張晨宇，王利強，2

（1.江南大學(xué) 機械工程學(xué)院，江蘇無錫 214122；2.江蘇省食品先進制造裝備技術(shù)重點實驗室，江蘇無錫 214122）

0 引言

冷卻肉營養(yǎng)豐富，購買貯藏方便，深受人們歡迎，但是，冷卻肉在貯藏期間很容易受到微生物污染而腐敗變質(zhì)[1]，同時貯存環(huán)境的變化也會導(dǎo)致冷卻肉發(fā)生脂肪氧化酸敗。變質(zhì)的冷卻肉不僅外觀、風(fēng)味等發(fā)生極大變化，而且人們誤食后更會損害身體健康。為延長冷卻肉的貨架期，保證冷卻肉的質(zhì)量，針對冷卻肉的貯藏，學(xué)者們做出了一系列研究。當前，企業(yè)通常采取冷藏的方法保存冷卻肉，但是冷藏需要大型冷藏設(shè)備，成本較高。另外，還有添加防腐劑保鮮、氣調(diào)包裝保鮮、輻照保鮮等，但是添加防腐劑會在冷卻肉上殘留有害物質(zhì)，改變冷卻肉的品質(zhì)；氣調(diào)包裝投入大[2]，運轉(zhuǎn)周期長；輻照保鮮則可能會產(chǎn)生放射線污染。目前，市場上用于冷卻肉的包裝材料主要是塑料包裝，但是塑料包裝中的有害物質(zhì)可能會遷移到冷卻肉中，安全性受到威脅，而且塑料包裝垃圾很難處理，近年來由此導(dǎo)致的“白色污染”一直是人們關(guān)注的問題[3]。要克服當前冷卻肉保鮮的缺點，既要保證冷卻肉的安全，延長冷卻肉的貨架期，又要使包裝材料不會造成環(huán)境污染。因此，選用可完全生物降解的環(huán)境友好型綠色包裝材料替代塑料包裝材料包裝冷卻肉[4]，既可以解決安全問題，又不會對環(huán)境造成污染，還可以減少能源消耗。為了貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，研發(fā)綠色包裝材料將是一重大舉措[5]。

以天然高分子化合物為基材，向其添加助劑共混得到新的功能性材料是目前常采用的方法。海藻酸鈉基水滑石-納米氧化鋅復(fù)合膜具有良好的生物降解性、相容性，而且該復(fù)合膜化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗菌性能良好，成本較低，符合當前食品包裝材料的發(fā)展方向。本文以天然多糖海藻酸鈉（SA）為成膜基材[6-7]，使海藻酸鈉和納米氧化鋅（NZnO）、水滑石（LDH）實現(xiàn)共混分別制備不同的復(fù)合薄膜進行冷卻肉保鮮性能試驗[8-9]，以感官品質(zhì)、色澤、pH值、失重率為指標，對復(fù)合薄膜的保鮮性能進行評估。

1 材料與儀器

1.1 試驗試劑

試驗過程中所需使用的試劑和原料，如表1所示。

表1 試驗試劑和原料Tab.1 Experimental reagents and raw materials

1.2 試驗儀器

量筒、燒杯、玻璃棒、滴管、烘箱、培養(yǎng)皿、便攜式水平尺、20 cm×25 cm亞克力玻璃板、塑料刮板、萬能材料試驗機、磁力攪拌器、電子天平、電子分析天平、數(shù)顯高速分散均質(zhì)機、pH計、色差儀、美麗雅保鮮袋（PE）等，重要儀器見表2。

