殼聚糖-咖啡酸衍生物涂膜對鱸魚的保鮮效果研究

唐森 韋浪生 覃逸明 張鵬 吳國勇

摘要?以鱸魚為試材，用0.20%咖啡酸、2%殼聚糖、0.20%咖啡酸+1.8%殼聚糖、2%殼聚糖-咖啡酸衍生物、無菌水5個不同溶液浸泡處理，通過測定 4 ℃冷藏4 d內(nèi)揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)、pH、持水力以及感官評價等指標(biāo)的變化，探討殼聚糖-咖啡酸衍生物復(fù)合涂膜對鱸魚的保鮮效果。結(jié)果表明，4 ℃下貯藏4 d后，相較于以無菌水處理的樣品，4種不同處理均能夠在一定程度上延緩鱸魚的揮發(fā)性鹽基氮含量、菌落總數(shù)、pH的升高，降低樣品持水力的下降。在5種處理中，2%殼聚糖-咖啡酸衍生物涂膜對鱸魚的保鮮效果最好。

關(guān)鍵詞?貯藏;鱸魚;殼聚糖;咖啡酸;保鮮

中圖分類號?S?984文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0207-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.060

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Preservation Effects of Coating Film with Chitosan?caffeic Acid Derivative on Sea Perch during Storage

TANG Sen1，2， WEI Lang?sheng1， QIN Yi?ming3 et al

（1. School of Food and Biochemical Engineering， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi546199;2. Functional Food Ingredients Engineering Research Center， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi 546199;3.Department of Scientific Research Management， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi546199）

Abstract?Sea perch was taken as test materials and soaked with 5 different solutions （0.20% caffeic acid， 2% chitosan， 0.20% caffeic acid and 1.8% chitosan， 2% chitosan?caffeic acid derivatives and sterile water）. By determining the changes of total volatile basic nitrogen（TVB?N）， total bacterial colonies， pH， water holding capacity and sensory evaluationduring 4 days of cold storage at 4 ℃， the preservation effect of coating with composite film of chitosan and caffeic acid derivatives on sea perch was discussed. The results showed that compared with the samples treated with sterile water， four other treatments could delay the increase of total volatile basic nitrogen content， total bacterial colonies and pH， and reduce the decrease of water holding capacity. Among five treatments， coating with 2% chitosan?caffeic acid derivative had the best preservation effect on sea perch.

Key words?Storage;Sea perch;Chitosan;Caffeic acid;Preservation

殼聚糖是近些年來興起的可再生綠色高分子材料，具有許多獨(dú)特的生物學(xué)特性，比如良好的生物相容性、抑菌性、可降解性及成膜性等，此外它獲取來源豐富且成本低廉[1-4]。根據(jù)殼聚糖的這些生物特點(diǎn)，再結(jié)合水產(chǎn)品的腐敗特性，可以利用H2O2/VC氧化還原綠色體系接枝改性，引發(fā)自由基接枝生成殼聚糖-咖啡酸衍生物，達(dá)到改善殼聚糖功能性質(zhì)的效果，再進(jìn)行涂膜的操作，目前已有不少研究將這類以生物大分子為基質(zhì)的涂膜材料應(yīng)用于海產(chǎn)品的保鮮與貯存[5-7]。

筆者通過接枝反應(yīng)在殼聚糖中引入咖啡酸，形成具有殺菌抑菌活性的殼聚糖-咖啡酸衍生物，并研究衍生物對鱸魚冷藏保鮮期間（4 ℃）揮發(fā)性鹽基氮含量、菌落總數(shù)、pH、持水力以及感官評價的變化，探索其延長魚肉貨架期的保鮮機(jī)理，以期在未來能延長海產(chǎn)品貨架期，推廣大分子復(fù)合材料的應(yīng)用，提高海洋產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)競爭力提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論支持。

1?材料與方法

1.1?材料與試劑

鮮活鱸魚，購于來賓市興賓區(qū)大洋百貨商場，約500 g/尾;殼聚糖，購自山東西亞化學(xué)股份有限公司;咖啡酸，購自武漢長成化成科技發(fā)展有限公司;平板計數(shù)瓊脂，為上海博微生物科技有限公司產(chǎn)品;抗壞血酸、30%過氧化氫（H2O2）、冰乙酸、氯化鈉、氧化鎂、硼酸、95%乙醇、甲基紅、溴甲酚綠、N2、甲基橙、去離子水等。

