杜云飛 樊立源 沈春華

(1. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2. 上海海洋大學(xué)食品熱加工工程中心，上海 201306)

牛至精油是一種淡黃色透明液體，含有30多種抗菌物質(zhì)，具有安全、高效和綠色的抑菌功能。牛至精油主要是由香芹酚、百里酚組成，其中二者的比例是決定牛至精油殺菌效果的主要指標(biāo)。牛至精油中的活性成分主要為萜晞?lì)惡头宇愇镔|(zhì)，由于其脂溶性和表面活性較強(qiáng)，所以具有較好的抑菌效果。牛至精油的抑菌機(jī)制主要表現(xiàn)在其活性成分十分容易通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，在細(xì)胞體內(nèi)促使大量水分積聚，造成菌體細(xì)胞膨脹，使細(xì)胞內(nèi)容物流失，菌體死亡；同時(shí)，處于細(xì)菌體內(nèi)的活性成分還可滲入細(xì)胞器，阻止線粒體吸取氧而殺菌[1]。而且，牛至精油還具有毒性低，使用安全，成本低和經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)牛至精油在保鮮領(lǐng)域也均有研究[2-4]。

目前塑料薄膜在活性包裝的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，引起了人們的極大重視。其中抗菌包裝屬于活性包裝的一種，在流延制備過(guò)程中，將抑菌劑與樹脂基料按一定比例混合，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，使制造的薄膜材料具有抑制或者殺滅細(xì)菌的能力?，F(xiàn)今市場(chǎng)上的塑料包裝常用材料多為PE、聚丙烯(PP)和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。PE為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，無(wú)毒，具有優(yōu)越的介電性能；水分透過(guò)率低，對(duì)有機(jī)蒸氣透過(guò)率則較大；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，室溫下耐鹽酸和氫氧化鈉等各種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。國(guó)內(nèi)外對(duì)聚乙烯膜保鮮已有大量研究[5-7]，方天等[7]開發(fā)了具有金屬螯合活性的聚乙烯薄膜，先用紫外/O3清潔劑清洗純聚乙烯薄膜表面以產(chǎn)生活性羧酸基團(tuán)，然后交聯(lián)劑通過(guò)在預(yù)處理的PE表面的羧酸基團(tuán)與交聯(lián)劑的胺基團(tuán)之間形成酰胺鍵而與膜表面接觸；然后，通過(guò)酰胺鍵將聚(丙烯酸)(PAA)連接到胺改性的PE表面上，結(jié)果表明，螯合劑PAA以(9.12±0.71) nmol羧基/cm2的密度成功附著到表面，并顯示鐵螯合活性。EVOH優(yōu)良的高阻隔性使其在保鮮薄膜的研究也日益劇增[8-10]，EVOH是乙烯—乙烯醇的無(wú)規(guī)共聚物，是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性聚合物，是目前較好的阻隔性材料，可有效阻隔O2、CO2及其他氣體的滲透，由于其含有大量的羥基，因而對(duì)水分比較敏感，透濕性比較大[11]。Virginiat等[12]開發(fā)了一種新型的抗菌活性袋，其由PP/EVOH薄膜與牛至精油或檸檬醛組成，氣調(diào)成分為12%CO2和4%O2，結(jié)果表明，通過(guò)在PP薄膜上涂覆EVOH可以增加PP薄膜的抗拉強(qiáng)度，抗菌試驗(yàn)表明含牛至精油或檸檬醛的薄膜可以抑制微生物生長(zhǎng)。

含有牛至精油的PE和EVOH活性膜對(duì)黑魚片的保鮮效果仍未有研究，故本研究擬選用牛至精油作為薄膜中的抑菌劑，采用流延法制備EVOH和PE抑菌薄膜，并測(cè)試薄膜的基本性能。將用抑菌膜包裝好的黑魚貯藏在4 ℃條件下，對(duì)其進(jìn)行保鮮試驗(yàn)測(cè)試。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

