丁香精油-乙烯乙烯醇共聚物活性包裝材料對(duì)南美白對(duì)蝦干貯藏品質(zhì)的影響

沈思遠(yuǎn),曲映紅,施文正,汪之和,李立

(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院,上海,201306)

南美白對(duì)蝦(Litopenaeusvannamei)蛋白質(zhì)含量高,脂肪含量低,富含礦物質(zhì)元素、維生素和多種對(duì)人體有益的氨基酸,肉質(zhì)緊致鮮美,深受消費(fèi)者喜愛(ài),是兼具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水產(chǎn)品[1]。同時(shí)南美白對(duì)蝦對(duì)環(huán)境的要求較低,可以使用多種養(yǎng)殖方式來(lái)進(jìn)行養(yǎng)殖,還具有較強(qiáng)的抗病能力[2],從而可以密集養(yǎng)殖,提高產(chǎn)量并滿足龐大的市場(chǎng)需求。但是南美白對(duì)蝦的高水分含量與豐富的營(yíng)養(yǎng)會(huì)造成大量的微生物生長(zhǎng)繁殖,同時(shí)蝦肉中的內(nèi)源酶也會(huì)造成品質(zhì)的下降[3-4]。由于我國(guó)水產(chǎn)品加工興起較晚以及加工技術(shù)發(fā)展滯后,南美白對(duì)蝦主要是以新鮮或者冰凍的狀態(tài)進(jìn)入市場(chǎng)[5],不易長(zhǎng)期貯藏且附加值低。干燥是一種常見(jiàn)又有效的水產(chǎn)品加工方式,可以給水產(chǎn)品提升附加值并顯著延長(zhǎng)其貯藏期。蝦干制品具有獨(dú)特的風(fēng)味和富有嚼勁的口感,深受消費(fèi)者的喜愛(ài),是一類逐漸興起的蝦加工產(chǎn)品[6]。

雖然蝦干中水分含量與水分活度較低,能夠抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖,但會(huì)發(fā)生脂肪氧化以及返潮等現(xiàn)象,同時(shí)微生物并不是完全無(wú)法在蝦干中生長(zhǎng)繁殖,因此干制南美白對(duì)蝦貯藏過(guò)程中品質(zhì)會(huì)發(fā)生一定程度劣變。包裝可以有效阻止水分、氧氣和微生物等對(duì)食品品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。丁香是一種常見(jiàn)的植物,在我國(guó)種植廣泛。而從丁香中提取的丁香精油是一種具有良好的揮發(fā)性、獨(dú)特香味的天然脂溶性混合物。丁香精油等植物精油已被研究證明具有抗菌作用與抗氧化功效[7-8],被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥等行業(yè)[9],是一種被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)定為安全類產(chǎn)品的添加劑[10]。其主要成分為丁香酚、乙酰丁香酚、β-丁香烯以及水楊酸甲酯等[11],其中丁香酚被認(rèn)為是抑菌的主要有效成分[12]。目前關(guān)于丁香精油的主要研究與應(yīng)用方向集中在果蔬上,在水產(chǎn)品與干制品上應(yīng)用的相關(guān)報(bào)導(dǎo)較少。

