基于α-生育酚抗氧化膜的冷鮮豬肉保鮮包裝研究

謝 菁 盧立新 - 潘 嘹,2 ao,2 盧莉璟,2 -,2

(1. 江南大學機械工程學院，江蘇 無錫 214122；2. 江蘇省食品先進制造裝備技術重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

冷鮮豬肉因其口感好、營養(yǎng)價值高、衛(wèi)生安全等特點，深受消費者喜愛，已成為目前中國肉類的消費趨勢，但由于其水分含量高、營養(yǎng)成分豐富，容易發(fā)生微生物繁殖、脂肪氧化等腐敗現(xiàn)象，導致貨架期較短[1]。近年來，采用活性包裝對肉制品進行保鮮受到廣泛關注，抗氧化活性包裝是通過在包裝材料中添加抗氧化劑制成的，其所需抗氧化劑濃度較低，可以實現(xiàn)對抗氧化劑釋放的控制，還避免了將抗氧化劑直接添加到食品中產(chǎn)生的局部有效性問題，因此保鮮效果具有明顯優(yōu)勢[2-3]。常用的肉制品抗氧化劑多為化學合成物質(zhì)，但由于其存在一定安全風險，已逐漸被天然抗氧化劑所取代。

α-生育酚是一種天然斷鏈抗氧化劑，它通過提供氫原子，將過氧自由基轉化為氫過氧化物，從而中斷氧化過程[4-5]。已有研究表明，α-生育酚可用于肉制品的保鮮，Verma等[6]將不同水平的α-生育酚添加至山羊肉中，研究表明α-生育酚添加量為100 mg/kg時，具有抑菌、抗氧化性，使肉品具有更高的持水性、顏色評分和氣味評分，貨架期可達到7 d；Dimitrios等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在牛肉餅中添加α-生育酚，與對照組相比，α-生育酚具有顯著的抗氧化效果，有助于維持肉色。

α-生育酚易溶解于聚烯烴材料，在聚合物加工條件下不會分解[8]，因此，可以將α-生育酚添加到聚合物中制成活性膜用于保鮮包裝。Wessling等[9]通過向低密度聚乙烯膜(LDPE)中添加質(zhì)量分數(shù)為1%的α-生育酚，有效抑制了6 ℃條件下亞油酸的氧化。Barbosa等[10]采用含生育酚的LDPE膜包裝鮭魚，使脂質(zhì)氧化降低了40%。此外，也有一些研究關注調(diào)控α-生育酚從包裝膜中的釋放以達到最佳抗氧化效果。Zhu等[11]和Shen等[12]研究了調(diào)控α-生育酚的釋放對延長亞油酸氧化誘導期的影響。

目前，國內(nèi)外研究未見關于α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉保鮮效果的報道，而膜中α-生育酚釋放量的不同，會導致對肉品保鮮效果的不同。本研究擬以LDPE為基材、α-生育酚為抗氧化劑、硅藻土為無機填料制備抗氧化膜，并通過改變膜中硅藻土的添加量調(diào)節(jié)α-生育酚從膜中的釋放，將其應用于冷鮮豬肉的真空包裝。測定貯藏期間抗氧化膜中α-生育酚的釋放量及冷鮮豬肉品質(zhì)指標的變化，探討α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉的保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

冷鮮豬肉：無錫歐尚超市；

α-生育酚：美國Sigma-Aldrich公司；

硅藻土、硼酸、甲基紅、亞甲基藍、無水碳酸鉀、鹽酸、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、2-硫代巴比妥酸、95%乙醇：AR級，國藥集團化學試劑有限公司；

無水乙醇：GR級，國藥集團化學試劑有限公司；

甲醇：色譜純，國藥集團化學試劑有限公司；

平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基：國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

真空包裝機：VA-400型，江蘇騰通包裝機械有限公司；

pH計：FE28型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

色彩色差計：CR-400/410型，柯尼卡美能達控股株式會社；

紫外分光光度計：UV-1800型，日本島津公司；

恒溫恒濕箱：EDI-302JHHZ-485T型，昆山錦宏中環(huán)儀器設備有限公司；

生化培養(yǎng)箱：SHP-250型，上海精宏實驗設備有限公司；

垂直層流潔凈工作臺：HCB-1300V型, 海爾生物醫(yī)療有限公司；

高效液相色譜儀：UltiMate 3000型，美國戴安公司。

1.2 試驗方法

1.2.1α-生育酚抗氧化膜的制備 通過擠出流延法制得α-生育酚質(zhì)量分數(shù)為1%，硅藻土添加量不同(0%，1%，2%，3%)的LDPE基抗氧化膜(60±3) μm，設為處理組，分別標記為M0組(不含硅藻土)、M1組(1%硅藻土)、M2組(2%硅藻土)和M3組(3%硅藻土)。另制備空白LDPE膜為對照組，標記為CK。制得薄膜手工裁切后真空密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 冷鮮豬肉的處理 超市購買的冷鮮豬肉，在超凈工作臺內(nèi)用無菌的刀具和案板去除筋膜、脂肪，切成10 cm×5 cm×1 cm的肉塊，隨機分組。用1.2.1中制備的5組薄膜分別對冷鮮豬肉進行真空包裝，立即放入(4±1) ℃條件下貯存，每3 d取樣測定冷鮮豬肉的各項指標，每組設置3個平行樣，取平均值。

