肉制品的货架期一直受到广泛关注,细菌污染和脂肪氧化以及蛋白质氧化是导致肉质变差和货架期缩短的主要原因。肉类加工和产品贮存过程中,化学合成抗氧化剂因具有高稳定性和低成本等特点[1]被广泛用于新鲜香肠以延长其保质期。但合成化学物质对食品安全有一定的影响[2],因此精油(essential oil, EO)作为天然安全抗菌物质受到了极大的关注[3]。
天然精油具有较强的抗氧化和抗菌活性[4],其中肉桂精油(cinnamon essential oil, CEO)和丁香精油(clove essential oil, CO)是天然、安全、无毒的植物次生代谢产物。CEO的主要成分为肉桂醛[5]。研究发现,肉桂醛可以改变大肠杆菌和沙门氏菌的细胞膜长链不饱和脂肪酸[6],抑制细胞产生能量,阻碍葡萄糖的利用和摄取。此外,它能够破坏细胞膜的通透性[7-8],导致细菌的细胞结构受损,从而达到抗菌的目的。CO的主要活性成分是丁香酚,具有抗氧化作用,其活性来自于酚羟基提供的氢原子有中断自由基链式反应的能力,明显快于过氧自由基对有机物的攻击反应速度,从而抑制氧化[9]。通过将肉桂精油与丁香精油相结合,获得一种具有抗菌和抗氧化特性的复合精油。
由于这种抗菌和抗氧化作用,EO可用于控制食品变质和预防食源性病原体侵染[8]。许多EO都被记录在美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration, FDA)的安全成分表中。EO可以直接装在单独的容器或通过加入包装材料添加到食品中,用于防止微生物污染。然而,将EO直接掺入食品或饮料产品时,因其具有独特的香气和易被分解的特性,会改变食品原有的风味,还会因其活性成分分解而缩短食品的货架期,因此EO应用于食品加工还面临着较大的挑战[10-11]。为了保持其成分活性,EO需要封装在与食品兼容的输送系统中[12]。LIAKOS等[13]将EO加到由低毒性、不易受环境影响的天然聚合物制成的复合材料中,提高了复合材料的抗菌性能;然而EO的应用受其含有的活性化合物极易挥发且对氧、热或光不稳定性质的限制[4]。
油水乳剂能够增强与膜基质的相容性[14],故添加乳剂可以有效缓解EO不稳定、易挥发等问题。由纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals, CNC)制成的Pickering乳液是一种纳米乳剂,它可以有效克服传统乳剂中使用表面活性剂产生有毒物质造成的环境污染等危害,同时也赋予膜更好的功能[15]。纳米乳的递送可能提高了EO活性化合物在目标病原体优先分布的食物底物区域的输送效率。由于纳米级液滴的活性表面积增加,其纳米乳剂比具有较大液滴尺寸的传统乳剂更优异的抗菌活性[4]。
因此,本研究制备了不同配比的精油纳米乳液(essential oil nanoemulsion, CEON),并以壳聚糖(chitosan, CS)为基材制备了CNCs-CEOCO Pickering乳液复合膜。对每种复合膜的物理性能(厚度、力学性能、光学性能、水蒸气透过率)和结构性能(微观结构)进行了分析,得到了最佳的CNCs-CEOCO Pickering乳液复合膜。同时,研究了在4 ℃冷藏过程中复合膜对肉肠菌落总数、脂肪氧化、蛋白质氧化、pH及感官品质的影响,为新型肉类及肉制品的开发应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
肉桂、丁香,川龙酿酒有限公司;壳聚糖(分子质量1 500～3 000 kDa,脱乙酰率>88%),山东河口王生物科技有限公司;枣核,成都双流子洞干果公司制作脆枣后留下的废弃物;甘油,Sinopsin集团化学试剂有限公司。氢氧化钠,分析纯,国药集团化学试剂股份有限公司;次氯酸钠(分析纯)、甲苯(分析纯),德国制药集团化学试剂股份有限公司;甲醇(分析纯)、己烷(分析纯)、冰醋酸(分析纯)、苯标准溶液(分析纯),上海麦克林生化科技股份有限公司。牛肉和猪肉,附近的红旗超市。样品用聚苯乙烯冷却箱运送到实验室,时间为45 min。
1.2 仪器与设备