由于干制品不能直接接觸液體狀態(tài)的丁香精油,同時(shí)丁香精油成分復(fù)雜,有多個(gè)作用靶點(diǎn)以及其氣味會(huì)影響感官,在我國(guó)丁香精油被劃分為食用香料物質(zhì)[13],不適合直接使用,所以將丁香精油添加到包裝材料中,從而得到含有丁香精油有效成分的包裝方法更加適用于干制品的貯藏,例如劉蒙佳等[14]將丁香精油制成抑菌保鮮襯墊協(xié)同氣調(diào)包裝應(yīng)用在金鯧魚上。本實(shí)驗(yàn)中采用楊輝等[15]的方法將丁香精油加入EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)制成包裝材料,這種材料可以有效提高冷藏草魚的貨架期,并用于干制南美白對(duì)蝦的貯藏。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南美白對(duì)蝦,蝦全長(zhǎng)為(16.0±1.0)cm,購(gòu)于上海市古棕路農(nóng)工商超市；丁香精油(純度100%),廣州漢佰斯日化科技發(fā)展有限公司；EVOH,日本可樂(lè)麗公司；聚乙烯(polyethylene,PE)材料包裝袋；NaCl、三氯乙酸、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA)、可溶性淀粉,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂,上海吉至生化有限公司；乙酸,上海泰坦科技股份有限公司；石油醚、Na2SO4、三氯甲烷,上海柯靈斯試劑有限公司；KI,上海阿拉丁生化科技股份有限公司；0.1 mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液,上海蘭拓生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FGJ-10熱風(fēng)干燥機(jī)恒溫烘箱,德國(guó)DEMASHI公司；MM721 NG1-P1150微波爐,美的集團(tuán)；SZ3002真空保鮮機(jī),艾美特電器有限公司；SHP—2500型低溫生化培養(yǎng)箱,上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LSSL-20雙螺桿擠出機(jī)、LSC-20吹膜機(jī)、XSS-300轉(zhuǎn)矩流變儀,上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；EL204 分析天平,美國(guó)METTLER TOLEDO公司；CR-400 色差計(jì),日本 Minolta 公司；R206B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海申生科技有限公司；DSX-280KB24型手提式壓力蒸汽滅菌鍋,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；HD-3A 型水分活度測(cè)定儀,無(wú)錫市華科儀器儀表有限公司；FE20型pH計(jì),上海美譜達(dá)儀器有限公司；H2050R 高速冷凍離心機(jī),長(zhǎng)沙湘儀有限公司；A25 實(shí)驗(yàn)室小型均質(zhì)機(jī),上海福克設(shè)備有限公司；UV-2450 紫外分光光度計(jì),日本島津公司；Kjeltec2300 全自動(dòng)凱氏定氮儀,丹麥 FOSS 公司；BCM型垂直雙人標(biāo)準(zhǔn)凈化工作臺(tái),蘇凈集團(tuán)安泰公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 保鮮薄膜的制備

參考楊輝等[15]的方法,材料構(gòu)成為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%活性物質(zhì)(丁香精油),其余為EVOH原料樹(shù)脂。薄膜制作方法為：

EVOH原料樹(shù)脂+活性物質(zhì)→雙螺桿擠出→共混改性造粒→單螺桿擠出吹膜設(shè)備→保鮮膜

1.3.2 樣品處理

南美白對(duì)蝦充氧送到實(shí)驗(yàn)室,加冰猝死后去蝦頭、蝦殼與蝦線,清洗后開(kāi)始干燥,先在恒溫烘箱內(nèi)60 ℃熱風(fēng)干燥12 h,之后以385 W的功率微波干燥120 s得到干制南美白對(duì)蝦。等待干制蝦肉冷卻至常溫后,將蝦肉平均放入丁香精油EVOH袋與PE袋中,并用真空保鮮機(jī)封口,之后分別放入4與25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)貯藏,除0 d的樣品外,每5 d取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn),共貯藏30 d。

1.3.3 水分含量的測(cè)定

水分含量參照 GB 5009.3—2016,采用直接干燥法測(cè)定。

1.3.4 水分活度的測(cè)定

參照GB 5009.238—2016食品水分活度的測(cè)定,采用水分活度儀擴(kuò)散法。

1.3.5 色差的測(cè)定

采用色差儀進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定前用標(biāo)準(zhǔn)白板校準(zhǔn)。結(jié)果以L*值(亮度)、a*值(紅色/綠色)和b*值(黃色/藍(lán)色)表示[16]。

1.3.6 pH的測(cè)定

稱量2.00 g樣品,加入18 mL去離子水,均質(zhì)均勻后,10 000 r/min離心10 min,過(guò)濾,使用pH計(jì)測(cè)定濾液的pH[17]。

