八角茴香精油纳米乳液的制备及其对酱卤鸭翅贮藏品质的影响

徐若滢，吴婷，刘文浩，刘浩越，徐晓云

(华中农业大学 食品科学技术学院，武汉 430070)

近年来，随着人们对天然绿色食品的重视，植物精油作为天然抑菌物质和保鲜剂具有良好的市场前景，使用植物精油对肉品进行保鲜成为研究的热点，但植物精油的低水溶性与高挥发性阻碍了其在食品保鲜中的应用[1-3]。纳米乳是由水、油、表面活性剂和助表面活性剂以一定比例制备而成的粒径在20～500 nm的乳液[4]，具有良好的动力学稳定性，能够提高精油的水溶性，降低挥发性，同时赋予精油稳定性和缓释性能[5]。八角茴香精油是一种具有抑菌功能和抗氧化活性的植物精油[6]，将其制备为纳米乳液能够提高精油的稳定性[7]，目前关于八角茴香精油纳米乳液及其应用少见报道。本研究旨在探究八角茴香精油纳米乳液的生成条件、所需乳化剂的质量分数、均质次数等工艺参数，并考察了八角茴香精油纳米乳液的抑菌性能、热稳定性、离心稳定性以及对酱卤鸭翅贮藏品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

酱卤鸭翅：由某酱卤食品企业提供；乳酸菌、葡萄球菌：分离自贮藏末期的酱卤鸭翅。

1.2 试剂

八角茴香精油：郑州雪麦龙食品香料有限公司；中链甘油三酯(MCT)、月桂酸甘油酯(GML)：上海源叶生物科技有限公司；Tween 80：德国Biofroxx公司；MRS培养基、营养肉汤、MRS肉汤：北京陆桥技术股份有限公司；MSA培养基：青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；氯化钾(分析纯)：天津市科密欧化学试剂有限公司；三氯甲烷、乙二胺四乙酸二钠盐二水(均为分析纯)：国药集团化学试剂有限公司；2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸(均为分析纯)：上海展云化工有限公司。

1.3 主要仪器与设备

纳米粒度电位分析仪 英国Malvern公司；高压微射流均质机 美国Microfluidic公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 武汉玖尚科技有限公司；手持式匀浆机 上海净信实业发展有限公司；台式高速冷冻离心机 湖南湘立科学仪器有限公司；TDZ5-WS医用离心机 湖南平凡科技有限公司；SW-CJ-2D型双人净化工作台 浙江苏净净化设备有限公司；UV759 紫外-可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；SPX-150B-Ⅲ型生化培养箱 天津市意博高科实验仪器厂；PHS-3E pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；电热恒温水浴锅 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 纳米乳液制备

选用八角茴香精油和MCT为油相，Tween 80和GML(Tween 80∶GML为3∶1)为乳化剂，按一定比例将油相、乳化剂和水在磁力搅拌器中25 ℃，1300 r/min混合均匀，然后使用剪切机以10000 r/min剪切5 min，得到粗乳液，将粗乳液采用高压微射流均质机均质得到纳米乳液。

1.4.2 八角茴香精油纳米乳粒径和PDI分析

将八角茴香精油纳米乳液预先用蒸馏水稀释50～100倍，然后利用纳米粒度电位分析仪在173°散射角、25 ℃条件下测定粒径与PDI。

1.4.3 八角茴香精油纳米乳热稳定性测定

以筛选的工艺参数制备5%八角茴香精油纳米乳液，在4，25，40，60，80 ℃温度下处理30 min，观察外观变化，并测定粒径。

1.4.4 八角茴香精油纳米乳离心稳定性测定

使用筛选的工艺参数制备5%八角茴香精油纳米乳液，在高速离心机中以4，6，8，12，15 kr/min的速度离心处理20 min，观察外观变化，并测定粒径。

1.4.5 动态抑菌曲线

参考汪师帅等[8]的方法并稍作修改。用移液枪准确吸取5 mL菌液于锥形瓶中，再分别加入45 mL精油浓度为1%、3%、5%的八角茴香精油纳米乳液(对照组添加肉汤：乳酸菌为MRS肉汤，葡萄球菌为营养肉汤)，密封后于37 ℃静置培养，在培养的0，2，5，8，12，18 h取样，稀释后倾注平板(乳酸菌倾注MRS培养基，葡萄球菌倾注MSA培养基)，凝固后倒置于37 ℃培养箱中培养18 h，计数。

