丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜保鲜效果的影响

张慧芸，郭新宇

（河南科技大学食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023）

丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜保鲜效果的影响

张慧芸，郭新宇

（河南科技大学食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023）

研究丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜冷藏期间感官品质和货架期的影响。测定生肉糜样品在（4±1）℃冷藏期间细菌总数、pH值、硫代巴比妥酸反应物值、高铁肌红蛋白含量以及感官品质随时间的变化情况。结果表明：添加丁香精油可提高壳聚糖可食性膜的抗菌和抗氧化活性。包裹丁香精油-壳聚糖复合可食性膜可有效抑制生肉糜菌落总数和高铁肌红蛋白含量的增加；同时还可抑制贮藏过程中的脂肪氧化，对感官品质具有良好的保持作用，在（4±1）℃条件下贮藏期可达10～12 d，明显提高了生肉糜贮藏过程中的品质和货架期。丁香精油-壳聚糖复合膜可作为可食性包装膜延长生肉糜冷藏期间的货架期。

壳聚糖；丁香精油；生肉糜；抗菌；抗氧化

随着现代食品技术的发展和对绿色食品的推崇，可食性膜已成为保鲜与包装领域研究的热点[1]。壳聚糖因其独特分子结构，是天然多糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖；它无毒、生物相容性好、可生物降解，具有抑菌性及良好的成膜性[2-3]。可食性膜中可添加活性成分，包括抗菌剂、抗氧化剂、色素、风味物质、营养强化剂和香辛料等[4-5]。丁香精油是从丁香树的花蕾、叶子等提取的芳香精油，为我国GB 2760—2011《食品添加剂使用标准》规定允许使用的食用香料。丁香油主成分为丁香酚、β-丁香烯、乙酰丁香酚，以及甲基正戊基酮、水杨酸甲酯等[6]，具有良好的抑菌抗氧化效果[7-9]。虽然多数精油被公认为是安全的，但由于其具有较强烈的风味，在有效抗菌剂量使用下通常会影响食品的风味，限制了其作为食品防腐剂的使用[8]。与直接添加抗菌剂到食品中相比，结合到可食性膜中的抗菌剂可逐渐释放到食品表面，可食性膜作为载体结合少量抗菌剂即可达到延长食品货架期的目的[10]。近年来，国内外研究主要集中在添加活性物质对可食性膜性能的影响[4-5,10]，而对添加活性物质可食性膜应用在食品保藏方面的研究甚少。本实验以壳聚糖为原料，甘油为增塑剂，添加具有抑菌抗氧化作用的丁香精油，制备丁香精油-壳聚糖复合可食性膜，研究复合膜对生肉糜4 ℃冷藏期间细菌总数、物理化学性质如pH值、硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid-reactive substances，TBARS）值和高铁肌红蛋白

（metmyoglobin，MetMb）含量，以及感官品质的影响，为开发应用新型可食包装技术提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

壳聚糖（脱乙酰度95%） 南通兴成生物制品厂；丁香油（丁香酚含量＞90%） 上海铭睿生物科技有限公司；甘油、溴化钠 天津博迪化工有限公司；三氯乙酸（分析纯）、硫代巴比妥酸 中国医药集团上海化学试剂公司；营养琼脂培养基 北京陆桥技术有限责任公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司；TU-1800紫外-可见光分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；DK-S24型电热恒温水浴锅 上海森信实验仪器有限公司；JD500-2电子天平 沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；AL104精密电子天平 上海天平仪器厂；BCD-216ZDJ电冰箱 青岛海尔股份有限公司；DG-500型气流式超微细度粉碎机 武汉爱斯佩科学仪器有限公司；PHS-25型pH计 上海精科雷磁仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜的制备方法

将壳聚糖溶于1%醋酸溶液中配制成2 g/100 mL壳聚糖溶液，加热至60 ℃，搅拌使壳聚糖完全溶解，冷却后加入0.5 g/100 mL甘油作为增塑剂，过滤，加入体积分数2%丁香精油，搅拌均匀，倒入抽滤瓶中，在0.1 MPa真空条件下抽气0.5～2 h使溶液脱气，吸取5 mL的成膜液倒入有机玻璃皿（直径8 cm）中，在60 ℃的干燥箱中干燥3 h成膜。之后在装有饱和NaBr溶液的干燥器中（56%，20 ℃）平衡48 h，待用。