KDC-12离心机,安徽中科中佳科学仪器有限公司;NDJ-5S粘度计,上海群弘仪器设备有限公司;T6新世纪分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;DF-101S磁力搅拌器,巩义市予英峪华仪器有限责任公司;ZS电位分析仪,Malvern Instruments Inc;DHG940A烘箱,上海精胜科学仪器有限公司;Micromar 40 EWRi-R手持式数字千分尺,德国马尔公司;XLW-PC自动拉伸试验机,济南兰光机电技术有限公司;JSM-IT700HR扫描电镜,天津浩创科技有限公司;FTIR-650红外光谱仪,中科瑞捷科技有限公司;E520自动数字pH计,Metrohm;安捷伦7000D质谱仪,美国安捷伦科技公司。
1.3 实验方法
1.3.1 精油提取及化学成分分析
采用超临界CO2流体提取CEO和CO,肉桂和丁香粉碎后过40目筛,取粉300 g,采用一次进料、一步提取、一步分离的方法提取精油。CO的提取温度为45 ℃,提取压力为12 MPa,分析温度为50 ℃,提取时间为90 min;CEO的提取压力为15 MPa,提取温度为40 ℃,提取时间为2 h。分析采用XIN等[16]的方法使用色谱-质谱法测定。实验过程如下:CO/CEO(2 mL)与H2SO4-甲苯-甲醇(1∶10∶20,体积比)试剂(5 mL)混合,保持1 h,与水(1 mL)和己烷(7 mL)混合,在分离漏斗中用己烷分离,用Na2SO4干燥。质谱仪参数(MS:EI 70 eV;峰宽2 s;质量范围40～500 amu;载气为氦气,流速为1.0 mL/min,柱压为22 kPa)。进样温度分别设置为160 ℃(1 min)、160～240 ℃(4 ℃/min)、240 ℃(24 min)。
1.3.2 负载复合精油(compound essential oil, CEOs)的Pickering乳液的制备
1.3.2.1 CNC的制备
采用WANG等[17]的方法制备CNC。用水清洗大枣仁,60 ℃干燥24 h,将干燥后的大枣仁粉碎,用混合溶剂(乙醇与苯体积比为1∶2)在85 ℃下提取8 h,除去提取剂,室温干燥得到脱蜡粉。将脱蜡粉(25 g)与100 g/L NaOH (500 mL)在90 ℃水浴中反应4 h,然后立即过滤,用去离子水反复洗涤至pH为中性(7.0±0.02)。溶液在90 ℃下干燥得到粉末。用100 g/L次氯酸钠漂白粉末,用冰醋酸调节pH值为(4.0±0.02),在80 ℃水中浸泡1 h,冷却至室温后,用42号惠特曼滤纸过滤。滤液用蒸馏水洗涤至pH为中性(7.0±0.02)。样品重复漂白2次后,在45 ℃下干燥24 h,最后将样品粉碎,放入真空干燥机中保存。将红枣芯纤维素(5 g)与100 mL H2SO4(63.5%,体积分数)混合,45 ℃搅拌40 min,加入10倍体积的预冷去离子水结束反应。将溶液以8 000 r/min离心10 min,用去离子水洗涤残余H2SO4,混匀离心顶液,收集混浊液体。用去离子水反复透析5 d后,收集所得悬浮液作为CNC。
1.3.2.2 Pickering乳液的制备
Pickering乳液的制备采用GUO等[14]的方法,稍作修改。将CNC悬浮液用超纯水稀释至质量分数1.0%,超声处理10 min。在质量分数为1.0%的CNC悬浮液中,以CEO与CO为3∶1(体积比)的最佳配比添加0.5%、1%、1.5%和2%(体积分数)的复合精油。将样品以6 000 r/min离心处理5 min得到粗乳状液,再用超声波处理10 min得到终乳状液,置于4 ℃备用。这种乳液被命名为CEON。
1.3.3 负载CEOs的Pickering乳液表征
1.3.3.1 粒度及电位分析
用超纯水将乳液稀释50倍,得到样品大小和电位变化的统计分布。所有的测试均重复3次。
1.3.4 CNCs-CEOCO Pickering乳液复合膜的制备
