银杏叶提取物-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜对冷鲜牛肉保鲜效果的影响

陈建化1,王聪1,余群力1*,张丽1,朱潇鹏2,韩广星3

1(甘肃农业大学 食品科学与工程学院,甘肃 兰州,730070)2(张掖市万禾草畜产业科技开发有限责任公司,甘肃 张掖,734000)3(山东绿润食品有限公司,山东 临沂,276000)

摘 要 为开发具备优质保鲜效果的复合膜,该试验将银杏叶提取物(Ginkgo biloba leaf extract,GBLE)作为保鲜剂加入到壳聚糖/聚乙烯醇(chitosan/polyvinyl alcohol,CS/PVA)复合膜中,研究不同添加量的GBLE(2%、6%和10%,质量分数)对复合膜性能的影响,并应用到冷鲜牛肉保鲜中。结果表明,GBLE能显著提高复合膜的拉伸强度、不透明度和抗氧化活性(P<0.05),显著降低复合膜的断裂伸长率、水蒸气透过率(P<0.05)。在12 d的保鲜试验中,与对照组相比,GBLE-CS/PVA复合膜组冷鲜牛肉的感官评分更高,且能有效延缓冷鲜牛肉的pH值、菌落总数、挥发性盐基氮含量以及硫代巴比妥酸值的上升。因此,GBLE-CS/PVA复合膜在冷鲜牛肉贮藏保鲜方面具有应用前景。

关键词 复合膜;壳聚糖;聚乙烯醇;银杏叶提取物;牛肉保鲜

牛肉是消费者钟爱的肉类之一,其含有丰富的营养物质。但牛肉在贮藏和销售的过程中,极易受到微生物污染,发生腐败变质,缩短其货架期。因此,保证销售过程中冷鲜牛肉的品质并延长货架期是一个巨大的挑战[1]。包装技术在延长牛肉货架期方面起着至关重要的作用。传统石油基包装材料大多不可降解,对环境造成了严重污染。因此,研制环境友好型的活性包装是近年来的趋势。

壳聚糖(chitosan,CS)是一种源自甲壳素脱乙酰基的天然生物高分子聚合物,其分子结构独特,呈碱性氨基多糖特征,存在于虾蟹壳、昆虫甲壳及菌类细胞膜中。CS特殊结构赋予其良好的成膜、生物降解、气体阻隔能力,同时具有抗菌、抗氧化作用[2],是一种具有应用前景的包装材料。但是,单一的壳聚糖膜无法满足包装材料的力学性能等要求。将CS与其他包装材料复合,可以实现多种性能的综合优势,提高其应用性[3]

聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)是一种生物可降解、环境友好型材料[4]。其薄膜透明度高,气体阻隔性能、力学性能优良,广泛用于膜材料的研究。但其耐水性差,易滋生细菌,因此,通常与其他膜材料混合或交联改性。聚乙烯醇中的羟基会与壳聚糖中的大量羟基形成氢键,二者具有非常好的相容性,常用来制备复合保鲜膜[5]

银杏叶为银杏科银杏属植物的叶子。银杏叶中含有丰富的黄酮,内酯和苷类等化合物。周珺瑶[6]对银杏叶提取物(Ginkgo biloba leaf extract,GBLE)的成分进行了研究,结果表明,GBLE的主要成分为木犀草素、槲皮素、银杏酸、银杏内酯等化合物。在医药方面,GBLE具有很高的药用价值,例如扩张人体血管、改善大脑循环、调整内分泌系统与脂质的代谢、抗恶性肿瘤、防治阿尔茨海默症等[7]。同时,其还兼备抗衰老、抗炎症、抗氧化、清除自由基、抑菌杀菌、祛疾止咳等作用。目前,在食品行业中,GBLE主要作为一种添加剂加入到食品中,多用于生产保健类食品,但在冷鲜牛肉保鲜中的应用鲜有报道[8]

目前,有关银杏叶提取物-壳聚糖/聚乙烯醇复合保鲜膜在牛肉贮藏中的应用尚未报道。因此,本研究通过流延法制备CS/PVA复合膜,研究不同添加量GBLE对该复合膜机械性、阻隔性能、抗氧化性能、结构等的影响,并用该膜包裹牛肉,在4 ℃条件下贮藏12 d,对冷鲜牛肉进行感官评估、pH、菌落总数、总挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)值、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值含量进行测定分析,研究GBLE-CS/PVA复合膜对冷鲜牛肉保鲜效果的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肉:采自甘肃祁连牧歌实业有限公司。银杏叶粉末,安徽亳州本草优品店铺。

壳聚糖,聚乙烯醇,上海源叶生物科技有限公司;丙三醇,天津市百世化工有限公司。

1.2 仪器与设备

SP-756P紫外可见分光光度计,上海光谱仪器有限公司;DJ1C磁力电动搅拌器,金坛区西城新瑞仪器厂;K9840型自动凯氏定氮仪,济南海能仪器有限公司;151型酶标仪,赛默飞世尔仪器有限公司;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;CMT-8102微机控制电子万能试验机,深圳市新三思材料检测有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 银杏叶提取物的制备工艺流程

