静宁烧鸡作为甘肃省著名的卤肉制品,其肉质鲜美、香味浓郁,富含蛋白质、矿物质、维生素及人体所需的多种不饱和脂肪酸,深受广大消费者的喜爱[1]。目前,大部分静宁烧鸡在贮藏过程中容易引起微生物污染,造成静宁烧鸡中营养物质流失,口感变差,最终导致静宁烧鸡货架期变短[2]。因此,静宁烧鸡的保鲜成为当前亟待解决的问题。
涂膜保鲜技术是通过在肉质表面涂抹一层高分子膜,通过隔绝空气来降低肉质的氧化程度,减少微生物侵染和水分散失,以此降低肉制品中营养物质的损耗[3]。涂膜保鲜技术操作简便,保鲜效果好,成本低,在肉制品保鲜方面应用广泛[4]。目前,常见的可食用膜有多糖膜、蛋白膜、脂质膜和复合膜,主要有糖类、蛋白质和脂质这3种材料作为基质,由此制作而成的涂膜可降解性强、食用安全性高[5]。壳聚糖成膜性强,且具有良好的抗氧化活性和抗菌特性,桑叶提取物中含有丰富的黄酮类、酚类、维生素等物质,具有良好的抗氧化性和抑菌性能,可以有效清除自由基[6-7]。黄明远[8]以果胶和壳聚糖为基质材料,ε-聚赖氨酸和迷迭香提取物为天然活性物质制作成的纳米乳液涂膜应用于烧鸡保鲜,结果表明其可以有效减少鸡肉中的菌落总数、延缓脂质和蛋白氧化,维持鸡肉良好的色泽。ECONOMOU等[9]研究表明壳聚糖涂膜可有效抑制牛肉中金黄色葡萄球菌和李斯特菌的繁殖。宋颖等[10]以魔芋葡聚糖和海藻酸钠为成膜基质,以百里香酚和ε-聚赖氨酸盐酸盐为保鲜剂制作了一种复合涂膜应用于三文鱼的保鲜,结果表明该涂膜可有效的延缓蛋白的氧化变性。徐赵萌等[11]研究表明纳米Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜能够有效抑制鱼丸中微生物的繁殖,使鱼丸的货架期延长8 d。郗泽文等[12]以柠檬精油乳液纳米乳液应用于卤鸭脖保鲜,结果表明该涂膜可以显著提高卤鸭脖保鲜效果,可将卤鸭脖的货架期由8 d延长至12 d。目前关于桑叶提取物-壳聚糖涂膜对静宁烧鸡的保鲜并未见报道。
因此,本试验以壳聚糖为基膜,桑叶提取物为活性物质,并添加甘油,制作一种抑菌抗氧化的可食性涂膜,并将对照组与0.3%、0.5%、0.7%(质量分数,下同)桑叶提取物涂膜处理过的静宁烧鸡在4 ℃贮藏15 d,在0、3、6、9、12、15 d取样测定肉中的pH、TBARS、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、菌落总数,并做感官评价,以此探究不同浓度的桑叶提取物-壳聚糖涂膜对静宁烧鸡的保鲜作用。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
静宁烧鸡,兰州市安宁区静宁烧鸡专卖店。
桑叶提取物,陕西海益斯生物科技有限公司;壳聚糖,正宏科技有限公司;醋酸,广州康本生物科技有限公司;以上试剂均为食品级。浓H2SO4、三氯乙酸、H3BO3等,天津市科密欧化学试剂有限公司,以上试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
FSH-2A高速均质机,江苏友联仪器研究所;T6新世纪紫外分光光度计,北京普析通用仪器公司;Testo-205便携式pH计,杭州德图仪表有限公司;K-9840自动凯氏定氮仪,济南海能仪器股份有限公司;FTR-650傅里叶红外光谱仪,天津港东科技发展股份有限公司;JSM-6701F型扫描电镜,日本电子光学公司。
1.3 实验方法
1.3.1 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜的制备
参照WANG等[13]的方法并略作修改。准确称取0.5 g壳聚糖粉末置于烧杯中,加入1%(体积分数)的乙酸水溶液定容到100 mL,形成壳聚糖悬浮液,继续搅拌至壳聚糖完全溶解,加入1%(体积分数)的甘油,分别加入0.3、0.5、0.7 g桑叶提取物混合,在50 ℃水浴条件下高速搅拌20 min,之后在7 000 r/min均质5 min,在超声波清洗机中超声5 min去除气泡,制成涂膜液。