1.2?儀器與設(shè)備

TYAIB 024/10 立式壓力滅菌鍋，為寧波久興醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品;SW-CJ-1F 超凈工作臺，為上海博迅實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品;SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱，為廣州深華生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品;PHS-3E數(shù)字式pH計，為上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品;ZNBC-CL 電熱套，為鞏義市科瑞儀器有限公司產(chǎn)品;FA2004B電子天平，為上海精科儀器有限公司產(chǎn)品;DF-101S 集熱式磁力攪拌加熱器，為金壇市醫(yī)療儀器廠產(chǎn)品;DW-HL218型超低溫冷凍儲存箱，為中科美菱低溫科技股份有限公司產(chǎn)品;FD5-3冷凍干燥機(jī)，廣西東盟國際集團(tuán)有限公司產(chǎn)品;半自動凱氏定氮儀等。

1.3?試驗(yàn)方法

1.3.1?殼聚糖-咖啡酸衍生物的制備[8]。

基于過氧化氫/抗壞血酸（H2O2/VC）是水溶性體系，可通過配制1∶100（g/mL）的比例將精確稱量的10.0 g殼聚糖溶于離子水（含1%的醋酸）中，經(jīng)長時間（約8 h）不停攪拌，待殼聚糖溶液完全溶解定容后置于4 ℃冰箱中儲存?zhèn)溆?。取體積為100 mL的殼聚糖溶液置于250 mL三頸燒瓶中，加入足夠量的過氧化氫（H2O2）和抗壞血酸（VC），經(jīng)過攪拌30 min后再加入適量咖啡酸，整個氧化還原反應(yīng)的過程需要N2來保護(hù)完成。待反應(yīng)結(jié)束后再透析反應(yīng)液，以此除去那些未反應(yīng)的咖啡酸、抗壞血酸等小分子化合物，經(jīng)過透析72 h（每12 h對透析水進(jìn)行更換）后冷凍干燥，即得到殼聚糖-咖啡酸衍生物。

1.3.2?涂膜溶液的配制。

①空白組：用去離子水清洗鱸魚后，不做其他處理。

②咖啡酸組：用去離子水配制0.20%的咖啡酸溶液（含1%的冰醋酸）。

③殼聚糖組：用去離子水配制成2%的殼聚糖溶液（用1%的冰醋酸）。

④殼聚糖咖啡酸混合物組：用去離子水配制含0.20%的咖啡酸以及1.8%的殼聚糖水溶液，制成混合涂膜液。

⑤殼聚糖咖啡酸接枝物組：用去離子水配制2%殼聚糖-咖啡酸衍生物的生物涂膜液。

1.3.3?涂膜保鮮設(shè)計。

參照SC/T 3016—2004方法取樣，除去魚鱗、魚皮等部分，取其腹部及背部肌肉，再將其肌肉攪碎，稱取適量的樣品置于燒杯中，并分別加入5種涂膜處理溶液，浸泡0.5 h，瀝干水分，晾干后用殺菌后的自封袋分裝，分別貼好標(biāo)簽，全部置于冰箱中冷藏（4 ℃）保鮮。此后，每24 h取處理后的5組樣品，測定其揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）含量、菌落總數(shù)、pH、持水力等理化指標(biāo)，并進(jìn)行感官評價。

1.4?理化指標(biāo)的測定

1.4.1?感官評價。

參考雷志方等[9]的方法并稍做修改，將鱸魚樣品的感官表現(xiàn)轉(zhuǎn)化成感官評價分值，進(jìn)行全面的感官評分判定。挑選7名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的食品相關(guān)專業(yè)本科生（3男4女，來自全國不同地區(qū)），按照設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)（表1）對在貯藏期間不同鱸魚樣品的外觀、氣味、品質(zhì)進(jìn)行全面感官評分，各項(xiàng)目最高分為10分，總計最高分30分，每天測評1次，結(jié)果取總分值的平均值，最后對總評分結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

1.4.2?TVB-N含量的測定。

按GB 5009.228—2016 《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》半微量定氮法測定保鮮期間鱸魚的揮發(fā)性堿基氮（TVB-N）含量。

1.4.3?菌落總數(shù)的測定。

按照GB 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》要求操作測定鱸魚冷藏保鮮期間的菌落總數(shù)。

