丁香酚納米微粒在冷鮮豬肉保鮮中的應(yīng)用

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(西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院,陜西楊凌 712100)

丁香酚納米微粒在冷鮮豬肉保鮮中的應(yīng)用

張力,張娟,王綪,馬凌艷,丁武*

(西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院,陜西楊凌 712100)

采用自組裝法制備丁香酚納米微粒,選取明膠-殼聚糖納米微粒、丁香酚溶液以及空白處理作為對照組,對冷鮮豬肉進行涂膜處理,探究其對冷鮮豬肉貯藏中pH、持水力、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量、硫代巴比妥酸(TBARS)值、菌落總數(shù)、紅度及質(zhì)構(gòu)指標的影響。結(jié)果表明，丁香酚納米微粒能有效抑制冷鮮豬肉的pH、TVB-N含量、TBARS值增長,其效果顯著優(yōu)于丁香酚處理組(p<0.05);丁香酚納米微粒處理組a值高于同期丁香酚與明膠-殼聚糖處理組;丁香酚納米微粒有效延緩冷鮮豬肉的持水力、質(zhì)構(gòu)指標彈性、粘聚性的下降;菌落總數(shù)實驗表明,丁香酚納米微粒組貯藏期可延長至13 d,與對照組(6 d)有顯著差異(p<0.05)。由此可見，丁香酚納米微粒對冷鮮豬肉保鮮具有較好的防腐抗菌、抗氧化作用。

丁香酚,納米微粒,冷鮮豬肉,保鮮

冷鮮肉因營養(yǎng)價值高,味道鮮美,生產(chǎn)成本相對較低等優(yōu)點,成為我國廣受歡迎的肉類消費品之一[1]。冷鮮肉是經(jīng)嚴格執(zhí)行屠宰檢疫制度后的畜禽胴體迅速冷卻處理,胴體溫度(以后腿內(nèi)部中心為測量點)在24 h內(nèi)降為0～4 ℃,并在后續(xù)的排酸、加工、流通和銷售過程中溫度保持在0～4 ℃范圍的預冷加工肉制品。該冷藏條件不能完全抑制肉品中微生物尤其是致病菌和腐敗菌的生長繁殖,其中豐富的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)易發(fā)生氧化變質(zhì),難以獲得較長時間的貨架期。采用涂膜保鮮延長保質(zhì)期是冷鮮肉生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

香辛料提取物等植物源天然食品防腐劑加工技術(shù)成為研究熱點[2-5]。丁香酚(4-烯丙基-2-甲氧基苯酚)是提取自桃金娘科丁香屬植物的一類天然酚類化合物,是丁香精油中主要的抑菌成分,其抑菌譜寬,對酵母、細菌、霉菌都有較強的抑制力,兼具抗氧化性能,適合作為食品用天然防腐保鮮劑[6-8]。但因其不溶于水,易揮發(fā),穩(wěn)定性差,直接運用并不能保證其功能充分發(fā)揮。殼聚糖是經(jīng)甲殼素脫乙?；苌奶烊划a(chǎn)物,是有廣泛來源的唯一堿性氨基多糖,其抑菌范圍廣,抗菌活性強,可以與明膠通過復合凝聚作用形成靜電結(jié)合,二者以良好的生物相容性,生物可降解性且無毒性廣泛用作食品用納米載體包封材料[9-11]。

本文以可溶性明膠-殼聚糖復合物為載體,采用自組裝法制備丁香酚納米微粒,改善丁香酚水溶性差等限制,利用其緩釋性能,開發(fā)天然來源的食品防腐劑在冷鮮豬肉保鮮中的應(yīng)用。實驗前期探究最優(yōu)工藝制備丁香酚納米微粒,用可溶性明膠-殼聚糖復合物、丁香酚溶液以及未作處理的冷鮮豬肉為對照組,通過測定貯藏期冷鮮豬肉pH、持水力、TBARS值等指標的變化情況,探究其對冷鮮豬肉品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮豬肉 西安楊凌雨潤集團;丁香酚(純度99%) 上海麥克林生化科技有限公司;明膠 國藥集團化學試劑有限公司;殼聚糖(脫乙酰度≥95%) 上海阿拉丁試劑有限公司;冰醋酸、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、氫氧化鈉等 均為分析純;保鮮膜 透濕率69.4 g/m2·24 h，東莞巨友紙塑制品有限公司。