工艺流程如下:

银杏叶粉末→60%(体积分数)乙醇水浴浸提→真空泵抽滤得粗提液→AB-8型大孔吸附树脂吸附与洗脱→洗脱液冷冻干燥→银杏叶提取物

1.3.2 GBLE-CS/PVA复合膜的制备方法

称取壳聚糖1.0 g,聚乙烯醇2.0 g,量取甘油0.8 mL,加入到100 mL 1%(体积分数)的冰乙酸中,在80 ℃水浴条件下磁力搅拌60 min至膜基材完全溶解,充分混匀。待膜液冷却至室温,然后将 2%、6%、10%(质量分数,壳聚糖)的GBLE添加到膜溶液中,再低速常温搅拌30 min,静置消泡。然后将混合膜液(32 mL)倒入在12 cm×12 cm的培养皿上,置于45 ℃烘箱干燥18 h,冷却后揭膜。

1.3.3 GBLE-CS/PVA复合膜性能测定

1.3.3.1 厚度和机械性能测定

在制得平整、无破损、厚度均匀的膜样以后,用工具裁制出规格为110 mm×20 mm大小样品,待测。

厚度:在复合膜上选取5个点,用千分尺测定其厚度,结果取平均值(添加了GBLE的复合膜基本保持在0.043 mm左右厚度)。

机械性能:将GBLE-CS/PVA复合膜固定在万能试验机上,初始标距设置为50 mm,测试速率为50 mm/min,测定膜的拉伸强度(tensile strength,TS)和断裂伸长率(elongation at break,EB)[9]

拉伸强度计算公式如公式(1)所示:

(1)

式中:F,膜断裂时所承受的最大力,N;d,膜厚度,mm;W,膜宽度,mm。

断裂伸长率的计算如公式(2)所示:

(2)

式中:L1,膜拉断时的长度,mm;L0,膜初始长度,mm。

1.3.3.2 水蒸气透过系数

在室温下,蒸馏水20 mL倒入50 mL离心管中,用1.3.2节中制备的薄膜密封管口,并放入干燥器中。分别在0、2、4、6、8、10 h称量,每组样品平行测定3次,按照公式(3)计算水蒸气透过系数(water vapor permeability,WVP)[9]:

(3)

式中:x,样品膜厚度,mm;S,离心管管口面积,m2m,前后质量差,g;t,时间间隔,s;ΔP,25 ℃下纯水的饱和蒸汽压,ΔP=3 167 Pa。

1.3.3.3 不透明度

将薄膜剪裁成10 mm×40 mm大小,紧贴于比色皿一侧,以干燥洁净的空白比色皿为对照,在600 nm波长处测定其吸光值。薄膜的不透明度的计算方法见公式(4)[10]:

不透明度

(4)

式中:A600,薄膜样品在600 nm下的吸光度值;x,膜样品厚度,mm。

1.3.3.4 抗氧化特性

将复合膜样品50 mg溶于10 mL 75%的乙醇中,用均质机搅匀混合,搅拌后静置30 min。参照SUTHARSAN等[11]的方法测定薄膜的抗氧化活性。取2 mL上清液,然后加入2 mL 0.1 mmol/L的DPPH溶液,室温避光静置45 min。在517 nm处测定吸光度。以相同方式将75%乙醇代替样液测定对照。按照公式(5)计算DPPH自由基清除率:

DPPH自由基清除率

(5)

式中:A1为对照溶液吸光度值;A2为待测膜溶液的吸光度值。

ABTS溶液制备,参照陶海燕等[12]的方法。将0.3 mL薄膜样液和75%乙醇分别与3 mL ABTS溶液混合均匀,在室温下避光反应10 min。读取在734 nm处的吸光度。按照公式(6)计算ABTS阳离子自由基清除率:

ABTS阳离子自由基清除率

(6)

式中:A1,对照溶液吸光度值;A2,待测膜溶液的吸光度值。

1.3.3.5 扫描电子显微镜

用双面胶将复合膜样品固定在金属托盘上,在其表面喷金后放入样品室中。使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进行扫描,观察复合膜截面的微观结构。

1.3.3.6 差示扫描量热

将薄膜样品剪成碎片,精确称取4 mg左右放入铝盒中,以空皿作为参比,将其密闭后用差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)仪测定样品的热性能。测试条件:以10 ℃/min的速率升温,升温范围20~160 ℃。

1.3.3.7 傅里叶变换红外光谱

傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)测定参数为:扫描分辨率4 cm-1,在500~4 000 cm-1波数内进行测试。