1.3.7 POV的測(cè)定

稱取至少10 g樣品至錐形瓶中,加入3倍體積的石油醚,避光浸泡至少12 h,Na2SO4過(guò)濾,40 ℃旋蒸得到粗脂肪,在粗脂肪中加入30 mL乙酸-三氯甲烷溶液(3∶2,V/V)與1 mL飽和KI溶液,輕輕搖勻30 s后避光靜置3 min,靜置結(jié)束后加入50 mL蒸餾水與1 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%可溶性淀粉溶液,使上層水相變?yōu)樗{(lán)紫色,最后用Na2S2O2溶液滴至藍(lán)紫色消失。POV按照 GB 5009.227—2016《食品中過(guò)氧化值的測(cè)定》來(lái)計(jì)算。

1.3.8 TBA值的測(cè)定

參考 FAUSTMAN等[18]方法略作修改。稱取1.00 g樣品,加入5 mL 20% 三氯乙酸溶液與4 mL蒸餾水,均質(zhì)均勻后,于4 ℃靜置1 h,靜置結(jié)束后于4 ℃冷凍離心(10 000 r/min) 15 min。濾紙過(guò)濾后將濾液定容至 10 mL,取5 mL樣液至15 mL試管中,并加入5 mL 濃度為0.02 mol/L的TBA溶液,搖勻后用保鮮膜封口并扎數(shù)個(gè)小洞,沸水浴40 min后流水冷卻至室溫,使用紫外分光光度計(jì)在532 nm波長(zhǎng)處測(cè)得其吸光度值A(chǔ)。用蒸餾水作空白,TBA 值=A×7.8,以mg/100 g表示。

1.3.9 TVB-N的測(cè)定

參照 GB 5009.228—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》,采用凱氏定氮儀法測(cè)定。

1.3.10 菌落總數(shù)的測(cè)定

參照 GB 4789.2—2016《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢測(cè)：菌落總數(shù)測(cè)定》,采用倒平板法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

色差測(cè)定10次平行,其余指標(biāo)均平行3次。使用 IBM SPSS Statistics 19軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,多重比較采用Duncan法；采用Origin 17 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分含量與水分活度

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),所有樣品組的水分含量都有所增加,特別是在貯藏早期,水分含量顯著上升,水分活度也隨著顯著上升(圖1、圖2)。在同樣的貯藏時(shí)間下,25 ℃組的水分含量與水分活度明顯低于4 ℃組。不同材料的水分含量與水分活度變化沒(méi)有顯著差異。水分含量的增加應(yīng)該是由于空氣中的濕度較高,在低溫貯藏過(guò)程中,包裝內(nèi)空氣中的水分冷凝形成少量液態(tài)水,導(dǎo)致冷藏組的水分含量增加,特別是在貯藏前期,貯藏后期由于包裝內(nèi)空氣濕度隨著液態(tài)水的生成而降低,使得空氣中的水分不易冷凝,因此在貯藏后期冷藏組的水分含量變化減少,常溫組的水分含量變化較小。隨著水分含量的變化,其水分活度也受到了影響,因?yàn)樵黾拥乃执蠖嗍亲杂伤?所以水分活度有所上升。

圖1 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏 過(guò)程中水分含量的變化Fig.1 Changes in moisture content of dried L.vannamei during storage under different conditions 注：字母不同表示差異顯著(P<0.5),小寫字母表示的是同一種 貯藏方式不同貯藏時(shí)間之間的差異性,大寫字母表示同一 貯藏時(shí)間不同貯藏方式之間的差異性(下圖與下表同)

圖2 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏 過(guò)程中水分活度的變化Fig.2 Changes in water activity of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.2 色差

色差值中L*值表示樣品的亮度,由表1可知,相同的貯藏條件下,丁香精油EVOH組的L*值與PE組非常相近,差異不顯著；而在相同的貯藏時(shí)間,4 ℃組的L*值比25 ℃組略大,貯藏前5 d差異并不顯著,但在之后的貯藏過(guò)程中,4 ℃組的L*值顯著大于25 ℃組。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),各組樣品的L*值基本處于下降趨勢(shì)。