PE：上海精析化工科技有限公司；

EVOH：日本可樂(lè)麗公司；

黑魚：購(gòu)于上海泥城大潤(rùn)發(fā)超市；

牛至精油：上海麥克林生化科技有限公司；

2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸、氯化鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

平板計(jì)數(shù)瓊脂：化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

雙螺桿擠出機(jī)：LSSL-20型，上?？苿?chuàng)像塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

切粒機(jī)：SG-20型，上?？苿?chuàng)像塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

流延機(jī)：LY300型，上?？苿?chuàng)像塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

熱封機(jī)：AC-220V型，上海科創(chuàng)像塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

智能電子拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)：XLW型，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；

透光率/霧度測(cè)試儀：WGT-S型，上海精科儀器有限公司；

氣體滲透儀：G2/132型，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；

pH計(jì)：PH-100型筆式，上海平軒科學(xué)儀器有限公司；

電子天平：UTP-313型，上海花潮電器有限公司；

分光光度計(jì)：U-3900型，日本株式會(huì)社日立高新技術(shù)科學(xué)那珂事業(yè)所；

無(wú)菌均質(zhì)機(jī)：JX-05型，上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司；

數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)：FJ200-SH型，上海標(biāo)本模型廠；

恒溫加熱磁力攪拌器：DF-101S型集熱式，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9023A型，上海一恒科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 制備抑菌包裝袋 首先將樹脂基料烘干，再與一定比例的牛至精油混合均勻，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)切粒機(jī)制造出具有抑菌性的樹脂顆粒。將其再次烘干后，通過(guò)流延機(jī)流延成膜。制備過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)牛至精油含量為6%時(shí)，無(wú)法制備出薄膜，故本試驗(yàn)所加牛至精油濃度為5%。最后使用熱封機(jī)將膜制備成具有抑菌成分的保鮮包裝袋(留一端開口)。

按以上方法，制備出4種包裝袋：PE空白袋(A)、PE+牛至精油抑菌袋(B)、EVOH空白袋(C)、EVOH+牛至精油抑菌袋(D)，厚度均為(40±5) μm，大小為15 cm×20 cm。

1.2.2 包裝袋機(jī)械性能測(cè)試 使用電腦測(cè)控拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試包裝袋的抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，分別從4組包裝袋上裁剪15 mm×120 mm的長(zhǎng)方形狀薄膜小長(zhǎng)條，平均每種包裝膜裁剪20段小長(zhǎng)條，分別經(jīng)過(guò)測(cè)試后，記錄數(shù)據(jù)，取其平均值。

1.2.3 氧氣透過(guò)率測(cè)試 參考GB/T 1038—2000，使用氣體滲透儀測(cè)試。將4種薄膜裁取成適當(dāng)大小的試樣，在規(guī)定的溫濕度條件下，設(shè)置試驗(yàn)時(shí)間4 h。多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)，取平均值。

1.2.4 透光率/霧度測(cè)試 4種薄膜分別裁取適當(dāng)大小作為試驗(yàn)樣，使用透光率/霧度測(cè)試儀測(cè)試。每個(gè)樣品測(cè)試5次，取平均值，并作好記錄。

1.2.5 黑魚樣品處理 將黑魚在低溫放血后，去頭、內(nèi)臟、皮和骨，選取脊背部分的肉進(jìn)行切塊[13]，放在存有冰塊的箱子中，帶回實(shí)驗(yàn)室，將魚塊置于冰中待處理。將魚塊分別裝入A、B、C、D 4種袋子中，每袋魚塊重量為35 g左右，準(zhǔn)確記錄魚塊重量，裝好魚肉樣品后及時(shí)用熱封機(jī)封口，將封口后的樣品置于4 ℃條件下冷藏，各鮮度指標(biāo)每隔1 d測(cè)定1次。