CNCs-CEOCO Pickering乳液复合膜的制备参照RUI等[18]的方法,略有改进。将1.4 g CS溶于100 mL冰醋酸溶液(体积分数为0.8%)中,在室温下用磁力搅拌器搅拌30 min,制得14 g/L的CS溶液。再加入质量分数5%(根据CS的质量)甘油,搅拌30 min。然后将制备的不同精油含量的CEON加入CS溶液中,得到CS溶液中CEON体积分数分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2%的复合膜。用磁力搅拌器搅拌成膜液以确保完全均匀,并对生成的成膜液进行超声处理以去除气泡。将膜液分别倒入模具中,在60 ℃的烘箱中放置8 h。在23 ℃和51%相对湿度(relative humidity,RH)的干燥器中放置72 h,得到视觉上均匀且没有气泡的薄膜。
1.3.5 CNCs-CEOCO Pickering乳液复合膜的表征
1.3.5.1 薄膜厚度
用手持式数字千分尺测量薄膜厚度,每次测量精确到0.001 mm[19]。
1.3.5.2 力学性能
机械性能由自动拉伸试验机测定。将70 mm×10 mm的薄膜片条固定在钳上,以25 mm/min的速度进行测试。所有样本分为5个部分进行分析。
1.3.5.3 水蒸气渗透性(water vapor permeability, WVP)
膜的WVP根据FAN等[3]之前的方法进行测量,稍作修改。将10 g无水氯化钙加入直径为55 mm的烧杯中,用薄膜样品密封。然后将烧杯保存在25 ℃和75% RH的环境条件下。每12 h检查1次烧杯,持续2 d,以确定体重减轻。根据公式(1)计算WVP:
(1)
式中ΔS,烧杯失重量,g;d,膜厚,mm;t,测量时间,s;A,烧杯口面积,mm2;ΔP,烧杯内外压差,Pa。
1.3.5.4 电子显微镜
用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察复合膜的表面(500倍放大)和截面(2 000倍放大)。
1.3.5.5 傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)测定
用光谱仪测定红外吸光度,分析表面化学变化和官能团[20]。
1.3.6 复合膜对牛肉肠的保鲜效果分析。
1.3.6.1 香肠制作
该香肠由质量分数为80 %的牛肉和20 %的肥猪肉制成,配方如下(g/kg牛肉和肥猪肉混合物):氯化钠(28),鸡油(500)。将牛肉和肥肉剁碎,拌匀,装入成品薄膜。F1为含复合精油体积分数为0%的膜;F2为含复合精油为0.5 %的膜;F3为含复合精油为1.0 %的膜;F4为含复合精油为1.5 %的膜;F5为含复合精油为2.0%的膜。空白表示无膜包裹的肉;M1表示用F1包裹的香肠;M2表示用F2包裹的香肠;M3表示用F3;M4表示用F4包裹的香肠包裹的香肠;M5表示用F5包裹的香肠。
1.3.6.2 硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)
依据GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的测定》的方法,对香肠脂质氧化过程进行评价。
1.3.6.3 TVB-N值总挥发性盐性氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)
按照GB 5009.228—2016《食品中挥发性盐基氮的测定》的方法测定香肠中TVB-N的含量。
1.3.6.4 活菌总数(total viable count,TVC)
采用GB 4789.2—2022《食品微生物学检验菌落总数测定》的方法测定菌落总数。
1.3.6.5 pH值
使用自动数字pH计测量pH。在20 ℃下使用标准缓冲液(pH=4.00和7.00)进行校对,然后将5 g样品在25 mL蒸馏水中均质30 s,测定pH值。每个样品重复测定3次。
1.4 数据处理
采用SPSS 22.0软件进行数据分析,数据以至少3个独立实验的“平均数±标准差”表示。采用方差分析和Duncan’s多极差检验确定平均值之间的差异,显著性水平为P<0.05。
2 结果与分析
2.1 CNC-CEOCO Pickering乳液的表征
