牛至精油活性膜对黑鱼片的保鲜效果

2018-03-11杜云飞樊立源沈春华

食品与机械 2018年12期

杜云飞樊立源沈春华

(1. 上海海洋大学食品学院，上海 201306；2. 上海海洋大学食品热加工工程中心，上海 201306)

牛至精油是一种淡黄色透明液体，含有30多种抗菌物质，具有安全、高效和绿色的抑菌功能。牛至精油主要是由香芹酚、百里酚组成，其中二者的比例是决定牛至精油杀菌效果的主要指标。牛至精油中的活性成分主要为萜晞类和酚类物质，由于其脂溶性和表面活性较强，所以具有较好的抑菌效果。牛至精油的抑菌机制主要表现在其活性成分十分容易通过细菌细胞膜，在细胞体内促使大量水分积聚，造成菌体细胞膨胀，使细胞内容物流失，菌体死亡；同时，处于细菌体内的活性成分还可渗入细胞器，阻止线粒体吸取氧而杀菌[1]。而且，牛至精油还具有毒性低，使用安全，成本低和经济效益高的优点，国内外对牛至精油在保鲜领域也均有研究[2-4]。

目前塑料薄膜在活性包装的应用越来越广泛，引起了人们的极大重视。其中抗菌包装属于活性包装的一种，在流延制备过程中，将抑菌剂与树脂基料按一定比例混合，通过双螺杆挤出机挤出造粒，使制造的薄膜材料具有抑制或者杀灭细菌的能力。现今市场上的塑料包装常用材料多为PE、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。PE为白色蜡状半透明材料，柔而韧，无毒，具有优越的介电性能；水分透过率低，对有机蒸气透过率则较大；化学性质稳定，室温下耐盐酸和氢氧化钠等各种化学物质的腐蚀。国内外对聚乙烯膜保鲜已有大量研究[5-7]，方天等[7]开发了具有金属螯合活性的聚乙烯薄膜，先用紫外/O3清洁剂清洗纯聚乙烯薄膜表面以产生活性羧酸基团，然后交联剂通过在预处理的PE表面的羧酸基团与交联剂的胺基团之间形成酰胺键而与膜表面接触；然后，通过酰胺键将聚(丙烯酸)(PAA)连接到胺改性的PE表面上，结果表明，螯合剂PAA以(9.12±0.71) nmol羧基/cm2的密度成功附着到表面，并显示铁螯合活性。EVOH优良的高阻隔性使其在保鲜薄膜的研究也日益剧增[8-10]，EVOH是乙烯—乙烯醇的无规共聚物，是一种链状结构的结晶性聚合物，是目前较好的阻隔性材料，可有效阻隔O2、CO2及其他气体的渗透，由于其含有大量的羟基，因而对水分比较敏感，透湿性比较大[11]。Virginiat等[12]开发了一种新型的抗菌活性袋，其由PP/EVOH薄膜与牛至精油或柠檬醛组成，气调成分为12%CO2和4%O2，结果表明，通过在PP薄膜上涂覆EVOH可以增加PP薄膜的抗拉强度，抗菌试验表明含牛至精油或柠檬醛的薄膜可以抑制微生物生长。

含有牛至精油的PE和EVOH活性膜对黑鱼片的保鲜效果仍未有研究，故本研究拟选用牛至精油作为薄膜中的抑菌剂，采用流延法制备EVOH和PE抑菌薄膜，并测试薄膜的基本性能。将用抑菌膜包装好的黑鱼贮藏在4 ℃条件下，对其进行保鲜试验测试。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验材料

PE：上海精析化工科技有限公司；

EVOH：日本可乐丽公司；

黑鱼：购于上海泥城大润发超市；

牛至精油：上海麦克林生化科技有限公司；

2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸、氯化钠：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