1.2.6 汁液流失率測(cè)定 根據(jù)?zogul等[14]的方法，修改如下：在第0天時(shí)，記錄天平稱取樣品的質(zhì)量M1后，用樣品包裝袋包裝、封口后，置于4 ℃冰箱內(nèi)。到測(cè)試時(shí)間時(shí)，將薄膜包裝袋從冰箱中取出，剪開包裝袋，將貯藏中的魚肉樣品取出，并用濾紙將魚肉樣品表面汁液吸干，用天平準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量為M2。按式(1)計(jì)算魚肉樣品的汁液流失率。

R=(M1-M2)÷M1×100%，

(1)

式中：

R——黑魚魚片的汁液流失率，%；

M1——第0天袋子里魚肉的質(zhì)量，g；

M2——第n天相同袋子里魚肉的質(zhì)量，g。

1.2.7 pH值的測(cè)定 用天平準(zhǔn)確稱取黑魚魚肉5 g，用刀切碎后將其放入燒杯中，再加入50 mL蒸餾水，用數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)以8 000 r/min勻漿1 min，勻漿結(jié)束后，靜置30 min，靜置結(jié)束后用筆式pH計(jì)測(cè)量其pH值，并作好數(shù)據(jù)記錄[15]。

1.2.8 TBA 值測(cè)定 根據(jù)Mahmoud等[16]的方法，修改如下：用天平準(zhǔn)確稱取切碎的黑魚魚肉5 g，放入燒杯中后向燒杯中加入蒸餾水10 mL和濃度為20%的三氯乙酸溶液(TCA)15 mL，使用數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)以8 000 r/min勻漿1 min，勻漿結(jié)束后，靜置1 h。靜置后過(guò)濾上層清液，用蒸餾水定容濾液至50 mL，并混合均勻，取5 mL于試管中，再向試管中加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液5 mL。使用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器在沸水浴中反應(yīng)20 min，反應(yīng)結(jié)束取出試管用流動(dòng)水冷卻5 min后，使用分光光度計(jì)測(cè)量其在532 nm處的吸光度A?？瞻字挡捎脻舛葹?0%的三氯乙酸溶液25 mL用蒸餾水定容至50 mL，然后取出5 mL濾液于試管中，再向試管中加入5 mL硫代巴比妥酸溶液，后續(xù)步驟同上。最后的TBA測(cè)量結(jié)果以每100 g魚肉中丙二醛(MDA)的含量表示，按式(2)計(jì)算：

TBA=A×7.8，

(2)

式中：

TBA——硫代巴比妥酸值，mg/100 g；

A——吸光度。

1.2.9 菌落總數(shù)測(cè)定 根據(jù)GB 47892—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)的測(cè)定》，設(shè)計(jì)菌落總數(shù)測(cè)定方法，修改如下：取0.85%的生理鹽水15 mL于燒杯中，再加入5 g切碎的黑魚魚肉，接著用均質(zhì)機(jī)以8 000 r/min均質(zhì)1 min，通過(guò)感官評(píng)估魚肉樣品的腐敗情況，選擇3個(gè)梯度的稀釋液，用移液槍(槍頭已滅菌)吸取1 mL適宜濃度的樣品稀釋勻液，打入無(wú)菌培養(yǎng)皿內(nèi)，之后向每個(gè)培養(yǎng)皿中加入15～20 mL 的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，等瓊脂完全凝固后，將平板翻轉(zhuǎn)，置于微生物培養(yǎng)箱(溫度為30 ℃)中，培養(yǎng)72 h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，單位記為CFU/g。

1.2.10 感官評(píng)價(jià) 為使得經(jīng)由感官指標(biāo)所得出的結(jié)果更為確切，制定了各個(gè)指標(biāo)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。綜合評(píng)分=氣味×0.25+色澤×0.25+組織×0.25+黏度×0.25。若魚肉樣品綜合評(píng)分<3分，則認(rèn)為其感官品質(zhì)不可接受[17]。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