1.2.3 抗氧化膜中α-生育酚釋放量的測定 薄膜隨肉樣定期取出，清洗并擦干，剪裁成碎片浸泡于無水乙醇中，超聲30 min并40 ℃恒溫振蕩72 h，以提取出薄膜內(nèi)殘留的α-生育酚，采用高效液相色譜法測定殘留量，同時測定未用于包裝的薄膜中α-生育酚的初始量。α-生育酚從抗氧化膜中的釋放量即為薄膜內(nèi)初始量與殘留量差值。

1.2.4α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉保鮮效果的測定

(1) 揮發(fā)性鹽基氮值(TVB-N)：按照GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中的微量擴散法進行。

(2) 硫代巴比妥酸值(TBARS)：按照GB/T 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》中的分光光度法進行。

(3) 紅度值(a*)：使用色彩色差計直接測定，測定前用標準比色板進行校正，記錄肉樣表面的紅度值(a*)，每組3個平行，每個平行樣隨機取5個點，共15個測定值，取平均值用于品質(zhì)評價。

(4) 汁液流失率：包裝前對肉樣稱重，記為m1，對肉樣進行包裝封口。測定指標前打開包裝，用無菌濾紙吸干肉樣表面汁液后稱重，記為m2。按式(1)計算汁液流失率。

(1)

式中：

c——汁液流失率，%；

m1——肉樣初始重量，g；

m2——測定指標時除去肉樣表面汁液后肉樣的重量，g。

(5) 菌落總數(shù)的測定：按照GB 4789.2—2016《食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》中的方法進行，結果用菌落總數(shù)的對數(shù)值表示。

(6) pH值的測定：按照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》中的方法進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應用SPSS Statistics 19進行顯著性差異分析，以P<0.05作為差異顯著的標準。應用Origin 8.5進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 抗氧化膜中α-生育酚的釋放量

貯藏期間抗氧化膜中α-生育酚的釋放量如圖1所示，結果表明，M0組>M3組>M1組>M2組。與未添加硅藻土的M0組相比，添加了硅藻土的抗氧化膜在貯藏期間的α-生育酚釋放量明顯降低，可能是硅藻土使α-生育酚在膜中的吸附性增強，擴散的迂曲度增大，從而導致α-生育酚的釋放量降低。處理組中，當α-生育酚的添加量為1%～2%時，硅藻土在膜中的分散逐漸均勻，α-生育酚的釋放量降低，M1組>M2組；當添加量為3%時，硅藻土分散的均勻性變差，膜粗糙程度變大，α-生育酚的釋放量變大，使M3組>M1組[13]。

圖1 抗氧化膜中α-生育酚的釋放量隨貯藏時間的變化

2.2 揮發(fā)性鹽基氮值的變化

由圖2可知，所有試驗組的TVB-N值均隨貯藏時間的延長呈上升趨勢，對照組在貯藏第12天即達到15.17 mg/100 g，超過了GB 5009.228—2016標準限定值(15 mg/100 g)，肉品變質(zhì)。與對照組相比，處理組可顯著抑制TVB-N的增長(P<0.05)，可能是α-生育酚抗氧化膜對肌原纖維蛋白降解有一定的抑制效果，從而抑制了TVB-N值的上升[14]。在貯藏12 d內(nèi)處理組間差異不顯著(P>0.05)，但在貯藏后期添加了硅藻土的抗氧化膜對TVB-N的抑制效果優(yōu)于未添加硅藻土的M0組，其中M1組的抑制效果最好，肉品的TVB-N值在第30天才超標，達到15.04 mg/100 g。

圖2 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉TVB-N值的影響

2.3 硫代巴比妥酸值的變化

從圖3可以看出，在貯藏期間所有試驗組的TBARS值均呈上升趨勢，并在前9 d差異不顯著(P>0.05)。之后對照組上升較為明顯，在第12天開始顯著高于(P<0.05)處理組，說明α-生育酚抗氧化膜可以有效抑制脂肪氧化。各處理組中，M1、M2和M3組的TBARS值從第9天開始顯著低于(P<0.05)M0組，且M1組抗氧化效果最好，但3組間差異不顯著(P>0.05)，表明調(diào)節(jié)α-生育酚的釋放可以改善抗氧化膜的抗氧化效果。這可能是α-生育酚的釋放量較少時，釋放出的α-生育酚不足以清除肉樣氧化產(chǎn)生的自由基，導致抗氧化效果不佳；當α-生育酚的釋放量過大時，釋放出的α-生育酚多于肉樣氧化產(chǎn)生的自由基，而過量的α-生育酚之間會形成二聚物或其他產(chǎn)物，從而降低可用于清除自由基的α-生育酚含量，造成抗氧化效果減弱[8]。