1.3.4 GBLE-CS/PVA复合膜在冷鲜牛肉中的应用

在洁净的工作台上处理牛肉样品,每个肉样分割为150 g左右;用不同薄膜包裹肉样,使整个肉样表面覆盖一层薄膜;不同包装的肉样分为CK组、CS/PVA组、2%GBLE-CS/PVA组、6%GBLE-CS/PVA组和10%GBLE-CS/PVA组共5个组。其中,CK组所用保鲜膜为市售聚乙烯膜,其他4组所用薄膜为添加了0%、2%、6%、10% GBLE的CS/PVA复合膜。将包裹了不同薄膜的冷鲜牛肉置于4 ℃冰箱贮藏12 d。并在贮藏的第0、2、4、6、8、10、12天时取样测定牛肉的指标,进行进一步分析。

1.3.4.1 感官评价

参考孙保龙等[13]的方法,并稍作修改。从本实验室中选出10名具备感官评价经验的人员,分别对冷鲜牛肉的色泽、气味、组织状态及持水力进行评分,10位感官评价人员评分的平均值作为样品的感官得分。评分标准如表1所示。

表1 贮藏过程中冷鲜牛肉感官评分表
Table 1 Standards for sensory evaluation of beef during storage

感官指标评分标准10分8分6分4分2分色泽鲜红,有光泽较鲜红,有光泽较暗红,无光泽暗红,无光泽灰褐色,无光泽气味鲜牛肉气味牛肉气味,无异味稍有异味有明显异味腐败味明显组织状态按压后立即恢复按压后能恢复按压后略有恢复按压后不能完全恢复按压后凹陷不恢复持水力无渗水,不发黏略渗水,不发黏渗水较多,不发黏渗水较多,发黏渗水多,严重发黏

1.3.4.2 pH测定

精确称取1.0 g牛肉样品,放入离心管中,添加10 mL蒸馏水,均质3 min再冷冻离心,过滤后保留上清液测定pH值。试验重复3次,结果取平均值。

1.3.4.3 菌落总数

菌落总数(aerobic plate count,APC)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》方法,结果以lg CFU/g表示。

1.3.4.4 总挥发性盐基氮

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》的自动凯氏定氮仪法。

1.3.4.5 硫代巴比妥酸值

参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》的分光光度法测定。

1.4 数据处理与分析

使用SPSS 25软件进行Duncan多重比较显著性分析,P<0.05表示差异显著,结果表示为平均值±标准差。图表绘制软件为Origin 2022。

2 结果与分析

2.1 GBLE对CS/PVA复合膜的影响

2.1.1 复合膜的拉伸强度与断裂伸长率分析

拉伸强度和断裂伸长率是表征薄膜力学性能的2个重要指标,反映了复合膜的抗拉强度和柔韧性。随着GBLE添加量的增加,复合膜的拉伸强度逐渐提高。如表2所示,当GBLE添加量为10%,CS/PVA复合膜的拉伸强度达到最大为39.63 MPa,显著高于其他组(P<0.05)。这可能是因为GBLE与CS和PVA分子之间存在氢键作用,使薄膜形成均匀且致密的网络结构,刚性增加,从而提高其拉伸强度[14]。与CS/PVA复合膜相比,添加了6%、10%(质量分数)GBLE的复合膜的断裂伸长率显著降低(P<0.05),这表明GBLE能使薄膜的柔韧性下降,可能是因为GBLE的添加使复合膜形成的均匀网络结构所导致。陶海燕等[12]将根皮素加入到壳聚糖/聚乙烯醇复合膜中,也得到类似结果,随着根皮素添加量的增多,复合膜机械性能增加,断裂伸长率呈下降的趋势。

表2 GBLE添加量对复合膜拉伸强度、断裂伸长率的影响
Table 2 The impact of varied GBLE addition levels on the tensile strength and fracture elongation of composite films

复合膜名称拉伸强度/Mpa断裂伸长率/%CS/PVA复合膜33.99±1.90c117.28±2.15a2%GBLE-CS/PVA复合膜34.96±0.78bc119.70±2.65a6%GBLE-CS/PVA复合膜36.81±1.63b108.35±1.22b10%GBLE-CS/PVA复合膜39.63±1.01a103.11±1.97c

注:同一列不同上标字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

2.1.2 复合膜的水蒸气透过率、不透明度分析

GBLE含量对复合膜不透明度、水蒸气透过率的影响见表3。不透明度随着GBLE添加量的增加逐渐升高,当质量分数为10%时达到最大值(2.560±0.069) mm-1,这是因为GBLE为棕黄色物质,在一定程度上降低了薄膜的透明度,并能有效阻挡紫外光的入射,延长食品的保质期。成军等[14]的研究表明,薄膜各分子之间结合的紧密程度也会影响其透光率。CS/PVA复合膜的水蒸气透过率为(3.16±0.04)×10-11 g·m/(s·m2·Pa),随着GBLE添加量的增加,复合膜的水蒸气透过率显著降低(P<0.05)。这可能是由于复合膜中的壳聚糖和GBLE中的类黄酮之间的羟基和胺基之间的氢键和共价键的形成,导致复合膜中形成了更有序的结构,从而减小水蒸气通过薄膜的扩散性[11]

