茶多酚复合衬垫的性能及其对鲜肉的保鲜效果

许琦炀，秦海容，郭凡，卢唱唱，徐丹，何叶子

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

茶多酚复合衬垫的性能及其对鲜肉的保鲜效果

许琦炀，秦海容，郭凡，卢唱唱，徐丹*，何叶子

(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)

在羧甲基纤维素钠/壳聚糖/蒙脱土复合衬垫中添加茶多酚(tea polyphenols，TP)制备抗氧化复合衬垫，用做市售冷鲜肉的保鲜包装。研究考察了茶多酚的含量对衬垫的水溶胀率、溶解度、网络结构、抗氧化能力以及对鲜肉保鲜效果的影响。由于茶多酚与羧甲基纤维素钠和壳聚糖间的相互作用，含茶多酚衬垫的网络结构变得更加致密，导致了溶胀率和溶解度的降低。同时，茶多酚的高效抗氧化性使衬垫具有显著的自由基清除能力，且随茶多酚含量的提高而增强。保鲜实验结果表明：在鲜肉的包装托盘中垫上复合衬垫，能有效延缓鲜肉的挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)含量、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)含量和菌落总数的增长，延长货架期并改善其外观，尤以茶多酚含量为10%的复合衬垫效果最好。

茶多酚；复合衬垫；抗氧化；鲜肉保鲜

猪肉是中国人重要的动物性食品之一。由于传统习惯，我国的居民大多偏向于购买热鲜和冷鲜猪肉。但大部分零售的热鲜或冷鲜猪肉都是在裸露或简易包装的状态下进行流通的，保质期短并易变色。而且，在流通过程中鲜肉会受到微生物和尘埃的污染，以及氧气的作用而加剧腐败变质，直接影响其食用品质与安全。随着经济条件的改善和文明程度的提高，人们对食品安全和营养越来越关注，因此包装在食品流通环节中所起到的保护作用也日益凸显。在这种背景下，可与食品发生相互作用，起到延缓食品组分氧化、抑制微生物生长等作用的活性食品包装便成为近年来包装的研究热点之一[1-2]。将活性食品包装应用于鲜肉保鲜，不但可有效延长货架期以减少食品浪费，也更符合现代人安全方便、卫生营养的消费需求。

天然可食性物质具有较高的安全性，将其用于食品包装是现代包装材料的发展趋势之一。如茶多酚(tea polyphenols，TP)是茶叶的提取物，具有极强的抗氧化活性，因而在活性包装中具有良好的应用前景。研究表明，茶多酚的抗氧化能力比丁基羟基茴香醚(BHT)、二丁基羟基甲苯(BHA)、异维生素C钠、VC和VE等都强[3]。国内外将茶多酚作为一种天然食品抗氧化添加剂进行了大量研究[4]，结果表明，茶多酚能够有效控制肉类脂质的氧化和失色，可有效延长冷藏猪肉的保质期[5-7]。此外，还可将茶多酚应用于鲜鱼[8]和香肠[9]等的保鲜。

为解决鲜肉包装中肉汁溢出加速腐败的问题，已采用羧甲基纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na)、壳聚糖(chitosan，CS)和蒙脱土(montmorillonite，MMT)等天然产物为原料制备出了一种具有高吸湿性的衬垫[10]。本研究进一步将具有强抗氧化性的茶多酚添加到该复合衬垫中，考察茶多酚含量对衬垫结构和性能的影响，并测定采用该衬垫包装的冷鲜猪肉的挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)含量、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)含量、菌落总数和感观评分，以评价该复合衬垫对鲜肉的保鲜效果。

1 材料与方法

1.1 实验材料与试剂

壳聚糖(脱乙酰度90.1%，分子质量为20万ku)，潍坊海之源生物制品有限公司；钠基MMT，美国nanocor公司；CaCl2，食品级，浙江巨化股份新联化工有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)，日本东京化成工业株式会社；茶多酚(咖啡碱含量<0.5%)，长沙华诚生物科技有限公司；羧甲基纤维素钠(黏度≥1 200 mPa·s)、MgO、H3BO3、浓H2SO4、甲基红、次甲基蓝、三氯乙酸、NaCl、甲醇、乙醇和冰乙酸，成都市科龙化工试剂厂；硫代巴比妥酸，上海科丰化学试剂有限公司；平板计数琼脂，杭州微生物试剂有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

