何惠利，任雪嬌，張莉力

（錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省肉類加工與質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，遼寧 錦州 121000）

傳統(tǒng)的塑料薄膜和合成保鮮劑由于價格低廉和性能穩(wěn)定被廣泛應(yīng)用于食品包裝和食品保鮮，但是它們存在不可降解及對人體有害等缺點(diǎn)[1]。因此近年來研究制備及優(yōu)化綠色環(huán)境友好型的可食性膜受到廣泛關(guān)注。多糖膜因具有良好的可降解性、價格低廉、無毒等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于食品保鮮及可食性包裝膜的制備。但僅由一種多糖形成的薄膜機(jī)械性能較弱，對熱和水蒸氣的阻隔性較差[2]，這會限制其在食品包裝和保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)添加植物提取物能夠提高殼聚糖膜的整體機(jī)械性能、阻隔性等。丁莉等[3]發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的水蒸氣透過系數(shù)、硬度和穿刺強(qiáng)度隨著百里香酚濃度的增加而降低。孫莎等[4]將薄荷提取物與殼聚糖溶液共混制膜后發(fā)現(xiàn)復(fù)合膜的抗氧化、抑菌能力均有增強(qiáng)，且能夠延長冷卻肉的貨架期。

蒲公英作為一種藥食兩用植物在我國各地廣泛分布，黃酮是其主要活性成分，具有抗氧化、抑菌等多種功能。植物中黃酮提取物在食品保鮮中也有應(yīng)用，如楊宇華等[5]發(fā)現(xiàn)艾草黃酮能抑制雞胸肉中微生物生長繁殖和脂質(zhì)氧化。王曉英等[6]將蒲公英黃酮和殼聚糖作為涂膜材料發(fā)現(xiàn)可延長冷鮮豬肉的保鮮期。李楠等[7]發(fā)現(xiàn)三七葉黃酮-殼聚糖復(fù)合保鮮劑能使冷鮮黃牛肉在第10天仍在可食用范圍。

本研究將蒲公英黃酮（dandelion flavonoids，DF）和殼聚糖（chitosan，CS）混合制備蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜（DF-CS），分析蒲公英黃酮濃度對復(fù)合膜的物理性能、體外抗氧化性能、抑菌能力的影響，并將復(fù)合膜應(yīng)用于冷鮮雞胸肉的保鮮研究中，分析其與純殼聚糖膜、市售保鮮膜在雞胸肉保鮮方面的差異，以期為復(fù)合可食性膜在食品包裝和保鮮中應(yīng)用提供更多參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大腸桿菌、金黃色葡萄球菌：錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供；蒲公英：采摘于錦州市科學(xué)研究院，洗凈后置于55℃烘干箱干燥，粉碎過80目篩，備用。

殼聚糖（脫乙酰度≥95%）：上海阿拉丁科技有限公司；DPPH、ABTS、K2S2O8：合肥博美生物科技有限公司；營養(yǎng)瓊脂：長沙三行生物科技有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

DHG-9243A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、DNP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海精其儀器有限公司；211-101K精準(zhǔn)型手持螺旋測微器：日本三量公司；UV1810紫外可見分光光度計(jì)：鑫貝西科學(xué)儀器有限公司；B-004806硅膠干燥器：成都宜邦科析儀器有限公司；DR-200Bc酶標(biāo)儀：鄭州德朗儀器設(shè)備有限公司；Airsense PEN3電子鼻：天津塞力斯自動化設(shè)備有限公司。

1.3 蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜（DF-CS）的制備

參考Zheng等[8]方法制備復(fù)合膜。將3.0 g殼聚糖溶于200 mL、1%的冰醋酸溶液中，60℃恒溫水浴30 min，并不斷攪拌，即得1.5%的殼聚糖溶液，同時加入30%的甘油（以殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)），然后將不同濃度蒲公英黃酮溶液與殼聚糖溶液等體積混合，取25mL的復(fù)合膜溶液倒入直徑為90 mm的塑料培養(yǎng)皿上靜置1.5 h，等待氣泡消失。然后將其置于電熱恒溫干燥箱中，50℃，烘干成膜，備用。