表3 GBLE添加量对复合膜不透明度、水蒸气透过率的影响
Table 3 The influence of varied levels of GBLE addition on the opacity, water vapor permeability of composite films

复合膜不透明度/mm-1水蒸气透过率/[×10-11 g·m/(s·m2·Pa)]CS/PVA复合膜1.98±0.04c3.16±0.04a2%GBLE-CS/PVA复合膜2.25±0.17b2.44±0.03b6%GBLE-CS/PVA复合膜2.27±0.06b2.00±0.06c10%GBLE-CS/PVA复合膜2.56±0.07a1.50±0.03d

2.1.3 GBLE对复合膜抗氧化性的影响

用DPPH自由基与ABTS阳离子自由基的清除率来表示GBLE-CS/PVA复合膜的抗氧化活性。DPPH自由基与ABTS阳离子自由基清除率越大,抗氧化活性越强。由表4可知,随着GBLE含量的增加,DPPH自由基与ABTS阳离子自由基清除率均呈显著上升的趋势(P<0.05)。当GBLE添加量为10%时,DPPH自由基与ABTS阳离子自由基清除率分别达到了83.57%、73.49%,表明此时10%GBLE-CS/PVA复合膜具有良好的抗氧化性能。SUTHARSAN等[11]将儿茶素、槲皮素、木犀草素这3种黄酮类化合物作为活性物质加入到壳聚糖薄膜中,薄膜的抗氧化活性随着化合物浓度的增加而增加,这与本试验研究结果一致。

表4 复合膜的抗氧化活性
Table 4 Antioxidant activity of composite films

复合膜DPPH自由基清除率/%ABTS阳离子自由基清除率/%CS/PVA复合膜18.31±0.008 1d17.73±0.010 3d2%GBLE-CS/PVA复合膜46.06±0.008 2c33.45±0.018 9c6%GBLE-CS/PVA复合膜66.16±0.012 1b56.76±0.015 0b10%GBLE-CS/PVA复合膜83.57±0.010 3a73.49±0.010 7a

2.1.4 复合膜微观结构

用SEM观察薄膜横截面的微观结构,结果如图1所示。由图1可知,CS膜的截面平整且致密、均匀性好,这是因为壳聚糖分子间存在较强的氢键作用。PVA膜的截面形态也均匀致密。而在CS/PVA复合膜中,薄膜的截面较为粗糙,存在一些较明显的蜂窝孔洞。可能的原因是,2种不同结构的物质存在氢键或范德华力等物理相互作用,而表现出不同于单独物质的成膜效果。GBLE-CS/PVA复合膜的截面均匀,无明显的孔洞及相分离出现,且GBLE添加量越多,复合膜的截面越致密。该结果表明,GBLE-CS/PVA复合膜中3种物质相容性高,并能有序排列,形成紧凑的结构,具有良好的成膜性。这一结果和薄膜的拉伸强度的数据相互佐证。

a-CS膜截面图;b-PVA膜截面图;c-CS/PVA复合膜截面图;d-2%GBLE-CS/PVA复合膜截面图;e-6%GBLE-CS/PVA复合膜截面图;f-10%GBLE-CS/PVA复合膜截面图
图1 CS膜、PVA膜及不同GBLE复合膜的扫描电镜图
Fig.1 The SEM images of CS membrane, PVA membrane, and various GBLE composite films

2.1.5 差示扫描量热

测定物质性能随温度变化的技术被称为热分析法,通过这种方法,可以在一次扫描中测定混合物的熔点,无需进行分离,从而能够清晰地区分混合物中各种组分的熔点高低[15]。GBLE-CS/PVA复合膜的热稳定性如图2所示。可以得出,与CS/PVA复合膜相比,GBLE-CS/PVA复合膜的熔融温度有所提高,表明GBLE能有效提高复合膜的玻璃化转变温度。此外,随着GBLE添加量的增多,复合薄膜的熔融峰并没有增多或减少,此结果表明GBLE与CS/PVA复合膜具有较好的相容性,3种物质共混后仍然为相容体系[16]

图2 不同GBLE复合膜的DSC图
Fig.2 DSC spectroscopy of different GBLE composite films

2.1.6 复合膜FT-IR分析

FT-IR可以反映出各组分的相互作用和官能团的变化,已被广泛地应用于表征共混物之间的相容性[17]。图3显示了在500~4 000 cm-1含有不同添加量的GBLE-CS/PVA复合膜的光谱图。复合膜在3 260、2 940、1 030、843 cm-1附近出现了特征吸收峰。3 260 cm-1附近宽大的吸收峰是O—H的振动产生的,GBLE-CS/PVC复合膜在3 260 cm-1处的振幅增加,表明CS/PVC复合膜中存在氢键相互作用,GBLE可以增加这种相互作用。2 940 cm-1是C-H对称伸缩振动产生的吸收峰,1 030 cm-1附近峰是由分子中羟基C—O伸缩振动引起的,843 cm-1附近的吸收峰则是CC伸缩振动产生。所有复合膜的特征吸收峰相似,未观察到明显的新吸收峰,这表明GBLE与CS/PVA膜间并未形成新的化学键。魏瑾雯等[18]发现西兰花叶多酚也不会影响马铃薯淀粉/果胶膜的结构。

