抑菌紙對吐司保鮮作用

汪志強(qiáng)， 楊福馨

（上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海201306）

吐司是西式面包的一種，是以高筋面粉為主要原料制作而成的烘焙食品。 吐司營養(yǎng)美味，易于消化吸收，食用方便，在日常生活中頗受人們喜愛[1]。但由于吐司營養(yǎng)豐富并且含有較高的水分，在室溫25 ℃條件下2 d 左右就會發(fā)霉變質(zhì)， 保質(zhì)期較短，不僅容易造成食物浪費，而且誤食變質(zhì)的吐司會危害人們的健康。 對于吐司的包裝，市面上普遍使用的是聚丙烯（polypropylene，PP）薄膜或者牛皮紙與薄膜的復(fù)合材料，然而這些包裝不能對吐司進(jìn)行抗菌保鮮。 因此，研制出利用包裝材料來控制并防止吐司在儲藏期間發(fā)霉變質(zhì)尤為重要。

抗菌保鮮功能是食品包裝領(lǐng)域重要的研究課題，目前這方面還缺乏研究。 抗菌保鮮功能性包裝材料通過緩慢釋放具有抗菌保鮮作用的成分，可避免直接向食品中添加防腐劑， 并且無須在低溫、氣調(diào)等條件下儲藏，操作簡便，可從根源上抑制食品品質(zhì)劣變，保證食品安全[2]。

聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）是一種無毒無害，環(huán)境友好的親水性高分子聚合物[3]。 聚乙烯醇樹脂顆粒與水混合加熱溶化后涂布于紙上能夠成膜，可以改善紙的機(jī)械性能和阻隔性能，并且使紙具有一定的熱封性能。 脫氫乙酸鈉是一種安全型食品防霉保鮮劑，得到聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織的認(rèn)可[4]。 脫氫乙酸鈉對食品中的細(xì)菌、霉菌等微生物有著較強(qiáng)的抑菌作用，廣泛應(yīng)用于面包、肉制品、果蔬制品等食品[5-6]。 脫氫乙酸鈉溶于PVA 溶液無不良?xì)馕?，具有良好的溶解性和穩(wěn)定性，可以與PVA 很好地結(jié)合，使之具有抗菌性能[7]。 山梨糖醇是一種具有持水保濕功能的特殊甜味劑，無臭，有清涼的甜味[8]。 添加適量的山梨糖醇可防止食品干裂、老化，保持新鮮柔軟及色香味[9]，延長食品貨架期限。

作者將PVA、脫氫乙酸鈉、山梨糖醇與牛皮紙結(jié)合制備得到抑菌紙， 將抑菌紙作為內(nèi)包裝，PP 薄膜作為外包裝來包裝吐司， 與僅僅采用PP 薄膜包裝以及未采取包裝的吐司對比質(zhì)構(gòu)、色差、水分活度、菌落總數(shù)、熱力學(xué)特性的差異，進(jìn)行保鮮作用研究。 旨在為延長吐司保質(zhì)期，改善吐司儲藏品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑 吐司：購于上海海洋大學(xué)附近面包店（同一批次生產(chǎn)的新鮮吐司，無防腐劑）；牛皮紙（質(zhì)量密度為80 g/m2）：購于蚌埠天成包裝科技股份有限公司；PP 薄膜：作者所在實驗室自制。

聚乙烯醇（PVA，聚合度1 799）：購于上海精析化工科技有限公司；脫氫乙酸鈉（食品級）：購于上海崇明生化制品廠有限公司；山梨糖醇（食品級）：購于蘇州市明華糖醇有限公司； 平板計數(shù)瓊脂（PCA）：購于青島海博生物技術(shù)有限公司。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備 AZY-SERIES 型涂膜器：安卓源科技有限公司產(chǎn)品；SZ-A30002 型電子天平： 諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)儀： 英國Stable Micro Systems 公司產(chǎn)品；CR-400 型色差儀： 日本柯尼卡美能達(dá)產(chǎn)品；AquaLab 4 型水分活度測試儀： 美國Decagon 公司產(chǎn)品；Labconco 型超凈工作臺： 美國Labconco 公司產(chǎn)品；MIR154 型恒溫培養(yǎng)箱：日本三洋電機(jī)生物醫(yī)藥株式會社產(chǎn)品；823e 型差示掃描量熱儀（DSC）：梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；不銹鋼反應(yīng)釜（定制型）：上海遠(yuǎn)懷化工科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 實驗方法

1.2.1 PVA 抗菌液的制備 參考張勇等[10]的方法，并作修改。將PVA 顆粒用蒸餾水清洗后置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃干燥8 h，準(zhǔn)確稱取干燥后的PVA顆粒6 kg 于反應(yīng)釜中，再加入44 L 蒸餾水，在反應(yīng)釜中65 ℃恒溫溶脹2 h。 設(shè)置反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為30 r/min，溫度為95 ℃，連續(xù)攪拌4 h 后加入2.5 kg 脫氫乙酸鈉和1.5 kg 山梨糖醇繼續(xù)攪拌0.5 h，最終完全溶解得到PVA 抗菌液。