表2 儀器名稱及型號Tab.2 Instrument name and model

2 試驗方法

2.1 冷卻肉保鮮試驗

選擇海藻酸鈉為成膜基材，配置4份適宜濃度海藻酸鈉溶液，將經(jīng)過超聲分散的LDH、NZnO、LDH-NZnO分別和3份海藻酸鈉溶液共混，從而制備出4種含有不同成分的成膜液，運用流延法將這4種成膜液分別均勻流延在亞克力玻璃板上，放入烘箱烘干后取出，冷卻揭膜，即制得4種復(fù)合膜（F2：SA 膜，F(xiàn)3：SA-LDHS 膜，F(xiàn)4：SA-NZnO膜，F(xiàn)5：SA-LDHS-NZnO膜）。取對照組（F1：PE膜）和另外4種薄膜備用，將當天宰殺的市售冷卻肉切成相同質(zhì)量的若干份，用5種薄膜分別將冷卻肉包裹，每種膜做3個平行試驗。然后將包裹好的冷卻肉試驗樣品放入4 ℃的冰箱中冷藏貯存，在一個周期內(nèi)對冷卻肉的感官品質(zhì)、色澤、pH值、失重率進行統(tǒng)計分析，從而對冷卻肉的保鮮效果做出評價。

2.2 感官品質(zhì)評價方法

根據(jù) GB 2707-2016《鮮（凍）畜、禽產(chǎn)品》[10]，挑選5位成員組成評價小組，對冷卻肉保鮮性能試驗過程中不同階段冷卻肉的感官品質(zhì)進行打分，包括氣味、顏色、彈性、黏性等，打分以感官品質(zhì)評價表為依據(jù)，見表3。

表3 感官品質(zhì)評價表Tab.3 Sensory quality evaluation table

2.3 色澤測定

冷卻肉的色澤選用色差儀測量，使用時需要校準色差儀上的白板，校準板的測量值是L*=93.85，a*=-0.26，b*=3.50，其中 L*表示亮度值，a*表示紅度值，b*表示黃度值。為防止測量過程中出現(xiàn)漏光的現(xiàn)象，應(yīng)將冷卻肉放置在測試臺上。對冷卻肉測試完成后可直接得到其數(shù)值，每個樣品取5個數(shù)值，最終結(jié)果取其平均值。

2.4 pH值測定

根 據(jù) GB 5009.237-2016《食 品 pH 值 的 測定》和 GB/T 9695.19-2008《肉與肉制品 取樣方法》規(guī)定，取一定量的冷卻肉攪碎成肉末，避免試樣溫度超過25 ℃[11]。配制試樣質(zhì)量10倍的氯化鉀（KCl）溶液，將試樣放入KCl溶液中，充分均質(zhì)后，將電極插入溶液中，直接測量其pH值，每個樣品取3個數(shù)值，最終結(jié)果取其平均值。

2.5 失重率測定

將冷卻肉包裝好之后，稱量其重量，此時數(shù)值為M1；試驗一定時間后，打開包裝，用濾紙吸附除去冷卻肉表面的液體，再次稱量其重量，此時數(shù)值為M2，肉樣失重率計算公式：

式中 Q ——失重率，%；

M1——加包裝袋的冷卻肉初始重量，g；

M2——一段時間后冷卻肉加包裝袋的重量，g。

3 結(jié)果與分析

3.1 感官品質(zhì)評價

圖1顯示了貯藏期間5種薄膜包裝對冷卻肉感官品質(zhì)的影響。圖2顯示了貯藏結(jié)束后各組冷卻肉外觀差異。用市售PE材質(zhì)的普通保鮮袋包裝的冷卻肉在1～2天的時候等級低于4分，表明此時冷卻肉已經(jīng)開始變質(zhì)，在5～6天則完全變質(zhì)，感官品質(zhì)表現(xiàn)為冷卻肉呈現(xiàn)紅褐色，腐臭味嚴重，按壓后不恢復(fù)，樣品黏度很大。用SA膜和SALDHS膜包裝的冷卻肉則在3～4天時開始出現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象，6～7天完全變質(zhì)。用SA-NZnO膜和SALDHS-NZnO膜包裝的樣品在4～5天開始出現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象，7天后完全變質(zhì)。