图3 不同GBLE复合膜的红外光谱图
Fig.3 FT-IR spectroscopy of different GBLE composite films

2.2 复合膜对牛肉保鲜效果的分析

2.2.1 感官评分变化

冷鲜牛肉的色泽气味等感官品质是消费者在购买时的重要选择依据。贮藏期间冷鲜牛肉感官评分情况如图4所示。不同薄膜包裹牛肉的感官评分与贮藏时间呈负相关关系,随着时间的延长,感官评分逐渐减少。在贮藏前4 d,CK组和CS/PVA组的感官评分并无显著差异(P>0.05)。第6天开始,GBLE-CS/PVA复合膜包裹的冷鲜牛肉的感官评分值下降缓慢,且10%GBLE-CS/PVA组的评分显著高于其他处理组(P<0.05),可能的原因为BGLE能够抑制微生物的生长繁殖,降低脂肪氧化及蛋白质降解的速率。在第10天时,CK组牛肉腐败味明显,表面渗水、发黏,而10%GBLE-CS/PVA组的牛肉仅有少量渗水,且按压后略有恢复。这说明GBLE-CS/PVA复合膜对冷鲜牛肉有较好的保鲜效果。

图4 不同薄膜包裹的牛肉在贮藏期间感官评分的变化
Fig.4 Changes in sensory scores of beef wrapped with different films during storage
注:小写字母表示同一贮藏时间下不同包装组的差异显著(P<0.05)(下同)。

2.2.2 pH变化

如图5所示,冷鲜牛肉初始pH值约为5.45,随着贮藏时间延长,其pH值呈上升趋势。牛肉在贮藏过程中pH值升高,是由于贮藏过程中微生物和酶将肉中的蛋白质分解成碱性氨和胺的缘故[19]。在第12天,CK组pH值达到了6.78,而添加了GBLE的复合膜组pH值仍在次级鲜肉的范围内。随着GBLE添加量的增加,GBLE-CS/PVA复合膜延缓牛肉pH上升作用明显。可能是银杏叶中黄酮等活性物质发挥了作用。结果表明,添加了GBLE的薄膜能有效抑制牛肉贮藏中pH值的上升,起到一定保鲜的作用。王聪等[20]发现用花生壳黄酮处理对冷鲜肉pH值上升也有抑制作用,表明复合膜对延缓牛肉pH上升具有良好的效果。

图5 不同薄膜包裹的牛肉在贮藏期间pH值的变化
Fig.5 Changes in pH of beef wrapped with different films during storage

2.2.3 菌落总数

微生物繁殖会产生有毒有害物质并导致冷鲜牛肉腐败变质。因此菌落总数是评价冷鲜牛肉洁净程度与品质变化的重要指标[21]。冷鲜肉新鲜度的评定标准为[22]:肉中APC≤4 lg CFU/g为一级鲜度,4 lg CFU/g~6 lg CFU/g为次级鲜度,≥6 lg CFU/g则是腐败肉。

如图6所示,冷鲜牛肉的初始APC为2.92 lg CFU/g,这主要是由屠宰及后续处理所决定的。随着贮藏时间的延长,不同薄膜包装组所包裹牛肉的APC均呈上升趋势。在第10天时,CK组冷鲜牛肉的APC达到了6.37 lg CFU/g,而CS/PVA组与不同添加的GBLE-CS/PVA组的APC均在次级鲜度的范围,与未加入GBLE的复合膜相比,2%、6%、10%GBLE复合膜显著减少了牛肉贮藏过程中的APC。MA等[23]用魔芋葡甘露聚糖/壳聚糖抗菌膜包裹冷鲜猪肉,得到与本试验相似结果。说明GBLE-CS/PVA复合膜可以有效抑制牛肉表面微生物生长和蛋白质分解,延长冷鲜牛肉的货架期。

图6 不同薄膜包裹的牛肉在贮藏期间菌落总数的变化
Fig.6 Aerobic plate count of beef samples wrapped with different films during storage

2.2.4 TVB-N值的变化

在牛肉贮藏过程中,由于酶和细菌的作用,使肉中蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性及挥发性的含氮物质,称为TVB-N[24]。它是判断鲜肉品质的重要指标。

