納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸的保鮮性能研究

徐趙萌，吳朝凌,2，魏旭青，孫 彤*,

（1.渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013；2.江西江騰環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司，江西 上饒 334111）

0 引言

帶魚(yú)通常以冷凍魚(yú)或魚(yú)糜加工制品的形式出售［1］.但魚(yú)丸在貯藏過(guò)程中易發(fā)生汁液流失和食用品質(zhì)下降等問(wèn)題，亟需新的保鮮技術(shù)以延長(zhǎng)其保質(zhì)期［2］.殼聚糖具有較好的成膜性、抗菌性和生物相容性，被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮［3］.納米ZnO和Ag作為一種新型的功能性納米材料，活性較高并具有殺菌性能，與人體相容性好，廣泛用于防曬化妝品和食品涂膜防腐領(lǐng)域［4-5］.

納米材料不僅能使殼聚糖涂膜的微觀結(jié)構(gòu)得到較好地改善，且可提高其理化性能，增強(qiáng)其抑菌性能［6］，同時(shí)，還能改善納米粒子與殼聚糖分子間的相容性，有效彌補(bǔ)殼聚糖膜的性能缺陷［7］.前期研究表明，ZnO和Ag/ZnO微球可均勻分布于殼聚糖涂膜中，且Ag修飾ZnO微球可使改性殼聚糖涂膜的力學(xué)性能和抗菌性能進(jìn)一步提高，其中Ag修飾量為0.5%和3.0%時(shí)的改性效果較好［8］.

本文以帶魚(yú)魚(yú)丸為保鮮對(duì)象，測(cè)定Ag/ZnO微球改性前后的殼聚糖涂膜處理后魚(yú)丸的鮮度指標(biāo)變化，研究Ag修飾量對(duì)Ag/ZnO殼聚糖涂膜保鮮性能的影響，以期為魚(yú)丸保鮮提供技術(shù)支持.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與試劑

帶魚(yú)魚(yú)糜購(gòu)自寧波藍(lán)洋水產(chǎn)食品有限公司；殼聚糖（脫乙酰度＞95%），上海晶純?cè)噭┯邢薰?；其他試劑為分析純?cè)噭?

1.2 儀器與設(shè)備

DGG-9053AD型電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)（上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；UV-2550型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津）；SK6210HP型超聲波清洗器（上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司）；TA-XT-PLUS型質(zhì)構(gòu)儀（Stable Mi?cro Systems公司）；LRH-150型生化培養(yǎng)箱（上海恒科技有限公司）；FE20型pH計(jì)（METTLER TOLEDO公司）；CR-400型色彩色差計(jì)（日本KONICA MINOLTA公司）；T25型數(shù)顯型均質(zhì)機(jī)（上海珂淮儀器有限公司）.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 納米Ag/ZnO-復(fù)合涂膜制備

將3.00 g殼聚糖溶于100 mL 20 mL/L冰乙酸溶液中，40℃磁力攪拌條件下溶解.加入6.0 mg改性Ag/ZnO微球粉體，用去離子水將溶液稀釋至200 mL，配制成15 g/L Ag/ZnO-殼聚糖溶液.滴加0.6 mL甘油，繼續(xù)攪拌1 h至攪拌均勻后，將溶液在224 W、53 kHz超聲脫氣處理15 min.取涂膜液40 mL流延于20 cm×20 cm的亞克力板上，30℃烘干12 h，即可制備Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜.將Ag/ZnO微球粉體改為ZnO微球粉體制備ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜，不加Ag/ZnO和ZnO微球粉體制備殼聚糖涂膜.

1.3.2 帶魚(yú)魚(yú)丸的制備

將流水解凍的帶魚(yú)魚(yú)糜切碎后，置于斬拌機(jī)中斬拌1 min，添加15%（w/w）的玉米淀粉，3%（w/w）的鹽和15%（V/w）的去離子水，繼續(xù)斬拌20 min.在魚(yú)丸成型機(jī)中成型后，40℃水浴凝膠30 min之后90℃煮30 min，待其冷卻將魚(yú)丸涂膜、裝袋、封口，于4 ℃冷藏待測(cè).此時(shí)為第0 d，之后分別在第4、8、12、16、20、24 d測(cè)定樣品的鮮度指標(biāo).

1.4 帶魚(yú)魚(yú)丸鮮度指標(biāo)的測(cè)定

使用GB 4789.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》方法測(cè)定帶魚(yú)魚(yú)丸的菌落總數(shù).

參照王當(dāng)豐［9］等的方法稍作修改測(cè)定帶魚(yú)魚(yú)丸的pH.

參照張?chǎng)?0］等的方法并簡(jiǎn)單修訂測(cè)定帶魚(yú)魚(yú)丸的TMA.

使用色差計(jì)測(cè)定魚(yú)丸的L*（亮度），a（紅色/綠色）和b（黃色/藍(lán)色），按下式計(jì)算魚(yú)丸的白度：

參照尹貝貝［11］等的方法稍作修改后測(cè)定帶魚(yú)魚(yú)丸的凝膠強(qiáng)度.