1.3.2 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜性能表征
1.3.2.1 抗氧化性能
参照黄明远[8]的方法,并略作修改。将样品组、对照组、空白组混匀后置于暗处反应30 min,之后在3 000 r/min条件下离心5 min,收取上清液,在517 nm处测量吸光度。并按照公式(1)计算DPPH清除率。
表1 不同组的处理方式
Table 1 Handling methods for different groups
组别处理方式样品组(A1)2 mL涂膜液+DPPH-乙醇溶液(0.2 mmol/L)对照组(A2)2 mL涂膜液+乙醇(75%,体积分数)空白组(A3)2 mL乙醇+2 mL的DPPH-乙醇溶液(0.2 mmol/L)
DPPH自由基清除率
(1)
1.3.2.2 傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR)分析
在分辨率为4 cm-1,4 000～500 cm-1范围内采用傅里叶红外光谱仪进行测定。
1.3.2.3 微观结构
参照黄明远[8]的方法利用扫描电子显微镜对涂膜微观结构进行观察。
1.3.2.4 粒径及电位
参照黄明远[8]的方法,并略作修改。将桑叶提取物-壳聚糖涂膜与蒸馏水以1∶100(体积比)的比例进行稀释,避免出现聚集现象,在25 ℃对涂膜的粒径、电位及聚合物分散性指数(polymer dispersity index,PDI)进行测定。
1.3.2.5 抑菌圈直径
参照黄明远[8]的方法,采用大肠杆菌作为试验菌,将大肠杆菌在液体培养基中活化后(107～108 CFU/mL),吸取1 mL加入培养基后倒入平板中,待培养基凝固后,用6 mm的打孔器在正中央打孔,并注入100 μL的桑叶提取物-壳聚糖涂膜液,在37 ℃培养箱中培养24 h,之后取出测量抑菌圈直径大小。
1.3.3 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡保鲜效果
1.3.3.1 不同贮藏时间pH值的测定
使用手持pH计进行检测,随机在鸡腿选取3个部位,将pH计插入肉样中,待显示屏数字稳定后记录数据。
1.3.3.2 不同贮藏时间TBARS值的测定
参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》中的分光光度法测定。
1.3.3.3 不同贮藏时间TVB-N值的测定
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》中的半微量定氮法测定。
1.3.3.4 不同贮藏时间菌落总数的测定
参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》中的菌落总数的方法测定。
1.3.3.5 不同贮藏时间感官评价表
参照谭青玲等[14]的方法,并略作修改。选择具备专业感官评价能力的专业人员共10人,男女比例1∶1,对静宁烧鸡的品质进行感官评价。
1.4 静宁烧鸡保鲜试验
在当地购买制作完成的静宁烧鸡,选择同一批次形状正常、色泽和味道良好的静宁烧鸡鸡腿进行试验。将静宁烧鸡浸入保鲜膜液中5 min后取出,自然晾干20 min,将不同处理组分别进行托盘包装,4 ℃贮藏15 d,分别在0、3、6、9、12、15 d取出测定pH、TBARS、TVB-N、菌落总数,并做感官评价。
表2 静宁烧鸡感官评价表
Table 2 Sensory evaluation form of Jingning roasted chicken
项目评分标准分值/分外观(25%)外观美观,无变化21～25外观正常,无杂质16～20外观不美观,有杂质变化11～15外观较差,有较多杂质<10色泽(25%)表面呈现金黄色、酱色21～25表面金黄色、酱色较浅16～20表面出现浅褐色11～15表面发褐色,变白<10风味口感(25%)具有静宁烧鸡独特的风味、口感21～25有部分静宁烧鸡独特风味、口感16～20无静宁烧鸡独特风味、口感,无异味11～15无静宁烧鸡独特的风味、口感,有异味<10组织状态(25%)组织紧密21～25组织较为紧密16～20组织较松散11～15组织松散<10