1.4 DF-CS復(fù)合膜性能的測定

1.4.1 厚度

選取平整的膜，在膜上隨機(jī)選取9個點(diǎn)測定厚度，計(jì)算平均值。

1.4.2 水蒸氣透過系數(shù)

參考陽暉[9]的方法，測定復(fù)合膜的水蒸氣透過系數(shù)。計(jì)算公式如下。

式中：WVP為水蒸氣透過系數(shù)，g·mm/（m2·h·kPa）；d 為膜厚度，mm；△m 為玻璃瓶質(zhì)量變化，mg；△t為時間間隔，h；△p為膜內(nèi)外水蒸氣氣壓差，2.337 kPa；A 為膜面積，m2。

1.4.3 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率

參考Le等[10]的方法并稍作修改，測定膜的拉伸強(qiáng)度和拉伸斷裂率。計(jì)算公式如下。

式中：TS為拉伸強(qiáng)度，MPa；F為膜斷裂時的抗拉力，N；S 為膜的截面積，m2。

式中：EAB為斷裂拉伸率，%；L1為膜的起始長度，mm；L2為膜斷裂時的長度，mm。

參考Gao等[11]的方法，取50μL復(fù)合膜溶液和200μL DPPH乙醇溶液（0.2 mmol/L）混合均勻后室溫（25℃）下避光靜置30 min，測定517 nm波長處吸光值。同時以蒸餾水代替復(fù)合膜溶液做為空白對照組。計(jì)算公式如下。

式中：A1為樣品組吸光值；A2為乙醇液代替DPPH溶液與復(fù)合膜混合液混合所測吸光值；A0為空白對照組吸光值。

1.5.2 ABTS+自由基清除率測定

準(zhǔn)確稱取0.192 0 g ABTS試劑及0.033 g K2S2O8，蒸餾水定容至50 mL，此時ABTS溶液濃度為7 mmol/L，過硫酸鉀濃度為2.45 mmol/L，室溫（25℃）下暗反應(yīng)12 h～16 h后加入蒸餾水將其稀釋至48倍～50倍，使其在734 nm處吸光度為0.7。取20 μL復(fù)合膜溶液和200 μL ABTS溶液混合均勻后室溫（25℃）下避光靜置10min，在734 nm處測定吸光值。計(jì)算公式如下。

式中：A1為樣品組吸光值；A2為以PBS代替ABTS溶液與復(fù)合膜混合液混合所測吸光值；A0為空白對照組吸光值。

1.5 DF-CS復(fù)合膜抗氧化性測定

1.5.1 DPPH自由基清除率測定

1.6 DF-CS復(fù)合膜抑菌性測定

復(fù)合膜溶液的抑菌效果采用濾紙片法測定。首先將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌接種至牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，置于37℃，1 800 r/min搖床活化12 h。將直徑為6 mm的無菌濾紙片置于2%的蒲公英黃酮溶液、1.5%殼聚糖溶液、DF-CS復(fù)合膜溶液中浸泡2 h，將15 mL～20 mL的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基倒入高壓滅菌后的培養(yǎng)皿中，等待其凝固，然后吸取100 μL濃度為1×106CFU/mL的菌懸液滴在培養(yǎng)皿表面，用涂布棒涂布均勻，取出浸泡的濾紙片，濾去多余的膜溶液后貼在固體培養(yǎng)基表面，貼好后，室溫（25℃）放置30 min，然后倒放置于37℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h，取出測定抑菌圈直徑，對比各組抑菌效果。

1.7 肉品處理

參考秦丹丹等[12]方法處理肉品。在超凈工作臺內(nèi)將雞胸肉分成約10 g的肉塊，分別用0.2%的蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜、純殼聚糖膜及市售保鮮膜進(jìn)行包裹，所有樣品置于 4℃冰箱保存，分別在第 0、2、4、6、8、10、12 天測定相關(guān)指標(biāo)。

