壳聚糖-荔枝木质精油可食膜延长刀额新对虾的货架期

郑玉玺，严秀玲，何宇轩，朱海红，董蕾，韩明

（广州城市职业学院食品科学与美食养生学院，广东广州 510640）

刀额新对虾（Metapenaeus ensis）俗称基围虾，为对虾科新对虾属海鲜[1]，由于富含蛋白质，深受消费者欢迎。但其从捕捞到销售各环节需严格遵守低温贮藏，否则极易发生腐败变质。传统虾类贮藏手段为低温冷冻和冰藏保鲜，冰藏保鲜货架期较短，一般为3~4 d；低温冷冻保鲜虽可保持虾类贮藏品质、延长货架期，但冷冻后蛋白质变性，影响其品质、色泽、气味等[2]。

壳聚糖（chitosan）作为目前自然界中唯一的碱性多糖，因其具有抗菌性和可降解性而备受瞩目[3,4]。壳聚糖与植物精油（essential oils，EOs）结合制成复合壳聚糖可食膜，使其抗菌抑菌性能进一步提升。现有研究发现，添加精油后可提升壳聚糖可食膜的抗菌活性及抗菌谱窄等问题[5-13]。在鱼类、禽肉类等食品中，涂膜保鲜已有研究，如余达威等复配壳聚糖与丁香精油、肉桂精油和柠檬草精油进行鱼片保鲜，发现其有效抑制鱼片的氧化水平[14]；刘善智等利用壳聚糖-迷迭香精油纳米颗粒进行4 ℃草鱼肉保鲜，使草鱼货架期延长3~4 d[15]；郑玉玺等利用壳聚糖-荔枝木质精油复合膜进行鸡肉保鲜，有效延长其货架期[16]。但在虾类进行涂膜保鲜研究还较少[17,18]。

在前期研究中，已对荔枝木质精油-壳聚糖复合膜的最佳成膜配比及在鸡肉上的保鲜进行了尝试并获得成功[16]。但在鸡肉保鲜中使用的是膜覆盖方式，并不适用于虾类等小型个体产品。因此本研究以 8%荔枝木质精油添加量的壳聚糖复合膜的成膜溶液浸涂于刀额新对虾，对其进行4 ℃冷鲜贮藏，对比普通保鲜膜冷藏保鲜方式，测定贮藏期内刀额新对虾的感官指标、品质指标（pH、TVB-N、菌落总数、色差及质构），以期丰富荔枝木质精油-壳聚糖复合膜的适用食品范围及使用方式，为复合膜的使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

荔枝木质精油，2019年5月于广东省高州市石鼓镇采集约 30年树龄的妃子笑荔枝枝条，以韩明等[19]方法进行荔枝木质精油的提取。精油得率为 0.74 mL/100 g。

荔枝木质精油-壳聚糖可食膜，自行制备，方法在1.2.1中说明。

刀额新对虾，市场挑选购买鲜活、完整、大小均匀（体长8 cm左右）的刀额新对虾，放入无菌容器，加入无菌冰处理致其休克，无菌水洗净，去除表面水分。

壳聚糖（生物试剂，脱乙酰度80%~95%）、乙酸（分析纯）、吐温-80（化学纯）、甘油（分析纯）、KOH（分析纯）、盐酸（分析纯）、硫酸（分析纯）、亚甲基蓝（分析纯）、有机硅油（≥99%）、氧化镁（分析纯）、硼酸（分析纯）购于广州化学试剂厂；液体石蜡（≥99%）、无水乙醇（分析纯）购于广州市天河区鑫沐化工商行；营养琼脂（NA）、营养肉汤（NB）购于广东环凯微生物科技有限公司。

FE20 Plus台式pH酸度计，上海梅特勒-托利多仪器有限公司；LDZX-40AI立式自动电热压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械厂；SW-CJ-1F超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；CT3质构仪，上海人和科学仪器有限公司；NH300色差仪，深圳市三恩时科技有限公司；XLJ037组织捣碎机，佛山市顺德区喜莱家电器有限公司；FA2204电子天平，上海津平科学仪器有限公司；1000ML半微量定氮蒸馏器，重庆市科学实验仪器有限公司；H/T18MM 离心机，湖南赫西仪器装备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 壳聚糖-荔枝木质精油可食膜的制备

浸涂可食膜溶液制备壳聚糖含量2.0%，溶于1.5%（V/V）乙酸溶液中，甘油含量0.5%，成模温度50 ℃，脱气时间10 min。冷却至室温后，将2.0%（W/V）的壳聚糖溶液（以乙酸为溶剂）8%（V/V，以壳聚糖溶液体积为基准）的荔枝木质精油，并以吐温-80为乳化剂，乳化10 min，静置待泡沫消失，获得荔枝木质精油-壳聚糖混合溶液。

