苍耳子黄酮微胶囊的制备及其在冷鲜肉涂膜保鲜中的应用

王菲，霍笑康，汪嘉麒，王战勇

(辽宁石油化工大学 化学化工与环境学部，辽宁 抚顺 113001)

苍耳子(中药名,别名虱马头、老苍子、苍浪子等[1])为菊科,苍耳属，分布于东北三省、内蒙古、河北等地，具有散风、除湿、通窍之功效[2]。冷鲜肉，别名冷却肉，即牲畜屠宰后随即对其胴体冷却处理，使其深层温度降至0～4 ℃，并在后续的产、储、运、销的环节中，一直置于冷链环境之下的鲜肉[3-5]。冷鲜肉肉质更为细嫩味美，营养丰富，水分含量高，故易受到外界微生物和内部所含酶类的影响而发生肉质腐败，影响销售而造成浪费。可以使用一些天然、无毒、安全的生物活性成分来延缓肉质腐败。

苍耳子中黄酮含量较为丰富，具有较好的抗氧化和抑菌性[6]，但存在溶解性和稳定性差的局限性，如果直接用来对冷鲜肉进行保鲜，很难长时间保鲜，使其应用范围受到很大限制。通过微胶囊的手段[7-11]，将苍耳子黄酮进行包埋处理，从而增加其溶解性和缓释性，提高黄酮微胶囊产品的稳定性，用于冷鲜肉保鲜时可延缓肉质发生腐败，延缓保质期。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

苍耳子，购于陕西汉中；新鲜猪后腿肉，市售;芦丁标准品，色谱纯；无水乙醇、浓盐酸、Al(NO3)3、NaNO2、NaOH、NaCl、H3BO4、MgO、溴甲酚绿、甲基红、壳聚糖均为分析纯；安琪酵母，购于超市；蛋白胨、酵母提取物、葡萄糖、琼脂粉均为生物试剂；去离子水，实验室自制。

AR124CN电子天平；UV-2600可见分光光度计；LGJ-10型冷冻干燥机；RE-52AA型旋转蒸发器；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵。

1.2 苍耳子黄酮酵母微胶囊的制备

1.2.1 黄酮提取 按固液比1∶30(g/mL)向苍耳子粉末中加入75%(V/V)乙醇，于恒温水浴锅60 ℃提取2.5 h。离心、取上清、浓缩、冷冻干燥，备用。

1.2.2 酵母细胞制备 将5%(m/V)NaCl和安琪干酵母按固液比1∶20(g/mL)混合，于恒温振荡水浴锅54 ℃振荡5 h。离心、水洗2次，冷冻干后得到酵母细胞[12]。

1.2.3 黄酮微胶囊制备 量取苍耳子黄酮浓缩液10 mL，加入一定量酵母细胞，水浴振荡，离心、水洗3次，冻干后得到苍耳子黄酮酵母微胶囊。

1.3 保鲜冷鲜肉

采用高压蒸汽对实验用具进行灭菌。在无菌条件下，把冷鲜肉的膜、筋和脂肪清理干净，等质量切块。实验分4组，分别为空白组、2%黄酮粗提液组，2%黄酮酵母微胶囊组和2%壳聚糖组。用不同保鲜液浸泡冷鲜肉30 min。取出，沥干，于自封袋中排气封口保存，一起同时放入冰箱冷藏室保存。在第1，3，5，7，9 d取出，测定、计算各组相应测定指标。

1.4 测定指标

1.4.1 汁液损失率 实验当天记录好每组肉块初始质量(m0)和托盘质量(m托)，于第1,3,5,7,9 d取出肉样，将汁液倒尽、沥干，对肉块和托盘的总质量(w)进行称重，计算各组的汁液损失率(X%)。

1.4.2 挥发性盐基氮(TVB-N) 从各实验组中分取出10.00 g肉样剪碎，置于锥形瓶中，加100 mL水，充分摇匀，静置0.5 h，过滤、留滤液。按照GB/T 5009.228—2016进行操作，硼酸吸收液用0.01 mol/L HCl标准溶液进行滴定，出现蓝紫色时滴定停止，记录消耗HCl体积，并计算TVB-N[13]。同时做好试剂空白。