由图7可知,随着贮藏时间的延长,冷鲜牛肉逐渐发生变质,其TVB-N值持续上升。贮藏前4 d,所有组冷鲜牛肉的TVB-N含量均在新鲜肉范围内(<15 mg/100 g)。第6天开始,CK组的TVB-N值的上升速度快于其他4组,在贮藏12 d时,CK组牛肉的TVB-N值为25.43 mg/100 g,超过二级鲜度与变质的分界线25 mg/100 g。显然,GBLE-CS/PVA复合膜有利于冷鲜牛肉贮藏,可以有效延长货架期。

图7 不同薄膜包裹的牛肉在贮藏期间TVB-N的变化
Fig.7 Changes in TVB-N content of beef wrapped with different films during storage

2.2.5 TBARS值的变化

TBARS值是衡量肉中脂肪氧化程度的重要指标,直接反映肉类贮藏期间品质的优劣。一般情况认为[25],TBARS值为0.20~0.66 mg/kg的为良质肉,良质肉的最大TBARS值为0.7~1.0 mg/kg;超过1 mg/kg时,为变质肉。

由图8可知,在第0天时,牛肉的TBARS值为0.18 mg/kg。冷鲜牛肉的TBARS值随贮藏时间延长而升高,且不同添加量GBLE组均显著低于CK组(P<0.05)。第8天至贮藏末期,各处理组之间差异显著,可能是GBLE能够清除自由基,从而有效抑制了脂质氧化;因此,添加了10%GBLE的复合膜能更好地防止冷鲜牛肉的氧化,能延缓牛肉贮藏过程中TBARS值的上升。上述结果表明,GBLE可以有效降低冷鲜牛肉中脂肪氧化的速度。这与何惠利等[26]的研究结果类似,与对照组相比,蒲公英黄酮/壳聚糖复合膜能够有效抑制冷鲜鸡胸肉TBARS值的升高。

图8 不同薄膜包裹的牛肉在贮藏期间TBARS的变化
Fig.8 Changes in TBARS value of beef wrapped with different films during storage

3 结论

本试验制备了一种GBLE-CS/PVA复合膜,并将其应用于冷鲜牛肉的保鲜。添加GBLE显著增加了CS/PVA复合膜的拉伸强度、不透明度和抗氧化活性(P<0.05),降低了断裂伸长率、水蒸气透过率。这表明GBLE能改善复合膜的理化性质。与对照组相比,GBLE-CS/PVA复合膜包裹有效延缓了贮藏期内冷鲜牛肉pH值、菌落总数、TVB-N值、TBARS值的升高。冷鲜牛肉的保鲜效果与CS/PVA复合膜中GBLE的添加量呈正相关关系,添加10%GBLE-CS/PVA复合膜的保鲜效果最好,说明GBLE-CS/PVA复合膜对冷鲜牛肉具有良好的保鲜效果,在冷鲜肉保鲜上具有应用前景。

参考文献

[1] 苟俏敏, 郭宗林, 董春娟,等.卡拉胶基复合花青素微胶囊指示膜的制备、表征及其对冷鲜牛肉新鲜度的监测[J].食品科学, 2023, 44(9):154-162.GOU Q M, GUO Z L, DONG C J,et al.Preparation and characterization of indicator films based on carrageenan-based microcapsules containing anthocyanins for monitoring the quality of beef during storage[J].Food Science, 2023, 44(9):154-162.

[2] 王婵, 贺习耀, 裴亚琼.外源添加物对贮藏的肉糜制品中TBARS值的影响研究[J].食品研究与开发, 2020, 41(22):213-218.WANG C, HE X Y, PEI Y Q.Effect of exogenous additives on TBARS of stored meat surimi products[J].Food Research and Development, 2020, 41(22):213-218.

[3] 万怡格, 李铭贵, 郭思敏, 等.壳聚糖用于可降解食品保鲜膜的制备的可行性分析[J].中国包装, 2023, 43(3):22-25.WAN Y G, LI M G, GUO S M, et al.The feasibility analysis of chitosan for the preparation of biodegradable food preservation films[J].China Packaging, 2023, 43(3):22-25.

[4] 颜丽娟, 高添贺, 施冬健, 等.丁香酚/改性聚乙烯醇抗菌复合膜的制备与性能[J].应用化学, 2023, 40(4):527-535.YAN L J, GAO T H, SHI D J, et al.Preparation and properties of eugenol/modified polyvinyl alcohol antimicrobial composite films[J].Chinese Journal of Applied Chemistry, 2023, 40(4):527-535.

[5] 陈玉, 刘超颖.聚乙烯醇/淀粉复合膜的制备及其对鲜花保鲜效果研究[J].中国塑料, 2023, 37(5):69-75.CHEN Y, LIU C Y.Study on preparation of poly(vinyl alcohol)/starch composite films and its fresh-keeping effect on fresh flowers [J].China Plastics, 2023, 37(5):69-75.

[6] 周珺瑶. 银杏叶提取物成分分析及其活性成分对肺癌一碳代谢的调控作用研宄[D].北京:中央民族大学, 2022.ZHOU J Y.Analysis of ginkgo biloba leaf extract components and the regulatory effect of active components on lung cancer one-carbon metabolism[D].Beijing:Minzu University of China, 2022.