MS-01H型恒溫測速磁力攪拌器 美國Magnetic Stirrer公司;UV-1900型雙光束紫外可見分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司;pHS-3C型精密pH計 上海日島科學儀器有限公司;WSC-S型測色色差計 上海精密科學儀器有限公司;WGP-400型智能恒溫恒濕箱 寧波海曙賽福實驗儀器廠;HC-3018R型高速冷凍離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司;TA.XT Plus型物性測定儀 英國STable Micro systems公司。

1.2實驗方法

1.2.1 保鮮劑的制備

1.2.1.1 可溶性明膠-殼聚糖復合物的制備 稱取一定量的殼聚糖和明膠,分別溶解于0.5%醋酸溶液和超純水中[12],制備成2 mg/mL的殼聚糖溶液和2 mg/mL明膠溶液。用0.45 μm的微孔濾膜過濾,將殼聚糖溶液緩慢滴入明膠溶液中,使殼聚糖與明膠的質(zhì)量比為1∶3,調(diào)節(jié)pH至6.0,轉(zhuǎn)速為800 r/min,攪拌30 min,60 ℃水浴加熱20 min,通過陰陽離子靜電作用發(fā)生交聯(lián),即形成可溶性明膠-殼聚糖復合物。

1.2.1.2 丁香酚納米微粒的制備 量取一定體積丁香酚液體,溶于40%乙醇溶液,與2 mg/mL殼聚糖溶液均勻混合后,殼聚糖與丁香酚的質(zhì)量比固定為1∶2,逐滴緩慢加入2 mg/mL明膠溶液中,轉(zhuǎn)速為800 r/min,室溫狀態(tài)下攪拌10 min后,調(diào)節(jié)體系pH至6.0,攪拌30 min后,60 ℃水浴加熱20 min[13],即形成丁香酚-明膠-殼聚糖納米微粒。

1.2.1.3 丁香酚溶液的制備 丁香酚溶液:其濃度與丁香酚納米微粒中包封的丁香酚濃度相同。

1.2.2 肉樣處理 新鮮豬肉置于4 ℃冰箱,充分排酸24 h。在無菌條件下剔除肉品中的脂肪和筋膜,切成200 g形狀均勻的塊狀,隨機分成四組,分別用制備好的丁香酚納米微粒(Euo-Gel-CS NPs)、明膠-殼聚糖納米微粒(Gel-CS NPs)以及丁香酚溶液(Euo)進行浸漬處理,充分浸泡3 min,取出瀝干1 min,第四組不做處理(CK),樣品用保鮮膜包裝,放置4 ℃冰箱冷藏待用。

以處理當天為計時起點第0 d,在貯藏的第1、3、5、7、9、11、13、15 d取樣，測定樣品pH、持水力、菌落總數(shù)以及質(zhì)構(gòu);在貯藏的第2、4、6、8、10、12、14 d取樣，測定樣品TBARS值、TVB-N含量、色度。隨機取樣測定,每組實驗均三次平行。

1.2.3 冷卻豬肉貯藏期間指標測定

1.2.3.1 理化指標測定 pH測定:根據(jù)GB/T 9692.5-2008《肉與肉制品pH測定》的方法[14-15]進行,判定標準為:新鮮肉:pH5.8～6.2;次新鮮肉:pH6.3～6.6;變質(zhì)肉:pH6.7以上。

揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量測定:采用半微量凱氏定氮儀檢測法,參照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛(wèi)生標準的分析方法》[16]。規(guī)定標準:一級鮮肉TVB-N值≤15.0 mg/100 g;次鮮肉TVB-N值為15.0～20.0 mg/100 g;腐敗肉≥20.0 mg/100 g。

硫代巴比妥酸(TBARS)值測定:取10.0 g不同處理組的肉樣剪碎,加入50 mL 7.5%三氯乙酸溶液(含0.1% EDTA-2Na),振搖30 min,定性濾紙過濾,取5 mL上清液,分別加入等體積2-硫代巴比妥酸溶液(0.02 mol/L),90 ℃水浴40 min,自然冷卻,加5 mL氯仿混勻,待靜置后,在600 nm和532 nm處測定其上清液樣品的吸光值,計算TBARS值如下:

TBARS值(mg/kg)=(A532-A600)/155×(1/10)×72.6×1000

標準規(guī)定:良質(zhì)肉TBARS值≤0.664 mg/kg,次鮮肉TBARS值0.664～1.000 mg/kg，變質(zhì)肉TBARS值>1.000 mg/kg[17]。

持水力測定:采用加熱離心法進行測定,取5.0 g待測肉樣絞碎,放入離心管中,70 ℃水浴20 min,3000 r/min離心3 min,倒掉水分,肉樣稱重,計算持水力。