1.5 数据处理
所有实验均重复3次,使用SPSS 20.0统计软件对本试验结果进行显著性分析,采用Origin 2017软件绘制柱状图,用Duncan’s法进行多重比较,P<0.05为差异显著。
2 结果与分析
2.1 桑叶提取物-壳聚糖涂膜性能表征
Zeta电位是衡量乳液稳定性的一个指标,乳液中的Zeta电位绝对值大于30 mV时,表明此时乳液中所形成的体系较为稳定。当乳液中的Zeta电位绝对值小于30 mV时,表明乳液液滴中的互斥作用较弱,涂膜液体系不稳定[15]。本涂膜液中添加的壳聚糖带正电荷,所以Zeta电位值均为正值。随着桑叶提取物添加量的增加,涂膜液中的Zeta电位值均保持在+31 mV左右,表明本试验所研究的壳聚糖-桑叶提取物涂膜液体系稳定性较好。这与都津铭[16]的研究结果一致。
PDI值表示涂膜液中颗粒大小及分布均一情况,当涂膜液中的PDI值越接近0,则表明乳液体系中颗粒大小均一,当PDI值越接近1时,则表明涂膜液中的大小并不均一[8]。本试验所研究的涂膜液中PDI值均保持在0.3左右,表明此涂膜液中颗粒大小较为均一。这与马永亮[17]的研究结果一致。
粒径的大小可表明涂膜液的稳定性,当涂膜液中粒径过大时,则会发生大颗粒聚集现象,颗粒越小,越能克服重力作用所导致的聚集现象[18]。本试验所制备的壳聚糖-桑叶提取物涂膜粒径分布在126～194 nm之间,表明此时的涂膜液稳定性较好。这与黄明远[8]的研究结果一致。
DPPH自由基清除率表示活性物质对自由基的清除能力,DPPH自由基清除率越大,抗氧化活性越强[19]。由表3可知,随着桑叶提取物浓度的增加,DPPH自由基清除率均呈显著上升的趋势(P<0.05),当桑叶提取物添加量分别为0.3%、0.5%、0.7%时,DPPH自由基清除率为67.52%、77.34%、88.68%,表明此时桑叶提取物涂膜具有良好的抗氧化性能。这与王丽娟[19]研究结果一致。
表3 桑叶提取物-壳聚糖涂膜性能表征
Table 3 Characterization of mulberry leaf extract chitosan film properties
桑叶提取物添加量/%粒径/nmZeta电位/mVPDIDPPH自由基清除率抑菌直径/nm0.3126.11±2.68c31.79±0.82a0.318±0.02a67.52%±0.03c6.85±0.01c0.5135.22±2.70b31.37±0.13a0.307±0.03a77.34%±0.09b7.87±0.02b0.7194.55±1.00a32.92±0.76a0.322±0.07a88.68%±0.01a9.10±0.02c
注:表中不同小写字母同列数据差异显著(P<0.05)。
抑菌性能可以很好地展示涂膜的抑菌能力。是表述涂膜性能的重要指标[8]。由表3可知,随着桑叶提取物浓度的增加,大肠杆菌抑菌圈直径呈现显著的上升趋势(P<0.5),抑菌直径逐渐由6.85 mm增加到9.10 mm。这是因为桑叶提取物和壳聚糖均具有一定的抑菌性能,桑叶提取物中含有的黄酮类物质、酚类化合物可抑制细胞中酶的生长,壳聚糖表面的正电荷会与微生物表面的负电荷相互吸引,使细胞破裂死亡,从而达到抑菌的目的[8]。
2.2 桑叶提取物-壳聚糖涂膜傅里叶红外光谱
由图1可知,3 288 cm-1处的吸收峰是由N—H、O—H伸缩振动形成的特征吸收峰,2 934 cm-1和2 866 cm-1处是C—H伸缩振动形成的特征吸收峰,1 537 cm-1处的吸收峰为酰胺II带的特征吸收峰,是N—H与C—N键弯曲振动形成的,1 384 cm-1,1 157 cm-1处的吸收峰是由C—H面的弯曲振动形成,1 026 cm-1处的吸收峰是由C—O的伸缩振动形成的[17]。随着桑叶提取物添加量的增加,壳聚糖和桑叶提取物之间并没有形成新的官能团和化学键,因此,涂膜的化学结构并未发生改变,表明桑叶提取物与壳聚糖制作成的涂膜液较为稳定,这与黄明远[8]研究的壳聚糖涂膜的结果一致。