參照國(guó)競(jìng)文等［12］的方法稍加修改測(cè)定帶魚(yú)魚(yú)丸的質(zhì)構(gòu).

1.5 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，用Origin 8.6軟件繪制圖.

2 結(jié)果與討論

2.1 納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸鮮度的影響

殼聚糖涂膜的保鮮性能與其物理化學(xué)性能有關(guān)，主要包括機(jī)械性能、滲透性和光學(xué)性能［13］.在食品貯藏過(guò)程中，良好的機(jī)械性能可以保證涂膜的完整性和阻隔性［14］.前期研究表明，Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜具有優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度和透氣性能［8］.

由圖1（a）可見(jiàn)，魚(yú)丸的菌落總數(shù)隨貯藏時(shí)間增長(zhǎng)逐漸增加.其中，未經(jīng)涂膜處理魚(yú)丸的菌落總數(shù)增加最快，在第8 d達(dá)到5.72 lg cfu/g，超過(guò)魚(yú)丸腐敗變質(zhì)限值5.00 lg cfu/g［15］.經(jīng)涂膜處理后，魚(yú)丸的菌落總數(shù)在前5 d有下降的趨勢(shì)，其中殼聚糖涂膜處理魚(yú)丸的細(xì)菌總數(shù)略高于ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜和Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理的樣品，說(shuō)明殼聚糖具有抗菌性能，可以有效殺死魚(yú)丸中的微生物，并抑制其生長(zhǎng)繁殖.同時(shí)，ZnO和Ag/ZnO微粒子的復(fù)合改性使涂膜的抗菌性能增強(qiáng)，即ZnO和Ag/ZnO微粒子與殼聚糖具有協(xié)調(diào)增效的抗菌性能.在貯藏第16 d，單一殼聚糖涂膜處理的樣品菌落總數(shù)剛好達(dá)到限值，經(jīng)復(fù)合涂膜處理的菌落總數(shù)分別達(dá)到4.87 lg cfu/g、4.80 lg cfu/g和4.86 lg cfu/g.因此，在4℃貯藏條件下，經(jīng)復(fù)合殼聚糖涂膜處理能有效延長(zhǎng)帶魚(yú)魚(yú)丸的貨架期8 d，其中0.5%Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理的效果為最佳.

在魚(yú)丸貯藏的初始階段，帶魚(yú)魚(yú)丸的pH均降低，且涂膜處理使其下降幅度更大（圖1（b）），這是由于殼聚糖溶液中有醋酸存在［16］.在貯藏4 d后，未經(jīng)涂膜處理魚(yú)丸的pH急劇下降，經(jīng)涂膜處理魚(yú)丸的pH略有降低，其中經(jīng)殼聚糖涂膜處理樣品的pH下降幅度略大，而經(jīng)ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜和Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理樣品的pH無(wú)顯著差異.在貯藏期間，未涂膜處理的樣品中微生物會(huì)迅速繁殖，使魚(yú)丸中的淀粉分解產(chǎn)生大量酸性物質(zhì).雖然魚(yú)丸中的蛋白質(zhì)分解會(huì)產(chǎn)生部分堿性物質(zhì)，但堿性物質(zhì)的量遠(yuǎn)小于酸性物質(zhì)，故魚(yú)丸的pH迅速下降.而魚(yú)丸經(jīng)涂膜處理后，其中的微生物繁殖受到強(qiáng)烈制約，使魚(yú)丸內(nèi)的淀粉和蛋白質(zhì)分解速度降低，故魚(yú)丸的pH基本恒定.

三甲胺（TMA）是評(píng)價(jià)水產(chǎn)品新鮮度的重要指標(biāo).氧化三甲胺（TMAO）本身無(wú)味，具有特殊的鮮味，經(jīng)細(xì)菌分解后釋放三甲胺，產(chǎn)生腥臭味［17］.TMA值的變化如圖1（c）所示，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，帶魚(yú)魚(yú)丸的TMA均呈上升趨勢(shì).涂膜處理魚(yú)丸的TMA值顯著低于同期未經(jīng)涂膜處理的樣品，經(jīng)不同涂膜處理的樣品間無(wú)顯著差異.在貯藏20 d后，單一殼聚糖涂膜處理魚(yú)丸的TMA出現(xiàn)較大幅度增長(zhǎng)，經(jīng)0.5%Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理魚(yú)丸的TMA值最低，表明復(fù)合涂膜中的ZnO和Ag/ZnO微粒子具有抑菌性能，且與殼聚糖具有協(xié)同抗菌作用，使魚(yú)丸中的微生物數(shù)量相對(duì)較少，由細(xì)菌導(dǎo)致的TMAO分解的量減少，TMA值較低.