持水力(%)=[肉樣重×含水量-(肉樣重-離心后肉樣重)]/(肉樣重×含水量)×100

紅度的測定:采用色差計測定各處理組的肉樣,隨機在肉樣上采點測定,記錄a值。

1.2.3.2 微生物指標測定 菌落總數(shù)測定:根據(jù)GB 4789.2-2010《食品微生物學檢驗:菌落總數(shù)測定》[18],GB/T 9959.2-2008《分割鮮、凍豬瘦肉》評價標準[19]分為三級:一級鮮度≤1×104cfu/g,二級鮮度在1×104～1×106cfu/g之間,變質(zhì)肉>1×106cfu/g。

1.2.3.3 質(zhì)構(gòu)測定 將樣品分割成均勻形狀的肉塊(5 cm×5 cm×3 cm),選取硬度、彈性、粘聚力、回復性等指標進行測定,質(zhì)地剖面分析測試模式(TPA):使用P5圓柱形不銹鋼探頭;測試速率參數(shù)1 mm/s;測試距離5 cm;循環(huán)2次;間隔時間5 s[20],每組測定6塊。

1.3數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2007及SPSS 20進行數(shù)據(jù)處理及新復極差法(Duncan’s multiple)法進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1貯藏期冷鮮豬肉理化指標的變化

2.1.1 貯藏期冷鮮豬肉pH的變化 pH是肉制品新鮮度的重要評價指標,如圖1所示,不同處理組肉樣的pH在整個貯藏期間均有不同程度的增加,這是肉品中蛋白質(zhì)類物質(zhì)被微生物分解,產(chǎn)生氨基酸的分解產(chǎn)物等氨類物質(zhì)引起的[21]。對照組(CK)樣品pH一直高于同期其他處理組,在第9 d時pH>6.7,樣品表面變粘,有腐敗變質(zhì)現(xiàn)象;Euo處理組樣品在貯藏前期呈現(xiàn)pH微增長現(xiàn)象,11 d后pH大幅度增加(p<0.05);Euo-Gel-CS NPs處理組pH增長最為緩慢,第15 d時,Euo-Gel-CS NPs處理組達到次新鮮肉的臨界值6.6,表明丁香酚納米微粒對丁香酚有緩釋作用,能有效抑制肉品中致腐菌并延緩其pH上升。

圖1 貯藏期肉樣pH的變化

2.1.2 貯藏期冷鮮豬肉揮發(fā)性鹽基氮的變化 由圖2可知,不同處理組的TVB-N值隨貯藏期的延長均有不同幅度的增加。肉制品中的蛋白質(zhì)在酶和某些細菌的作用下,經(jīng)過脫氨、脫羧反應(yīng)產(chǎn)生氨及胺類等堿性含氮物質(zhì),稱為揮發(fā)性鹽基氮[22-23]。CK組TVB-N值以較大幅度增長，前6 d低于腐敗水平(20.0 mg/100 g)，肉樣在第8 d時，TVB-N值為21.92 mg/100 g，超過國家標準限定值，為腐敗變質(zhì)肉；通過Gel-CS NPs處理的冷鮮豬肉TVB-N值高于同期Euo處理組水平,因為Gel-CS NPs在肉品表面形成明膠-殼聚糖可溶性復合膜增大了蛋白質(zhì)含量,給微生物提供了更多的營養(yǎng)物質(zhì);Euo-Gel-CS NPs處理組對冷鮮豬肉保鮮效果良好,在第14 d時,TVB-N值為19.79 mg/100 g，顯著低于其他處理組(p<0.01),為二級肉標準的臨界值,表明Euo-Gel-CS NPs能有效抑制微生物繁殖,延緩蛋白質(zhì)分解。

圖2 貯藏期肉樣揮發(fā)性鹽基氮值的變化

2.1.3 貯藏期冷鮮豬肉硫代巴比妥酸值的變化 如圖3所示,CK組TBARS值上升最快,TBARS值顯著高于同期其他處理組(p<0.01),表明CK組冷鮮豬肉的脂肪氧化程度最高;硫代巴比妥酸值是通過測定肉品中脂肪氧化分解的終產(chǎn)物丙二醛的含量,間接評價肉品中脂質(zhì)過氧化程度。Euo-Gel-CS NPs處理組TBARS含量增長最為緩慢,貯藏期間與其他組均有顯著差異(p<0.01)。丁香酚作為脂溶性自由基清除劑,介導氫過氧化物保護肌肉免受氧化,是抑制肌肉中的脂質(zhì)氧化的有效天然抗氧化劑[24]。Euo處理組在貯藏10 d內(nèi)呈緩慢上升趨勢,在第10 d時TBARS值為0.55 mg/kg,有氧化異味產(chǎn)生,由于丁香酚具有香辛料的特殊香味,兩組處理實驗期間氧化異味表現(xiàn)不明顯;表明Euo-Gel-CS NPs能有效的對丁香酚活性物質(zhì)進行保護,持續(xù)其抗氧化作用。