图1 桑叶提取物-壳聚糖涂膜红外光谱图
Fig.1 Infrared spectrogram of mulberry leaf extract chitosan coating film
2.3 桑叶提取物-壳聚糖涂膜微观结构
如图2所示,随着桑叶提取物含量的增加,涂膜表面颗粒感显著增加,这是因为添加的物质使乳液中的颗粒出现了集聚现象[8]。当桑叶提取物添加量为0.3%时,涂膜表面较为光滑,有较少的颗粒出现;桑叶提取物添加量为0.5%的涂膜表面出现了较多的颗粒,且表面出现了部分褶皱;桑叶提取物添加量为0.7%时,涂膜表面颗粒增多,且褶皱增多。从整体来看,随着桑叶提取物含量的增加,桑叶提取物与壳聚糖形成的涂膜结构依然稳定,组织依然致密,并未出现断裂和孔洞,可以满足保鲜的要求,这与秦海容等[20]研究的壳聚糖涂膜的微观结构一致。
a-0.3%桑叶提取物;b-0.5%桑叶提取物;c-0.7%桑叶提取物
图2 桑叶提取物-壳聚糖涂膜微观结构
Fig.2 Microstructure of mulberry leaf extract chitosan coating film
2.4 不同贮藏时间桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡pH值的影响
pH值的变化可表示肉品在贮藏过程中品质的好坏[21]。由图3可知,贮藏0～9 d时,静宁烧鸡中pH值呈显著上升趋势(P<0.05),这是因为在贮藏过程中,在微生物、酶等作用下,肉中的蛋白质、游离氨基酸等分解产生了碱性物质,导致了pH值的上升,9～15 d,pH值上升不显著(P>0.05),这是因为蛋白类物质大部分已经被消耗完[22]。在贮藏第15天,对照组的pH值为6.59,经过0.3%、0.5%、0.7%涂膜处理的静宁烧鸡pH值分别为6.45、6.40、6.39,与对照组相比,涂膜处理组分别将pH值降低了2.26%、3.08%、3.57%。在整个贮藏过程中,经过桑叶提取物-壳聚糖处理过的静宁烧鸡pH值显著低于对照组(P<0.05),且随着桑叶提取物浓度的增加,pH值下降显著(P<0.05)。这是因为壳聚糖和桑叶提取物均具有一定的抗氧化性能,一定程度上抑制了蛋白氧化,减少了胺类等碱性物质的产生,延缓了pH值的上升[8]。以上结果说明桑叶提取物涂膜对抑制静宁烧鸡中pH的上升具有一定的作用,这与康怀彬等[23]结果一致。
图3 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理对静宁烧鸡贮藏过程中pH值的影响
Fig.3 Effect of edible mulberry leaf extract chitosan coating on pH of Jingning roasted chicken during storage
注:表中不同小写字母组内差异显著,不同大写字母表示组间差异显著(下同)。
2.5 不同贮藏时间桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡TBARS值的影响
TBARS值是指食品中的脂肪在氧化分解后产生的次级产物与硫代巴比妥酸在一定条件下反应的结果[22]。由图4可知,在贮藏过程中,静宁烧鸡中的TBARS值呈显著上升趋势(P<0.05),这是因为在贮藏过程中,脂肪氧化分解的产物增多[24]。15 d时,对照组的TBARS值为2.14 mg/kg,经过0.3%、0.5%、0.7%桑叶提取物-壳聚糖涂膜处理过的静宁烧鸡TBARS值分别为1.9、1.7、1.4 mg/kg,与对照组相比分别将TBARS值降低了11.21%、20.56%、34.58%。在整个贮藏过程中,经过桑叶提取物-壳聚糖处理过的静宁烧鸡TBARS值显著低于对照组(P<0.05),且随着桑叶提取物浓度的增加,TBARS值下降显著(P<0.05)。这是因为添加的壳聚糖和桑叶提取物中含有的黄酮类物质和酚类物质,可清除羟自由基和过氧化自由基,且桑叶提取物-壳聚糖涂膜结构致密,涂膜液均一,一定程度上减少了O2透过率,从而抑制了脂质氧化[12]。由此可见,桑叶提取物-壳聚糖涂膜对延缓静宁烧鸡的脂质氧化具有一定的作用,这与郭楠楠等[25]研究结果一致。
