茶多酚復(fù)合襯墊的性能及其對鮮肉的保鮮效果

許琦煬，秦海容，郭凡，盧唱唱，徐丹，何葉子

(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)

茶多酚復(fù)合襯墊的性能及其對鮮肉的保鮮效果

許琦煬，秦海容，郭凡，盧唱唱，徐丹*，何葉子

(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)

在羧甲基纖維素鈉/殼聚糖/蒙脫土復(fù)合襯墊中添加茶多酚(tea polyphenols，TP)制備抗氧化復(fù)合襯墊，用做市售冷鮮肉的保鮮包裝。研究考察了茶多酚的含量對襯墊的水溶脹率、溶解度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、抗氧化能力以及對鮮肉保鮮效果的影響。由于茶多酚與羧甲基纖維素鈉和殼聚糖間的相互作用，含茶多酚襯墊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加致密，導(dǎo)致了溶脹率和溶解度的降低。同時，茶多酚的高效抗氧化性使襯墊具有顯著的自由基清除能力，且隨茶多酚含量的提高而增強。保鮮實驗結(jié)果表明：在鮮肉的包裝托盤中墊上復(fù)合襯墊，能有效延緩鮮肉的揮發(fā)性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)含量、硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)含量和菌落總數(shù)的增長，延長貨架期并改善其外觀，尤以茶多酚含量為10%的復(fù)合襯墊效果最好。

茶多酚；復(fù)合襯墊；抗氧化；鮮肉保鮮

豬肉是中國人重要的動物性食品之一。由于傳統(tǒng)習(xí)慣，我國的居民大多偏向于購買熱鮮和冷鮮豬肉。但大部分零售的熱鮮或冷鮮豬肉都是在裸露或簡易包裝的狀態(tài)下進行流通的，保質(zhì)期短并易變色。而且，在流通過程中鮮肉會受到微生物和塵埃的污染，以及氧氣的作用而加劇腐敗變質(zhì)，直接影響其食用品質(zhì)與安全。隨著經(jīng)濟條件的改善和文明程度的提高，人們對食品安全和營養(yǎng)越來越關(guān)注，因此包裝在食品流通環(huán)節(jié)中所起到的保護作用也日益凸顯。在這種背景下，可與食品發(fā)生相互作用，起到延緩食品組分氧化、抑制微生物生長等作用的活性食品包裝便成為近年來包裝的研究熱點之一[1-2]。將活性食品包裝應(yīng)用于鮮肉保鮮，不但可有效延長貨架期以減少食品浪費，也更符合現(xiàn)代人安全方便、衛(wèi)生營養(yǎng)的消費需求。

天然可食性物質(zhì)具有較高的安全性，將其用于食品包裝是現(xiàn)代包裝材料的發(fā)展趨勢之一。如茶多酚(tea polyphenols，TP)是茶葉的提取物，具有極強的抗氧化活性，因而在活性包裝中具有良好的應(yīng)用前景。研究表明，茶多酚的抗氧化能力比丁基羥基茴香醚(BHT)、二丁基羥基甲苯(BHA)、異維生素C鈉、VC和VE等都強[3]。國內(nèi)外將茶多酚作為一種天然食品抗氧化添加劑進行了大量研究[4]，結(jié)果表明，茶多酚能夠有效控制肉類脂質(zhì)的氧化和失色，可有效延長冷藏豬肉的保質(zhì)期[5-7]。此外，還可將茶多酚應(yīng)用于鮮魚[8]和香腸[9]等的保鮮。

為解決鮮肉包裝中肉汁溢出加速腐敗的問題，已采用羧甲基纖維素鈉(sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na)、殼聚糖(chitosan，CS)和蒙脫土(montmorillonite，MMT)等天然產(chǎn)物為原料制備出了一種具有高吸濕性的襯墊[10]。本研究進一步將具有強抗氧化性的茶多酚添加到該復(fù)合襯墊中，考察茶多酚含量對襯墊結(jié)構(gòu)和性能的影響，并測定采用該襯墊包裝的冷鮮豬肉的揮發(fā)性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)含量、硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)含量、菌落總數(shù)和感觀評分，以評價該復(fù)合襯墊對鮮肉的保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與試劑

