壳聚糖/肉桂精油复合涂膜对罗非鱼肉的保鲜效果研究

韩春阳，黎芊芊，张丽芳，罗永丹，陈伟玲，任爱清

（贺州学院 a.食品与生物工程学院 b.广西康养食品科学与技术重点实验室，广西 贺州 542899）

罗非鱼（Oreochromis mossambicus，Tilapia）别名非洲鲫鱼、非鲫，丽鱼科，原产非洲，属热带性鱼类，具有易人工养殖、生长周期短、肉质鲜美、小刺少、低脂肪、高蛋白、营养丰富、价格低廉等特点，深受消费者喜爱[1-3]。我国罗非鱼产量世界第一，与其他肉类相同，鲜罗非鱼肉营养丰富，水分活度高，不易保存，非常容易滋生细菌，发生腐败变质，对消费者的身体健康带来极大隐患的同时也造成巨大浪费。传统冷冻保藏虽然可以极大延长罗非鱼肉的货架寿命，但其冷冻后的肉质、口感和营养价值都会降低，所以消费者更喜欢选择鲜罗非鱼肉[4]。虽然冷藏能够延缓罗非鱼肉的变质，但是保质期也较短[5]。为了既保持罗非鱼肉的品质口感和营养价值，同时又能够延长罗非鱼肉的货架寿命，许多学者进行了有益探索，例如化学保鲜、气调保鲜、低温保鲜、辐照保鲜、超高压处理保鲜、生物保鲜等方法。随着人们对食品品质要求和健康重视程度的不断提高，利用具有抗菌、抗氧化等保鲜功效的天然物质，例如壳聚糖、植物精油、茶多酚、溶菌酶等对食品进行保鲜的生物保鲜已经成为人们关注的研究热点。

壳聚糖（Chitosan）又被称为脱乙酰甲壳素，可以从虾类和蟹类的外壳中提炼的壳多糖历经脱乙酰处理制取出来的产物。具备良好的生物兼容性、广谱抗菌性、优越的成膜性、抗氧化性、天然无毒易降解等特点[6-7]。利用壳聚糖涂膜可以有效延长鲜肉、果蔬、海产品等食品的货架寿命[8-10]。陈晓眠等[11]、Cao等[12]在冷藏条件下利用壳聚糖涂膜保鲜罗非鱼肉都得到了较好的效果。

肉桂精油（Cinnamon essential oil）是食用香辛料桂皮提炼得到的淡黄色油状液体，具有较好的广谱抗菌作用和抗氧化作用，其主要活性成分为肉桂醛，可作为天然食品保鲜剂用于食品工业[13]。将肉桂精油与壳聚糖复配，可以减缓肉桂精油的挥发速度，提升抗菌效果，进一步增强对食品的防腐保鲜作用。杨震宇等[14]利用肉桂精油壳聚糖复合涂膜对鲜切雪莲果进行保鲜，研究结果表明，肉桂精油壳聚糖复合涂膜能够降低鲜切雪莲果的质量损失率，减缓还原糖和维生素C 含量的下降速度，抑制多酚氧化酶活性和褐变强度，延长鲜切雪莲果的保质期。聂志妍等[15]利用肉桂精油壳聚糖复合涂膜对酱牛肉进行保鲜研究结果表明，壳聚糖肉桂精油复合膜能较好地保持贮藏过程中酱牛肉的色泽和pH 值，抑制酱牛肉TVB–N 值上升，对菌落总数和大肠菌群抑制效果明显。李凯龙等[16]使用含肉桂精油的壳聚糖涂层对冷藏草鱼片进行保鲜研究，结果表明该涂层能够有效抑制细菌生长繁殖，减缓挥发性盐基氮的生成和质量损失及色变，有效延长了草鱼片的贮藏货架寿命。

本实验利用壳聚糖/肉桂精油复合保鲜涂膜在冷藏条件下对鲜罗非鱼肉进行可食性涂膜包装。通过对贮藏期间罗非鱼肉微生物指标、理化及感官评分等进行分析，研究壳聚糖/肉桂精油复合保鲜可食涂膜对鲜罗非鱼肉的保鲜效果，旨在为开发新型罗非鱼肉保鲜方法提供依据。