1.4.6 样品处理

对照组：取当日生产的酱卤鸭翅，分装在保鲜袋中，用真空封口机封口后贮藏在15 ℃恒温箱中。

实验组：取当日生产的酱卤鸭翅，在5%八角茴香精油纳米乳中浸泡1 min，沥干后真空包装，于15 ℃恒温培养箱中贮藏。

1.4.7 菌落总数测定

根据国标GB 4789.2-2016[9]进行测定。

1.4.8 TBARS测定

参考郗泽文[10]的方法并稍作修改。称取10 g绞碎均匀的肉样，加入50 mL 7.5%三氯乙酸(含0.1% EDTA)，200 r/min摇荡30 min后过滤，取5 mL上清液，加入5 mL 0.02 mol/L TBA 溶液并沸水浴加热 40 min，取出冷却后离心(4000 r/min，20 min)，加入5 mL氯仿，摇匀静置分层，取上清液在532 nm处比色。计算公式如下：

TBARS/(mg/kg)=(A532/W)×9.48。

式中：A532为待测液在532 nm下的吸光度值；W为肉样品的质量(g)。

1.4.9 pH测定

取5 g搅碎的肉样置于50 mL 0.1 mol/L KCl溶液，将pH 计的电极插入试样中，读数显示稳定后直接读数，最终结果准确至0.01。

1.5 数据处理

利用SPSS 26.0和Origin 2021软件对实验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 精油与MCT比例对纳米乳粒径的影响

固定精油浓度为5%，将设置精油与MCT比例为4∶1、3∶2、1∶1制备八角茴香精油纳米乳，其对纳米乳粒径的影响见图1。

图1 精油与MCT比例对乳液粒径的影响Fig.1 The effect of the ratio of essential oil to MCT on emulsion particle size注：不同字母表示差异显著(P<0.05)。

奥氏熟化是影响精油稳定性的主要原因之一，由于八角茴香精油并非完全不溶于水，同时在化学势的差别下，小液滴会自发转变为大液滴，极大地削弱了精油乳液的稳定性，甚至影响乳液的生成[11]。为避免奥氏熟化现象的产生，通常通过添加另一种有机相来降低原有有机相的水溶性，被添加的有机相为高疏水性物质，又称成熟抑制剂，多为中链或长链甘油三酯。

MCT具有无色、无臭等优点。由图1可知，随着MCT含量的增加，乳液粒径增大，这是因为添加MCT后，精油溶解在MCT中形成油相，MCT比例增加，乳化剂所包埋油相的体积增大，进而导致乳液粒径增大，粒径分布峰右移。

PDI表示乳液的均一性，数值越小，乳液的均一程度越好。随着MCT含量的增加，乳液的PDI值减小。这是因为MCT含量的增加有助于八角茴香精油在有机相中的溶解，从而提升乳液的均一程度。总体来说，几种不同比例油相乳液的PDI值均小于0.14，表明分散相均一稳定，最佳油相配比为粒径值最小时的4∶1。

2.2 乳化剂添加量对纳米乳粒径的影响

为探究乳化剂添加量对乳液性质的影响，在实验2.1中的最佳比例4∶1基础上制备了乳化剂浓度分别为2%、3%、4%、5%的精油纳米乳液，由图2可知，在乳化剂浓度小于3%时，乳液平均粒径随着乳化剂含量的增加而减小(P<0.05)，此后增加乳化剂浓度，乳液平均粒径增大，该现象与刘晓丽等[12]的研究结果一致。这可能是由于乳化剂浓度较小时，不足以包埋所有油滴，使得未包埋的油滴之间发生聚集，增大了粒径，此时，增大乳化剂浓度使得所有油滴被良好包埋，从而使粒径减小。然而，继续增大乳化剂的浓度，多余的乳化剂相互作用，造成乳液微粒的聚合[13]，反而导致粒径的增大。不同浓度乳化剂下乳液的PDI值有所波动，但都维持在较低水平(PDI值<0.15)，结合粒径分布图，几种添加量下乳液粒径呈单峰分布，具有良好的均一性，考虑到经济成本的影响，最终选取乳化剂浓度为2%。