殼聚糖(脫乙酰度90.1%，分子質(zhì)量為20萬ku)，濰坊海之源生物制品有限公司；鈉基MMT，美國nanocor公司；CaCl2，食品級，浙江巨化股份新聯(lián)化工有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)，日本東京化成工業(yè)株式會社；茶多酚(咖啡堿含量<0.5%)，長沙華誠生物科技有限公司；羧甲基纖維素鈉(黏度≥1 200 mPa·s)、MgO、H3BO3、濃H2SO4、甲基紅、次甲基藍、三氯乙酸、NaCl、甲醇、乙醇和冰乙酸，成都市科龍化工試劑廠；硫代巴比妥酸，上?？曝S化學(xué)試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂，杭州微生物試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

84-1磁力攪拌器，上海梅穎浦儀表儀器制造有限公司；LGJ-10型真空冷凍干燥機，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；DHG-9070A型鼓風干燥箱，上海鰲珍儀器制造有限公司；SP-756P紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司；IR Prestige-21型傅里葉變換紅外光譜儀，日本Shimadzu；JSM-6510LV型電子掃描顯微鏡，日本JEOL；SW-CJ-1FD潔凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；DHP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司。

1.3 CMC-Na/CS/MMT/TP保鮮襯墊的制備

稱取2 g羧甲基纖維素鈉于100 mL去離子水中，攪拌至完全溶解。稱取0.6 g殼聚糖于60 mL 1%的乙酸溶液中，攪拌至完全溶解，然后將二者混合均勻。稱取0.13 g MMT，分散于20 mL體積分數(shù)1%的乙酸溶液中，超聲30 min后加入到上述羧甲基纖維素鈉與殼聚糖混合溶液中，攪拌均勻。

按羧甲基纖維素鈉、殼聚糖與蒙脫土固體總質(zhì)量的1%、5%和10%稱取茶多酚，分別溶于10 mL去離子水中，攪拌均勻后倒入上述混合溶液中。將0.46 g CaCl2溶于10 mL去離子水后再加入上述溶液，攪拌均勻。靜置交聯(lián)一定時間后，將上述溶液倒入培養(yǎng)皿中，冷凍干燥32 h即得復(fù)合襯墊，稱為CMC-Na/CS/MMT/TP-x，其中x為茶多酚的質(zhì)量百分數(shù)。對照品CMC-Na/CS/MMT在制備過程中除不加茶多酚外，其余步驟與上述相同。

1.4 性能表征

1.4.1 襯墊的基本性能測定

1.4.1.1 溶脹率、溶解度的測定

將襯墊于真空干燥箱40 ℃烘12 h，稱重得m0，立即浸入去離子水中，2 h后取出用濾紙小心吸除表面水分后稱重m1。按式(1)計算溶脹率[11]：

溶脹率/%=[(m1-m0)/m0]×100

(1)

將上述浸泡后的樣品，放入鼓風干燥箱中40 ℃烘至恒重，稱量得質(zhì)量m2。按式(2)計算溶解率：

溶解度/%=[(m0-m2)/m0]×100%

(2)

1.4.1.2 紅外光譜的測定

取少量襯墊與溴化鉀壓片后，采集紅外光譜，掃描范圍為450～4 000 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描32次。

1.4.1.3 襯墊表面形態(tài)的測定

將樣品噴金后，采用掃描電鏡觀察其表面形貌。

1.4.1.4 襯墊的自由基清除活性測定

參照MAYACHIEW等[12]及鐘宇等[13]的試驗方法并作適當調(diào)整后，測定了襯墊的DPPH自由基清除活性。具體為將0.17 g樣品剪碎放入100 mL蒸餾水中攪拌，轉(zhuǎn)速為200 r/min，溫度為(25±0.5)℃。定時吸取溶液1 mL加入到4 mL的1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)甲醇(150 μmol/L)溶液中混勻，避光靜置30 min使清除自由基反應(yīng)充分發(fā)生，然后采用紫外可見吸光光度計測定溶液在516 nm處的吸光度值。采用去離子水做空白對照，按式(3)計算自由基清除活性：

DPPH自由基清除活性/%=(1-Asample)×100/Acontrol

(3)

式中，Asample為樣品的吸光值，Acontrol為空白對照的吸光值。

1.4.2 襯墊對新鮮豬肉保鮮效果的測定

肉品采用永輝超市冷鮮肉專柜新鮮精品后腿豬肉。將后腿肉打碎成肉末后，稱取等量新鮮豬肉末分別置于無襯墊、有CMC-Na/CS/MMT襯墊和有不同茶多酚含量的CMC-Na/CS/MMT/TP襯墊的塑料托盤中，封上保鮮膜，于4 ℃貯藏。第0、2、3、4、5天分別測定各組鮮肉的各項理化指標，并進行感官評定，至TVB-N值超標。