1.7.1 雞胸肉理化性質(zhì)測定

分別測定不同包膜處理的冷鮮雞胸肉在貯藏期間pH值、硫代巴比妥酸值、揮發(fā)性鹽基氮值來判斷各組雞胸肉的品質(zhì)變化、各組的保鮮能力。

1.7.2 雞胸肉揮發(fā)性氣味測定

參考杜方麗等[13]試驗(yàn)方法，稱取1 g絞碎的雞胸肉裝入10 mL的收集瓶中靜置30 min后檢測各組的揮發(fā)性氣味物質(zhì)，清洗時間和檢測時間分別為110 s和90 s。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行顯著性分析，使用Graphpad Prism 7.00軟件進(jìn)行圖片的繪制，電子鼻試驗(yàn)的數(shù)據(jù)使用Winmuster軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 DF-CS復(fù)合膜性能分析

添加不同濃度蒲公英黃酮后對蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜性能進(jìn)行測定，結(jié)果見表1。

表1 蒲公英黃酮濃度對復(fù)合膜厚度、水蒸氣透過系數(shù)、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的影響Table 1 Effect of dandelion flavonoids concentration on thickness，water vapor transmission coefficient，mild tensile strength and elongation at break of composite membrane

由表1可知，蒲公英黃酮濃度對復(fù)合膜厚度、水蒸氣透過系數(shù)、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂率都有顯著影響（P＜0.05）。復(fù)合膜的厚度隨著蒲公英黃酮濃度的增加而增加，這與姜雪等[14]殼聚糖/酸棗仁黃酮復(fù)合膜的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)闅ぞ厶欠肿咏Y(jié)構(gòu)中存在羥基基團(tuán)，而多酚則能作為橋梁結(jié)合殼聚糖分子，使它們之間的距離變短，因此增加了復(fù)合膜的厚度。水蒸氣透過系數(shù)在食品保鮮方面十分重要，隨著黃酮濃度的增加，水蒸氣透過率逐漸降低，這是因?yàn)閺?fù)合膜的厚度增加，減緩了水分子的滲透速率，另外還有可能是因?yàn)辄S酮的加入減弱了殼聚糖分子與水分氫鍵的作用力，從而降低了水蒸氣透過率[15]。與純殼聚糖膜相比，0.20%蒲公英黃酮-殼聚糖的復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率僅是純殼聚糖膜的1/2和1/3左右，這是因?yàn)榧尤朦S酮后破壞了殼聚糖分子之間的規(guī)整性，阻礙了分子之間的相互作用，降低了復(fù)合膜的機(jī)械性能。

2.2 DF-CS復(fù)合膜的抗氧化性

良好食品保鮮包裝材料需要具較強(qiáng)的抗氧化性，黃酮類化合物具有較強(qiáng)的抗氧化性是因?yàn)槠浔江h(huán)架構(gòu)上羥基易失去氫電子，能作為電子供體清除自由基。不同濃度蒲公英黃酮添加后對DPPH自由基、ABTS+自由基清除能力影響如圖1所示。

圖1 蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜抗氧化性能Fig.1 Antioxidant properties of dandelion flavone-chitosan composite membrane

由圖1可知，純殼聚糖膜對DPPH自由基、ABTS+自由基清除率分別為20.88%、40.12%，而添加蒲公英黃酮后，復(fù)合膜清除率均有顯著提升，且隨著蒲公英黃酮濃度增加，清除能力逐漸增強(qiáng)，當(dāng)蒲公英黃酮濃度為0.20%時，復(fù)合膜對DPPH自由基、ABTS+自由基清除率分別為95.68%和96.37%，分別是純殼聚糖膜清除率的4.58倍和2.4倍。

2.3 DF-CS復(fù)合膜的抑菌性

蒲公英黃酮提取液、殼聚糖膜液及蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜液抑菌能力如圖2所示。

