含牛至精油的壳聚糖涂层对烤鸭保鲜效果的影响

陈文文，张一敏，毛衍伟，罗欣，2，朱立贤，*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2.江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏南京210095）

北京烤鸭具有色泽红艳，肉质细嫩，味道醇厚，肥而不腻的特色，被誉为“天下美味”，深受消费者喜爱。但烤鸭在贮藏运输过程中存在脂肪氧化、蛋白分解严重和微生物污染等问题，导致其品质劣变，货架期短且销售具有区域性[1]。目前烤鸭多以散装和真空包装两种包装方式销售。商超和小作坊大多是将烤鸭直接暴露于空气中或者通过简单的托盘包装销售，因包装简单导致烤鸭货架期短，一般不超过2 d。大型企业会通过二次杀菌结合真空包装的方式来延长烤鸭的货架期，但真空包装烤鸭易造成汁液流失，产品变形，且微生物的大量繁殖也会造成涨袋、破损、变色等，而二次杀菌的过程会使烤鸭失去原有的独特风味，影响消费者的购买欲[2]。因此，科学合理的包装方式能够有效抑制肉类腐败变质，从而保证肉制品品质。

壳聚糖（chitosan，CH）是一种天然碳水化合物共聚物，由甲壳素脱乙酰化得到。由于壳聚糖本身能够减少食品中病原微生物的生长，壳聚糖及其衍生物聚合物分子可作为可食性涂层和抗菌薄膜的优良材料[3-4]。有学者将壳聚糖和真空包装联合使用研究其对烤猪排品质的影响，结果表明，这一包装方式能够赋予猪排更好的感官特性和抑菌性能[5]。但由于壳聚糖的抑菌谱较窄，应用范围有限。通过添加天然活性成分，能够更好地保证肉制品的营养及风味，延缓熟肉制品的腐败变质，从而延长货架期[6]。

牛至精油（oregano essential oil，OEO）中最主要的成分为香芹酚和百里香酚[7]，将其应用于肉制品中，具有良好的抑菌抗氧化活性[8]。有学者证明壳聚糖和牛至精油在气调包装条件下联合使用，可以抑制鸡胸肉中腐败微生物的生长繁殖，延缓脂质氧化速率，并提高新鲜鸡肉的感官品质，起到延长货架期的效果[9]。Pavelkova等[10]将牛至精油应用于鸡胸中也得到了类似的结果。然而，目前关于牛至精油与气调包装技术相结合在烤鸭中的应用鲜有报道。

气调包装（modified atmosphere packaging，MAP）通过抑制冷藏肉制品中好氧微生物的生长繁殖和氧化酸败进程，延长肉制品货架期[11]。其中CO2-MAP广泛应用于熟肉制品的保鲜[12-13]。CO2具有良好的抑菌性能，能够有效抑制需氧菌的繁殖，而N2作为惰性气体，对肉类影响不大，但可以避免因为CO2溶解造成的包装塌陷。实验室前期研究已筛选出适合烤鸭的包装方式为30%CO2-MAP，在贮藏过程中能够有效防止肉色改变，脂肪氧化及微生物生长[1]。因此，本研究在前期研究基础上，旨在探究添加不同浓度牛至精油的壳聚糖涂层在30%CO2-MAP条件下对冷藏熟制烤鸭的保鲜效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

烤鸭样品（熟制烤鸭）：市售，切片后于冰盒内运回实验室。

TQBC-0775托盘包装盒（透氧率：10 cm3/m2/24 h；水蒸气透过率：15 g/m2/24 h）、Lid 1050/550密封阻隔膜（透氧率：25 cm3/m2/24 h；水蒸气透过率：10 g/m2/24 h）：希悦尔包装上海有限公司。

平板计数琼脂（250 g）：北京陆桥技术股份有限公司；壳聚糖（食品级，80%～95%脱乙酰度）、硫代巴比妥酸、二氯甲烷、乙二胺四乙酸二钠（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；三氯乙酸（分析纯）：天津凯通化学试剂有限公司；冰醋酸（食品级）：四川金山制药有限公司；Tween 80（食品级）：山东优索化工技术有限公司；牛至精油（食品级）：多特瑞（上海）商贸有限公司。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱联用仪（TQ-8030）：日本岛津企业管理公司；气调保鲜包装机（DT-6D）：中国大江机械设备有限公司；高速分散机（T18ULTRA-TURRAX）：德国IKA公司；智能型生化培养箱（SPX-400）：宁波江南仪器厂；紫外可见分光光度计（T6）：北京普析通用有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛至精油挥发性成分测定