表1为相同CNC浓度和不同CEOs浓度条件下制备的Pickering乳状液的电位和粒径变化情况。当CEOs体积分数从0.5%增加到2%时,乳液的Zeta电位呈现先升高后降低的趋势,0.5%时处于短期稳定状态,而1%、1.5%、2%都处于长期稳定状态,乳液的粒径随着油相比例的增加而显著增加,黏度显著降低。经超声处理后,乳液的粒径达到纳米级,均匀性和稳定性得到改善。此外,它更容易与CS矩阵结合以生产出性能更好的薄膜。GUO等[14]发现在相同CNC浓度的体系中,由于水相比例较大,乳化体系中较低的黏度在乳化过程中会产生更强的剪切力,导致颗粒尺寸越小。
表1 纳米乳表征
Table 1 Characterization of nanoemulsion
注:同一列不同上标表示不同组别间差异显著(P<0.05)(下同)。
含量/%Zeta 电位/mV粒径/nm0.529.30±0.03d0.28±0.06c138.64±0.05a0.31±0.02b1.537.18±0.03b0.24±0.05d231.62±0.05c0.34±0.03a
2.2 CNC-CEOCO Pickering乳液复合膜的表征
薄膜的厚度是一项重要的物理性质,它影响着颜色、机械性能以及阻挡水蒸气和其他气体渗透的能力。因此,这一参数影响了包装食品的保质期。表2显示了复合膜的厚度、抗拉强度(tensile strength, TS)、断裂伸长率(elongation at break, EAB)和WVP。膜的厚度可以根据脱水后的固体含量进行调整。与空白膜相比,复合膜的厚度增加。空白膜(F1)为33.00 μm (P<0.05),含2% CEON膜(F5)为62.00 μm (P<0.05)。此外,随着CEOs添加量的增加,膜厚度显著增加(P<0.05),这可能与在CS膜网络中加入CEON纳米液滴有关,也可能是由于在成膜基质中加入乳化液,增加了膜的固体物质或改变了材料密度。因此,干燥后薄膜的总固体含量增加,导致薄膜变得更厚[14,18]。含有百里香精油的海藻酸钙膜[19]也具有类似的结果。
表2 薄膜的厚度、TS、WVP、EAB
Table 2 Film thickness, TS, WVP, and EAB
组别厚度/μmWVP/[×10-8g/(m·s·Pa)]TS/MPaEAB/%F133.00±3.0e4.23±0.12a17.90±0.45a28.22±0.58aF244.67±3.06d3.89±0.14b12.38±0.51e16.72±0.72eF350.67±1.52c3.37±0.21c14.43±0.48c17.53±0.49cF457.00±1.00b2.91±0.05d15.38±0.63b18.41±0.54bF562.00±1.00a2.33±0.13e14.27±0.75d17.46±0.68d
薄膜的机械性能会影响薄膜在运输、贮存和处理过程中保护食品的能力。TS和EAB是薄膜材料的2项力学性能,分别代表薄膜的强度和拉伸性能,可通过拉伸实验得到,如表2所示。当CEOs添加量从0%增加到2%时,乳液膜的TS从17.9 MPa降低到14.27 MPa。与空白膜相比,复合膜的TS显著降低(P<0.05),而EAB显著升高(P<0.05)。TS的降低可能与CS膜分子间力的降低有关,这可以归因于CEON的塑化[3]。CS和CEON之间的弱连接取代了聚合物之间的强连接,增加了膜中的自由体积和分子迁移率[21-22],这可能会形成不连续的聚合物网络,降低基质凝聚力,促进膜破裂,从而降低凝聚力和TS,但灵活性和EAB得到改善[23]。WEI等[24]发现,增加膜中花椒精油的含量也会降低膜的抗拉强度,与本研究结果相似。
WVP是评估食品包装膜的防潮性能的重要指标,较低的WVP能够减少包装食品向大气流失的水分[25]。表2显示了WVP测量结果。结果表明,添加CEON的膜的WVP值显著降低(P<0.05),与对照组相比,添加0.5%、1%、1.5%和2% CEOs的CEON膜WVP分别降低了5.31%、20.24%、30.47%和35.58%。此外,纳米乳化膜的裂纹比对照膜少,这可能是因为其WVP较低。WU等[26]将从棉花中分离出的CNC加入到含有CO的复合膜中,得到了类似的结果。
