn)定性和活性。

目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)了多種基于噬菌體的活性包裝材料，并探索了多種噬菌體封裝/固定方法。隨著材料科學(xué)、食品科學(xué)和包裝行業(yè)之間的跨學(xué)科合作不斷深入，基于噬菌體的活性包裝技術(shù)將會得到更加廣泛的應(yīng)用，有望為食品保鮮領(lǐng)域帶來新的突破！

作者：Ranksey