1.4.2.1 TVB-N值的測定

TVB-N值的測定選用半微量凱氏定氮法，定量選取與襯墊接觸及其上層各占50%的肉樣，參照GB/T 5009.44—2003中4.1進行檢測。根據(jù)國標GB/T9959.2—2008中規(guī)定的TNB-N≤15 mg/100 g對豬肉新鮮度進行評價。

1.4.2.2 感官評價

根據(jù)國標GB/T9959.2—2008中的感官要求制定了表1。組織6名學(xué)習(xí)過感官評定的人據(jù)表1對待測樣品進行感官評定，最后評分為去掉最高分與最低分的平均值。

1.4.2.3 脂質(zhì)過氧化程度的測定

參考LOFIEGO等[14]的方法，采用TBARS法進行測定。準確稱取去除筋腱等結(jié)締組織的碎肉10 g于100 mL離心管中，加入25 mL質(zhì)量分數(shù)20%的三氯乙酸(trichloroacetic acid，TCA)和20 mL蒸餾水，10 000 r/min高速勻漿30 s，于4 ℃離心15 min，轉(zhuǎn)速為5 500 r/min，取上清液并過濾。于25 mL比色管中各加入2 mL上述濾液和TBA(0.02 mol/L)溶液，沸水浴加熱20 min，同時做空白對照(2 mL TCA-H2O(體積比1∶1)+2 mL 硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA))，冷卻至室溫，在532 nm波長處測定混合液的吸光度A，每個樣品重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。以丙二醛(malondialdehyde, MAD)的含量來表示的硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物值的計算公式如下：

TBARS值/(mgMAD·kg-1)=A×7.8

(4)

表1 感官評定指標評分標準

1.4.2.4 細菌總數(shù)的測定

細菌總數(shù)參照GB/T 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 襯墊的紅外譜圖分析

茶多酚粉末和復(fù)合襯墊的紅外光譜圖如圖1所示。從茶多酚紅外譜圖中可觀察到3 000～3 500 cm-1區(qū)間有很強的寬羥基締合特征伸縮振動吸收峰[15]，在1 000～1 800 cm-1范圍有大量的苯環(huán)骨架、羰基以及亞甲基等的振動峰[16]。與CMC-Na/CS/MMT的譜圖1(a)相比，CMC-Na/CS/MMT/TP-5和CMC-Na/CS/MMT/TP-10的譜圖1(c)和圖1(d)中在1 152 cm-1處出現(xiàn)了一個微弱的峰，可能是茶多酚中酯類的C—O—C反對稱伸縮振動峰(如圖1中箭頭所示)[16]。另外，在譜[圖1(a)]中，羥基中的O—H伸縮振動峰位于3467 cm-1。隨著多酚含量的增加，該峰變窄并向低波數(shù)偏移，在譜[圖1(d)]中偏移至3 459 cm-1。這可能是由于羧甲基纖維素鈉和殼聚糖中的大量羥基與茶多酚中的酚羥基形成了氫鍵締合，導(dǎo)致O—H的振動頻率降低。由此說明，添加到襯墊中的茶多酚與襯墊中的高分子基材產(chǎn)生了一定的相互作用。

圖1 CMC-Na/CS/MMT(a),CMC-Na/CS/MMT/TP-1(b)，CMC-Na/CS/MMT/TP-5(c)，CMC-Na/CS/MMT/TP-10(d)以及茶多酚(e)的紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectra of CMC-Na/CS/MMT (a), CMC-Na/CS/MMT-1 (b), CMC-Na/CS/MMT-5 (c), CMC-Na/CS/MMT-10 (d), and TP (e)

2.2 襯墊的溶脹和溶解特性

茶多酚的含量對復(fù)合襯墊在水中的溶脹率和溶解度的影響如圖2所示。

圖2 茶多酚含量對復(fù)合襯墊在水中的溶脹率和溶解度的影響Fig.2 Effects of TP content onswelling ratio and solubility of composite pads in water