微观结构性能影响薄膜的最终物理、机械、阻隔和光学性能[27]。图1显示了在不同体积分数CEOs(0%、1.0%、1.5%、2%)下掺杂CEON的CS薄膜的表面(图1-B)和截面(图1-C)显微照片。结果表明,所有CS薄膜的形态和表面结构均存在明显差异。添加CEON后,表面和截面上出现了许多微小颗粒,随着CEOs的增加,复合膜的表面因颗粒增多和聚集而变得粗糙。可能是在薄膜干燥过程中,随着CEOs添加量的增加,CEOs的絮凝和团聚加剧,在基质中形成大液滴[28],干燥过程导致薄膜中的水分蒸发,并进一步蒸发使CEON迁移到多糖网络表面时留下的CNC颗粒。此外,复合薄膜的横截面(图1-A)表明,空白薄膜中的许多沟壑结构相对松散,加入CEON后薄膜变得致密,但有颗粒(红色箭头),特别是随着 CEOs 添加量的增加,颗粒增加,截面密度较高。这可能是由于负载CEOs的Pickering乳滴的填充效应[14],使复合膜的结构更加致密,这种现象可以反映在膜的力学性能上。颗粒的增加也可能是由于薄膜干燥过程中CEOs的乳化、絮凝和团聚作用加剧,随着CEON含量的增加,导致基体中形成大液滴。上述结果与FAN等[3]的结果相似。负载CEOs的Pickering乳液复合膜的表面电镜显示,空白膜具有光滑均匀的表面和致密连续的内部微观结构。此外,CHEN等[29]还发现,由CNC稳定的姜精油制备的乳液复合膜的表面光滑度低于空白膜,并且该研究发现粗糙度与乳液的粒子大小有关。
A-膜的整体照片;B-膜表面电镜照片;C-膜截面电镜照片
图1 含不同浓度EOs的CNCs-CEOCO Pickering乳剂复合膜的整体照片,表面电镜照片,截面电镜照片
Fig.1 Overall photo of CNCs-CEOCO Pickering emulsion composite films with different concentrations of EOs, surface electron microscope photo, and cross-section electron microscope photo
FTIR在分子水平上表征了膜化学键和官能团的变化。当主要官能团相互作用或与其他官能团相互作用时,振动光谱位置会发生变化[30]。图2为不同浓度CEOs的CEON复合薄膜红外光谱。在2 930 cm-1和2 812 cm-1处观察到甲基、亚甲基、次甲基的拉伸振动和弯曲振动的特征光谱。3 413 cm-1的宽峰是CS的特征,归因于该区域内的O—H伸缩振动与N—H伸缩振动的结合。CEON的加入使3 413 cm-1处的峰变宽,并向更低的波数方向移动,表明CS和CEON之间存在氢键。这降低了膜中游离羟基的活性数量和峰值强度[18]。CEON引入后,在2 854 cm-1附近出现了一个新的峰,这是CEON中不饱和的和饱和的C—H拉伸振动,随着CEON含量的增加,振动变得越来越强。1 596 cm-1处的吸收峰对应于—NH的弯曲振动[31]。随着CEON中CEOs添加量的增加,吸收峰向更高的数值方向移动。吸收峰位置的变化可能是由于CEON中芳香环骨架的C
C拉伸[31]和CS的中和过程,将膜中的—NH3+基团转化为游离胺[32]。随着CEON中CEOs添加量的增加,1 346 cm-1处的吸收峰由于C—N的拉伸振动而向右移动。1 038～1 048 cm-1处的吸收峰与多糖中醚基C—O的拉伸振动有关[24]。这些吸收峰强度的降低可能意味着CS的—NH或—COOH基团与CEON的—OH基团之间可能存在相互作用(氢键)。总体来说,将CEON添加到CS薄膜基质中后,FTIR光谱结果显示峰的位置和强度变化很小。证明了CS底物对CEON的有效负载[33]。这也表明CS与CEON之间可能存在多种相互作用,如氢键和静电相互作用。
图2 CEON加入对复合膜FTIR光谱的影响
Fig.2 Effect of CEON addition on FTIR spectra of composite membranes