1 实验

1.1 材料与试剂

主要材料与试剂：鲜活罗非鱼，贺州泰兴生鲜食品超市；壳聚糖（脱乙酰度＞90%），上海源叶生物科技有限公司；肉桂精油（纯度＞95%，原产地为印度），青岛海拉小巷商贸公司；冰醋酸、吐温80、平板计数琼脂、硼酸、硫酸、硫酸钾、硫酸铜、甲基红，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

主要仪器与设备：BC/BD–536GC 冰箱，河南新飞家电有限公司；SW–CJ–2F 净化工作台，苏州净化设备有限公司；DHP–9082 电热恒温培养箱，上海齐欣科学仪器有限公司；BD13M–010 菌落计数器，北京启航博达科技有限公司；SX811 型pH 计，上海三鑫电子器材有限公司；SH220F 石墨消解仪，山东海能科学仪器有限公司；K9860 自动凯氏定氮仪，山东海能科学仪器有限公司；NS810 分光测色仪，深圳市三恩时科技有限公司；BXM–30R 蒸汽灭菌锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 方法

1.3.1 壳聚糖/肉桂精油复合成膜液的制备

将质量分数为2.0%的壳聚糖溶解于80 ℃的1.5%冰醋酸水溶液，得到壳聚糖溶液，冷却至室温。然后向壳聚糖溶液中分别加入质量分数为0.3%、0.6%、0.9%的肉桂精油，同时加入质量分数为2%的吐温80 作为乳化剂，混合搅拌30 min，静置，制得不同肉桂精油浓度的壳聚糖/肉桂精油复合成膜溶液。

1.3.2 罗非鱼肉处理

将新鲜罗非鱼宰杀后，去鳞、去内脏、去头、去骨，得净鱼肉片，无菌水清洗，用消毒后的刀具和砧板在无菌操作台中分切成长为5 cm、宽约为2 cm、厚约为1 cm 的鱼肉片，每份约100 g 备用。

将鱼肉片随机分成5 组，空白对照CK 组、壳聚糖涂膜CS 组、壳聚糖/肉桂精油（0.3%、0.6%、0.9%）涂膜CSC1、CSC2、CSC3 组，每个样品组重复3 次。每个涂膜样品组，在对应的涂膜液中浸渍30 s，取出晾置2 min，然后放置在聚丙烯食品保鲜盒中置于4 ℃冷库中保藏。分别于第0、2、4、6、8、10 天测量鱼肉细菌总数、pH、挥发性盐基氮（TVB–N 值）、色差值和感官评分。

1.3.3 菌落总数的测定

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》，使用平板菌落计数法来统计罗非鱼在保存过程中细菌菌落总数。

1.3.4 pH 测定

参照唐森等[17]的方法测量罗非鱼的pH，并略微改动。取绞碎的样品10 g 与蒸馏水100 mL 混合，连续搅动，使溶液中的样品均衡分散，室温静置0.5 h后过滤，使用校准的pH 计测定滤液pH 值。

1.3.5 挥发性盐基氮（TVB–N 值）测定

参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中自动凯氏定氮仪法进行测定。

1.3.6 色差值的测定

使用NS810 分光测色仪测定，根据CIE 色空间的lab 原理，色差采用亮度（L*）值、红度（a*）值、黄度（b*）值表示。分光测色仪进行黑白校准后，将色差仪不留缝隙地紧贴在鱼片表面进行测量，待数值稳定后，对鱼片样品进行多次测量，记录亮度（L*）值、红度（a*）值、黄度（b*）值，取其平均值进行保存。最后与新鲜鱼片样品颜色标准值进行对比计算，色差∆E*ab=（2∆L*+2∆a*+2∆b*）1/2，得到不同鱼片样品的色差变化。

1.3.7 感官评价

参照GB/T 37062—2018《水产品感官评价指南》及陈文慧等[18]对罗非鱼的感官评定并稍加修改。感官评价小组由6 名经过培训的食品感官评审员组成，分别对罗非鱼的色泽、气味、组织形态和肌肉弹性按照感官评价表1 进行综合评分。新鲜宰杀的罗非鱼肉感官评分为20 分。总分值在16～20 内的判定为新鲜，分值在12～16 内的则判定为较新鲜，分值为8～12的则为基本新鲜，而分值低于8 分的则判定为不新鲜，间隔48 h 评定一次。