84-1磁力搅拌器，上海梅颖浦仪表仪器制造有限公司；LGJ-10型真空冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司；DHG-9070A型鼓风干燥箱，上海鳌珍仪器制造有限公司；SP-756P紫外可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司；IR Prestige-21型傅里叶变换红外光谱仪，日本Shimadzu；JSM-6510LV型电子扫描显微镜，日本JEOL；SW-CJ-1FD洁净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；BXM-30R立式压力蒸汽灭菌器，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；DHP-9082电热恒温培养箱，上海齐欣科学仪器有限公司。

1.3 CMC-Na/CS/MMT/TP保鲜衬垫的制备

称取2 g羧甲基纤维素钠于100 mL去离子水中，搅拌至完全溶解。称取0.6 g壳聚糖于60 mL 1%的乙酸溶液中，搅拌至完全溶解，然后将二者混合均匀。称取0.13 g MMT，分散于20 mL体积分数1%的乙酸溶液中，超声30 min后加入到上述羧甲基纤维素钠与壳聚糖混合溶液中，搅拌均匀。

按羧甲基纤维素钠、壳聚糖与蒙脱土固体总质量的1%、5%和10%称取茶多酚，分别溶于10 mL去离子水中，搅拌均匀后倒入上述混合溶液中。将0.46 g CaCl2溶于10 mL去离子水后再加入上述溶液，搅拌均匀。静置交联一定时间后，将上述溶液倒入培养皿中，冷冻干燥32 h即得复合衬垫，称为CMC-Na/CS/MMT/TP-x，其中x为茶多酚的质量百分数。对照品CMC-Na/CS/MMT在制备过程中除不加茶多酚外，其余步骤与上述相同。

1.4 性能表征

1.4.1 衬垫的基本性能测定

1.4.1.1 溶胀率、溶解度的测定

将衬垫于真空干燥箱40 ℃烘12 h，称重得m0，立即浸入去离子水中，2 h后取出用滤纸小心吸除表面水分后称重m1。按式(1)计算溶胀率[11]：

溶胀率/%=[(m1-m0)/m0]×100

(1)

将上述浸泡后的样品，放入鼓风干燥箱中40 ℃烘至恒重，称量得质量m2。按式(2)计算溶解率：

溶解度/%=[(m0-m2)/m0]×100%

(2)

1.4.1.2 红外光谱的测定

取少量衬垫与溴化钾压片后，采集红外光谱，扫描范围为450～4 000 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描32次。

1.4.1.3 衬垫表面形态的测定

将样品喷金后，采用扫描电镜观察其表面形貌。

1.4.1.4 衬垫的自由基清除活性测定

参照MAYACHIEW等[12]及钟宇等[13]的试验方法并作适当调整后，测定了衬垫的DPPH自由基清除活性。具体为将0.17 g样品剪碎放入100 mL蒸馏水中搅拌，转速为200 r/min，温度为(25±0.5)℃。定时吸取溶液1 mL加入到4 mL的1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)甲醇(150 μmol/L)溶液中混匀，避光静置30 min使清除自由基反应充分发生，然后采用紫外可见吸光光度计测定溶液在516 nm处的吸光度值。采用去离子水做空白对照，按式(3)计算自由基清除活性：

DPPH自由基清除活性/%=(1-Asample)×100/Acontrol

(3)

式中，Asample为样品的吸光值，Acontrol为空白对照的吸光值。

1.4.2 衬垫对新鲜猪肉保鲜效果的测定

肉品采用永辉超市冷鲜肉专柜新鲜精品后腿猪肉。将后腿肉打碎成肉末后，称取等量新鲜猪肉末分别置于无衬垫、有CMC-Na/CS/MMT衬垫和有不同茶多酚含量的CMC-Na/CS/MMT/TP衬垫的塑料托盘中，封上保鲜膜，于4 ℃贮藏。第0、2、3、4、5天分别测定各组鲜肉的各项理化指标，并进行感官评定，至TVB-N值超标。