1.2.2 抑菌紙的制備 抑菌紙的制備采用表面涂布法。 首先將牛皮紙裁切成30 cm×18 cm 大小，用移液器吸取15 mL 配制好的PVA 抗菌液于牛皮紙上， 再用涂膜器在常溫下涂布30 s 使之均勻分布，涂布方向均為橫向與縱向交替進(jìn)行且涂布次數(shù)相同，然后在調(diào)溫為60 ℃的烘箱中干燥30 min，即制得抑菌紙。

1.2.3 抑菌紙保鮮實驗設(shè)計 抑菌紙的表面有一層PVA 膜，因此具有熱封性能。 將抑菌紙的長邊對折，在超凈工作臺里將吐司裝入后進(jìn)行三邊熱壓封口， 再用尺寸為40 cm×20 cm 的PP 薄膜作為外包裝進(jìn)行熱封。 單獨的PP 薄膜包裝尺寸與抑菌紙一致（30 cm×18 cm），以同樣的方式裝入后熱封，用不采取包裝的吐司作為對照。 在室溫（25±1） ℃、相對濕度（75±1）%的條件下儲藏，分別在第0、2、4、6、8天對吐司質(zhì)構(gòu)、色差、水分活度、菌落總數(shù)和熱焓值進(jìn)行測定。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)測定 使用TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)儀的2次咀嚼測試法（TPA）測定儲藏第0、2、4、6、8 天吐司的質(zhì)構(gòu)，探頭接觸的位置均為吐司的中心。 參數(shù)設(shè)置：探頭型號為P/36R，測前速度2.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度1.0 mm/s，壓縮形變50%，感應(yīng)力5g，2 次壓縮間隔5 s[11]。

1.2.5 色差測定 使用CR-400 型色差儀測定儲藏第0、2、4、6、8 天吐司的L*、a*、b*值， 測試前先進(jìn)行校準(zhǔn)，測試時探頭接觸的位置均為吐司的中心。

1.2.6 水分活度測定 使用AquaLab 4 型水分活度測試儀測定儲藏第0、2、4、6、8 天吐司的水分活度（AW值）。 要求保證所有樣品溫度相同且均為室溫，同時每次取吐司進(jìn)行測試時應(yīng)迅速，避免水分蒸發(fā)。 每次測試取吐司中心部位2.0 g 置于樣品盤中，再放在水分活度儀測試腔體中進(jìn)行測定[12]。

1.2.7 菌落總數(shù)測定 菌落總數(shù)的測定按照GB 4789.2—2016 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》[13]規(guī)定的方法，采用平板記數(shù)法，測得每克樣品中的菌落總數(shù)。

1.2.8 熱焓值測定 使用差示掃描量熱儀分別測定儲藏第0、2、4、6、8 天吐司的熱焓值ΔH。 取吐司中心部位10.0 mg 放入樣品盤內(nèi)密封， 設(shè)置升溫速率10 ℃/min，掃描溫度范圍為25～150 ℃，以空白樣品盤作為對照，記錄熱焓值ΔH[14-15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各項試驗指標(biāo)至少做3 次重復(fù)試驗，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示， 用Origin 8.5 軟件作圖。 采用SPSS Statistics 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，運用方差分析法（ANOVA）進(jìn)行顯著性檢驗，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 吐司儲藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化

吐司的2 次咀嚼測試測得的參數(shù)包括硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性等，可以用來檢驗吐司的品質(zhì)特性[16]。其中硬度、咀嚼性與吐司的品質(zhì)成負(fù)相關(guān)，彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性與吐司的品質(zhì)成正相關(guān)[17]。未采取包裝的吐司由于水分快速蒸發(fā)變硬，在上述參數(shù)下無法測得質(zhì)構(gòu)指標(biāo)數(shù)值，因此只測了PP膜和紙塑復(fù)合材料包裝的吐司質(zhì)構(gòu)。

表1 和表2 分別為PP 薄膜和紙塑復(fù)合材料包裝吐司儲藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化。 由表1 和表2 可知，吐司的硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、回復(fù)性隨著儲藏時間均在逐漸變差。 與PP 薄膜包裝相比，紙塑復(fù)合材料包裝的吐司在8 d 儲藏期內(nèi)，其硬度、咀嚼性參數(shù)上升變緩，彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性下降同樣變緩， 說明在一定程度上抑制了吐司口感的劣變，這是因為內(nèi)包裝紙上涂布的抗菌PVA 膜含有山梨糖醇，能夠在一定程度上保持吐司的水分，維持吐司的組織結(jié)構(gòu)，從而延緩品質(zhì)劣變的趨勢。

表1 PP 薄膜包裝吐司儲藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化Table 1 Texture changes of toast packed with PP film during storage

表2 紙塑復(fù)合材料包裝吐司儲藏過程中質(zhì)構(gòu)的變化Table 2 Texture changes of toast packed with composite packaging during storage