表1 感官评价Tab.1 Sensory evaluation

1.4 数据处理

所有实验分析均重复3 次，数据以平均值±标准偏差表示。用Excel 2019 软件对实验数据进行分析和作图，采用ANOVA 进行显著性分析（P＜0.05 表示具有显著性差异）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对罗非鱼肉菌落总数的影响

由图1 可见，在贮藏期间，对照组和处理组罗非鱼肉的菌落总数均呈明显上升趋势，但所有处理组罗非鱼肉的菌落总数增长速度显著低于对照组的（P＜0.05）。在贮藏期第4 天CK 组罗非鱼肉的菌落总数为6.16 lg(CFU/g)，已超过限量标准[19]（生鲜水产品菌落总数≤6.00 lg(CFU/g)），为腐败肉，失去食用价值；而处理组CS、CSC1、CSC2 和CSC3 的菌落总数分别为5.22、5.01、4.65 和4.17 lg(CFU/g)。壳聚糖涂膜可以在鱼肉表面形成涂膜，阻隔鱼肉接触氧气，减缓需氧菌的生长繁殖，同时壳聚糖和肉桂精油自身具有抑菌作用，可以有效抑制罗非鱼肉表面的细菌繁殖。李凯龙等[16]利用含有肉桂精油的壳聚糖涂膜保鲜草鱼肉片也得到了相似的结果。在贮藏最后，含有肉桂精油的处理组与不含肉桂精油的壳聚糖处理组对菌落总数的抑制效果差异显著（P＜0.05）。说明在壳聚糖中添加肉桂精油可以显著增加涂膜的抑菌效果，并且抑菌效果随精油添加量的增大而增加。CS 组和CSC1 组鱼肉的菌落总数在第8 天时超过了限量标准，分别为6.53 和6.16 lg(CFU/g)，此时对照组的菌落总数已高达7.72 lg(CFU/g)；而CSC3 组在贮藏期第10 天时菌落总数为5.91 lg(CFU/g)，仍低于限量值。与CK 组相比，就菌落总数指标而言，CSC3组可以延长罗非鱼肉货架寿命6 d。

图1 罗非鱼肉冷藏期间菌落总数的变化Fig.1 Changes in total colonies of tilapia meat during cold storage

2.2 不同处理对罗非鱼肉pH 值的影响

对照组及处理组罗非鱼肉在贮藏期间pH 值的变化如图2 所示，均呈现先下降后上升的趋势。这是因为贮藏初期罗非鱼肉内糖原无氧酵解产生乳酸，同时三羧酸循环也产生有机酸，从而导致pH 值下降；pH值上升是因为鱼肉蛋白质在酶的作用下分解为碱性氨基酸，在微生物作用下分解为氨与三甲胺等碱性物质[20-21]，pH 值上升表明鱼肉开始腐败变质。由图2可知，CK 组鱼肉的pH 值下降和上升的速度明显高于处理组的（P＜0.05），贮藏第2 天CK 组pH 值已降至6.32，而处理组鱼肉pH 值均高于CK 组，说明处理组能减缓鱼肉酸性物质的生成。CSC1、CSC2 和CSC3 组鱼肉pH 值第4 天降至最低，随后开始逐渐上升，并且上升速度显著低于CK 组，贮藏第10 天，CK 组pH 值已达到6.88，处理组CS、CSC1、CSC2和CSC3 鱼肉的pH 值分别为6.71、6.59、6.57 和6.53。这是因为涂膜能够抑制糖原酵解中磷酸化酶的酶活，降低乳酸的产生速度，所以贮藏初期鱼肉pH 值下降速度低于CK 组；同时涂膜能阻隔氧气，降低微生物繁殖速度、延缓鱼肉腐败、减慢鱼肉的pH 值上升速度。涂膜中加入肉桂精油可以进一步增强抑菌和抗氧化作用，因此CSC2 组和CSC3 组的pH 值上升速度也显著低于CS 组的（P＜0.05）。其他学者在研究罗非鱼肉保鲜时，例如蒋雨欣等[4]利用含有葡萄籽提取物和茶多酚的海藻酸钠/纳米纤维活性包装膜，对罗非鱼进行保鲜研究；金枝等[7]以海藻酸钠、Nisin、异抗血酸钠复合保鲜剂保鲜罗非鱼肉；王艺静[22]使用气调等离子体处理保鲜罗非鱼片，鱼肉pH 值变化也得到了相似规律。