1.4.2.1 TVB-N值的测定

TVB-N值的测定选用半微量凯氏定氮法，定量选取与衬垫接触及其上层各占50%的肉样，参照GB/T 5009.44—2003中4.1进行检测。根据国标GB/T9959.2—2008中规定的TNB-N≤15 mg/100 g对猪肉新鲜度进行评价。

1.4.2.2 感官评价

根据国标GB/T9959.2—2008中的感官要求制定了表1。组织6名学习过感官评定的人据表1对待测样品进行感官评定，最后评分为去掉最高分与最低分的平均值。

1.4.2.3 脂质过氧化程度的测定

参考LOFIEGO等[14]的方法，采用TBARS法进行测定。准确称取去除筋腱等结缔组织的碎肉10 g于100 mL离心管中，加入25 mL质量分数20%的三氯乙酸(trichloroacetic acid，TCA)和20 mL蒸馏水，10 000 r/min高速匀浆30 s，于4 ℃离心15 min，转速为5 500 r/min，取上清液并过滤。于25 mL比色管中各加入2 mL上述滤液和TBA(0.02 mol/L)溶液，沸水浴加热20 min，同时做空白对照(2 mL TCA-H2O(体积比1∶1)+2 mL 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA))，冷却至室温，在532 nm波长处测定混合液的吸光度A，每个样品重复3次，结果取平均值。以丙二醛(malondialdehyde, MAD)的含量来表示的硫代巴比妥酸反应产物值的计算公式如下：

TBARS值/(mgMAD·kg-1)=A×7.8

(4)

表1 感官评定指标评分标准

1.4.2.4 细菌总数的测定

细菌总数参照GB/T 4789.2—2010《食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定。

2 结果与分析

2.1 衬垫的红外谱图分析

茶多酚粉末和复合衬垫的红外光谱图如图1所示。从茶多酚红外谱图中可观察到3 000～3 500 cm-1区间有很强的宽羟基缔合特征伸缩振动吸收峰[15]，在1 000～1 800 cm-1范围有大量的苯环骨架、羰基以及亚甲基等的振动峰[16]。与CMC-Na/CS/MMT的谱图1(a)相比，CMC-Na/CS/MMT/TP-5和CMC-Na/CS/MMT/TP-10的谱图1(c)和图1(d)中在1 152 cm-1处出现了一个微弱的峰，可能是茶多酚中酯类的C—O—C反对称伸缩振动峰(如图1中箭头所示)[16]。另外，在谱[图1(a)]中，羟基中的O—H伸缩振动峰位于3467 cm-1。随着多酚含量的增加，该峰变窄并向低波数偏移，在谱[图1(d)]中偏移至3 459 cm-1。这可能是由于羧甲基纤维素钠和壳聚糖中的大量羟基与茶多酚中的酚羟基形成了氢键缔合，导致O—H的振动频率降低。由此说明，添加到衬垫中的茶多酚与衬垫中的高分子基材产生了一定的相互作用。

图1 CMC-Na/CS/MMT(a),CMC-Na/CS/MMT/TP-1(b)，CMC-Na/CS/MMT/TP-5(c)，CMC-Na/CS/MMT/TP-10(d)以及茶多酚(e)的红外光谱图Fig.1 Infrared spectra of CMC-Na/CS/MMT (a), CMC-Na/CS/MMT-1 (b), CMC-Na/CS/MMT-5 (c), CMC-Na/CS/MMT-10 (d), and TP (e)

2.2 衬垫的溶胀和溶解特性

茶多酚的含量对复合衬垫在水中的溶胀率和溶解度的影响如图2所示。

图2 茶多酚含量对复合衬垫在水中的溶胀率和溶解度的影响Fig.2 Effects of TP content onswelling ratio and solubility of composite pads in water