图2 乳化剂添加量对乳液粒径的影响Fig.2 The effect of the additive amount of emulsifier on the particle size of emulsion

2.3 均质次数对乳液粒径的影响

高压微射流次数与乳液粒径的关系图见图3。

图3 均质次数对乳液粒径的影响Fig.3 The effect of homogenization times on the particle size of emulsion

由图3可知，固定微射流压力为9 kpsi，随着均质次数的增加，乳液的平均粒径逐渐减小，最后趋于平缓。经过1次高压微射流均质后，乳液平均粒径为(154.40±2.23) nm，高压微射流次数增加为3次、5次、直至7次时，乳液的平均粒径分别降至(116.70±2.51)，(100.00±1.91)，(91.29±1.95) nm，均具有显著性差异(P<0.05)，此后，继续增加高压微射流次数，乳液的平均粒径未产生显著性变化，考虑到微射流过程中乳液的损耗，最终选取均质次数为5次。

2.4 纳米乳的热稳定性

温度是影响乳液稳定性的因素之一，由图4可知，热处理温度小于40 ℃时，乳液粒径变化不明显(P>0.05)，当温度上升至60 ℃时，乳液平均粒径明显增大(P<0.05)，达到(144.71±3.46) nm，此时对乳液外观进行观察，发现乳液外观仍呈均一乳白色，未出现乳析等现象。继续增大热处理温度，乳液粒径迅速增大至(537.40±34.89) nm，观察乳液外观，发现乳液不再均一，部分精油析出浮于乳液上层，测定后发现此时乳液的PDI值为0.61±0.22，说明乳液在80 ℃时稳定性遭到破坏。因此，乳液适合贮藏在低于40 ℃的温度下。

图4 热处理对乳液粒径的影响Fig.4 The effect of heating treatment on the particle size of emulsion

2.5 纳米乳的离心稳定性

离心处理可加速乳液的分层，离心稳定性可用来判断乳液自然贮藏长时间后的变化[14]。对乳液进行离心处理，其平均粒径变化见图5。

图5 离心对乳液粒径的影响Fig.5 The effect of centrifugation on the particle size of emulsion

由图5可知，离心转速从4 kr/min增加至15 kr/min的过程中，乳液平均粒径值未发生显著性变化(P>0.05)，其粒径分布见图5中B，未出现峰的偏移，表明离心处理对乳液粒径大小及其分布未产生影响，乳液具有良好的离心稳定性，由此推断其在自然贮藏的状态下可存放较长时间。

2.6 动态抑菌曲线

乳酸菌是酱卤肉制品中常见的优势腐败菌，抑制乳酸菌的生长对酱卤肉制品的保鲜具有重要意义[15]。不同浓度八角茴香精油纳米乳液对乳酸菌的动态抑制曲线见图6。

图6 八角茴香精油纳米乳对乳酸菌的抑制效果Fig.6 The inhibition effect of star anise essential oil nanoemulsion on lactic acid bacteria

由图6可知，随着培养时间的延长，对照组的菌落总数不断上升，8 h后上升速度逐渐减缓。添加了1%精油乳液后，菌落总数在初始值附近波动，与对照组相比菌落总数减少了4个数量级，表明1%精油乳液可以有效抑制乳酸菌的生长，具有良好的抑菌性。而3%乳液和5%乳液处理组菌落总数呈下降状态，在第5 h时其菌落总数降至0，并在之后的时间里维持稳定，其结果表明增大精油浓度后乳液的抑菌效果得到提升。

葡萄球菌为酱卤产品中又一优势腐败菌，八角茴香精油纳米乳液对葡萄球菌的动态抑菌效果见图7。

图7 八角茴香精油纳米乳对葡萄球菌的抑制效果Fig.7 The inhibition effect of star anise essential oil nanoemulsion on Staphylococcus