图2 罗非鱼肉在冷藏期间pH 值的变化Fig.2 Changes in pH of tilapia meat during cold storage

2.3 不同处理对罗非鱼肉挥发性盐基氮的影响

挥发性盐基氮（TVB–N）是评价水产品新鲜程度的重要指标，是水产动物的蛋白质因酶及微生物的作用分解而产生的，是鉴定水产品是否新鲜的重要标准。根据GB 2733—2015《食品安全国家标准 鲜、冻动物性水产品》，新鲜淡水鱼肉TVB–N 值要求小于0.20 mg/g。由图3 可知，在贮藏期内，随着贮藏时间的延长，对照组及处理组鱼肉的TVB–N 值呈逐渐上升趋势，其中CK 组的上升速度显著高于其他各处理组的（P＜0.05），贮藏第2 天，已达到0.19 mg/g，已接近限量标准；贮藏第4 天，达到0.28 mg/g，超出限量标准；各处理组鱼肉TVB–N 值在贮藏期间增加速度明显低于CK 组，贮藏第4 天CS 组鱼肉TVB–N值为0.21 mg/g，超过限量标准；贮藏第6 天CSC1组、CSC2 组和CSC3 组鱼肉TVB–N 值分别为0.24、0.25 和0.22 mg/g，均超过限量标准，但明显低于CK组和CS 组（P＜0.05）；贮藏第10 天，CSC3 组鱼肉的TVB–N 值为0.28 mg/g，而此时CK 组鱼肉TVB–N值已高达0.48 mg/g，鱼肉严重腐败。就鱼肉TVB–N指标而言，与CK 组相比，CSC3 组可以延长罗非鱼肉货架寿命4 d。鱼肉中TVB–N 主要是由于细菌生长繁殖而产生的，涂膜能有效抑制鱼肉表面细菌的生长繁殖，因此涂膜处理可以有效延缓鱼肉TVB–N 值的升高。壳聚糖涂膜中加入肉桂精油，可以提升涂膜的抑菌效果，随肉桂精油添加量的增加，涂膜对鱼肉TVB–N 值的延缓作用增强。Jeon 等[23]对鳕鱼肉进行壳聚糖涂膜保鲜研究时发现，壳聚糖涂膜能有效抑制鳕鱼肉TVB–N 值的增加。周强等[24]利用肉桂精油–壳聚糖涂膜协同气调包装对冷鲜肉进行保鲜研究，结果表明肉桂精油–壳聚糖涂膜相比对照组可以有效降低鲜猪肉的TVB–N 值。

图3 罗非鱼肉在冷藏期间TVB–N 值的变化Fig.3 Changes in TVB-N of tilapia meat during cold storage

2.4 不同处理对罗非鱼肉色度的影响

消费者在选购鲜肉时，肉的颜色是判断鱼肉是否新鲜的重要指标[25]。由图4 可以看出，随着贮藏时间的延长，对照组及处理组罗非鱼肉的色差值均呈上升趋势，说明罗非鱼肉的颜色与新鲜罗非鱼肉的颜色相比在逐渐变差，颜色暗淡发黄。贮藏第0 天，处理组的色差值为0.52，是由于涂膜产生的色差。贮藏第2、4、6、8、10 天，处理组罗非鱼肉的色差值均低于对照组罗非鱼的色差值（P＜0.05）；同时CSC3 组的色差变化明显低于其他处理组的（P＜0.05）。贮藏第10天，CS 组罗非鱼肉的色差值为9.98，CSC1 组罗非鱼肉的色差值为8.85，CSC2 组罗非鱼肉的色差值为8.13，CSC3 组罗非鱼肉的色差值为7.31，而CK 组罗非鱼肉的色差值达到11.33。相较于CK 组，处理组CS、CSC1、CSC2 和CSC3 的罗非鱼肉色差值分别降低了11.9%、21.89%、28.24%和35.48%，说明壳聚糖涂膜能够有效抑制罗非鱼肉颜色退变，在加入肉桂精油后其抑制效果进一步得到加强。一方面壳聚糖涂膜有效阻隔了氧气与鱼肉的接触，减少鱼肉的氧化腐败；另一方面，壳聚糖和肉桂精油的抑菌作用可以有效减少鱼肉表面微生物的生长繁殖，减缓鱼肉腐败，从而减缓了鱼肉色差的改变。李鹏等[26]利用罗非鱼鱼鳞明胶涂膜对冷藏罗非鱼肉进行保鲜研究时也发现相似的鱼肉色差变化规律，与对照组相比，涂膜能够有效减缓罗非鱼肉色差值随贮藏时间延长而变大，鱼鳞明胶涂膜能够减缓鱼肉颜色的退变。