[7] SINGH S K, SRIVASTAV S, CASTELLANI R J, et al.Neuroprotective and antioxidant effect of Ginkgo biloba extract against AD and other neurological disorders[J].Neurotherapeutics, 2019,16(3):666-674.

[8] 顾亦扬, 郭晨曦, 罗曼瑜, 等. 银杏叶活性成分的提取及在化妆品中的应用研究[J]. 现代盐化工, 2022, 49(5):33-37.GU Y Y, GUO C X, LUO M Y, et al. Research on the extraction of active components from Ginkgo biloba leaves and their application in cosmetics[J]. Modern Salt and Chemical Industry, 2022, 49(5):33-37.

[9] 陈露珠, 李念, 裴诺,等.普鲁兰多糖/羧甲基壳聚糖复合膜的制备及其对罗氏沼虾的保鲜效[J].食品与发酵工业, 2021, 47(24):137-143.CHEN L Z, LI N, PEI N,et al.Preparation of pullulan/carboxymethyl chitosan composite membrane and its fresh-keeping effect on Macrobrachium rosenbergii[J].Food and Fermentation Industries, 2021, 24(47):137-143.

[10] 肖力源, 余国贤, 雷晏琳, 等. 玉米淀粉/壳聚糖/魔芋葡甘露聚糖复合膜的制备及物性研究[J]. 中国粮油学报, 2018, 33(4):86-92, 100.XIAO L Y, YU G X, LEI Y L, et al. Preparation and physical properties of corn/chitosan/konjac glucomannan composite film[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2018, 33(4):86-92, 100.

[11] SUTHARSAN J, BOYER C A, ZHAO J.Biological properties of chitosan edible films incorporated with different classes of flavonoids and their role in preserving the quality of chilled beef[J].Food Hydrocolloids, 2023,139:108508.

[12] 陶海燕, 赵丽凤, 陈刚, 等. 富含苹果皮根皮素壳聚糖-聚乙烯醇抗氧化保鲜膜的研制[J]. 华中师范大学学报(自然科学版), 2022, 56(4):648-655.TAO H Y, ZHAO L F, CHEN G, et al. Preparation of chitosan-PVA composite membranes containing phloretin and used as antioxidant film[J]. Journal of Central China Normal University (Natural Sciences), 2022, 56(4):648-655.

[13] 孙保龙, 赵喜亚, 于鸿伟, 等. 冻融改性纳米SiO2-POHS复合膜对牛肉冷藏保鲜效果的影响[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(10):32-39.SUN B L, ZHAO X Y, YU H W, et al. Effect of freeze-thaw modified nano-silica-potato oxidized hydroxypropyl starch composite films on preservation of beef in cold storage[J]. Food and Fermentation Industries, 2024, 50(10):32-39.

[14] 成军, 刘群, 高亚惠, 等.聚乙烯醇/壳聚糖/芒果皮提取物复合膜的制备与表征[J].食品工业科技, 2021, 42(12):95-102.CHENG J, LIU Q, GAO Y H, et al.Preparation and characterization of polyvinyl alcohol/chitosan/mango peel extract composite film[J].Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(12):95-102.

[15] 卫荣. 食品包装材料材质分析的方法探究[J].科技创新导报, 2012(25):93-94.WEI R.Exploration of methods for material analysis of food packaging materials[J].Science and Technology Innovation Herald, 2012(25):93-94.

[16] 姜楠楠, 董娜, 胡新颖, 等.增塑剂TEC对PLA/PHB复合膜性能的影响[J].塑料科技, 2021, 49(3):85-88.JIANG N N, DONG N, HU X Y, et al.Effects of plasticizer TEC on the properties of PLA/PHB composite film[J].Plastics Science and Technology, 2021, 49(3):85-88.

[17] 高玲玲, 王振宇, 饶伟丽, 等.骨胶原蛋白-壳聚糖共混膜中分子间作用红外光谱分析[J].农业工程学报, 2018, 34(3):285-291.GAO L L, WANG Z Y, RAO W L, et al.Molecular interaction analysis between collagen and chitosan blend film based on infrared spectroscopy[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(3):285-291.

[18] 魏瑾雯, 孔祥颖, 张伟, 等.西兰花叶多酚-木薯淀粉/果胶复合膜对羊肉冷藏保鲜效果的影响[J].食品与发酵工业, 2022, 48(21):232-238.WEI J W, KONG X Y, ZHANG W, et al.Effect of broccoli leaf polyphenols-tapioca starch/pectin composite film on the refrigerated mutton[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(21):232-238.

[19] THIVYA P, BHOSALE Y K, ANANDAKUMAR S, et al.Development of active packaging film from sodium alginate/carboxymethyl cellulose containing shallot waste extracts for anti-browning of fresh-cut produce[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 188:790-799.