随着茶多酚含量的增加，复合衬垫在水中的溶胀率和溶解度都显著下降。相较于CMC-Na/CS/MMT，CMC-Na/CS/MMT/TP-10的溶胀率和溶解度分别降低了62.9%和41.3%。这可能是由于茶多酚与羧甲基纤维素钠和壳聚糖间的相互作用逐渐增强，在衬垫内部形成了更多的交联点使其网络结构更为紧密。加之茶多酚中的多酚化合物含有疏水基团，降低了复合衬垫的亲水性。衬垫溶解度的降低可减少应用时衬垫在鲜肉上的粘附，提高消费者的接受度。

2.3 衬垫的表面形貌

衬垫表面的扫描电镜图如图3所示。其中，图3-(a)～(d)分别为CMC-Na/CS/MMT衬垫和不同茶多酚含量的CMC-Na/CS/MMT/TP衬垫放大120倍的表面形貌图。从中可看出CMC-Na/CS/MMT衬垫具有疏松的网状结构，孔径可达几十至数百微米。而添加的茶多酚后，衬垫的结构更为紧密，孔的数量和大小均显著降低。将放大倍数增至1 500后，如图3-(e)～(h)所示，相较于CMC-Na/CS/MMT，CMC-Na/CS/MMT/TP衬垫中孔内壁表面出现了明显的褶皱。这可能是茶多酚与咖啡碱互相作用生成的不溶性聚合物茶乳酪所导致[17]。

图3 CMC-Na/CS/MMT(a和e)，CMC-Na/CS/MMT/TP-1(b和f)，CMC-Na/CS/MMT/TP-5(c和g)以及CMC-Na/CS/MMT/TP-10(d和h)的扫描电镜图(其中a、b、c和d为放大120倍的图片，e、f、g和h为放大1500倍的图片)Fig.3 SEM images of CMC-Na/CS/MMT (a & e), CMC-Na/CS/MMT/TP-1(c & f), CMC-Na/CS/MMT/TP-5(e & g) and CMC-Na/CS/MMT/TP-10 (c & h). a, b, c, and d were images with a magnification of 120x, while e, f, g, and h were images with a magnification of 1500x

2.4 衬垫的抗氧化性能

DPPH自由基清除能力被认为是评价物质抗氧化能力的标准方法之一[18-19]。由图4可以看出，CMC-Na/CS/MMT衬垫几乎不具有自由基清除能力。而加入茶多酚后，衬垫的自由基清除能力显著提高(P<0.05)，且随茶多酚含量的增加而增强。当茶多酚含量为10%时，衬垫的自由基清除能力可达到72.8%。

图4 茶多酚对复合衬垫抗氧化性能的影响Fig.4 Effects of TP on the antioxidant activity of composite pads

2.5 衬垫对肉品的保鲜效果

图5所示为各组鲜肉样品的TVB-N值、TBARS值、菌落总数和感官评分在贮藏期间的变化。由图5-(a)可知，各组样品的TVB-N值均随贮藏时间的延长而增加，但增加速率显著不同。其中，空白对照组的TVB-N值增加速率最快，在冷藏的第3天已接近GB/T9959.2—2008对鲜猪肉的规定标准15mg/100g；其次为CMC-Na/CS/MMT衬垫组，在第4天也已超标。而CMC-Na/CS/MMT/TP-1、CMC-Na/CS/MMT/TP-5和CMC-Na/CS/MMT/TP-10衬垫组的TVB-N值增加速率均较为缓慢，在第5天才略微超过15 mg/100 g， 尤其是CMC-Na/CS/MMT/TP-10衬垫组对蛋白质分解的抑制效果显著。

如图5-(b)所示，各组样品的TBARS值也表现出相同的变化规律。通常新鲜肉品的脂肪酸败临界TBARS值在0.5～0.7 mg/kg[20-21]，超过即为发生氧化酸败，不能食用。空白对照组的TBARS值在贮藏期间上升速率较快，在第5天时已经超过了新鲜肉标准。而有衬垫的四组样品的TBARS值前3 d上升缓慢，尤其是CMC-Na/CS/MMT/TP各组，鲜肉的脂肪氧化速率明显降低。之后上升速率虽有所加快，但第5天时仍在规定范围内。且CMC-Na/CS/MMT/TP-10衬垫组的TBARS值上升速率最慢，与其他组差异显著(P<0.05)。