参考董钟[14]和邓红梅等[15]的方法并梢作修改。用二氯甲烷稀释精油样品（5倍），移取1 mL样品迅速装入顶空瓶中，密封。在40℃条件下恒温平衡30 min，同时将萃取头置于热解析器中进行老化，然后将经老化后萃取头插入样品顶空部分，40℃恒温萃取10 min，于气相色谱-质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）进样口解析3 min进行后续测定分析。

GC-MS色谱条件：HP-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25μm），载气为高纯He，流速设置为1mL/min，分流比为20∶1；升温程序：40℃保持5 min，然后以4℃/min升至100℃，再以10℃/min升到250℃，保持10 min。

质谱条件为接口温度：250℃；电离方式：EI源；电离电压：70 eV；扫描范围：全扫描，30 m/z～450 m/z；离子源温度：230℃。

挥发性成分鉴定：鉴定精油中挥发性成分时，将所得到的数据在计算机上通过仪器所配置的NIST 08.LIB和NIST 08s.LIB谱库进行检索和匹配。对总离子流峰图采用面积归一化法进行定量，得出各组分的相对含量[16]。

1.3.2 涂层液制备及样品处理

使用0.5%（体积分数）的冰乙酸在室温（25℃）条件下过夜搅拌溶解制成1%（10 g/L）的壳聚糖溶液。添加3g/L的甘油作为增塑剂，搅拌10min。将0.5%（5g/L）Tween 80作为表面活性剂添加到牛至精油中，搅拌30 min，备用[17]。

每次从商超购得52只烤鸭，取其中48只随机分为6组（每组8只），以30%CO2-MAP（不含壳聚糖和精油）为对照组1，分别进行CH、0.05%OEO-CH、0.10%OEO-CH、0.15%OEO-CH和0.30%OEO-CH的涂层处理（其中将仅进行壳聚糖涂层处理的烤鸭样品作为对照组2），剩余4只样品作为第0天微生物、理化和感官指标初始值的测定。切片烤鸭在涂层液中浸渍10 s，沥干20 min（样品前后差异时间不超过2 min）后立即进行气调包装。将经处理后烤鸭在0℃～4℃条件下黑暗贮藏7 d，并将处理样品时间作为第0天，在不同时间点（0、4、7 d）从每个处理组中选取4个样品对其进行肉色、微生物、脂肪氧化值和感官品评的测定。进行3次独立重复试验。

1.3.3 肉色的测定

参照穆罡等[18]的方法。使用色度计（测量孔径为4 mm，光源A，标准视角10°）在不同取样时间点对不同处理的切片烤鸭进行L*值（亮度值）、a*值（红度值）、b*值（黄度值）的测定。每个样品随机取6个点进行测定，取平均值。

1.3.4 微生物的测定

在无菌条件下从每个样品中随机取25 g肉样（包含表皮），剪碎放入含有225 mL稀释液（浓度为8.5%氯化钠-0.1%蛋白胨的无菌蛋白胨生理盐水）的无菌均质袋中，均质器拍打90 s，取均质液依次进行10倍梯度稀释，选取2个～3个合适梯度进行微生物培养。菌落总数参照GB 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》[19]，在37℃条件下培养（48±2）h后进行计数，菌落数以lg CFU/g表示。

1.3.5 脂肪氧化值的测定（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）

烤鸭样品随机称取5 g（皮肉各2.5 g），加50 mL 7.5%的三氯乙酸混合液（含0.05 g乙二胺四乙酸二钠），均质1 min，参照GB 5009.181-2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》分光光度法[20]测定。

1.3.6 感官评价

感官品评参考Santos等[21]的方法梢作修改。由长期从事肉品研究的10名人员组成评定小组，打开包装后评定烤鸭气味，经微波复热（385 W，1.5 min）后对烤鸭进行滋味和总体可接受性方面的评定。当任一项指标评分低于5时，则表示不能接受。具体见表1。

表1 感官品评评分表Table 1 Rating of sensory evaluation

1.3.7 数据处理

采用SPSS 18.0一般线性模型进行双因素方差分析，以精油浓度和贮藏时间作为固定因子，使用最小显著差法（least significant difference，LSD）对两个因素的主效应进行多重比较，以F测验判断两因素间交互作用的显著性（P＜0.05）。感官评定使用ANOVA法进行单因素分析，P＜0.05为差异性显著，结果用平均值±标准误（standard error，SE）表示。使用 Sigma Plot 12.5软件（Systat Software，Inc.，San Jose，CA，USA）进行作图。