图4 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理对静宁烧鸡贮藏过程中TBARS值的影响
Fig.4 Effect of edible mulberry leaf extract chitosan coating on TBARS of Jingning roasted chicken during storage
2.6 不同贮藏时间桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡TVB-N值的影响
TVB-N值是指微生物和酶将食品中的蛋白质分解所产生的氨类以及胺类含氮物质的量,可用来表征肉制品新鲜程度。当TVB-N值越大时,肉品腐败程度越高[22]。由图5可知,随着贮藏时间的延长,静宁烧鸡中的TVB-N值呈显著上升趋势(P<0.05),这是因为在贮藏过程中,微生物利用鸡肉中的营养物质迅速繁殖,逐渐将肉中的蛋白质分解,导致TVB-N值上升[25]。对照组贮藏到第9天时,鸡肉中的TVB-N值达到了20.34 mg/100 g,超出了国家对于熟肉制品中TVB-N的限量标准(≤20 mg/100 g)。这与康怀彬等[23]研究的烧鸡在贮藏过程中TVB-N的变化趋势一致。贮藏到第15天时,对照组中的TVB-N值为23.33 mg/100 g,经过0.3%、0.5%、0.7%的桑叶提取物-壳聚糖复合涂膜处理的静宁烧鸡TVB-N值分别为21.56、18.76、17.36 mg/100 g,与对照组相比TVB-N值分别降低了7.59%、12%、25.59%。在整个贮藏过程中,经过桑叶提取物-壳聚糖处理过的静宁烧鸡TVB-N值显著低于对照组(P<0.05),且随着桑叶提取物浓度的增加,TVB-N值下降显著(P<0.05)。这是因为壳聚糖和桑叶提取物具有良好的抑菌性能,一定程度上抑制了微生物产胺作用,减缓了蛋白氧化[12]。表明桑叶提取物-壳聚糖涂膜能够有效地抑制蛋白降解,延缓静宁烧鸡贮藏过程中TVB-N值的上升,这与敬思群等[24]的研究结果一致。
图5 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理对静宁烧鸡贮藏过程中TVB-N值的影响
Fig.5 Effect of edible mulberry leaf extract chitosan coating on TVB-N of Jingning roasted chicken during storage
2.7 不同贮藏时间桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡菌落总数的影响
肉中的菌落总数是评价肉制品新鲜程度的指标之一[21]。由图6可知,在贮藏过程中,静宁烧鸡中的菌落总数呈显著上升趋势(P<0.05),0 d时,静宁烧鸡中菌落总数为0.73 lg CFU/g,随着微生物不断繁殖,第9天时,对照组的菌落总数达4.11 lg CFU/g,超出国标中对于熟肉制品中菌落总数的规定(≤4 lg CFU/g),在第12天时,对照组的菌落总数为4.22 lg CFU/g,而经过0.3%、0.5%、0.7%桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理过的静宁烧鸡菌落总数分别为3.85、3.68、3.52 lg CFU/g,与对照组相比涂膜处理组分别将菌落总数降低了8.77%、12.8%、16.59%,在第15天时,对照组与经过涂膜处理过的静宁烧鸡菌落总数均超出了国家标准。与对照组相比桑叶提取物-壳聚糖涂膜处理过的静宁烧鸡中菌落总数显著低于对照组(P<0.05),且随着桑叶提取物浓度的增加,鸡肉中菌落总数下降显著(P<0.05)。