2.3 复合膜对牛肉香肠的保鲜效果分析
肉的脂肪含量和组成影响风味、嫩度和多汁性,并决定肉的品质和营养价值[34]。然而,脂质容易降解,当大气分子氧与脂肪酸发生反应时,引发脂质降解和二次分解,形成碳氢化合物、醛类、酮类、醇类、酯类和酸类等多种分解产物[35]。这些化合物是产生异味、酸败和肉色变化的主要原因,而丙二醛(malondialdehyde, MDA)等被认为是肉类香气挥发性风味的主要原因。通常使用TBARS值来检测MDA脂质氧化产物的氧化差值的变化[16],如图3-A所示。TBARS值随着贮存时间的延长而显著增加(P<0.05)。这表明在贮存过程中发生了脂质氧化。TBARS>0.5 mg MDA/kg时,肉类不可接受。在对照组中,TBARS在12 d时达到了0.52 mg MDA/kg。实验组的TBARS在12 d内均低于0.50 mg MDA/kg。M1的TBARS值明显低于空白组,因为CS本身具有一定的抗氧化能力。这与XIN等[36]在富含硒的鸡肉肠中使用壳聚糖纳米乳剂的结论一致,CS单体含有1个氨基和2个羟基,可以与自由基发生反应,表明其具有抗氧化能力。此外,本研究发现随着精油添加量的增加,MDA值显著降低(P<0.05),而M5的TBARS<0.33 mg MDA/kg,这与 FIORE等[37]的研究相符,该研究证明在冷藏过程中,用富含不同浓度精油的薄膜包裹的样本,其脂质氧化有所减少。低TBARS值的样品与精油中的丁香酚和肉桂醛有关,这些成分含有大量不饱和双键,具有清除自由基的能力。此外,丁香酚的羟基通常与芳香环的碳原子结合,有助于提供氢原子作为自由基受体,与自由基相互作用形成稳定产物,防止氧化损伤。因此,含CEON的薄膜具有较强的抗氧化能力,并且在延长食品的保质期方面具有巨大优势。
A-不同复合膜对牛肉香肠TBARS值的影响;B-不同复合膜对牛肉香肠TVB-N值的影响
图3 不同复合膜对牛肉香肠TBARS和TVB-N的影响
Fig.3 Effects of different composite membranes on TBARS and TVB-N of beef sausage
注:图中A～E代表不同时间具有统计学意义(P<0.05), a～e代表不同复合膜处理具有统计学意义(P<0.05)。
TVB-N通常被认为是蛋白质和胺类氧化降解的关键指标,被用作评估肉类和其他产品的新鲜度和保质期的标志。香肠中TVB-N含量的变化如图3-B所示。贮藏期间,各样本的TVB-N含量显著增加(P<0.05),这是由于微生物生长和肉类内源性蛋白酶活性增加导致蛋白质降解,使肉质中TVB-N含量增加。但实验组的TVB-N含量显著低于对照组(P<0.05)。在本研究中对照组TVB-N的初始含量为2.02 mg/100 g,12 d后达到13.58 mg/100 g。总体而言,由于CS本身的抗菌特性和整合到膜中的 CEON的抗菌活性减少了细菌生长,其次是非蛋白质氮化合物的氧化脱氨作用减少,因此实验组的TVB-N含量较低[38]。此外,脂质氧化的次生产物也可以通过与活性侧链基团结合来诱导蛋白质氧化[16]。而CEOs中酚类化合物中的苯氧自由基可以与蛋白质结合,从而减缓自由基介导的蛋白质羰基形成。因此,含有CEON的薄膜可以有效延缓蛋白质氧化,在延长包装食品的保质期方面具有很大的优势。
如表3所示,贮存期间,pH值先降低后升高,主要是由于贮存前肌肉内糖酵解产生的乳酸积累以及三磷酸腺苷降解释放出的无机磷酸盐[16]。pH值呈上升趋势,这可能是由于样品中微生物繁殖、固定阶段产生的碱性副产物以及蛋白质的脱氨作用所致。与对照组相比,CENO膜包裹的样品pH值升高缓慢(P≤0.05)。随着添加量的增加,pH值的上升速度较慢。这可能与CEOs的抗氧化和抗菌性能有关。肉桂醛及其衍生物通过抑制 ATP 酶、细胞壁生物合成、改变膜结构和完整性来抑制微生物生长。本研究中M4和M5组贮藏12 d后的pH值为6.49,显著低于其他组,表明含有1.5%和2% CEOs的复合膜对延缓蛋白质氧化和抑制微生物生长有最佳效果,能够延缓pH值的上升,从而延长包装食品的保质期。