2 结果与分析

2.1 牛至精油挥发性成分分析

对牛至精油进行GC-MS分析，得其总离子流图，如图1所示。对总离子流图中各峰进行质谱分析及NIST数据库检索，采用面积归一法对化合物进行定量，得出牛至精油中挥发性成分及其相对含量，结果如表2所示。

图1 牛至精油总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of oregano essential oil

表2 牛至精油挥发性成分分析Table 2 Analysis of volatile components oregano essential oil

由表2可知，通过GC-MS分析，在牛至精油中共鉴定出28种挥发性成分，由烯烃类、醇类、酚类及其他化合物组成，相对含量占精油总量的98.28%。牛至精油中的主要成分是香芹酚（31.51%）、γ-萜品烯（18.38%）和邻异丙基苯（17.37%），其中香芹酚为主要的抑菌物质[22]，而γ-萜品烯和邻异丙基苯作为合成香芹酚和百里香酚的前体物质，同样起到抑菌作用[23]。

2.2 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对气调包装条件下烤鸭肉色的影响

肉色是直接影响消费者购买意愿的重要因素[24]，消费者通常通过肉色来评价肉品的新鲜卫生程度以及产品的食用品质。不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对气调包装条件下烤鸭肉色的影响如表3所示。

由表3可知，贮藏时间和精油浓度的交互作用和精油浓度对烤鸭L*、a*和b*值的影响均不显著（P＞0.05），且在贮藏期内L*值保持稳定，不受贮藏时间的影响（P＞0.05）。贮藏时间对a*值和b*值的影响显著，当精油浓度为0.05%和0.10%时，随着贮藏时间的延长，a*值显著降低（P＜0.05），但经 0.15%牛至精油涂层处理的烤鸭在7 d的贮藏期内变化最小。烤鸭的b*值随贮藏时间的延长呈增加趋势（P＜0.05）。综上所述，经牛至精油-壳聚糖涂层处理的烤鸭与对照组相比，其L*、a*、b*值均无明显差异性（P＞0.05），说明添加牛至精油的可食性涂层对烤鸭的肉色稳定性无显著影响。

表3 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对烤鸭肉色的影响Table 3 Effect of different concentration of oregano essential oil-chitosan coating on meat color of roast duck

2.3 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对气调包装条件下烤鸭菌落总数的影响

不同浓度牛至精油壳聚糖涂层对烤鸭菌落总数的影响见图2。

图2 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对烤鸭菌落总数的影响Fig.2 Effects of different concentration of oregano essential oilchitosan coating on total viable count of roast duck

如图2所示，贮藏时间和精油浓度的交互作用、贮藏时间以及精油浓度对烤鸭片中菌落总数的影响显著（P＜0.05）。烤鸭的初始菌落总数为3.18 lg CFU/g，说明烤鸭具有良好新鲜度。本研究中，随着贮藏时间的延长，对照组和0.05%牛至精油处理组的菌落总数呈显著增加趋势（P＜0.05），而其余处理组的菌落总数在整个贮藏期间均无显著变化（P＞0.05）。添加精油的处理组与对照组相比菌落总数显著降低（P＜0.05），且随着牛至精油浓度的增加，其抗菌活性增加，烤鸭的菌落总数降低，这可能与精油中萜烯类和酚类物质的抑菌作用有关。精油中的活性成分能够破坏菌体细胞壁和细胞膜结构，增加细胞膜的通透性，使内容物渗出[25-26]，还会损害多种酶系统[27]，影响蛋白合成和能量代谢进程[28]，并抑制菌体生长和分生孢子的产生与萌发[29]。本试验中菌落总数的生长趋势与Mojaddar Langroodi等[30]研究的关于野蔷薇精油处理牛肉后菌落总数的结果相一致。Fernández-Pan等[31]学者同样发现涂层样品中随着丁香精油和牛至精油浓度的增加，显著降低了微生物的生长（P＜0.05），使鸡胸肉的货架期延长。

2.4 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对气调包装条件下烤鸭TBARS值的影响

不同浓度牛至精油壳聚糖涂层对烤鸭TBARS值的影响见图3。

在肉制品加工贮藏过程中，化学变质尤其是脂肪氧化与微生物的腐败变质是造成质量下降、货架期缩短的重要原因。TBARS值是评价肉制品贮藏过程中氧化程度的常用指标[32]。贮藏过程中TBARS值的增加与脂质氧化产物（主要是醛类物质）的积累有关，过高的TBARS值会使肉制品产生消费者不可接受的氧化酸败味。