圖3 貯藏期肉樣TBARS值的變化

2.1.4 貯藏期冷鮮豬肉持水力的變化 由圖4可知,各處理組肉樣持水力在貯藏過程中均呈下降趨勢,這是肌肉中的肌球蛋白發(fā)生蛋白質(zhì)氧化,交聯(lián)形成穩(wěn)定的聚集體,使肌纖維收縮,引起持水力下降[25]。持水力是指肉品在貯藏加工過程中施加外力時保持自身水分及添加水分的水合能力[26-27],也稱系水力或保水性,影響肉的滋味、香氣、營養(yǎng)成分、嫩度、顏色等食用品質(zhì)。Euo-Gel-CS NPs處理組肉樣持水力在1～13 d下降緩慢,因為納米微粒保鮮劑為含有水分的凝膠狀,能對肉樣形成保護層,在貯藏期間先蒸發(fā)保鮮劑自身所含水分,從而延緩了肉樣的水分流失;其次納米微粒有緩釋丁香酚的作用,丁香酚具有抗氧化活性,有效防止肉質(zhì)中肌球蛋白的交聯(lián)變性,抑制其持水力下降,與其他處理組有顯著性差異(p<0.05)。

圖4 貯藏期肉樣持水力的變化

2.1.5 貯藏期冷鮮豬肉紅度的變化 色差儀所測a值是紅度,a值越大,表明肉樣越紅,被氧化程度越低。從圖5中得出,肉樣a值隨時間延長而逐漸變小,各處理組的下降幅度不同,Euo-Gel-CS NPs處理組初始a值為20.98,到第14 d下降為13.65,與其他處理組均有顯著性差異(p<0.05),說明氧合肌紅蛋白進一步被氧化成高鐵肌紅蛋白后,顏色變深,呈褐色;Euo處理組與Gel-CS NPs處理組均低于同期Euo-Gel-CS NPs處理組,表明Euo-Gel-CS NPs保鮮劑有效的抑制了肉質(zhì)中腐敗菌的增長,有護色保鮮、抗氧化作用,且其作用持久。CK處理組a值下降最快,在第8 d時,a值為14.81,其肉樣顏色變暗呈現(xiàn)褐色。

圖5 貯藏期肉樣a值的變化

2.2貯藏期冷鮮豬肉菌落總數(shù)的變化

從圖6可知,各處理組肉樣的菌落總數(shù)隨貯藏期延長均有所增加。Euo-Gel-CS NPs處理組肉樣的增加幅度最小,再次驗證丁香酚納米微粒對丁香酚有緩釋作用,能夠延長其防腐抑菌效果,在貯藏期與其他處理組均有顯著性差異(p<0.05)。在第13 d時，菌落總數(shù)為5.4 lg cfu/g，低于變質(zhì)肉規(guī)定標準，在第15 d菌落總數(shù)超過腐敗水平(6.0 lg cfu/g)；Euo處理組在貯藏前期菌落總數(shù)增長緩慢,但因丁香酚易揮發(fā),其抑菌效果遠差于Euo-Gel-CS NPs;Gel-CS NPs處理組在第9 d開始出現(xiàn)表面發(fā)黏、腐敗氣味等現(xiàn)象;CK處理組在7 d后菌落總數(shù)值超標成為變質(zhì)肉,四種處理組的菌落總數(shù)大小排序為:Euo-Gel-CS NPs處理組