1.4.3 pH值 每组肉块中取10.00 g样品，剪碎，加蒸馏水90 mL，振摇0.5 h。过滤，测定滤液pH值。

1.4.4 菌落总数 从各组中分取10.00 g肉样，剪碎，放于锥形瓶中，加入0.85%无菌生理盐水90 mL，封好瓶口，振摇3 min。取上清液1 mL，按GB 4789.2—2010进行实验，进行菌落总数计数[14]。

2 结果与讨论

2.1 苍耳子黄酮微胶囊制备条件优化

主要考察芯壁比(黄酮和酵母细胞的质量之比)、振荡温度和振荡时间3个因素对苍耳子黄酮包埋效果的影响。

2.1.1 芯壁比的影响 将芯壁比设定为3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，取7份一定质量的冻干酵母细胞，分别按上述比例倒入10 mL苍耳子黄酮粗提液，恒温水浴60 ℃振摇6 h，离心，取沉淀，冻干，计算包埋率，结果见图1。

图1 芯壁比的影响Fig.1 Effect of core wall

由图1可知，随芯壁比增加，包埋率先增长而后趋于平衡。出现这种情况的原因是壁材对芯材即酵母细胞对苍耳子黄酮具有一定程度的包埋力，壁材少，包埋不完全，壁材适当，包裹合适，壁材过多，就会造成浪费，包埋效果也不好[15]。故芯壁比在1∶3～1∶5较为适宜。

2.1.2 振荡时间的影响 称取5份一定质量的酵母细胞，按芯壁比1∶1倒入10 mL苍耳子黄酮提取液，于60 ℃水浴振荡2，4，6，8，10 h，离心，取沉淀，冻干，计算包埋率，结果见图2。

图2 振荡时间的影响Fig.2 Effect of vibration time

由图2可知，随振荡时间延长，包埋率先增大后减小，于6 h达到最大。主要是由于苍耳子黄酮的扩散随振荡时间增大而加速，有利于酵母细胞对其进行包埋，故包埋率逐渐变大；但是振荡时间过久，反而又使被包埋好的黄酮从壁材中扩散出来，包埋率迅速降低。故振荡时间在5～7 h比较适宜。

2.1.3 振荡温度的影响 称取5份一定质量的酵母细胞，按芯壁比1∶1加入10 mL苍耳子黄酮浓缩液，分别在30，40，50，60，70 ℃，振荡6 h。离心，取沉淀，冻干，计算包埋率，结果见图3。

图3 振荡温度的影响Fig.3 Effect of vibration temperature

由图3可知，随振荡温度升高，包埋率先增大后减小，于40 ℃时达到最大。产生这种现象的原因是，随振荡温度升高，黄酮分子热运动加剧，有利于其被包埋，故而增大包埋率；但振荡温度过高会干扰酵母的成膜性，使得包埋率降低[16]。故振荡温度在30～50 ℃较为合适。

2.1.4 正交实验 根据上述单因素实验结果，选取芯壁比、振荡时间和振荡温度进行正交实验，考察其对包埋率的影响，结果见表1。

表1 正交实验结果Table 1 The result of orthogonal test

由表1可知，最佳水平组合是A1B3C1，即芯壁比1∶3，振荡时间为7 h，振荡温度为30 ℃。在此组合条件下进行3次平行实验，得到包埋率依次为50.32%，53.33%，51.78%，平均为51.8%，大于表中各条件下的包埋率，故此条件为苍耳子黄酮酵母微胶囊制备条件的最适条件。3个因素对包埋率的影响程度依次为：芯壁比>振荡温度>振荡时间。

2.2 冷鲜肉保鲜效果

2.2.1 汁液损失率 冷鲜肉在加工和储运中会出现水分挥发、汁液流失的问题，使得肉质感官变差、营养破坏，丧失商业价值[17]。所以可以用该指标来判断冷鲜肉的汁液损失情况，见图4。

图4 汁液损失率Fig.4 The juice loss rate

由图4可知，冷鲜肉随保藏时间越长，汁液损失逐渐增大。在前7 d，汁液损失较少的是经酵母微胶囊和壳聚糖处理过的冷鲜肉，对于短时间贮存，酵母微胶囊的保水力较好。因为壳聚糖的成膜性，使得即使延长储存时间，其仍然可以很好的保护冷鲜肉，防止水分挥发损失，故壳聚糖组汁液损失最少[12]。随后依次为：微胶囊组、空白组和黄酮浓缩液组。综上分析可知，酵母微胶囊及壳聚糖都有一定的持水作用，且酵母微胶囊的保水效果稍差于壳聚糖。