平板计数琼脂：化学纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要试验设备

双螺杆挤出机：LSSL-20型，上海科创像塑机械设备有限公司；

切粒机：SG-20型，上海科创像塑机械设备有限公司；

流延机：LY300型，上海科创像塑机械设备有限公司；

热封机：AC-220V型，上海科创像塑机械设备有限公司；

智能电子拉力实验机：XLW型，济南兰光机电技术有限公司；

透光率/雾度测试仪：WGT-S型，上海精科仪器有限公司；

气体渗透仪：G2/132型，济南兰光机电技术有限公司；

pH计：PH-100型笔式，上海平轩科学仪器有限公司；

电子天平：UTP-313型，上海花潮电器有限公司；

分光光度计：U-3900型，日本株式会社日立高新技术科学那珂事业所；

无菌均质机：JX-05型，上海净信实业发展有限公司；

数显高速分散均质机：FJ200-SH型，上海标本模型厂；

恒温加热磁力搅拌器：DF-101S型集热式，巩义市予华仪器有限责任公司；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9023A型，上海一恒科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 制备抑菌包装袋首先将树脂基料烘干，再与一定比例的牛至精油混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出，经切粒机制造出具有抑菌性的树脂颗粒。将其再次烘干后，通过流延机流延成膜。制备过程中，发现当牛至精油含量为6%时，无法制备出薄膜，故本试验所加牛至精油浓度为5%。最后使用热封机将膜制备成具有抑菌成分的保鲜包装袋(留一端开口)。

按以上方法，制备出4种包装袋：PE空白袋(A)、PE+牛至精油抑菌袋(B)、EVOH空白袋(C)、EVOH+牛至精油抑菌袋(D)，厚度均为(40±5) μm，大小为15 cm×20 cm。

1.2.2 包装袋机械性能测试使用电脑测控拉力实验机测试包装袋的抗张强度和伸长率，分别从4组包装袋上裁剪15 mm×120 mm的长方形状薄膜小长条，平均每种包装膜裁剪20段小长条，分别经过测试后，记录数据，取其平均值。

1.2.3 氧气透过率测试参考GB/T 1038—2000，使用气体渗透仪测试。将4种薄膜裁取成适当大小的试样，在规定的温湿度条件下，设置试验时间4 h。多次测量，记录数据，取平均值。

1.2.4 透光率/雾度测试 4种薄膜分别裁取适当大小作为试验样，使用透光率/雾度测试仪测试。每个样品测试5次，取平均值，并作好记录。

1.2.5 黑鱼样品处理将黑鱼在低温放血后，去头、内脏、皮和骨，选取脊背部分的肉进行切块[13]，放在存有冰块的箱子中，带回实验室，将鱼块置于冰中待处理。将鱼块分别装入A、B、C、D 4种袋子中，每袋鱼块重量为35 g左右，准确记录鱼块重量，装好鱼肉样品后及时用热封机封口，将封口后的样品置于4 ℃条件下冷藏，各鲜度指标每隔1 d测定1次。

1.2.6 汁液流失率测定根据Özogul等[14]的方法，修改如下：在第0天时，记录天平称取样品的质量M1后，用样品包装袋包装、封口后，置于4 ℃冰箱内。到测试时间时，将薄膜包装袋从冰箱中取出，剪开包装袋，将贮藏中的鱼肉样品取出，并用滤纸将鱼肉样品表面汁液吸干，用天平准确称量其质量为M2。按式(1)计算鱼肉样品的汁液流失率。

R=(M1-M2)÷M1×100%，

(1)

式中：

R——黑鱼鱼片的汁液流失率，%；

M1——第0天袋子里鱼肉的质量，g；

M2——第n天相同袋子里鱼肉的质量，g。

1.2.7 pH值的测定用天平准确称取黑鱼鱼肉5 g，用刀切碎后将其放入烧杯中，再加入50 mL蒸馏水，用数显高速分散均质机以8 000 r/min匀浆1 min，匀浆结束后，静置30 min，静置结束后用笔式pH计测量其pH值，并作好数据记录[15]。