隨著茶多酚含量的增加，復(fù)合襯墊在水中的溶脹率和溶解度都顯著下降。相較于CMC-Na/CS/MMT，CMC-Na/CS/MMT/TP-10的溶脹率和溶解度分別降低了62.9%和41.3%。這可能是由于茶多酚與羧甲基纖維素鈉和殼聚糖間的相互作用逐漸增強，在襯墊內(nèi)部形成了更多的交聯(lián)點使其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為緊密。加之茶多酚中的多酚化合物含有疏水基團，降低了復(fù)合襯墊的親水性。襯墊溶解度的降低可減少應(yīng)用時襯墊在鮮肉上的粘附，提高消費者的接受度。

2.3 襯墊的表面形貌

襯墊表面的掃描電鏡圖如圖3所示。其中，圖3-(a)～(d)分別為CMC-Na/CS/MMT襯墊和不同茶多酚含量的CMC-Na/CS/MMT/TP襯墊放大120倍的表面形貌圖。從中可看出CMC-Na/CS/MMT襯墊具有疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔徑可達幾十至數(shù)百微米。而添加的茶多酚后，襯墊的結(jié)構(gòu)更為緊密，孔的數(shù)量和大小均顯著降低。將放大倍數(shù)增至1 500后，如圖3-(e)～(h)所示，相較于CMC-Na/CS/MMT，CMC-Na/CS/MMT/TP襯墊中孔內(nèi)壁表面出現(xiàn)了明顯的褶皺。這可能是茶多酚與咖啡堿互相作用生成的不溶性聚合物茶乳酪所導(dǎo)致[17]。

圖3 CMC-Na/CS/MMT(a和e)，CMC-Na/CS/MMT/TP-1(b和f)，CMC-Na/CS/MMT/TP-5(c和g)以及CMC-Na/CS/MMT/TP-10(d和h)的掃描電鏡圖(其中a、b、c和d為放大120倍的圖片，e、f、g和h為放大1500倍的圖片)Fig.3 SEM images of CMC-Na/CS/MMT (a & e), CMC-Na/CS/MMT/TP-1(c & f), CMC-Na/CS/MMT/TP-5(e & g) and CMC-Na/CS/MMT/TP-10 (c & h). a, b, c, and d were images with a magnification of 120x, while e, f, g, and h were images with a magnification of 1500x

2.4 襯墊的抗氧化性能

DPPH自由基清除能力被認為是評價物質(zhì)抗氧化能力的標準方法之一[18-19]。由圖4可以看出，CMC-Na/CS/MMT襯墊幾乎不具有自由基清除能力。而加入茶多酚后，襯墊的自由基清除能力顯著提高(P<0.05)，且隨茶多酚含量的增加而增強。當茶多酚含量為10%時，襯墊的自由基清除能力可達到72.8%。

圖4 茶多酚對復(fù)合襯墊抗氧化性能的影響Fig.4 Effects of TP on the antioxidant activity of composite pads

2.5 襯墊對肉品的保鮮效果

圖5所示為各組鮮肉樣品的TVB-N值、TBARS值、菌落總數(shù)和感官評分在貯藏期間的變化。由圖5-(a)可知，各組樣品的TVB-N值均隨貯藏時間的延長而增加，但增加速率顯著不同。其中，空白對照組的TVB-N值增加速率最快，在冷藏的第3天已接近GB/T9959.2—2008對鮮豬肉的規(guī)定標準15mg/100g；其次為CMC-Na/CS/MMT襯墊組，在第4天也已超標。而CMC-Na/CS/MMT/TP-1、CMC-Na/CS/MMT/TP-5和CMC-Na/CS/MMT/TP-10襯墊組的TVB-N值增加速率均較為緩慢，在第5天才略微超過15 mg/100 g， 尤其是CMC-Na/CS/MMT/TP-10襯墊組對蛋白質(zhì)分解的抑制效果顯著。

如圖5-(b)所示，各組樣品的TBARS值也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。通常新鮮肉品的脂肪酸敗臨界TBARS值在0.5～0.7 mg/kg[20-21]，超過即為發(fā)生氧化酸敗，不能食用?？瞻讓φ战M的TBARS值在貯藏期間上升速率較快，在第5天時已經(jīng)超過了新鮮肉標準。而有襯墊的四組樣品的TBARS值前3 d上升緩慢，尤其是CMC-Na/CS/MMT/TP各組，鮮肉的脂肪氧化速率明顯降低。之后上升速率雖有所加快，但第5天時仍在規(guī)定范圍內(nèi)。且CMC-Na/CS/MMT/TP-10襯墊組的TBARS值上升速率最慢，與其他組差異顯著(P<0.05)。