圖2 蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑制效果Fig.2 Inhibitory effect of dandelion flavone-chitosan composite membrane on Escherichia coli and Staphylococcus aureus

通過抑菌圈試驗(yàn)可知，0.2%的蒲公英黃酮提取液、1.5%的殼聚糖膜液、DF-CS復(fù)合膜膜液對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有抑制效果，大腸桿菌的抑菌圈直徑分別為 9.80±1.25、8.97±1.01、（12.73±1.75）mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑分別為9.34±0.47、7.63±0.15、（11.23±0.75）mm，對比抑菌圈直徑可知，DF-CS復(fù)合膜液產(chǎn)生的抑菌圈大小顯著高于殼聚糖膜液和黃酮提取液，且對大腸桿菌的抑制效果優(yōu)于金黃色葡萄球菌。結(jié)果表明，蒲公英黃酮的添加能夠提升復(fù)合膜的抑菌性，更有助于復(fù)合膜在食品保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.4 對冷鮮雞胸肉保鮮效果的影響

2.4.1 pH值

各組冷鮮雞胸肉貯藏期間pH值變化如圖3所示。

圖3 冷鮮雞胸肉貯藏期pH值的變化Fig.3 Changes of pH value of chilled chicken breast during storage

由圖3可知，所有處理組在貯藏期間pH值整體呈現(xiàn)為先下降后上升的趨勢。這是因?yàn)殡u在被屠宰后，糖原和磷酸肌酸分別被分解為乳酸和磷酸，酸性物質(zhì)的積累使得冷鮮雞胸肉的pH值在貯藏初期有所下降[16]。不同組的pH值的升高與微生物及揮發(fā)性堿的積累有關(guān)[17]。保鮮膜組pH值在第8天時達(dá)到6.44為變質(zhì)肉，純殼聚糖膜組的pH值為6.11為次鮮肉，而此時復(fù)合膜組的pH值為5.85，仍在可食用范圍。與另外兩組相比DF-CS復(fù)合膜組顯著抑制了冷鮮雞胸肉pH值的升高（P<0.05），說明復(fù)合膜能夠抑制微生物生長和蛋白質(zhì)分解，延長冷鮮雞胸肉的保質(zhì)期。Sarmast等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，由于抑制微生物的生長繁殖，含有石灰精油的殼聚糖-明膠涂膜降低了儲存期間鱘魚片pH值的升高速率。

2.4.2 硫代巴比妥酸值

硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）反映了肉類食品中脂肪氧化的情況，各組冷鮮雞胸肉貯藏期間TBARS變化如圖4所示。

圖4 冷鮮雞胸肉貯藏期TBARS的變化Fig.4 Changes of TBARS of chilled chicken breast during storage

由圖4可知，各組TBARS隨著貯藏時間延長而升高，貯藏2 d后，DF-CS復(fù)合膜組的TBARS顯著低于保鮮膜組和殼聚糖膜組（P<0.05），貯藏期內(nèi)保鮮膜組TBARS從0.193 mg/kg升高至1.400 mg/kg，純殼聚糖膜組TBARS從0.200 mg/kg升高至1.070 mg/kg，DFCS復(fù)合膜組從0.200 mg/kg升高至0.460 mg/kg，只有DF-CS復(fù)合膜包裹的雞胸肉在可食用范圍內(nèi)。這是因?yàn)镈F-CS復(fù)合膜具有較強(qiáng)的抗氧化性，能夠抑制肉食品氧化變質(zhì)，延長貯藏期。Zhang等[19]研究表明百里香精油可以釋放到包裝的肉品中，由于其具備出色的抗氧化性，可以延緩肉制品的氧化過程，與本研究結(jié)果一致。

2.4.3 揮發(fā)性鹽基氮值

揮發(fā)性鹽基氮值（total volatile base nitrogen，TVBN）通常用于確定肉制品的新鮮程度。由于細(xì)菌的存在，肉品中的蛋白質(zhì)被分解為胺和氨，這是影響肉品風(fēng)味的主要因素。各組冷鮮雞胸肉貯藏期間TVB-N變化如圖5所示。