1.2.8 TBA 值测定根据Mahmoud等[16]的方法，修改如下：用天平准确称取切碎的黑鱼鱼肉5 g，放入烧杯中后向烧杯中加入蒸馏水10 mL和浓度为20%的三氯乙酸溶液(TCA)15 mL，使用数显高速分散均质机以8 000 r/min匀浆1 min，匀浆结束后，静置1 h。静置后过滤上层清液，用蒸馏水定容滤液至50 mL，并混合均匀，取5 mL于试管中，再向试管中加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液5 mL。使用集热式恒温加热磁力搅拌器在沸水浴中反应20 min，反应结束取出试管用流动水冷却5 min后，使用分光光度计测量其在532 nm处的吸光度A。空白值采用浓度为20%的三氯乙酸溶液25 mL用蒸馏水定容至50 mL，然后取出5 mL滤液于试管中，再向试管中加入5 mL硫代巴比妥酸溶液，后续步骤同上。最后的TBA测量结果以每100 g鱼肉中丙二醛(MDA)的含量表示，按式(2)计算：

TBA=A×7.8，

(2)

式中：

TBA——硫代巴比妥酸值，mg/100 g；

A——吸光度。

1.2.9 菌落总数测定根据GB 47892—2010《食品微生物学检验菌落总数的测定》，设计菌落总数测定方法，修改如下：取0.85%的生理盐水15 mL于烧杯中，再加入5 g切碎的黑鱼鱼肉，接着用均质机以8 000 r/min均质1 min，通过感官评估鱼肉样品的腐败情况，选择3个梯度的稀释液，用移液枪(枪头已灭菌)吸取1 mL适宜浓度的样品稀释匀液，打入无菌培养皿内，之后向每个培养皿中加入15～20 mL 的平板计数琼脂培养基，等琼脂完全凝固后，将平板翻转，置于微生物培养箱(温度为30 ℃)中，培养72 h后进行菌落计数，单位记为CFU/g。

1.2.10 感官评价为使得经由感官指标所得出的结果更为确切，制定了各个指标感官评分标准见表1。综合评分=气味×0.25+色泽×0.25+组织×0.25+黏度×0.25。若鱼肉样品综合评分<3分，则认为其感官品质不可接受[17]。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory evaluation criteria

2 结果与分析

2.1 薄膜的机械性能和透过性

由表2可知，牛至精油的添加对抗拉强度的影响不大，不会改变薄膜的力学性能；几乎不会引起薄膜透光率的变化，而B、D 2组的雾度都比不含精油的A、C组要高，表明牛至精油的添加对薄膜的光学性能有一定的影响，但影响并不大。综合来看，牛至精油的加入不会影响薄膜作为保鲜膜的应用。

表2 薄膜的抗拉强度、透光率和雾度Table 2 Tensile Strength, Transmittance and Haze of the films

2.2 黑鱼保鲜试验

2.2.1 汁液流失率测定黑鱼鱼肉的汁液流失主要是因为鱼肉中蛋白质的分解以及细菌的生长繁殖，使鱼肉组织分解破坏，营养物质被细菌分解、氧化等导致肌肉组织间水分及细胞内的水分流失。

从图1可以看出，在整个贮藏期，随着贮藏天数的增加，鱼肉的汁液流失率呈递增趋势。在贮藏前4 d，各组鱼肉的汁液流失率差异不大，增长趋势较为缓慢，但是在之后的4 d中，除D组以外的其他4组鱼肉汁液流失率的变化速度明显加快，D组的汁液流失率增长速度缓慢。说明牛至精油在包装薄膜中能够降低黑鱼鱼肉的汁液流失率，尤其是将牛至精油应用在EVOH薄膜中，即D组保鲜膜所改善汁液流失率的效果是最好的。

图1 冷藏过程中黑鱼鱼肉汁液流失率的变化Figure 1 Changes in drip loss values of snakehead during cold storage