根據(jù)GB/T 9959.2—2008《分割鮮凍豬瘦肉》中的規(guī)定，新鮮肉的菌落總數(shù)對數(shù)值應(yīng)不大于6.0 lgCFU/g。由圖5-(c)可知，空白對照組的菌落總數(shù)對數(shù)值在第4天已超過該標準，CMC-Na/CS/MMT、CMC-Na/CS/MMT/TP-1和CMC-Na/CS/MMT/TP-5襯墊組的菌落總對數(shù)值在第5天也超標，但CMC-Na/CS/MMT/TP-10襯墊組在第5天仍未超標。由此說明茶多酚的添加可在一定程度上抑制細菌的生長，與劉國慶等人的結(jié)果一致[6]。

圖5-(d)所示為各組樣品的感官評分結(jié)果。在第0天和第1天，各組樣品的感官評分值均無顯著性差異。而在第3天，空白對照組的評分值顯著低于CMC-Na/CS/MMT和CMC-Na/CS/MMT/TP各組。第4-5天，CMC-Na/CS/MMT/TP襯墊組的感官評分顯著高于其他組樣品(P<0.05)，尤以CMC-Na/CS/MMT/TP-10組得分最高。這說明加入茶多酚的襯墊可有效保持鮮肉的外觀品質(zhì)，具有較好的應(yīng)用價值。

圖5 各組鮮肉中TVB-N值、TBARS值、菌落總數(shù)和感官評分隨時間的變化Fig.5 Variations of TBA, TVB-N, total bacterial counts and sensory scores of pork in different groups with time

3 結(jié)論

本研究在CMC-Na/CS/MMT復(fù)合吸濕襯墊中添加了不同濃度的茶多酚，發(fā)現(xiàn)茶多酚的加入使復(fù)合襯墊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加致密，因而溶脹率和溶解度有所降低。同時，茶多酚的強抗氧化性使得復(fù)合襯墊的DPPH自由基清除能力顯著提高。將各襯墊應(yīng)用于新鮮豬肉的保鮮，結(jié)果表明含茶多酚的復(fù)合襯墊能有效延緩鮮肉的腐敗，降低脂肪的氧化速率，抑制細菌的生長，并改善其外觀品質(zhì)。茶多酚含量為10%的襯墊可將冷藏鮮肉的保質(zhì)期由不加襯墊時的3 d延長至5 d。后期研究可增加茶多酚的濃度或與揮發(fā)性抗菌劑聯(lián)用以進一步提高襯墊的保鮮效果。該復(fù)合襯墊所用原料均來源于天然產(chǎn)物，綠色安全且可降解，在鮮肉和其他食品包裝方面具良好的應(yīng)用前景。

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Properties of composite pad containing tea polyphenols and effects on preserving fresh pork

XU Qi-yang, QIN Hai-rong, GUO Fan, LU Chang-chang, XU Dan*, HE Ye-zi

(College of Food Science, Southwest University,Chongqing 400715,China)

Tea polyphenols (TP) was added into composite pads which has sodium carboxymethyl cellulose (CMC-Na), chitosan (CS) and montmorillonite (MMT) to function as antioxidant pads in chilled fresh pork preservation. The effects of TP content on swelling ratio, solubility, network structure, compressive strength, color, antioxidant activity and preservative effects on chilled fresh pork of composite pads have been investigated. The pad swelling ratio, water solubility, net frame structure and antioxidantive activities were studied. It was found that swelling ratio and water solubility were decreased due the interactions between TP and polymer matrix (CMC-Na and chitosan). Moreover, as a powerful antioxidants, TP provides the pads significant free radical scavenging activity, and the effect was content dependent. The preservation experiments showed that the composite pads placing at the bottom of plastic tray, the increasing rates of total volatile base nitrogen (TVB-N), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and total bacterial counts were significantly reduced, shelf-life and the appearance of the packaged fresh pork both got improved. Therefore, the antioxidative composite pad developed in this study is environmental friendly, safe and efficient. It has great potential in packaging for fresh pork and other foods.

tea polyphenols; composite pad; antioxidation; fresh pork preservation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201701041

本科生(徐丹副教授為通訊作者,E-mail: xud@swu.edu.cn)。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費重點項目(XDJK2016B012)；重慶市社會事業(yè)與民生保障科技創(chuàng)新專項一般項目(cstc2015shmszx80011)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(201610635014)

2016-04-24，改回日期：2016-07-06