图4 罗非鱼肉在冷藏期间色差的变化Fig.4 Changes in chromatic aberration of tilapia meat during cold storage

2.5 不同处理对罗非鱼肉感官评分值的影响

罗非鱼肉在贮藏过程中感官评分值的变化如图5所示。随着贮藏时间的延长所有罗非鱼肉的感官评分值均呈下降趋势，但处理组的下降速度显著低于CK组（P＜0.05），说明各处理组在贮藏期内能有效减缓罗非鱼肉感官质量的下降。贮藏第4 天至第8 天，CSC3 组罗非鱼肉的感官评分值显著高于其他处理组罗非鱼肉的感官评分值（P＜0.05）。贮藏第6 天，CK组罗非鱼肉感官评分为7.36 分，已属于腐败肉，而CS、CSC1、CSC2 和CSC3 组罗非鱼肉感官评分值分别为11.26、12.24、13.37 和14.84，CS 组罗非鱼肉属于基本新鲜范围，CSC1、CSC2 和CSC3 组罗非鱼肉属于较新鲜范围。贮藏第10 天，CS 组罗非鱼肉的感官评分值降至6.63，而CSC1、CSC2 和CSC3 组罗非鱼肉感官评分值均高于8 分，分别为8.17、8.56 和9.03，仍属于基本新鲜。就感官评分值而言，与CK组相比，CS 组可以延长罗非鱼肉的货架寿命3 d；CSC1、CSC2 和CSC3 组分别可以延长罗非鱼肉的货架寿命3、3 和6 d。李凯龙等[16]利用含有肉桂精油的壳聚糖涂膜保鲜草鱼肉片，草鱼肉片在贮藏期间的感官评分也有相似的结果。说明在壳聚糖涂膜中添加肉桂精油能进一步提升涂膜对罗非鱼肉感官品质的保护作用。虽然肉桂精油具有较强烈的气味，但是由于肉桂精油的添加量较低，同时壳聚糖涂层也起到了缓释作用，因此并没有对贮藏期内罗非鱼肉的感官品质造成负面影响。

图5 罗非鱼肉在冷藏期间感官评分值的变化Fig.5 Changes in sensory evaluation of tilapia meat during cold storage

3 结语

本文研究了壳聚糖/肉桂精油复合涂膜在低温条件下对罗非鱼肉的保鲜效果。实验结果表明，各处理组能效抑制罗非鱼肉表面微生物的生长繁殖，CK 组在第4 天菌落总数已超标，CS 和CSC1 组贮藏第8 天菌落总数超标，CSC2 组贮藏第10 天菌落总数超标，而CSC3 组在贮藏第10 天，菌落总数为5.91 lg(CFU/g)，仍低于限量标准。壳聚糖/肉桂精油复合涂膜处理在贮藏初期能有效减缓罗非鱼肉乳酸的产生，同时可以降低贮藏中后期鱼肉蛋白质分解产生碱性物质的速度，CSC2 和CSC3 组的抑制作用高于CS 组的。贮藏期间处理组罗非鱼肉的TVB–N 值增加速度明显低于CK 组的，CSC3 处理组对罗非鱼肉生成TVB–N的抑制效果最佳。壳聚糖涂膜能够有效抑制罗非鱼肉颜色退变，在加入肉桂精油后其抑制效果进一步得到加强。贮藏第10 天，CSC3 组与CK 组相比，鱼肉色差值降低了35.48%。感官评分表明处理组能有效减缓罗非鱼感官品质的下降速度，CSC3 组明显优于其他处理组。综上所述，壳聚糖/肉桂精油复合涂膜在冷藏条件下能有效延长罗非鱼肉的货架寿命，且保鲜效果随肉桂精油的添加量增大而提高。与CK 组相比，CSC3 组可延长罗非鱼肉货架寿命4 d，该复合涂膜方法具有较好的开发应用前景。