2.2 吐司儲藏過程中色差的變化

色澤是評價吐司品質(zhì)的重要指標(biāo)，能夠很大程度影響人們對產(chǎn)品的接受度。 表3 是吐司3 種儲藏方式的色差變化。

色差儀中的L*為明暗度， 數(shù)值越大則越明亮；a*為紅綠色，其正值表示偏紅，負(fù)值表示偏綠；b*為黃藍(lán)色，其正值表示偏黃，負(fù)值表示偏藍(lán)[18]。由表3可知， 使用本試驗制備的紙塑復(fù)合材料包裝的吐司，在儲藏8 d 時其亮度下降最少，偏綠和偏黃的程度同樣最小，而無包裝的吐司色澤很快變得暗淡發(fā)黃。 這是因為脫氫乙酸鈉起到抗氧化的作用，同時抑制了微生物的代謝活動， 抑制其對糖類的分解，減少了美拉德反應(yīng)的發(fā)生。

表3 吐司儲藏過程中色差的變化Table 3 Changes in color difference during toast storage

2.3 吐司儲藏過程中水分活度的變化

在食品的儲藏過程中，AW值與食品的穩(wěn)定性和安全性直接相關(guān)。AW值高，則水分的結(jié)合程度低。圖1 是吐司儲藏過程中水分活度的變化。由圖1 可知，3 種儲藏方式的吐司水分活度隨儲藏時間呈下降趨勢。 無包裝的吐司由于沒有包裝的阻隔作用水分快速蒸發(fā)，水分活度下降顯著。 紙塑復(fù)合材料包裝相較于PP 薄膜包裝，吐司的水分活度有小幅下降，這是因為山梨糖醇具有較好的保水性，與吐司中的自由水形成結(jié)合水，減少了自由水的含量，起到降低水分活度的作用[19]。

圖1 吐司儲藏過程中水分活度的變化Fig. 1 Changes in water activity during toast storage

2.4 吐司儲藏過程中菌落總數(shù)的變化

根據(jù)GB 7099—2015 規(guī)定的微生物限量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)吐司的菌落總數(shù)不超過1×104CFU/g 時， 則該項指標(biāo)一定符合要求。 表4 是吐司儲藏過程中菌落總數(shù)的變化。 由表4 可知，使用PP 薄膜包裝的吐司由于適宜的溫度和水分活度， 菌落總數(shù)急劇增加；無包裝的吐司菌落總數(shù)先快速增加，隨后由于水分活度的下降，增長變得緩慢；使用紙塑復(fù)合材料包裝的吐司由于內(nèi)包裝紙涂布了脫氫乙酸鈉，阻止了外界微生物的進(jìn)入，同時通過緩慢釋放作用使包裝內(nèi)環(huán)境處于抑菌狀態(tài)， 對菌落的生長有較強(qiáng)的抑制作用，保證了吐司在8 d 儲藏期內(nèi)菌落總數(shù)未超標(biāo)，抑菌作用顯著。

表4 吐司儲藏過程中菌落總數(shù)的變化Table 4 Changes in the total number of colonies during toast storage

2.5 吐司儲藏過程中熱焓值的變化

測定吐司的熱焓值是衡量吐司老化的重要指標(biāo)[20]。吐司在儲藏期間會發(fā)生老化現(xiàn)象，吐司老化的表現(xiàn)為表面光澤變差、硬化掉渣、風(fēng)味消失、水分和可溶性淀粉減少等[21]。

由圖2 可知，3 種儲藏方式的吐司熱焓值ΔH隨儲藏時間呈上升趨勢。 吐司的老化速率與水分含量有重要關(guān)系。 無包裝的吐司由于水分的不斷蒸發(fā)，ΔH上升較快，老化程度顯著。 紙塑復(fù)合材料包裝相較于PP 薄膜包裝，吐司的ΔH上升變緩，這是因為山梨糖醇的保水性，部分與吐司中的自由水結(jié)合，提高了吐司持水能力，延緩了吐司的老化，所以熱焓值較低。

圖2 吐司儲藏過程中ΔH 的變化Fig. 2 Changes in ΔH during toast storage

3 結(jié) 語

本試驗中將PVA、脫氫乙酸鈉與山梨糖醇結(jié)合應(yīng)用于牛皮紙制備得到抑菌紙， 將其作為內(nèi)包裝，PP 薄膜作為外包裝來包裝吐司，與僅僅采用PP 薄膜包裝以及未采取包裝的吐司進(jìn)行對比。 結(jié)果表明，由于抑菌紙含有抗菌保鮮功能的脫氫乙酸鈉和持水保濕功能的山梨糖醇，因此使用抑菌紙作為內(nèi)包裝的吐司，其質(zhì)構(gòu)和色差指標(biāo)的劣變變緩，水分活度有小幅下降， 菌落總數(shù)的增長得到有效抑制，老化焓值的增長也得到延緩。

本試驗中制備的紙塑復(fù)合材料可有效延長吐司貨架期，提高吐司儲藏品質(zhì)。 但本試驗中尚有遺留的問題，后續(xù)將研究食品防腐劑的復(fù)配作用對抑菌紙抑菌防霉功能的影響。