1.3.2 肉样的处理

超市购新鲜猪肉，去除筋膜及多余的脂肪，使瘦肉与肥肉的比例为1∶4，然后用绞肉机绞碎，加入2%食盐混匀后，制成大约7.5 cm（直径）×1.5 cm（厚度）的肉饼。随机分成3 组，每组15 份，第1组未包裹膜为对照组，第2组为包裹壳聚糖膜组（CH），第3组为包裹丁香精油-壳聚糖复合膜组（CEO+CH），每两个肉饼放入一个三乙酸纤维素酯（cellulose triacetate，CT）盒中，用保鲜膜封好，（4±1）℃条件下保存，分别在第0、3、6、9、12天测定各项指标。

1.3.3 pH值的测定

采用pH计，按照GB/T 9695.5—1998《肉与肉制品pH测定》进行。将10 g肉样研磨后加入90 mL蒸馏水，混匀振荡30 min，过滤后的滤液用pH计测定pH值。

1.3.4 菌落总数的测定

按照GB 4789.2—2003《食品卫生微生物学检测：菌落总数测定》。评价标准对照肉质量卫生指标菌落总数一般建议标准（新鲜肉为1～104CFU/g，次鲜肉为104～106CFU/g，变质肉为106CFU/g以上）执行。称取被检样品10 g，放入90 mL无菌生理盐水中，在摇床中振摇30 min，然后取1 mL上清液进行加倍递增稀释，采用普通营养琼脂培养基平板倾注法，在37 ℃条件下有氧培养48 h后记数，结果以菌落总数的对数值（lg（CFU/g））表示。

1.3.5 TBARS值的测定

参照Faustman等[11]的方法，略加改进。称取肉样0.3 g，加3 滴抗氧化剂，然后加入3 mL TBA溶液，混匀，加入17 mL TCA-HCl溶液，沸水浴中保持30 min，取出自然冷却，再取4 mL上述溶液，加入4 mL氯仿，3 000 r/min离心10 min，532 nm波长处测吸光度。按式（1）计算TBARS值。

式中：A532nm为溶液的吸光度；m为样品质量/g；9.48为常数。

1.3.6 MetMb含量的测定

参照Krzywick[12]方法，并加以改进。取5 g肉馅置于50 mL已 加有5 mL冰冷磷酸缓冲液（pH 6.8，40 mmol/L）的聚乙烯离心管中，4 000 r/min均质10 s，4 ℃，10 000 r/min冷冻离心15 min，过滤取上清液，测量700、572、527 nm波长处的吸光度。吸光度以磷酸缓冲液为对照。MetMb含量按式（2）计算（＜40%为好）。

1.3.7 感官指标评价

参照Pohlman等[13]方法。采用5 分制评定肉糜样品的颜色、气味和总体可接受性。感官评定小组由10 名经过培训成员组成，均来自河南科技大学食品与生物工程学院。分别在不同冷藏时间（0、3、6、9 d和12 d）对样品进行感官评定。感官评定在控制温度、湿度及灯光的单独感官评定小室中进行。肉糜感官评价标准如下：

1.4 数据分析

所得数据均为3 次重复的平均值，用Statistix 8进行数据分析，平均数之间显著性差异（P＜0.05）通过最小显著差值进行，用Sigma Plot 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜pH值的影响

图1 丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜冷藏期间pH值变化的影响Fig.1 Effect of chitosan-based ☒lms on pH value of pork patt ies during storage

从图1可以看出，随着冷藏时间的延长，对照组与处理组生肉糜pH值均呈上升趋势。在第3天时，处理组生肉糜pH值与对照组相比差异不显著（P＞0.05）。第6天后，对照组和处理组生肉糜pH值均显著升高（P＜0.05），CH处理组和CEO+CH处理组pH值均显著低于对照组（P＜0.05）。生肉糜冷藏期间pH值变化可能由于细菌对肌肉中葡萄糖的分解产酸和肉糜中腐败微生物代谢物的积累引起[14-15]，说明壳聚糖膜及丁香精油-壳聚糖复合膜在生肉糜冷藏期间发挥了抑菌作用，减慢了生肉糜的腐败变质程度。