2.2.2 挥发性盐基氮(TVB-N) 即为蛋白质被酶或微生物作用而生成的挥发性的碱性含氮化合物，如氨及胺类等，由此来鉴定蛋白质产品的变质情况[18]。依据GB/T 9959.2—2008《分割鲜、冻猪瘦肉》，若TVB-N值>15 mg/100 g则肉发生变质[19]，见图5。

由图5可知，3个保鲜剂组的TVB-N低于空白组，且保鲜效果相似，在实验的9 d中，TVB-N均一直低于15 mg/100 g，表明肉质未发生腐败。空白组从第7 d开始，TVB-N>15 mg/100 g，表明肉质已开始腐败变质。微胶囊组在第11 d时，TVB-N是15.54 mg/100 g，才发生变质，保鲜效果最好。结果表明，酵母微胶囊与壳聚糖都能有效抑制蛋白质分解，使冷鲜肉达到保鲜的目的，且苍耳子黄酮微胶囊可抑制TVB-N产生，且效果稍好于壳聚糖。

图5 挥发性盐基氮Fig.5 TVB-N

2.2.3 pH值 由于冷鲜肉在储存时会受到酶及微生物分解作用，产生碱性物质，导致pH值不断增大，影响冷鲜肉的营养价值和销售价值，故测定pH值这一指标可以判断肉质的变化[18]。依据GB/T 9695.5—2008《肉与肉制品pH测定》中，新鲜肉pH 5.8～6.2，次鲜肉pH 6.3～6.6，变质肉pH>6.7[20],见图6。

图6 各实验组中pH的变化Fig.6 Changes of pH in each experimental group

由图6可知，4组冷鲜肉pH随贮存时间延长逐渐增大，但程度不同。未经任何处理的空白组，pH值增长最快，且从第4～5 d开始变质。随后依次为微胶囊、壳聚糖和黄酮浓缩液组，且这3组在整个11 d的实验中pH均低于6.6，未发生变质。其中，控制pH值效果最好的是黄酮浓缩液。主要由于黄酮浓缩液中黄酮含量高，能充分抑制微生物生长繁殖，从而减缓其对蛋白质的分解破坏。此外，微胶囊对黄酮具有很好的缓释作用，逐渐释放黄酮已达到长久抑菌的目的，从而降低TVB-N等碱性物质的形成，较好的控制pH值。而壳聚糖由于自身较好的成膜性，从而隔绝氧气达到抑菌效果，减少蛋白质被分解的程度。综上所述，黄酮酵母微胶囊与壳聚糖相似，都能较好地控制冷鲜肉的pH值，起到保护作用。

2.2.4 菌落总数 肉质腐败变质的评价指标(按菌落总数计)为：一级鲜肉≤104cfu/g,二级鲜肉104～106cfu/g,腐败肉>106个/g[19],见图7。

图7 各实验组中菌落总数的变化Fig.7 Changes of colonies number in each experimental group

由图7可知，随贮存时间增加，菌落总数不断增多。其中，在第3 d时，空白组菌落总数>106个/g，即已经发生腐败；在第7 d时，黄酮浓缩液组开始变质；壳聚糖组从第9 d开始变质；但在第9 d时，微胶囊组菌落总数仍小于106个/g，处于二级鲜肉状态，到第11 d开始变质，菌落总数仅为6.45 lgcfu/g。

综上所述，4种保鲜液对冷鲜肉都有较好的抑菌作用，其中微胶囊的效果最好。

3 结论

(1)制备苍耳子黄酮酵母微胶囊的最佳条件为：芯壁比1∶3，振荡时间7 h，振荡温度30 ℃，所得微胶囊的包埋率最大，可达51.8%。

(2)3种保鲜液均对冷鲜肉有一定保鲜作用，其中，黄酮酵母微胶囊与壳聚糖的保鲜效果较为接近，对冷鲜肉具有良好的保鲜效果，可保鲜9 d左右。