2 結(jié)果與分析

2.1 薄膜的機(jī)械性能和透過(guò)性

由表2可知，牛至精油的添加對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響不大，不會(huì)改變薄膜的力學(xué)性能；幾乎不會(huì)引起薄膜透光率的變化，而B、D 2組的霧度都比不含精油的A、C組要高，表明牛至精油的添加對(duì)薄膜的光學(xué)性能有一定的影響，但影響并不大。綜合來(lái)看，牛至精油的加入不會(huì)影響薄膜作為保鮮膜的應(yīng)用。

表2 薄膜的抗拉強(qiáng)度、透光率和霧度Table 2 Tensile Strength, Transmittance and Haze of the films

2.2 黑魚保鮮試驗(yàn)

2.2.1 汁液流失率測(cè)定 黑魚魚肉的汁液流失主要是因?yàn)轸~肉中蛋白質(zhì)的分解以及細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，使魚肉組織分解破壞，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被細(xì)菌分解、氧化等導(dǎo)致肌肉組織間水分及細(xì)胞內(nèi)的水分流失。

從圖1可以看出，在整個(gè)貯藏期，隨著貯藏天數(shù)的增加，魚肉的汁液流失率呈遞增趨勢(shì)。在貯藏前4 d，各組魚肉的汁液流失率差異不大，增長(zhǎng)趨勢(shì)較為緩慢，但是在之后的4 d中，除D組以外的其他4組魚肉汁液流失率的變化速度明顯加快，D組的汁液流失率增長(zhǎng)速度緩慢。說(shuō)明牛至精油在包裝薄膜中能夠降低黑魚魚肉的汁液流失率，尤其是將牛至精油應(yīng)用在EVOH薄膜中，即D組保鮮膜所改善汁液流失率的效果是最好的。

圖1 冷藏過(guò)程中黑魚魚肉汁液流失率的變化Figure 1 Changes in drip loss values of snakehead during cold storage

2.2.2 pH值測(cè)定 pH值是判斷魚肉品質(zhì)好壞的關(guān)鍵指標(biāo)之一[18]。鮮魚的pH值為6.2～6.8，初期腐敗pH值為6.8～7.5，腐敗后期pH值>7.5。

由圖2可以看出，貯藏期內(nèi)，魚肉的pH值變化總體呈先下降后上升的趨勢(shì)，其中，在下降階段，各組pH值變化差異并不明顯，而第2天之后，未包裝的空白組pH增長(zhǎng)速度明顯高于其他組，第6天就已經(jīng)達(dá)到7.5；未加精油的A、C組的pH上升速度也高于含有精油的B、D組。總體來(lái)看，B、D組的pH值增長(zhǎng)速度比較緩慢，表明這2組魚肉的鮮度值高于其他組，說(shuō)明含有牛至精油的抑菌膜能有效減緩魚肉pH值的增長(zhǎng)。

圖2 冷藏過(guò)程中黑魚魚肉pH的變化Figure 2 Changes in pH values of snakehead duringcold storage

2.2.3 TBA值的測(cè)定 TBA值越小，魚肉中脂肪氧化酸敗程度越小，魚肉的腐敗程度越小，則說(shuō)明薄膜的抗氧化性能越好。

圖3結(jié)果顯示，在整個(gè)貯藏期間內(nèi)，前2 d魚肉的TBA值變化不大，隨后呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，TBA增長(zhǎng)速度變化由快到慢：空白組>A組>B組=C組>D組。即D組保鮮膜的抗氧化性能最好，能有效防止脂質(zhì)氧化。EVOH優(yōu)異的阻氧性使得外界氧氣不能接觸魚肉表面，從而抑制了脂質(zhì)氧化，這也解釋了D組改善魚肉汁液流失率和pH效果比B組好的原因。

2.2.4 菌落總數(shù)的測(cè)定 樣品中的菌落總數(shù)越多，則魚肉中微生物的生長(zhǎng)繁殖越多，說(shuō)明所對(duì)應(yīng)薄膜的抗菌性能越差。