将处理好的刀额新对虾分为2组，每组90只。一组在超净工作台上以无菌保鲜膜每只包裹，保存于4 ℃冰箱；另一组全部浸泡于37 ℃的8%荔枝木质精油-壳聚糖复合溶液中1 h，保证虾体全部沾上复合膜溶液，超净台24 h晾干后，每只放入无菌袋，4 ℃保存。

1.2.2 感官评价

参考方艺达等方法并适当修改[20]。挑选3只虾，经5人组成的感官评定小组根据感官评分表（表1）进行打分，最终评分为5项指标加和后取平均值。定义总分30分为绝对新鲜，≥25分为一级新鲜，≥20分为可接受，<15分为不可接受。

表1 感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of Metapenaeus ensis

1.2.3 色差测定

参考王福双等方法并做适当修改[21]。测定虾体头部及第二腹节侧面色差值，其中 L*表示亮暗，+/-表示偏白/暗；a*表示红绿值，+/-表示偏红/绿；b*表示黄蓝值，+/-表示偏黄/蓝。

1.2.4 质构测定

参考石径的方法[22]。去壳后，将虾肉的第二腹节中央偏上的位置切成20 mm×10 mm×10 mm的圆柱体，置于质构仪台上，设置各种参数：采样率10点/s，测试速度1.00 mm/s，压缩程度50%，间隔时间5 s，测定虾肉的弹性、硬度、胶着性及粘性。

1.2.5 pH测定

称取搅碎虾肉10 g，加入蒸馏水至总体积为100 mL，振荡后静置0.5 h，4000 r/min离心10 min，取50 mL滤液测定pH。

1.2.6 挥发性盐基氮（TVB-N）测定

参考GB 5009.228-2016水产品中挥发性盐基氨测定方法进行。

1.2.7 菌落总数测定

参考GB 4789.2-2016菌落总数测定方法进行。

1.3 数据处理及分析

采用Excel对数据进行常规处理，采用SPSS 13.0进行ANOVA方差分析和DUNCAN多重比较。

2 结果与讨论

2.1 刀额新对虾的感官评价

由图1可见，刀额新对虾的感官评分随贮藏时间的延长发生下降现象。其中，保鲜膜包裹样品下降幅度更大。自第2 d起，复合膜保鲜的刀额新对虾样品感官评分均显著高于保鲜膜样品（p<0.05）。保鲜膜包裹样品自第2 d（25.08）起虾体色泽开始暗淡，虾头部位开始泛黑，肌肉开始松弛、略带腥味；第 4 d（12.48）时虾头、虾尾和虾腹部明显变黑，虾头松弛，有明显氨味，蒸煮后有杂质漂浮，已低于15；第6 d时肌肉已呈糊状，气味不可接受。而复合膜保鲜样品腐败程度较低，第6 d（10.3）起下降至不可接受状态。这与方艺达等进行南美白对虾的冷藏保鲜实验结果一致[20]，这可能是由于复合膜中的精油成分有效抑制腐败微生物的腐败作用[23]。

图1 刀额新对虾保鲜期内的感官评分变化Fig.1 Sensory quality score of Metapenaeus ensis

2.2 刀额新对虾的色差变化

由于刀额新对虾头部和腹部是褐变的敏感部位，因此保鲜期内的品质变化，直观体现在虾头和腹部变黑的现象。分析虾头和腹部的色差可以看到（表2），虾头部位在保鲜期内亮度变暗，呈现偏红和偏蓝的趋势；虾腹部变化略有不同，除亮度变暗以外，颜色呈现偏红和偏黄。这可能是由于虾体内多酚氧化酶发生氧化反应形成复合物所呈现的褐色；虾体脂肪酸氧化产生的氧化产物与蛋白质反应产生的还原性肌红蛋白呈现红色，导致虾体开始变红[24]。同时，对比两种保鲜手段，复合膜保鲜时，两个部位的三种色差变化幅度均显著低于保鲜膜保存（p<0.05）。

表2 刀额新对虾在保鲜期内头部和腹部的色差变化Table 2 Color different of the head and abdomen of Metapenaeus ensis

2.3 刀额新对虾的质构变化

在冷藏保鲜过程中，虾肉由于肌肉失水、腐败微生物作用等原因，导致虾体肉质变化，肌肉弹性、硬度、胶着性下降。图2从弹性、硬度、胶着性和粘性四个角度分析刀额新对虾的质构变化。总体来看，各质构指标均表现出复合膜保存优于保鲜膜保存的特点。其中由于虾死亡后出现尸僵现象，导致第1 d虾体硬度变大、胶着性提高，而后肌肉发生自溶、解僵，因此虾体硬度及胶着性又降低[22]；由于蛋白质发生降解，细胞水分流失，导致虾体粘性变小。对比来看，复合膜保鲜的刀额新对虾的硬度、弹性、胶着性和粘性下降程度均低于保鲜膜保鲜，这可能是由于壳聚糖成膜液较保鲜膜具有更佳的水蒸气透过率[16]，复配荔枝木质精油的广谱抑菌效果，减缓虾肉的质构变化。