1.4.4?pH的測定。

參考謝晶等[10]對帶魚pH的測定方法，并稍做修改。將10 g待測樣品放入帶有瓶塞的錐形瓶中，并加入100.0 mL去離子水，不停搖晃，使樣品在試液分布均勻，浸泡0.5 h后，用校正后的pH計測定其pH，重復(fù)3次，取其平均值。

1.4.5?持水力的測定。

取待測的樣品，置于雙層濾紙之間，向其施加 5 kg重的砝碼，并保持 2 min，測定其持水力。持水力按照以下公式計算：

持水力（%）=100%-（w1-w2）/（w1×w）×100%

式中，W1為魚肉質(zhì)量;W2為除水后的質(zhì)量;w為樣品水分含量，需要測定。

每組參數(shù)重復(fù)測量3次，按公式計算后取平均值。

2?結(jié)果與分析

2.1?鱸魚保鮮期間感官鑒定評分

從圖1可以看出，在整個試驗(yàn)過程中各試驗(yàn)組的感官評分均呈下降趨勢，下降最快的是未做涂膜處理的空白對照組，而下降最慢的是殼聚糖咖啡酸衍生物組，咖啡酸組、殼聚糖組、殼聚糖+咖啡酸混合組的評分差距較小。第2天對照組綜合評分為26.02，殼聚糖咖啡酸衍生物組綜合評分為28.12;第4天對照組的綜合評分下降到16.23，而殼聚糖咖啡酸衍生物組綜合評分為25.31，衍生物組的魚肉從外觀、氣味、質(zhì)地還能保持很好的狀態(tài)。由此可見，殼聚糖咖啡酸衍生物可以更好地抑制微生物繁殖，使魚肉腐敗減慢，使魚的品質(zhì)得到更好地保留，延長其貨架期。

2.2?鱸魚保鮮期間TVB-N含量

魚肉中揮發(fā)性鹽基氮含量是判斷魚肉腐敗程度的重要技術(shù)指標(biāo)之一。Duan等[11]研究表明魚肉因?yàn)楦瘮》纸獾淖饔蒙蒒H4、H2S、吲哚和三甲氨等揮發(fā)性堿性物質(zhì)，它們隨著時間的推移堆積在魚肉中，魚肉內(nèi)的含氮量因此增高。由圖2可知，鱸魚樣品揮發(fā)性鹽基氮含量隨時間的延長而增加。從第2天起各處理組的鱸魚樣品中揮發(fā)性物質(zhì)含量的變化都很明顯，此前對照組和咖啡酸組、殼聚糖組、混合組的差異不大，復(fù)合材料組揮發(fā)性鹽基氮的含量（12.6 mg/kg）則遠(yuǎn)低于其他組。第3～4天，處理組的曲線上升趨勢除了復(fù)合材料組最緩慢外，其他組均大幅度上升。隨著試驗(yàn)時間的增長，復(fù)合材料組中揮發(fā)性含基氮的含量一直偏低，在曲線上升趨勢最緩慢，表明復(fù)合材料組的揮發(fā)性堿性物質(zhì)生成較少，堆積量最小，具有抑制鱸魚體內(nèi)揮發(fā)性鹽基氮生成的能力，保鮮效果在所有處理組中最佳。

2.3?鱸魚保鮮期間菌落總數(shù)的變化

菌落總數(shù)的計數(shù)來源于樣品中微生物的繁殖數(shù)量，最能直接反映魚肉因微生物的作用而發(fā)生的腐敗程度，從其變化速度中可以預(yù)測出魚肉的貨架期[12]。

從圖3可以看出，菌落總數(shù)隨著時間的延長而逐漸增多，第2天各處理組菌落總數(shù)差距不大，都在4.0 log（CFU/mL）左右。第3天，復(fù)合材料組的菌落總數(shù)低于其他處理組。第4天，復(fù)合材料組菌落總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他處理組，對照組最高，達(dá)7.1 log（CFU/mL）。在整個試驗(yàn)時間，復(fù)合材料組菌落總數(shù)的增長速度最緩慢，其他組增長較快，尤其是對照組其菌落總數(shù)在第4天達(dá)到最高。由此可見，殼聚糖咖啡酸接枝物對魚肉中微生物的繁殖具有抑制效果，能夠有效阻止微生物細(xì)菌的生長。