2.2.2 pH值测定 pH值是判断鱼肉品质好坏的关键指标之一[18]。鲜鱼的pH值为6.2～6.8，初期腐败pH值为6.8～7.5，腐败后期pH值>7.5。

由图2可以看出，贮藏期内，鱼肉的pH值变化总体呈先下降后上升的趋势，其中，在下降阶段，各组pH值变化差异并不明显，而第2天之后，未包装的空白组pH增长速度明显高于其他组，第6天就已经达到7.5；未加精油的A、C组的pH上升速度也高于含有精油的B、D组。总体来看，B、D组的pH值增长速度比较缓慢，表明这2组鱼肉的鲜度值高于其他组，说明含有牛至精油的抑菌膜能有效减缓鱼肉pH值的增长。

图2 冷藏过程中黑鱼鱼肉pH的变化Figure 2 Changes in pH values of snakehead duringcold storage

2.2.3 TBA值的测定 TBA值越小，鱼肉中脂肪氧化酸败程度越小，鱼肉的腐败程度越小，则说明薄膜的抗氧化性能越好。

图3结果显示，在整个贮藏期间内，前2 d鱼肉的TBA值变化不大，随后呈现递增趋势，TBA增长速度变化由快到慢：空白组>A组>B组=C组>D组。即D组保鲜膜的抗氧化性能最好，能有效防止脂质氧化。EVOH优异的阻氧性使得外界氧气不能接触鱼肉表面，从而抑制了脂质氧化，这也解释了D组改善鱼肉汁液流失率和pH效果比B组好的原因。

2.2.4 菌落总数的测定样品中的菌落总数越多，则鱼肉中微生物的生长繁殖越多，说明所对应薄膜的抗菌性能越差。

图4结果显示，在贮藏期的前2 d，鱼肉菌落总数增长较为缓慢，在之后的贮藏期，鱼肉菌落总数的增长速度在不断加快，但是含精油包装的鱼肉菌落总数明显比其他3组低。参考Huang等[19]的研究，以6 lg CFU/g作为可食用生鱼肉的菌落总数上限值。本试验的空白、A和C组鱼肉样品在第4天的菌落总数就几乎到达了6 lg CFU/g，而含精油的B、D组，其菌落总数在第8天才接近6 lg CFU/g，货架期相比较于空白组延长了4 d。这些结果说明，在包装期间，牛至精油能够从薄膜中缓慢地释放出到黑鱼鱼肉表面，从而发挥其保鲜作用。值得注意的是，菌落在有氧环境下会生长得更快，但是相对于汁液流失率、pH和TBA，B、D组菌落总数的变化差异不大，可能是在抑制菌落生长方面，抑菌剂占主导作用，而EVOH阻隔氧气进入所营造的低氧环境虽然也能抑制微生物生长，但是抑菌效果要弱于抑菌剂，也可能是牛至精油本身就具有一定的抗氧化效果。

图3 冷藏过程中黑鱼鱼肉TBA的变化Figure 3 Changes in TBA values of snakehead during cold storage

图4 冷藏过程中黑鱼鱼肉菌落总数的变化Figure 4 Changes in total viable counts of snakehead during cold storage

2.2.5 感官评价依照表1的评分标准对5组鱼肉进行感官评价，结果见图5。

图5结果显示，B、D组的鱼肉腐败变质程度最低，空白和A、C两组在第4天时就已经不合格了。具体而言(见图6)，在实际观测的第4天，空白组鱼肉样品肉色灰暗，有腥臭味，肉体无弹性，表明大面积发黏，整体近乎不可接受；A、C组鱼肉表面灰暗，有液体渗出，鱼腥味变重，弹性变差，从感官上看，肉质已经不合格；B、D组鱼肉样品感官变化不大，无发黏现象，尤其是D组肉色几乎和最初一致，丝毫无劣变痕迹。而且B、D组鱼肉样品直到第8天，品质仍较好，只是气味中有淡淡的精油味道，但闻起来还是以鱼肉味为主。