2.2 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜菌落总数的影响

图2 丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜冷藏期间菌落总数的影响Fig.2 Effect of chitosan-based ☒lms on standard plate count of pork patties during storage

如图2所示，在生肉糜冷藏期间，对照组和处理组菌落总数均随着贮藏时间的延长而增加，CEO+CH处理组细菌总数低于对照组和CH处理组，差异显著（P＜0.05）；CH处理组在第6天时菌落总数显著低于对照组（P＜0.05），表明丁香精油-壳聚糖复合膜和壳聚糖膜本身都能显著抑制生肉糜菌落总数的增加。随着时间的延长，对照组细菌总数快速增加，在第6天时达到5.66（lg（CFU/g），此时的生肉糜已经出现变味和变色[16]，在第12天时对照组菌落总数达到7.20（lg（CFU/g）），而CH处理组为6.00（lg（CFU/g）），CEO+CH处理组仅为5.62（lg（CFU/g））。与对照组比较，CH处理组和CEO+CH处理组可延长6 d微生物货架期。

壳聚糖对许多食品腐败菌和致病菌具有抗菌效果[17]。与对照组相比，CH处理组和CEO+CH处理组细菌总数显著减少，另由图1可知，在冷藏期间CH和CEO+CH处理组的pH值变化范围为5.86～6.18，表明CH和CEO+ CH处理组具有较强的抑菌效果，且研究表明采用低温（4 ℃）冷藏有利于提高壳聚糖可食性膜的抑菌活性[18]。许多研究表明丁香精油具有抗菌活性[7-8]，具备作为天然防腐剂应用于食品尤其是肉制品中的潜力。研究表明向壳聚糖可食性膜中添加丁香精油可有效提高其对生肉糜的抗菌效果。

2.3 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜TBARS值的影响

图3 丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜冷藏期间TBARS值的影响Fig.3 Effect of chitosan-based ☒lms on TBARS of pork patties during storage

TBARS法广泛应用于分析肉制品的脂质氧化程度。如图3所示，在第3天时，对照组及处理组TBARS值之间无显著差异（P＞0.05）。在第6天时，CEO+CH处理组TBARS值与对照相比差异显著（P＜0.05）；第9天后，CEO+CH处理组生肉糜TBARS值显著低于对照组和CH处理组（P＜0.05），表明向壳聚糖可食性膜中添加丁香精油可提高其对生肉糜脂质氧化的抑制作用。Camo等[19]研究表明采用含牛至提取物（主要成分为酚类化合物）的可食性膜包裹牛排，可提高其氧化稳定性。Georgantelis等[20]将壳聚糖-迷迭香提取物复合可食性膜应用于生猪肉肠冷藏保存实验，结果表明复合膜可起到较好的抗氧化作用，延长生猪肉肠的货架期。丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜脂质氧化的抑制作用可能与丁香精油中含有具有抗氧化活性的酚类物质有关[6]。结果表明，丁香精油-壳聚糖复合膜可作为抗氧化活性包装延缓肉制品的脂质氧化。

2.4 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜高铁肌红蛋白（MetMb）含量的影响

图4 丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜冷藏期间MetMb含量的影响Fig.4 Effect of chitosan-based ☒lms on MetMb content of pork patties during storage

如图4所示，在生肉糜冷藏期间，对照组和处理组MetMb含量均随时间的延长而增加，差异显著（P＜0.05）。MetMb含量变化与生肉糜颜色值的变化趋势一致。生肉糜冷藏3 d后，对照组MetMb含量显著高于CH和CEO+CH处理组（P＜0.05）。在第6天时，CEO+CH处理组MetMb含量显著低于对照组和CH组（P＜0.05）。第9天后，CH和CEO+CH处理组MetMb含量无显著性差异（P＞0.05）。

肉的颜色是影响消费者购买的重要感官品质之一[21]。肌红蛋白是表现肉颜色的主要成分。肌红蛋白与氧气结合程度不同，可呈现出3 种不同的颜色：无氧状态下未被氧化的肌红蛋白呈紫红色；高氧分压下充分氧化的氧合肌红蛋白（MbO2）呈鲜红色；而在低氧分压状态下未充分氧化所形成高铁肌红蛋白（MetMb）则呈褐色[22]。高铁肌红蛋白的积累是导致生肉糜逐渐由红色变为褐色的主要因素[23]。可通过降低高铁肌红蛋白浓度提高氧合肌红蛋白浓度保留肉的鲜红色。CH和CEO+CH处理组高铁肌红蛋白含量低可能由于丁香精油具有清除肉中产生自由基的能力，另外壳聚糖也起到抗氧 化作用[24]。