表3 香肠贮存过程中pH和微生物生长变化
Table 3 Changes in pH and microbial growth during sausage storage
注:同行内不同字母(A～E)的差异有统计学意义(P<0.05);同列不同字母(a～f)值差异有统计学意义(P<0.05)。
指标组别0 d3 d6 d9 d12 d空白6.42±0.02Ba6.00±0.01Ab6.51±0.01Ce6.76±0.01De6.98±0.04EeM16.42±0.02Ca5.79±0.01Aa6.30±0.01Ba6.43±0.01Dd6.71±0.01EdpHM26.42±0.02Da6.11±0.01Ac6.37±0.01Bc6.40±0.01Cb6.58±0.01EbM36.42±0.02Ca6.21±0.01Ad6.37±0.01Bc6.43±0.01Cd6.66±0.02DcM46.42±0.02Da6.21±0.01Ad6.38±0.01Bd6.41±0.01Cc6.49±0.01EaM56.42±0.02Da6.23±0.01Ae6.34±0.01Bb6.37±0.01Ca6.49±0.01Ea空白4.23±0.02Aa5.17±0.01Bf5.96±0.01Cf7.20±0.01Df8.30±0.01EeM14.23±0.02Aa5.15±0.01Be5.86±0.01Ce7.14±0.01De8.27±0.0EdTVC(lg CFU/g)M24.23±0.02Aa5.12±0.01Bd5.73±0.01Cc6.57±0.01Dc7.26±0.01EcM34.23±0.02Aa5.06±0.01Bc5.80±0.01Cd6.64±0.01Dd7.26±0.01EcM44.23±0.02Aa5.03±0.01Bb5.65±0.01Cb5.85±0.01Db7.20±0.01EbM54.23±0.02Aa5.01±0.01Ba5.58±0.01Ca5.75±0.06Da7.18±0.01Ea
香肠样品TVC如表3所示。贮藏期间的初始菌落计数为4.23 lg CFU/g,各组TVC随贮藏时间的延长而增加,但实验组的增幅低于空白组。最大可接受TVC为6 lg CFU/g,所有样品在贮藏6 d内均可接受,且添加CEON复合膜的TVC显著低于对照组。而在9 d时,只有M4和M5具有可接受的TVC,这可能与膜中含有较高浓度的CEOs有关,因为CEOs中的酚类和醛类化合物可以减少宿主-配体粘附,调节细菌细胞能量代谢和细菌毒素中和[39],抑制细胞能量的产生,阻碍葡萄糖的使用和摄入,损害细胞膜的通透性[7-8]从而抑制微生物生长。WANG等[39]报告了类似的结果,与对照样品(8.50 lg CFU/g)相比,肉桂精油纳米乳处理的鸡胸片总活菌数减少了1.00～3.95 lg CFU/g。HEMATIZAD等[40]研究表明,明胶纳米壳聚糖膜结合Zataria multiflora Boiss精油包裹的样品微生物含量明显低于空白组。本研究与HEMATIZAD等[40]的结果一致。
3 结论与讨论
本研究通过在CS薄膜中加入不同比例的CNC稳定精油Pickering乳液,获得了一系列复合薄膜。研究了CEON的粒径;复合膜的物理结构、抗氧化、抗菌性能。结果表明,CEO与CO体积比为3∶1的复合精油抑菌抗氧化效果最好。与空白膜相比,复合膜的厚度和断裂伸长率增加,但水蒸气透过系数和透光率降低,有利于食品包装和延长食品的货架寿命。随着CEOs添加量的增加,WVP和EAB呈下降趋势。相反,TS、横截面密度和表面粗糙度增加,这可能与乳液的粒径有关,而粒径随着CEOs添加量的增加而增加。通过ATR-FTIR验证了乳液与聚合物分子的相互作用。此外,添加2% CEOs体积分数的复合膜在贮藏过程中对香肠具有显著的抗氧化和抗菌作用。综上所述,以CS为壁材制备CNC-CEOCO Pickering乳液复合膜具有食品活性包装的潜力。
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