将初始浓度为4.94 lg CFU/mL的乳液/菌液混合液在37 ℃下培养2 h后，1%、3%、5%的精油纳米乳液处理组未见菌落生长，而此时对照组的菌落数上升至5.67 lg CFU/mg，说明乳液处理2 h时八角茴香精油纳米乳已发挥抑菌作用。此后，对照组菌落数继续增加，而乳液处理组始终未见菌落生长，这表明葡萄球菌对八角茴香纳米乳液十分敏感，仅1%的八角茴香精油纳米乳就能够杀灭葡萄球菌。

2.7 酱卤鸭翅贮藏过程中TBARS值变化

TBARS值反映的是食品中脂质二次氧化程度，TBARS值越高，被测物中脂质氧化程度越大。纳米乳的抗氧化功能来源于八角茴香精油中的茴香醛和黄酮类物质。由图8可知，酱卤鸭翅的TBARS值随贮藏时间的延长不断上升，贮藏期间，对照组的TBARS值始终大于实验组，且存在显著性差异(P<0.05)，这说明在贮藏过程中样品中脂质氧化程度逐渐加深，但八角茴香精油纳米乳液可在一定程度上抑制食品中脂肪的氧化。

图8 酱卤鸭翅贮藏期间TBARS值变化Fig.8 The changes in TBARS values of stewed duck wings during storage注：不同小写字母表示组内差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示组间差异显著(P<0.05)。

2.8 酱卤鸭翅贮藏期间pH值变化

酱卤鸭翅在贮藏期间的pH值变化趋势见图9。

图9 酱卤鸭翅贮藏期间pH值变化Fig.9 The changes in pH values of stewed duck wings during storage

对照组与实验组整体pH值呈下降趋势，与李大宇[16]的研究结果相似，样品pH值的下降与贮藏期间优势腐败菌乳酸菌的大量繁殖有关。在贮藏第1天时，实验组的pH值为6.53±0.01，明显高于对照组的6.42±0.01(P<0.05)，说明此时纳米乳已经开始抑制产酸微生物乳酸菌的生长繁殖，贮藏过程中，实验组的pH值整体高于对照组(P<0.05)，这是因为在贮藏期间，八角茴香精油纳米乳能够有效抑制乳酸菌的生长，从而减缓pH值降低，维持酱卤鸭翅贮藏品质。

2.9 酱卤鸭翅贮藏期间菌落总数变化

由图10可知，在贮藏过程中，样品菌落总数随时间的增加而增加，实验组的菌落总数始终低于对照组，表明八角茴香精油纳米乳能有效抑制酱卤产品中微生物的生长。在第1天时，对照组、实验组的初始菌落总数分别为(1.98±0.30)，(1.75±0.03) lg CFU/g，未存在显著性差异(P>0.05)，这是因为此时产品中的微生物生长较为缓慢，纳米乳的抑菌作用尚未得到体现。贮藏第3天时，微生物迅速增长，对照组的菌落总数达到(5.21±0.18) lg CFU/g，超过国标限量4.903 lg CFU/g，而此时实验组的菌落总数仅为(4.04±0.10) lg CFU/g，明显低于对照组(P<0.05)，此时，纳米乳开始发挥抑菌作用，并在此后的贮藏过程中，始终抑制酱卤鸭翅中微生物的生长(P<0.05)，发挥保鲜作用。

图10 酱卤鸭翅贮藏期间菌落总数变化Fig.10 The changes in total number of bacterial colonies of stewed duck wings during storage

3 结论

当精油与MCT的质量比为4∶1时，乳化剂浓度为2%，在9 kpsi均质5次制备的八角茴香精油纳米乳液具有良好的热稳定性和离心稳定性，并能抑制酱卤肉制品腐败菌乳酸菌和葡萄球菌；将其应用于酱卤鸭翅可显著降低酱卤鸭翅的TBARS值，减缓pH值下降，提高酱卤鸭翅在贮藏期间的品质，对鸭翅贮藏期间的菌落总数有明显抑制作用，将货架期延长至3 d。