表1 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中L*值的變化Table 1 Changes in L* of dried L.vannamei during storage under different conditions

根據(jù)表2可知,a*值在不同貯藏條件下差異不顯著；在貯藏過(guò)程中有浮動(dòng)變化,整體有所上升,這是由于在貯藏過(guò)程中蝦肉中的蛋白質(zhì)變性,使其與蝦青素間的結(jié)合被破壞,從而讓更多的蝦青素游離出來(lái)加深蝦肉的紅色[19]。

表2 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中 a* 值的變化Table 2 Changes in a* of dried L.vannamei during storage under different conditions

從表3中可以看出,不同的包裝材料對(duì)蝦肉的b*值基本沒(méi)有影響；貯藏時(shí)間對(duì)蝦肉的b*值的影響是有顯著差異的,整體呈下降的趨勢(shì),4 ℃組在貯藏后期其b*值略有上升,而25 ℃組則基本在下降。

表3 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中 b* 值的變化Table 3 Changes in b* of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.3 pH

貯藏過(guò)程中所有樣品組pH整體呈顯著性上升趨勢(shì)(表4),這與吳晨燕等[20]研究結(jié)果一致,這種情況可能是由微生物分解蛋白時(shí)產(chǎn)生的氨基以及其自身的代謝產(chǎn)物所造成的[21],即腐壞程度越高,pH越大。在貯藏前5 d各組樣品pH變化較大,在貯藏中后期除25 ℃ PE組外,pH變化都相對(duì)較小;到30 d貯藏結(jié)束時(shí),25 ℃組pH和4 ℃組相比沒(méi)有大的差別,丁香精油EVOH組的pH低于PE組,說(shuō)明丁香精油EVOH活性包裝材料的保鮮效果較好。

表4 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中 pH 的變化Table 4 Changes in pH of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.4 POV

POV測(cè)定的是脂肪的一級(jí)氧化產(chǎn)物氫過(guò)氧化物的含量,反映油脂酸敗程度[22],是用來(lái)判斷食品氧化程度的重要指標(biāo)。從圖3可知,貯藏過(guò)程中所有樣品組POV基本都呈先上升后下降的趨勢(shì),在貯藏過(guò)程中出現(xiàn)峰值,這與陳霞霞等[23]的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)橘A藏前期蝦肉中的脂肪氧化生成氫過(guò)氧化物的速率高于氫過(guò)氧化物等初級(jí)產(chǎn)物分解成丙二醛這類二級(jí)產(chǎn)物的速率；在貯藏后期,隨著不飽和脂肪酸的不斷氧化與損失,氫過(guò)氧化物的生成速率下降,導(dǎo)致POV下降。除個(gè)別情況外,丁香精油EVOH組的POV整體小于PE組,4 ℃組POV值在貯藏前期較高,在貯藏20 d后顯著下降。表明丁香精油EVOH可以有效抑制氫過(guò)氧化物的產(chǎn)生,而低溫在貯藏前期并不能有效控制氧化。

圖3 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中POV的變化Fig.3 Changes in POV of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.5 TBA值

TBA值測(cè)定的是脂肪的二級(jí)氧化產(chǎn)物醛類(丙二醛)的含量,以此來(lái)確定脂肪的氧化程度,對(duì)于評(píng)價(jià)脂肪氧化的程度有重要作用。同時(shí)這些醛類物質(zhì)氣味閾值低,對(duì)干制品的氣味影響很大,TBA值的升高還會(huì)產(chǎn)生一些較好的風(fēng)味[24]。干制品在干燥的加熱過(guò)程中脂肪酸會(huì)大量氧化,產(chǎn)生二級(jí)氧化產(chǎn)物醛類物質(zhì),所以整體的TBA值都很高。貯藏過(guò)程中,4組樣品TBA值基本處于顯著上升的趨勢(shì)(圖4)。在25 ℃下,丁香精油EVOH組TBA值始終顯著低于PE組；在4 ℃條件下,除貯藏30 d外,丁香精油EVOH組TBA值低于PE組但不顯著。除貯藏30d時(shí)4 ℃PE組與25 ℃丁香精油EVOH組TBA值沒(méi)有顯著差異外，4 ℃組TBA值始終顯著低于25 ℃組。綜上所述,除在低溫短時(shí)間的貯藏外,使用丁香精油EVOH活性包裝材料可以有效抑制干制蝦肉的二級(jí)氧化。