2.5 丁香精油-壳聚糖复合可食性膜对生肉糜感官品质的影响

如图5所示，随着冷藏时间的延长，对照组和处理组生肉糜的颜色、气味和总体可接受性分值均降低。由图5a可知，对照组和处理组颜色分值均随冷藏时间的延长而降低。在第12天时，对照组颜色分值显著低于处理组（P＜0.05），达到不可接受分值1.3；CH和CEO+CH处理组颜色分值在可接受程度之内，分别为2.2、2.8 分，这是因为丁香精油在冷藏期间从CEO+CH复合膜中释放出来，对生肉糜起到抗氧化作用，丁香精油和壳聚糖可单独或协同作用抑制生肉糜冷藏期间的微生物生长和脂质氧化，因此CH和CEO+CH处理组仅出现轻微变色。

由图5b可知，在生肉糜冷藏期间，对照组和处理组气味分值均随时间的延长而降低。第6天后，对照组气味分值显著降低（P＜0.05），在第9天时，气味分值低于2 分，感官上不可接受。第6天时，CH和CEO+CH处理组之间气味分值无显著差异（P＞0.05）。第9天时，对照组及处理组之间气味分值出现显著差异（P＜0.05）。在整个冷藏期间，CH 和CEO+CH处理组的气味分值均在可接受范围内。丁香精油并没有对生肉糜的气味产生负面影响，这可能由于一方面添加量较少，另一方面感官评定小组成员普遍接受了丁香精油的香气，而壳聚糖本身无异味，更适合添加到食品中[25]。

由图5c可知，第3天时，对照组总体可接受分值显著低于CH和CEO+CH处理组（P＜0.05）。对照组和CH处理组总体可接受分值分别在第9天和第12天低于2 分，为感官不可接受。在整个冷藏期间，CEO+CH处理组保持在可接受感官品质范围内。感官分析结果表明，与对照组相比CH和CEO+CH处理组可延长3～6 d货架期。

图5 丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜冷藏期间感官评分的影响Fig.5 Effect of chitosan-based ☒lms on sensory evaluation of pork patties during storage

3 结 论

采用壳聚糖膜以及丁香精油-壳聚糖复合膜对生肉糜进行包裹处理，比较其对保鲜效果的影响。通过对pH

值、菌落总数、高铁肌红蛋白、TBARS值、感官评分的测定，表明添加丁香精油可提高壳聚糖可食性膜的抗菌和抗氧化活性，丁香精油-壳聚糖复合膜具有明显的保鲜效果，在（4±1）℃条件下贮藏期达10～12 d。单独使用壳聚糖膜也能有效抑制生肉糜贮藏过程中的微生物腐败以及脂质氧化，具有良好的保鲜效果。

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Effect of Chitosan Films Incorporated with Clove Essential Oil on Quality and Shelf Life of Pork Patties

ZHANG Hui-yun, GUO Xin-yu
(College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China)

The objective of this study was to investigate the effect of chitosan (CH) edible fi lms incorporated with clove essential oil (CEO) on the quality and shelf life of pork patties stored at (4 ± 1) ℃ for 12 days. Microbiological parameters, pH, thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) value, metmyoglobin (MetMb), and sensory quality were measured on all the samples. A microbiological shelf-life extension of 6 days was achieved for the CH- and CEO + CH-treated groups when compared to the control group. Wrapping with CEO + CH composite fi lm tended to retard the increases in TBARS values and MetMb content. In addition, the composite fi lm maintained the acceptable sensory quality of pork patties throughout the storage period. The results indicated that CEO + CH composite fi lm could be a promising packaging fi lm for extending the shelf-life of pork patties.

chitosan; clove essential oil; pork patties; antimicrobial activity; antioxidant

TS206.4；TS205.7

A

1002-6630（2014）18-0196-05

10.7506/spkx1002-6630-201418038

2013-11-03

国家自然科学基金-河南人才培养联合基金项目（C2003）

张慧芸（1977—），女，副教授，博士，主要从事天然产物活性研究。E-mail：zhanghuiyun21@163.com