根据GB/T 9959.2—2008《分割鲜冻猪瘦肉》中的规定，新鲜肉的菌落总数对数值应不大于6.0 lgCFU/g。由图5-(c)可知，空白对照组的菌落总数对数值在第4天已超过该标准，CMC-Na/CS/MMT、CMC-Na/CS/MMT/TP-1和CMC-Na/CS/MMT/TP-5衬垫组的菌落总对数值在第5天也超标，但CMC-Na/CS/MMT/TP-10衬垫组在第5天仍未超标。由此说明茶多酚的添加可在一定程度上抑制细菌的生长，与刘国庆等人的结果一致[6]。

图5-(d)所示为各组样品的感官评分结果。在第0天和第1天，各组样品的感官评分值均无显著性差异。而在第3天，空白对照组的评分值显著低于CMC-Na/CS/MMT和CMC-Na/CS/MMT/TP各组。第4-5天，CMC-Na/CS/MMT/TP衬垫组的感官评分显著高于其他组样品(P<0.05)，尤以CMC-Na/CS/MMT/TP-10组得分最高。这说明加入茶多酚的衬垫可有效保持鲜肉的外观品质，具有较好的应用价值。

图5 各组鲜肉中TVB-N值、TBARS值、菌落总数和感官评分随时间的变化Fig.5 Variations of TBA, TVB-N, total bacterial counts and sensory scores of pork in different groups with time

3 结论

本研究在CMC-Na/CS/MMT复合吸湿衬垫中添加了不同浓度的茶多酚，发现茶多酚的加入使复合衬垫的网络结构变得更加致密，因而溶胀率和溶解度有所降低。同时，茶多酚的强抗氧化性使得复合衬垫的DPPH自由基清除能力显著提高。将各衬垫应用于新鲜猪肉的保鲜，结果表明含茶多酚的复合衬垫能有效延缓鲜肉的腐败，降低脂肪的氧化速率，抑制细菌的生长，并改善其外观品质。茶多酚含量为10%的衬垫可将冷藏鲜肉的保质期由不加衬垫时的3 d延长至5 d。后期研究可增加茶多酚的浓度或与挥发性抗菌剂联用以进一步提高衬垫的保鲜效果。该复合衬垫所用原料均来源于天然产物，绿色安全且可降解，在鲜肉和其他食品包装方面具良好的应用前景。

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Properties of composite pad containing tea polyphenols and effects on preserving fresh pork

XU Qi-yang, QIN Hai-rong, GUO Fan, LU Chang-chang, XU Dan*, HE Ye-zi

(College of Food Science, Southwest University,Chongqing 400715,China)

Tea polyphenols (TP) was added into composite pads which has sodium carboxymethyl cellulose (CMC-Na), chitosan (CS) and montmorillonite (MMT) to function as antioxidant pads in chilled fresh pork preservation. The effects of TP content on swelling ratio, solubility, network structure, compressive strength, color, antioxidant activity and preservative effects on chilled fresh pork of composite pads have been investigated. The pad swelling ratio, water solubility, net frame structure and antioxidantive activities were studied. It was found that swelling ratio and water solubility were decreased due the interactions between TP and polymer matrix (CMC-Na and chitosan). Moreover, as a powerful antioxidants, TP provides the pads significant free radical scavenging activity, and the effect was content dependent. The preservation experiments showed that the composite pads placing at the bottom of plastic tray, the increasing rates of total volatile base nitrogen (TVB-N), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and total bacterial counts were significantly reduced, shelf-life and the appearance of the packaged fresh pork both got improved. Therefore, the antioxidative composite pad developed in this study is environmental friendly, safe and efficient. It has great potential in packaging for fresh pork and other foods.

tea polyphenols; composite pad; antioxidation; fresh pork preservation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201701041

本科生(徐丹副教授为通讯作者,E-mail: xud@swu.edu.cn)。

中央高校基本科研业务费重点项目(XDJK2016B012)；重庆市社会事业与民生保障科技创新专项一般项目(cstc2015shmszx80011)；国家级大学生创新创业训练计划(201610635014)

2016-04-24，改回日期：2016-07-06