图3 不同浓度牛至精油壳聚糖涂层对烤鸭TBARS值的影响Fig.3 Effects of different concentration of oregano essential oilchitosan coating on the TBARS value of the roast duck

由图3可知，对照组1烤鸭的TBARS初始值为0.27 mg MDA/kg，随贮藏时间的延长TBARS值急剧上升，在贮藏7 d时达到了1.25 mg MDA/kg。对照组2和经牛至精油涂层处理的烤鸭样品，其TBARS值仅在贮藏前期显著增加（P＜0.05），而后趋于平稳。与对照组1相比，对照组2在贮藏后期表现出良好的氧化稳定性。Dong等[33]同样发现壳聚糖涂层对哈尔滨红肠贮藏前期的TBARS值无显著影响，在贮藏后期出现差异性。与对照组相比，牛至精油处理组对烤鸭的TBARS值表现出非常好的抑制作用，且随着精油浓度的增加，抗氧化活性增加，烤鸭的TBARS值显著降低，显著低于对照组（P＜0.05）。精油对烤鸭氧化稳定性的影响可能与精油中的酚酸类和萜类物质有关，酚酸类物质苯环上的酚羟基本身属于抗氧化活性基团，萜烯类化合物也可通过发生加成反应，达到抗氧化的效果[34]。当牛至精油浓度为0.15%时，在整个贮藏期内均表现出更好的抗氧化作用。研究表明，精油与壳聚糖具有协同抗氧化效果。本研究中TBARS值的趋势与Leking[6]的结果相一致，其研究表明包含丁香精油的壳聚糖涂层对冷藏条件下熟制猪肉肠的TBARS值和过氧化值具有抑制作用。

2.5 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对气调包装条件下烤鸭感官品质的影响

较高浓度的精油本身具有强烈气味会影响烤鸭特有的香气，进而影响消费者对烤鸭的接受程度。但已有研究表明，低浓度的迷迭香精油能够改善剔骨禽肉的感官特性[35]。Chouliara等[22]探究牛至精油对鸡胸肉感官特性的影响，结果表明，高浓度的牛至精油因其强烈的气味改变了鸡胸肉原有的感官特性，而添加0.1%的牛至精油能够赋予熟制鸡胸肉一种独特的风味和口感，从而提高鸡胸肉的感官新鲜度。Vital等[36]经消费者调查同样发现，可食用涂层与精油的添加对牛肉的可接受性具有显著差异，在牛肉中添加0.1%牛至精油的感官可接受性更好。但由于精油在贮藏过程中具有较强的挥发性，会导致气味变淡，因此，本研究中选用经贮藏1 d的烤鸭样品进行感官分析以确定牛至精油涂层对气调包装条件下烤鸭的可接受程度。不同浓度牛至精油涂层对气调包装条件下烤鸭气味、滋味和总体可接受性的影响见表4。

表4 不同浓度牛至精油-壳聚糖涂层对烤鸭感官品质的影响Table 4 Effect of different concentration of oregano essential oil-chitosan coating on sensory evaluation of roast duck

由表4可知，对照组2与对照组1相比无明显差异，而经牛至精油壳聚糖涂层处理烤鸭的感官评分较低，随着精油浓度的增加，烤鸭气味、滋味和总体可接受性的评分均显著降低（P＜0.05）。当牛至精油浓度达到0.30%时，大多数品评人员对于烤鸭的气味、滋味和总体可接受性的评分均低于5，不被品评人员所接受。因此，牛至精油浓度应不高于0.15%。

3 结论

经GC-MS分析鉴定，牛至精油中的主要成分为烯烃类、醇类和酚类物质。研究表明，牛至精油与壳聚糖涂层的联合使用并未对烤鸭肉色造成显著影响，但能够有效抑制烤鸭中微生物的生长，减缓脂肪的氧化速率，且随着精油浓度的增加，抑制作用增强，这主要与牛至精油中酚类和烯烃类物质的存在有关。通过感官品评结果分析，当精油浓度过高时，会影响烤鸭特有的风味。本试验优选出适合30%CO2-MAP条件下烤鸭的牛至精油浓度为0.15%。这些结果表明，可食性涂层可作为一种活性包装材料应用于烤鸭工业中，以此控制加工后的微生物污染，进而提高其微生物的安全性。