圖5 冷鮮雞胸肉貯藏期TVB-N的變化Fig.5 Changes of TVB-N of chilled chicken breast during storage

由圖5可知，TVB-N隨著雞胸肉貯藏時間的延長而增加，從第4天起，各組間TVB-N差異顯著，純殼聚糖組在第12天時TVB-N為22.29 mg/100 g，已經(jīng)變質(zhì)，而DF-CS復(fù)合膜組在貯藏第12天時，TVB-N為14.59 mg/100 g，屬于一級肉，接近二級，這與pH值、TBARS試驗(yàn)結(jié)果一致，說明DF-CS復(fù)合膜能有效延長冷鮮雞胸肉的貯藏期。這與李穎暢等[20]殼聚糖和藍(lán)莓葉多酚能夠抑制魚丸TVB-N升高的結(jié)果一致。

2.4.4 主成分分析

雞胸肉在貯藏過程中新鮮度會逐漸下降，因此所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣味物質(zhì)會隨之增加。不同包膜處理的冷鮮雞胸肉在貯藏第6、12天氣味主成分分析如圖6所示。

圖6 不同處理組冷鮮雞胸肉貯藏期間PCA分析Fig.6 PCA analysis of chilled chicken breast in different treatment groups during storage

由圖6可知，PC1、PC2貢獻(xiàn)率分別為92.86%和6.39%，總計(jì)為99.25%，大于90%，說明不同處理組間氣味存在差異，能夠反映樣品的整體信息[21]。第6天復(fù)合膜組與新鮮樣品與相接近，表明第6天復(fù)合膜組與新鮮樣品產(chǎn)生的揮發(fā)性氣味物質(zhì)比較接近[22]，說明相比于其他兩組，復(fù)合膜能較好維持雞胸肉的風(fēng)味。張振等[23]的研究也表明殼聚糖/ε-聚賴氨酸復(fù)合膜能有效維持中國對蝦的風(fēng)味品質(zhì)。

3 討論與結(jié)論

本研究制備蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜，測定添加蒲公英黃酮后復(fù)合膜的性能、抗氧化性和抑菌能力的變化，然后將該膜應(yīng)用于冷鮮雞胸肉的保鮮研究中。結(jié)果表明，添加0.20%的蒲公英黃酮后復(fù)合膜厚度顯著提高，水蒸氣透過系數(shù)、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂率顯著降低。說明蒲公英黃酮的添加，能改善膜的性能，但復(fù)合膜的柔韌性仍需進(jìn)一步優(yōu)化。復(fù)合膜對DPPH自由基和ABTS+自由基的清除率分別提升至95.68%和96.37%，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制效果有所增強(qiáng)。說明蒲公英黃酮在與殼聚糖共混后很好地發(fā)揮了其抗氧化性及抑菌性，這對食品保鮮至關(guān)重要。

使用蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜對冷鮮雞胸肉進(jìn)行包膜處理，結(jié)果表明，與市售保鮮膜及純殼聚糖膜相比，蒲公英黃酮-殼聚糖復(fù)合膜能顯著降低冷鮮雞胸肉貯藏期間pH值、TBARS、TVB-N的上升速度，雞胸肉在第12天時仍在可食用范圍內(nèi)。電子鼻測定結(jié)果顯示，第6天時，復(fù)合膜包裹的雞胸肉產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)成分與新鮮樣品接近，說明復(fù)合膜能延長冷鮮雞胸肉的貯藏期，較好的保持雞胸肉的風(fēng)味品質(zhì)，為可食用包裝膜的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供更多參考依據(jù)。今后可從復(fù)合膜對肉品優(yōu)勢腐敗菌的抑制作用，延緩肉品蛋白氧化方面進(jìn)一步探究復(fù)合膜的保鮮機(jī)制。