圖1 貯藏期間不同包裝薄膜對冷卻肉感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of different packaging films on sensory quality of chilled meat during storage

圖2 貯藏結(jié)束后不同薄膜包裝對冷卻肉外觀品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different packaging films on appearance quality of chilled meat after storage

由感官品質(zhì)評價的分數(shù)得出PE材質(zhì)普通保鮮袋對冷卻肉的保鮮效果較差，這與其本身沒有抗菌性能且厚度較小有一定關(guān)系。添加了海藻酸鈉的保鮮薄膜對冷卻肉的保鮮效果較PE材質(zhì)普通保鮮袋更強，這是因為海藻酸鈉本身具有一定的抑菌效果，此外添加了海藻酸鈉的薄膜具有一定的阻隔性，能夠在一定程度上阻止空氣中的氧氣和微生物進入食品內(nèi)部。從圖1可看出，SA膜和SA-LDHS膜的感官評分差別并不大，同時SA-NZnO膜和SA-LDHS-NZnO膜感官評分同樣差異不大，由此表明水滑石本身抗菌效果不是特別明顯，抗菌膜中主要起抗菌效果的是納米氧化鋅，水滑石主要作用是負載抗菌劑，同時在一定程度上提高薄膜的綜合性能。

3.2 色澤變化與分析

消費者在購買冷卻肉時，首先是來自視覺的感官沖擊，人們普遍通過冷卻肉的顏色來判斷其新鮮程度。本文用亮度、紅度、黃度來描述冷卻肉在一周內(nèi)的色澤變化趨勢，亮度值和紅度值較大，說明冷卻肉比較新鮮；若黃度值較大，則說明冷卻肉已經(jīng)變質(zhì)，具體變化過程如圖3所示。由圖3可知，L*和a*隨著貯藏時間的增加，呈下降趨勢，其原因可能是凌晨宰殺豬之后，受到環(huán)境中O2的作用，表層肉的肌紅蛋白發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生鮮紅色的氧合肌紅蛋白[12]。隨著貯藏時間的增加，包裝內(nèi)的O2、肉本身的酶和微生物3者相互作用，使氧合肌紅蛋白與O2發(fā)生反應(yīng)，生成暗褐色的高鐵肌紅蛋白，也就意味著冷卻肉開始變質(zhì)[13]。隨著貯藏時間的增加，各組冷卻肉的b*逐漸變大，這是由于在貯藏期間，冷卻肉表面的微生物和酶發(fā)生反應(yīng)，生成的H2S繼續(xù)與血紅蛋白相互作用而使肉樣品顏色偏黃。

圖3 不同包裝薄膜對冷卻肉樣品色澤的影響Fig.3 Effect of different packaging films on the color of fresh meat samples

冷卻肉在整個保鮮周期內(nèi)，SA膜和SALDHS膜的L*和a*差別并不明顯，同時SANZnO膜和SA-LDHS-NZnO膜的L*和a*差別也不大。而SA膜、SA-LDHS膜、SA-NZnO膜和SA-LDHS-NZnO膜包裝的冷卻肉的L*和a*的數(shù)值明顯高于PE保鮮袋，SA-LDHS-NZnO膜和SA-LDHS膜包裝的樣品的L*和a*則存在一定差異。結(jié)果表明，4種試驗薄膜阻隔性能和抗菌性能都優(yōu)于對照組，這是因為添加了SA和NZnO的薄膜具有良好的抗菌性，能夠有效抑制冷卻肉表面細菌產(chǎn)生，為樣品表面形成較為安全的保護層。同時，水滑石的加入則提高了復(fù)合薄膜整體的綜合性能，使復(fù)合薄膜的性質(zhì)更加穩(wěn)定。