圖6 貯藏期肉樣菌落總數(shù)的變化

2.3貯藏期冷鮮豬肉質(zhì)構(gòu)的變化

質(zhì)構(gòu)特性是對肉品感官最直接、準確的評價方法,如表1所示,各處理組肉樣的硬度在貯藏期均呈先變小后變大的趨勢,硬度是肉樣達到一定形變所必需的力。Euo-Gel-CS NPs處理組在第13 d時硬度下降到65.85 g,此后開始上升,因為肉樣中蛋白質(zhì)氧化反應(yīng)導致的鈣蛋白酶的失活對硬度產(chǎn)生不利影響,此結(jié)果與文獻結(jié)果一致[28-29]。彈性是指肉樣經(jīng)過第一次壓縮后恢復原狀的程度。隨著肉品貯藏各處理組彈性均下降,肉質(zhì)中蛋白質(zhì)由于自溶作用逐漸水解成小分子物質(zhì),其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞導致彈性下降。Euo-Gel-CS NPs處理組彈性下降趨勢緩慢,在貯藏的第3、11～15 d與CK處理組有顯著性差異(p<0.05),說明Euo-Gel-CS NPs保鮮劑有效的保護了肉質(zhì)的彈性。粘聚性,又稱內(nèi)聚性,是在肉質(zhì)內(nèi)部相鄰各部分之間的相互吸引力,各處理組粘聚性隨肉樣貯藏均呈下降趨勢,說明肌肉纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)鍵力逐漸減小。Euo處理組在貯藏前期與Euo-Gel-CS NPs處理組下降程度相似,說明丁香酚作用于結(jié)構(gòu)間隙,有抗氧化和防腐效果。回復性指受外界壓力恢復原來形狀的程度,與彈性有一定相關(guān)性,也呈整體下降趨勢,感官表現(xiàn)為初期的回復性良好到后期指壓后不完全恢復乃至凹陷。

表1 貯藏期質(zhì)構(gòu)特性的變化

注:字母不同表示不同處理間差異顯著(p<0.05)。

3結(jié)論

通過靜電作用形成明膠-殼聚糖可溶性復合物,采用自組裝法制備丁香酚納米微粒,在半透膜壁材的保護下,達到延緩釋放作用,比丁香酚顯示出更優(yōu)異的防腐抗菌、抗氧化性能,有效延長丁香酚抑菌作用時間,同時克服其水溶性差、易揮發(fā)等缺點,制備工藝簡單易操作,制備過程綠色無污染,不使用任何毒性交聯(lián)劑,所制納米微粒具有可食用、生物相容性良好等特性。丁香酚納米微粒能有效抑制肉品中致腐菌生長并延緩其pH上升;丁香酚具有抗氧化活性,有效防止肉質(zhì)中肌球蛋白的交聯(lián)變性,抑制其持水力下降;丁香酚納米微粒兼具護色性能;丁香酚納米微粒有效抑制TVB-N含量、TBARS值的增長,說明制備的納米微粒對丁香酚有緩釋性能。綜合分析TVB-N含量、菌落總數(shù)等指標說明,丁香酚納米微粒涂膜處理的冷鮮豬肉延長了7 d的貨架期,對冷鮮豬肉防腐保鮮有良好效果。丁香酚納米顆粒在用作食品包裝的抗氧化、防腐抗菌活性材料方面具有廣闊應(yīng)用前景。

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Applicationofeugenolnanoparticlesonpreservationofchilledpork

ZHANGLi,ZHANGJuan,WANGQian,MALing-yan,DINGWu*

(College of Food Science and Engineering,Northwest Agricultureand Forestry University,Yangling 712100,China)

The eugenol nanoparticles were prepared by self-assembly method.The gelatin-chitosan nanoparticles,eugenol solution and blank treatment were used as the control group.The chilled pork was treated by coating method and was then processed with preservatives,pH,water holding capacity,volatile base nitrogen(TVB-N),thiobarbituric acid(TBARS)value and the total number of colonies and other indicators were detected.The effect of eugenol nanoparticles on the pH,TVB-N value and TBARS value of chilled pork was significantly higher than that of eugenol treatment group(p<0.05).The reda-value of eugenol nanoparticles treated group was higher than that of eugenol and gelatin-chitosan treatment group.The results showed that eugenol nanoparticles could retard the decrease of water holding capacity,texture index,springiness and cohesiveness effectively.The total number of colony experiments showed that the storage period of eugenol nanoparticles treatment group could be extended to 13 d,which was significantly different from(p<0.05)that in the control group(6 d). Thus,eugenol nanoparticles has a good anti-corrosion,anti-oxidation effect on preservation of chilled pork.

eugenol;nanoparticles;chilled pork;preservation

2017-05-18

張力(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：畜產(chǎn)品深加工及安全控制，E-mail：18729966309@163.com。

*

丁武(1971-)，男，博士，教授，研究方向：畜產(chǎn)品深加工及安全控制，E-mail：dingwu10142000@163.com。

國家重點研發(fā)計劃(2016YFD0401500)。

TS251.5

A

1002-0306(2017)22-0280-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.22.054