圖3 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉TBARS值的影響

2.4 紅度值的變化

肉的紅度是消費者選擇肉制品的重要感官依據(jù)。肉樣的紅度值(a*)隨貯藏時間呈先下降后上升再下降的趨勢(圖4)。在貯藏初期，脫氧肌紅蛋白在真空包裝條件下占主導地位，使肉呈現(xiàn)暗紅色，所有試驗組a*值下降。隨后，包裝中殘留氧氣與肌紅蛋白反應生成不穩(wěn)定的氧合肌紅蛋白，a*值回升。隨著貯藏期的延長，肉中的肌紅蛋白逐漸氧化形成高鐵肌紅蛋白，使肉色變差，對照組的a*值下降，而處理組a*值繼續(xù)顯著升高(P<0.05)，之后下降，其中M1組的肉色較穩(wěn)定。這可能是α-生育酚對豬肉具有一定的提色作用[15]。另一方面，α-生育酚對膜脂的抗氧化作用會減少脂質(zhì)氧化一級和二級化合物的形成，間接延緩肌紅蛋白氧化[4]。添加硅藻土改變了α-生育酚的釋放量以及膜的抗氧化效果，使抗氧化膜對維持肉色的效果也有所不同。

圖4 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉a*值的影響

2.5 汁液流失率的變化

隨著貯藏時間的增加，肉制品肌肉組織發(fā)生變化，持水性變差，導致汁液逐漸流失。由圖5可知，貯藏期間所有試驗組的汁液流失率均呈上升趨勢，與對照組相比，各處理組的汁液流失率上升相對較慢，在貯藏3 d后顯著低于(P<0.05)對照組。冷鮮豬肉出現(xiàn)汁液流失主要是因為膜脂氧化導致細胞膜透性增加，從而導致細胞液與血液滲出[16]。因此，冷鮮豬肉汁液流失的降低可能是α-生育酚抗氧化膜的抗氧化作用導致的，但α-生育酚的釋放量對其影響較小，各處理間差異不顯著(P>0.05)。

圖5 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉汁液流失率的影響

2.6 菌落總數(shù)的變化

一般認為，菌落總數(shù)超過106CFU/g時，肉樣開始腐敗。從圖6可以看出，所有試驗組的菌落總數(shù)隨貯藏時間的延長呈不斷增加趨勢，但均未超過限定值，主要是由于真空包裝的缺氧條件抑制了好氧菌的增長。但乳酸菌和厭氣菌仍會在低氧環(huán)境下不斷生長繁殖，造成冷鮮豬肉的品質(zhì)下降[1]。在貯藏期間，各處理組對菌落總數(shù)的影響未達到顯著水平(P>0.05)且組間差異不顯著(P>0.05)，可能是α-生育酚的抑菌活性較低造成的[17]。

圖6 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉菌落總數(shù)的影響

2.7 pH值的變化

如圖7所示，在貯藏期間，所有試驗組均可以使冷鮮豬肉的pH值保持在較低范圍內(nèi)，且各處理組對pH值無明顯影響(P>0.05)。貯藏初期pH值下降，可能是肉樣中糖原酵解產(chǎn)生乳酸，同時真空包裝避免了貯藏期間肉樣的二次污染[18]。在貯藏中后期，所有試驗組的pH值呈逐漸升高趨勢，各處理間差異不顯著(P>0.05)。處理組的pH值上升相對較慢，可能是處理組對TVB-N有一定抑制效果，減緩了氨和胺類等堿性物質(zhì)的生成，使pH值上升緩慢，M1組對TVB-N的抑制效果最好，因此pH值相對較低。

圖7 α-生育酚抗氧化膜對冷鮮豬肉pH值的影響

3 結論

含α-生育酚的LDPE基抗氧化膜可顯著延緩冷鮮豬肉TVB-N和TBARS值的增加，同時對改善肉色、降低汁液流失率有積極作用，但對pH值影響較低，且抑菌效果不顯著。此外，與未添加硅藻土的抗氧化膜相比，通過添加硅藻土調(diào)節(jié)膜中α-生育酚的釋放，可改善抗氧化膜對冷鮮豬肉的保鮮效果，當硅藻土添加量為1%時，膜的保鮮效果最佳，可有效延長冷鮮豬肉的貨架期。本研究證明可將α-生育酚加入到LDPE基質(zhì)中制成抗氧化膜應用于冷鮮豬肉的保鮮包裝，并且α-生育酚的釋放量不同，膜的保鮮效果不同，為冷鮮豬肉抗氧化活性包裝的研究與發(fā)展提供了一定的理論依據(jù)。而本研究僅以α-生育酚為活性物質(zhì)，今后研究可在活性膜中添加2種或2種以上的活性物質(zhì)，通過發(fā)揮協(xié)同作用對冷鮮豬肉保鮮，還可以通過建立膜中不同活性物質(zhì)的釋放性能、釋放量與肉品品質(zhì)的關系，進一步提高保鮮效果。