图2 刀额新对虾保鲜期内质构变化Fig.2 The texture change of Metapenaeus ensis

2.4 刀额新对虾的TVB-N变化

挥发性盐基氮（TVB-N）是反映水产品腐败变质过程的重要指标。根据GB 2733-2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》，具有食用价值的产品的TVB-N值应≤30；一级鲜度的产品的TVB-N值≤25。在贮藏期间，保鲜膜保存的刀额新对虾 TVB-N随时间快速上升，在第4 d时已达31.58 mg/100 g，丧失食用价值；而复合膜保鲜下的TVB-N在第6 d时为29.41 mg/100 g，还在食用价值范围内，这与王秀娟等[17]的研究结果一致。这可能是由于荔枝木质精油对腐败微生物起到抑制作用[13]，减缓了刀额新对虾的腐败过程。从 TVB-N角度可推测，保鲜膜保存的刀额新对虾货架期为4 d，而复合膜保鲜货架期为6 d。

图3 刀额新对虾保鲜期内TVB-N变化Fig.3 The TVB-N change of Metapenaeus ensis

2.5 刀额新对虾的pH变化

由图4可知，初始刀额新对虾pH为7.08，为中性，与虾蛄（7.1）[25]及南美白对虾（7.04）[26]相似。在保存期内，刀额新对虾的pH出现先下降后上升的现象，这与周强等[27]、刘善智[28]在鱼类的精油壳聚糖复合膜冷藏保鲜中的结果一致。保鲜膜保存的pH在第1 d降至最低6.61，而复合膜保存的pH在第3 d下降至最低6.82。这可能是由于虾死亡后糖原降解所产生的酸性物质累积，引起虾体pH下降，而后由于腐败微生物作用产生碱性物质使虾体呈碱性，感官上出现氨味。Sham SI等认为pH≥7.6时虾已无食用价值[29]。在两种保存方式下，保鲜膜保存在第4 d为7.63，而复合膜保存则在第6 d超过7.6（7.69）。宛立等发现南美白对虾pH变化与许多变形菌门细菌增殖有关，而多数变形菌门细菌为兼性厌氧菌[30]。壳聚糖成膜溶液良好的透气性能，抑制了厌氧细菌的大量繁殖。因此从pH角度可推测，保鲜膜保存的刀额新对虾货架期为3 d，而复合膜保鲜货架期为6 d。

图4 刀额新对虾保鲜期内pH变化Fig.4 The pH change of Metapenaeus ensis

2.6 刀额新对虾的菌落总数变化

如图5所示，刀额新对虾随贮藏期延长，菌落总数呈上升趋势，这与王秀娟等[2]的研究结果一致。根据Mosfer M等研究，虾类的一级鲜度、二级鲜度及腐败终点所对应的菌落总数分别为≤5.0、5.0~5.7及6.0 lg(CFU/g)[31]。由图可知，刀额新对虾的初始菌落总数为1.08 lg(CFU/g)。贮藏期内保鲜膜保存的菌落总数迅速上升，在第2 d已降至二级鲜度，至第3 d已达腐败终点：6.89 lg(CFU/g)；而复合膜保鲜的刀额新对虾在第6 d时菌落总数为4.76 lg(CFU/g)，仍可认为保持在一级鲜度。曹荣等[32]、洪斌等[33]对南美白对虾、罗氏虾等研究发现，变形菌门、假单胞菌、希瓦氏菌等革兰氏阴性菌为虾类水产品的优势腐败菌。而荔枝木质精油对革兰氏阴性菌具有一定抑菌性能[16]，因此可有效抑制刀额新对虾虾体的微生物生长。从菌落总数角度可推测，保鲜膜保存的刀额新对虾货架期为3 d，而复合膜保鲜货架期为6 d。

图5 刀额新对虾保鲜期内菌落总数变化Fig.5 The total colony change of Metapenaeus ensis

3 结论

在4 ℃冷藏条件下，对比普通保鲜膜覆膜保鲜方式，添加 8%荔枝木质精油的壳聚糖复合膜浸涂刀额新对虾可有效抑制微生物生长繁殖，延缓TVB-N、菌落总数的上升和感官品质的下降程度，更好的维持刀额新对虾的色泽、肉质和鲜度，从而延长其货架期。综合感官评价、菌落总数、pH、TVB-N等指标，可推断出普通保鲜膜覆膜冷藏和复合膜浸涂冷藏的货架期分别为3 d和6 d。此研究丰富了荔枝木质精油-壳聚糖复合膜的应用范围，后续可对其实际应用工艺做进一步开发。