2.4?鱸魚保鮮期間pH的變化

從圖4可以看出，鱸魚樣品經(jīng)過不同處理液的涂膜過程，第1天鱸魚樣品已獲得處理液的完全浸泡，鱸魚樣品的pH明顯接近處理液;第2天鱸魚樣品pH呈下降趨勢，主要是因?yàn)轺|魚在死后微生物分解了魚肉內(nèi)的蛋白質(zhì)物質(zhì)，生成了小分子氨基酸，從而導(dǎo)致pH下降;第3天，隨著魚肉中揮發(fā)性鹽基氮等堿性物質(zhì)的生成，pH顯著增加，隨著這類物質(zhì)的堆積過多，在未來時間內(nèi)pH呈上升趨勢。這說明鱸魚樣品的pH在短暫下降后會隨著新鮮度的降低而升高。pH上升趨勢最明顯的是對照組，其次是咖啡酸組，而殼聚糖組和混合組上升較為緩慢，復(fù)合材料組上升趨勢最為緩慢，在整個過程中pH的變化也趨于穩(wěn)定，明顯達(dá)到了保鮮效果。

2.5?鱸魚保鮮期持水力的變化

持水力是從側(cè)面反映鱸魚樣品中氨基酸分解能力的一個重要指標(biāo)，也是直接反映出鱸魚樣品腐敗程度的重要指標(biāo)。因?yàn)榘被崾堑鞍踪|(zhì)中的主要物質(zhì)，其氨基屬于親水基團(tuán)，同時鱸魚樣品中的自身水分和外加水分的保持比率直接影響樣品的腐敗速度，持水力越強(qiáng)，鱸魚樣品的質(zhì)量就越好[13]。因?yàn)榻?jīng)過涂膜處理后鱸魚樣品會水分流失，持水力會隨著時間的延長而降低，魚肉的新鮮度也隨之降低。從圖5可以看出，第1天各處理組鱸魚樣品的持水力都呈下降的趨勢;第3天，各處理組鱸魚樣品的持水力大小分布明顯，復(fù)合材料組的持水力仍然最高，其他處理組的持水力都遠(yuǎn)低于復(fù)合材料組;第4天，復(fù)合材料組持水力還保持最高，而對照組最低（80.2%）。在整個儲藏過程中，復(fù)合材料組的變化趨勢最為緩慢。由此可見，經(jīng)處理的鱸魚樣品質(zhì)量以復(fù)合材料組最好，在試驗(yàn)期間相較其他處理組持水力下降的趨勢十分緩慢，表明復(fù)合材料組的鱸魚樣品保持著新鮮度，證實(shí)復(fù)合材料組起到了保鮮效果。

3?結(jié)論

以殼聚糖為主體，利用殼聚糖上氨基和羥基作為接枝點(diǎn)，通過接聚共聚反應(yīng)引入咖啡酸，形成新的殼聚糖咖啡酸衍生物。以揮發(fā)性鹽基氮、菌落總數(shù)、pH、持水力以及感官評價作為評價指標(biāo)，分析了0.20%咖啡酸、2%殼聚糖、0.20%咖啡酸+1.8%殼聚糖、2%殼聚糖-咖啡酸衍生物對鱸魚的保鮮?效果。結(jié)果表明，在試驗(yàn)0～4 d，對照組鱸魚樣品的pH上升快、揮發(fā)性鹽基氮含量高（最高達(dá)332 mg/kg）、菌落總數(shù)對數(shù)值最高達(dá)7.1 log（CFU/mL）、持水力下降快（降到最低80.2%）、感官評價最低。其他處理組只有殼聚糖復(fù)合材料處理組達(dá)到預(yù)期效果：pH上升速度最慢，揮發(fā)性鹽基氮含量的升高速度最慢（含量低至126 mg/kg，直到試驗(yàn)結(jié)束時為196 mg/kg）、菌落總數(shù)增長最低[試驗(yàn)結(jié)束只增長至4.8 log（CFU/mL）]、持水力一直保持最強(qiáng)、感官評分一直穩(wěn)定在各組的最高分值。殼聚糖復(fù)合材料對4 ℃冷藏的鱸魚樣品具有保鮮效果。殼聚糖復(fù)合材料抑制了腐敗微生物的繁殖，減緩了鱸魚樣品新鮮度的下降速度，可以延長鱸魚樣品的貨架期。

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