[20] 王聪, 余群力, 韩玲. 花生壳黄酮-海藻酸钠/低酰基结冷胶复合膜在冷鲜猪肉保鲜中的应用[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(17):261-267.WANG C, YU Q L, HAN L. Application of peanut shell flavonoids-sodium alginate/low acyl gelatin composite films in chilled pork preservation[J]. Food and Fermentation Industries, 2024, 50(17):261-267.

[21] 周星辰. 不同低温贮藏方式对生鲜肉品质与加工特性的影响研究[D].成都:成都大学, 2022.ZHOU X C.Study on the effects of different low-temperature storage on the quality and processing characteristics of fresh meat[D].Chengdu:Chengdu University, 2022.

[22] 董春娟, 曹银娟, 苟俏敏, 等. 蝶豆花提取物-马铃薯氧化羟丙基淀粉/果胶指示标签的制备及应用[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(5):156-163.DONG C J, CAO Y J, GOU Q M, et al. Preparation and application of potato oxidized hydroxypropyl starch/pectin-Clitoria ternatea extract indicator label[J]. Food and Fermentation Industries, 2024, 50(5):156-163.

[23] MA Y, YE K Y, LIU P, et al.Effect of a Konjac glucomannan/chitosan antibacterial composite membrane microencapsulated with oregano essential oil on the quality of chilled pork[J].Applied Food Research, 2023, 3(1):100249.

[24] 徐晔, 刘诗宇, 王艺伦, 等.原料肉贮藏时间对牛肉发酵香肠中微生物菌相变化和蛋白质降解的影响[J].食品科学, 2021, 42(9):184-191.XU Y, LIU S Y, WANG Y L, et al.Effects of storage time of raw beef on microflora changes and protein degradation in fermented beef sausages [J].Food Science, 2021, 42(9):184-191.

[25] 郝教敏, 杨文平, 靳明凯, 等.荞麦多酚在卤猪肉制品防腐保鲜中的应用[J].中国调味品, 2019, 44(12):22-25;30.HAO J M, YANG W P, JIN M K, et al.Application of buckwheat polyphenols in preservation and fresh keeping of marinated pork products[J].China Condiment[J].China Condiment, 2019, 44(12):22-25;30.

[26] 何惠利. 蒲公英黄酮-壳聚糖复合膜的制备及其对冷鲜鸡胸肉保鲜效果的研究[D].锦州:锦州医科大学, 2022.HE H L.Preparation of dandelion flavone-chitosan composite film and its preservation effect on chilled chicken breast[D].Jinzhou:Jinzhou Medical University, 2022.

Impact of Ginkgo biloba leaf extract-chitosan/polyvinyl alcohol composite film on preservation of chilled beef

CHEN Jianhua1, WANG Cong1, YU Qunli1*, ZHANG Li1, ZHU Xiaopeng2, HAN Guangxing3

1(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)2(Gansu Wanhe Grass and Animal Industry Technology Development Co.Ltd., Zhangye 734000, China)3(Shandong Lvrun Food Co.Ltd., Linyi 276000, China)

ABSTRACT In the pursuit of developing high-quality preservation-enhancing composite films, this study introduced Ginkgo biloba leaf extract (GBLE) as a preservative in chitosan/polyvinyl alcohol (CS/PVA) films.The investigation aimed to explore the impact of varied levels of Ginkgo biloba leaf extract addition (2%, 6%, and 10%) on film performance and its application in preserving chilled beef.Results indicated that Ginkgo biloba leaf extract significantly enhanced the tensile strength, opacity, and antioxidant activity of the composite films (P<0.05), while significantly reducing its elongation at break and water vapor permeability (P<0.05).In a preservation experiment over 12 days, compared to the control group, the GBLE-CS/PVA composite films exhibited higher sensory scores for chilled beef, effectively delayed the rise in pH value, total bacterial count, volatile basic nitrogen content, and thiobarbituric acid reactive substances.Therefore, the GBLE-CS/PVA composite films have shown promising applications in the storage and preservation of chilled beef.

Key words composite film; chitosan; polyvinyl alcohol; Ginkgo biloba leaf extract; beef preservation

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038234

引用格式:陈建化,王聪,余群力,等.银杏叶提取物-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜对冷鲜牛肉保鲜效果的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(22):46-53.CHEN Jianhua,WANG Cong,YU Qunli, et al.Impact of Ginkgo biloba leaf extract-chitosan/polyvinyl alcohol composite film on preservation of chilled beef[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(22):46-53.

第一作者:硕士研究生(余群力教授为通信作者,E-mail:yuqunlihl@163.com)

基金项目:“十四五”国家重点研发计划重点专项(2021YFD2100503);甘南牦牛技术规程制定项目(GNJY-ZC-2023-062);国家现代农业(肉牛牦牛)产业技术体系建设专项(CARS-37)

收稿日期:2023-12-12,改回日期:2024-01-02