3.3 pH值變化與分析

冷卻肉的pH值是衡量肉是否新鮮的另一項重要指標，它影響著色澤、氣味和表面形態(tài)等基本感官品質(zhì)[14]。通過有效手段測量冷卻肉的pH值，再通過pH值可以高效地判斷出冷卻肉當前的狀態(tài)。若冷卻肉的pH值在5.8～6.2，表明肉十分新鮮；若冷卻肉的pH值在6.2～6.7，表明肉不是特別新鮮，但仍可食用；若冷卻肉的pH值超過6.7，則說明冷卻肉已經(jīng)變質(zhì)[15]。

由圖4可以看出，冷卻肉pH值的變化趨勢是先下降后上升。在第1天，所有樣品的pH值都降到最低，這是受到屠宰后鮮肉中的肌糖原分解產(chǎn)生的乳酸的影響，隨著貯藏時間的增加，冷卻肉表面細菌開始產(chǎn)生，分解冷卻肉中的蛋白質(zhì)并且產(chǎn)生一些堿性物質(zhì)，導(dǎo)致pH值持續(xù)增大[16]。F1包裝的樣品pH值上升速度明顯快于其他4個試驗組，且從pH數(shù)值分析，F(xiàn)1組在2天后pH值便增大到6.60，冷卻肉變質(zhì)較快。F2和F3在3～4天pH值分別升到6.70和6.69，開始出現(xiàn)變質(zhì)。而F4和F5在4～5天pH值分別升到6.60和6.50，開始出現(xiàn)變質(zhì)。添加了NZnO和LDHS-NZnO的薄膜具有良好的抗菌性，延緩了樣品pH值的上升，薄膜的抗菌性能越好，保鮮性能也就越好。

3.4 失重率變化與分析

由圖5可知，隨著貯藏時間的增加，樣品的失重率整體呈上升趨勢，這是因為貯藏過程中冷卻肉受到pH值影響和細菌對冷卻肉組織的破壞，蛋白質(zhì)凝聚性變小，保存水分的能力下降，汁液逐漸流失。從第2天開始，對照組F1與其他試驗組的失重率差異顯著，表明添加了抗菌劑的薄膜對樣品具有良好的保鮮作用，能夠延緩其汁液流失，延長其貨架期。此外，5種薄膜包裝的冷卻肉樣品的失重率幾乎相同，這并不意味著海藻酸鈉和納米氧化鋅沒有起到抗菌效果，而是海藻酸鈉本身是親水性材料，當SA基膜覆蓋在冷卻肉表面時，會吸一部分水分[17]，在圖中就表示為汁液流失很多，但到了后期，抗菌膜已經(jīng)吸收一部分冷卻肉表面水分，進一步吸收就變得困難，于是開始正常發(fā)揮其保鮮性能[18]。

圖5 不同包裝薄膜對冷卻肉樣品失重率的影響Fig.5 Effect of different packaging films on the weight loss rate of fresh meat samples

4 結(jié)語

用5種不同薄膜對冷卻肉樣品包裝一周后，對其感官品質(zhì)、色澤、pH值、失重率等指標的檢測與分析，表明SA和NZnO都具有一定的抗菌性，而海藻酸鈉基水滑石-納米氧化鋅薄膜具有更加優(yōu)良的抗菌性能[19]，（4±1）℃條件下，每種薄膜比較適合的保質(zhì)期長短比較為普通PE保鮮袋＜SA膜＜SA-LDHS膜＜SA-NZnO膜＜SA-LDHSNZnO膜。機械性能良好、性質(zhì)穩(wěn)定、厚度均勻的SA基LDH-NZnO膜能夠在（4±1）℃，相對濕度為50%條件下將冷卻肉貨架期明顯延長。

未來以綠色包裝材料為主體的功能性包裝材料的研發(fā)將會是一個熱點，越來越多的研究將會進一步去挖掘和探知更適合食品包裝的替代包裝材料。天然多糖儲量豐富，無毒無害，性能穩(wěn)定，可完全降解，符合當前研究的大趨勢，在消費者的需求上也更容易得到認可。綠色包裝材料替代塑料包裝材料將指日可待[20]。