2.2 納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸白度和凝膠強(qiáng)度的影響

白度指標(biāo)能反映魚(yú)丸的色澤和品質(zhì).由圖2（a）可見(jiàn)，在魚(yú)丸貯藏初期，魚(yú)丸的白度略有降低，而后又恢復(fù)，且各樣品的白度值無(wú)顯著性差異，說(shuō)明涂膜處理對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸的白度基本無(wú)影響.在加工和貯藏過(guò)程中，魚(yú)丸受加熱方式，貯藏溫度，產(chǎn)品新鮮度等因素的影響，容易產(chǎn)生凝膠降解現(xiàn)象，導(dǎo)致品質(zhì)下降.因此，保持凝膠強(qiáng)度可以幫助改善魚(yú)丸的質(zhì)量［18］.由圖2（b）可見(jiàn)，帶魚(yú)魚(yú)丸的凝膠強(qiáng)度隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，這是由于樣品的pH變化打破了凝膠體系中的靜電斥力與疏水相互作用之間的平衡，在一定程度上破壞了蛋白質(zhì)的凝膠強(qiáng)度.復(fù)合涂膜處理樣品的凝膠強(qiáng)度顯著高于同期單一殼聚糖涂膜和未涂膜處理的樣品，結(jié)果表明，復(fù)合殼聚糖涂膜能有效減緩魚(yú)丸新鮮度的降低，抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖和蛋白質(zhì)酶活性，延緩蛋白質(zhì)和淀粉的分解，進(jìn)而更好地維持魚(yú)丸的凝膠強(qiáng)度.

2.3 納米Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的影響

如圖3（a）所示，在4℃冷藏期間，帶魚(yú)魚(yú)丸的硬度先升高后降低.帶魚(yú)魚(yú)丸的硬度在儲(chǔ)存前期階段會(huì)增加，這可能是由于魚(yú)丸蛋白質(zhì)在冷藏過(guò)程中發(fā)生變性而凝結(jié)，骨架蛋白質(zhì)的破壞以及保水能力降低所致［19］.12 d后，由于魚(yú)丸中細(xì)菌的繁殖以及某些蛋白質(zhì)或氨基酸的降解，破壞了蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性，導(dǎo)致魚(yú)丸的硬度下降.與未處理樣品相比，經(jīng)涂膜處理后，帶魚(yú)魚(yú)丸的硬度提高，此外，0.5%Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理后樣品的表現(xiàn)出最高的硬度值，是因?yàn)樵撏繉犹幚砜梢杂行б种启~(yú)丸中微生物的生長(zhǎng)和繁殖并減緩蛋白質(zhì)或氨基酸的降解.在圖3（b）中，在貯藏期間，魚(yú)丸的彈性相對(duì)穩(wěn)定.經(jīng)涂膜處理的魚(yú)丸，在貯藏后期彈性略高于未處理的帶魚(yú)魚(yú)丸，這表明帶涂層的魚(yú)丸可有效抑制魚(yú)丸中微生物的生長(zhǎng)和繁殖，有利于維持魚(yú)丸的彈性.由圖3（c，d）可見(jiàn)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，帶魚(yú)魚(yú)丸的咀嚼度和回復(fù)性不斷下降.涂膜處理使帶魚(yú)魚(yú)丸的咀嚼度和回復(fù)性降低減緩，且經(jīng)ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜和Ag/ZnO-殼聚糖復(fù)合涂膜處理的效果更優(yōu).分析認(rèn)為，復(fù)合涂膜在魚(yú)丸表面形成致密涂膜，減緩了魚(yú)丸內(nèi)外的物質(zhì)交換，有效抑制了魚(yú)丸內(nèi)微生物的生長(zhǎng)繁殖及蛋白質(zhì)、淀粉的氧化分解，使貯藏過(guò)程中魚(yú)丸的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化減緩.

3 結(jié)論

本研究中，通過(guò)添加不同Ag修飾量的改性Ag/ZnO納米微球來(lái)制備殼聚糖復(fù)合涂膜，對(duì)帶魚(yú)魚(yú)丸進(jìn)行保鮮性能測(cè)定.發(fā)現(xiàn)添加ZnO和Ag/ZnO微粒子的殼聚糖涂膜都能有效降低魚(yú)丸樣品中微生物的數(shù)量，減少TMA的生成，減緩pH、凝膠強(qiáng)度、回復(fù)性、咀嚼性下降水平，并較好地維持彈性、白度穩(wěn)定，保持帶魚(yú)魚(yú)丸的品質(zhì).表明ZnO和Ag/ZnO微粒子具有較好的抑菌保鮮效果，且能與殼聚糖發(fā)揮協(xié)同增效作用，有效抑制微生物生長(zhǎng)繁殖和蛋白質(zhì)、淀粉分解.此外，0.5%Ag/ZnO殼聚糖涂膜的保鮮效果最優(yōu)，能有效延長(zhǎng)貨架期8 d.因此，將多種納米抗菌材料復(fù)合可為魚(yú)丸的涂膜冷藏保鮮提供一種新的有效方法.