这是因为壳聚糖中具有的氨基基团,在经过质子化后,所带正电荷与微生物细胞表面的负电荷相互吸引,使细胞破裂,导致细胞死亡。另外,桑叶提取物中所含有的黄酮类化合物、生物碱类化合物也具有良好的抑菌性能。同时,涂膜结构致密均一,具有良好的阻隔性能,一定程度上抑制了微生物的生长繁殖[8]。由此可见桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜能够有效地抑制静宁烧鸡贮藏过程中微生物的生长,若以菌落总数作为评价烧鸡保质期的标准,则该涂膜可延长静宁烧鸡保鲜期2～3 d。这与ZHANG等[26]的研究结果一致。
图6 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理对静宁烧鸡贮藏过程中菌落总数的影响
Fig.6 Effect of edible mulberry leaf extract chitosan coating on the total bacterial colony count of Jingning roasted chicken during storage
2.8 不同贮藏时间桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜对静宁烧鸡感官评价的影响
感官评价可直接反映产品的品质,是影响消费者购买欲望的重要因素[27]。由图7可知,在贮藏过程中,对照组和处理组的感官评价分数都呈显著的下降趋势(P<0.05),但处理组的感官评价分数明显高于对照组,这是因为在贮藏过程中脂质氧化和蛋白氧化导致营养物质和风味物质的流失,肉质变差,特征风味逐渐散失所造成的[28]。
图7 桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜处理对静宁烧鸡贮藏过程中感官评分的影响
Fig.7 Effects of edible coating treatment with mulberry leaf extract and chitosan on sensory scores of Jingning roast chicken during storage
当贮藏到第9天时,对照组肉质已经发生腐败,可接受度不高。贮藏15 d时,经过0.3%、0.5%、0.7%的桑叶提取物-壳聚糖涂膜处理过的静宁烧鸡,可接受度显著高于对照组(P<0.05),且0.7%涂膜处理的静宁烧鸡,其特征香味依然存在,可接受度较高。与对照组相比桑叶提取物-壳聚糖涂膜处理过的静宁烧鸡的感官评价显著高于对照组(P<0.05),且随着桑叶提取物浓度的增加,静宁烧鸡的感官评价分数下降不显著(P>0.05),这是因为桑叶提取物-壳聚糖涂膜性能良好,组织致密,有效地阻隔了静宁烧鸡中风味物质的散失[8]。另外随着桑叶提取物添加量的增加,静宁烧鸡肉质中产生了部分桑叶提取物特有的气味,但对肉品质影响不大。由此可见,桑叶提取物-壳聚糖涂膜对静宁烧鸡贮藏过程中保鲜具有一定的作用,且能够延缓静宁烧鸡感官品质的降低。这与郭光平等[29]研究结果一致。
3 结论
桑叶提取物添加量为0.7%时,DPPH自由基清除率达到88.68%,抑菌圈直径为9.10 mm,表明桑叶提取物-壳聚糖涂膜液体系具有良好的抗氧化和抑菌性能;涂膜液PDI值均保持在0.3左右,电位值保持在+31 mV,粒径均保持在126～196 nm,表明该涂膜颗粒大小均一,稳定性好。在贮藏第3～15天,静宁烧鸡的pH、TBARS、TVB-N、菌落总数值均显著低于对照组(P<0.05),不同桑叶提取物添加量的保鲜效果表现为:0.3%<0.5%<0.7%,且感官评价结果表明,经过0.7%桑叶提取物-壳聚糖涂膜处理过的静宁烧鸡在贮藏15 d时仍然具有其特征香味,表明0.7%桑叶提取物-壳聚糖可食性涂膜具有良好的保鲜效果,对抑制静宁烧鸡品质劣变具有良好的性能,能够使静宁烧鸡保鲜期延长2～3 d。
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