圖4結(jié)果顯示，在貯藏期的前2 d，魚肉菌落總數(shù)增長(zhǎng)較為緩慢，在之后的貯藏期，魚肉菌落總數(shù)的增長(zhǎng)速度在不斷加快，但是含精油包裝的魚肉菌落總數(shù)明顯比其他3組低。參考Huang等[19]的研究，以6 lg CFU/g作為可食用生魚肉的菌落總數(shù)上限值。本試驗(yàn)的空白、A和C組魚肉樣品在第4天的菌落總數(shù)就幾乎到達(dá)了6 lg CFU/g，而含精油的B、D組，其菌落總數(shù)在第8天才接近6 lg CFU/g，貨架期相比較于空白組延長(zhǎng)了4 d。這些結(jié)果說(shuō)明，在包裝期間，牛至精油能夠從薄膜中緩慢地釋放出到黑魚魚肉表面，從而發(fā)揮其保鮮作用。值得注意的是，菌落在有氧環(huán)境下會(huì)生長(zhǎng)得更快，但是相對(duì)于汁液流失率、pH和TBA，B、D組菌落總數(shù)的變化差異不大，可能是在抑制菌落生長(zhǎng)方面，抑菌劑占主導(dǎo)作用，而EVOH阻隔氧氣進(jìn)入所營(yíng)造的低氧環(huán)境雖然也能抑制微生物生長(zhǎng)，但是抑菌效果要弱于抑菌劑，也可能是牛至精油本身就具有一定的抗氧化效果。

圖3 冷藏過(guò)程中黑魚魚肉TBA的變化Figure 3 Changes in TBA values of snakehead during cold storage

圖4 冷藏過(guò)程中黑魚魚肉菌落總數(shù)的變化Figure 4 Changes in total viable counts of snakehead during cold storage

2.2.5 感官評(píng)價(jià) 依照表1的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)5組魚肉進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5結(jié)果顯示，B、D組的魚肉腐敗變質(zhì)程度最低，空白和A、C兩組在第4天時(shí)就已經(jīng)不合格了。具體而言(見(jiàn)圖6)，在實(shí)際觀測(cè)的第4天，空白組魚肉樣品肉色灰暗，有腥臭味，肉體無(wú)彈性，表明大面積發(fā)黏，整體近乎不可接受；A、C組魚肉表面灰暗，有液體滲出，魚腥味變重，彈性變差，從感官上看，肉質(zhì)已經(jīng)不合格；B、D組魚肉樣品感官變化不大，無(wú)發(fā)黏現(xiàn)象，尤其是D組肉色幾乎和最初一致，絲毫無(wú)劣變痕跡。而且B、D組魚肉樣品直到第8天，品質(zhì)仍較好，只是氣味中有淡淡的精油味道，但聞起來(lái)還是以魚肉味為主。

圖5 冷藏過(guò)程中黑魚魚肉感官評(píng)價(jià)Figure 5 Sensory evaluation of snakehead during Cold Storage

圖6 貯藏前與第4天黑魚肉品質(zhì)的對(duì)比Figure 6 Comparison of the quality of snakehead before storage and on the 4th day

3 結(jié)論

牛至精油的加入對(duì)PE膜和EVOH膜的抗拉強(qiáng)度、透過(guò)率和霧度的影響不大，不會(huì)影響薄膜作為保鮮膜的使用。在4 ℃冷藏條件下，含有牛至精油的PE膜和EVOH膜均能有效地抑制黑魚魚肉脂質(zhì)氧化和微生物生長(zhǎng)，減緩魚肉腐敗速度。感官測(cè)試結(jié)果顯示，與空白膜相比，含牛至精油的保鮮膜可以有效地改善魚肉樣品的感官品質(zhì)。

本研究表明含有牛至精油的PE膜和EVOH膜在生鮮食品保鮮中具有廣闊的應(yīng)用前景。為了更好地將含有牛至精油的保鮮膜應(yīng)用到食品中，需要進(jìn)一步解決以下問(wèn)題：減少牛至精油在加工過(guò)程中的損失；研究牛至精油從膜中到食品釋放過(guò)程；牛至精油在不同基質(zhì)膜中對(duì)不同食品的保鮮效果等。