圖4 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中TBA值的變化Fig.4 Changes in TBA of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.6 TVB-N

TVB-N指動(dòng)物性食品在酶、細(xì)菌等作用下,使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)。此類物質(zhì)具有揮發(fā)性,其含量越高,表明氨基酸被破壞的越多,是反映水產(chǎn)品鮮度的主要指標(biāo)。在干燥過(guò)程中,由于熱量傳遞受阻以及蝦肉表面的結(jié)痂現(xiàn)象,蝦肉內(nèi)的微生物與酶能在合適的條件下分解蛋白,產(chǎn)生堿性含氮物質(zhì)；高溫也會(huì)使蝦肉中的蛋白質(zhì)分解,使TVB-N值上升。干燥結(jié)束時(shí)蝦肉的TVB-N值已達(dá)到92.55 mg N/100 g,曾萍[25]也測(cè)得經(jīng)過(guò)45 ℃熱風(fēng)干燥的鯪魚的TVB-N值達(dá)到77.30 mg N/100 g。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),4個(gè)樣品組的TVB-N值不斷上升,從圖5中看出,在貯藏15 d后,25 ℃樣品組中,用丁香精油EVOH組的TVB-N含量顯著低于PE組,說(shuō)明該材料在25 ℃下具有明顯的抗氧化性；4 ℃樣品組中則沒(méi)有這種差異,表明在低溫環(huán)境下丁香精油EVOH活性包裝材料的抗氧化能力不顯著。4 ℃樣品組的TVB-N含量顯著低于25 ℃樣品組,而且隨著貯藏時(shí)間的增加,4 ℃組與25 ℃組的TVB-N含量差值也在不斷增大。以上結(jié)果表明丁香精油EVOH活性包裝材料結(jié)合低溫可以顯著延緩TVB-N值上升。

圖5 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中TVB-N值的變化Fig.5 Changes in total volatile base nitrogen of dried L.vannamei during storage under different conditions

2.7 菌落總數(shù)

菌落總數(shù)是判定貯藏干制南美白對(duì)蝦是否變質(zhì)的重要指標(biāo),微生物代謝產(chǎn)生的蛋白酶等物質(zhì)會(huì)分解水產(chǎn)品中的蛋白、脂肪等,造成腐敗[26-27]。干制結(jié)束時(shí)菌落總數(shù)較低,這是由于在微波干燥階段,蝦肉達(dá)到較高溫度,可以在一定程度上起到滅菌效果[28],但由于溫度不穩(wěn)定且處理時(shí)間較短,無(wú)法徹底滅菌。從圖6中可以看出,在貯藏過(guò)程中4組樣品菌落總數(shù)顯著上升,這與其水分活度在貯藏時(shí)不斷上升有關(guān)。丁香精油EVOH組菌落總數(shù)顯著小于PE組,說(shuō)明丁香精油EVOH活性包裝材料具有明顯的抑菌能力；4 ℃組菌落總數(shù)也始終顯著低于25 ℃組,說(shuō)明控制貯藏溫度可以有效延緩微生物的生長(zhǎng)繁殖。4 ℃丁香精油EVOH組的菌落總數(shù)在同一貯藏時(shí)間下顯著低于其他3組,表明將低溫貯藏與丁香精油EVOH活性包裝材料結(jié)合使用具有較好的抑菌效果。

圖6 干制南美白對(duì)蝦在不同條件貯藏過(guò)程中 菌落總數(shù)的變化Fig.6 Changes in total plate count of dried L.vannamei during storage under different conditions

3 結(jié)論與討論

相較于PE材料,丁香精油EVOH活性包裝材料可有效抑制干制南美白對(duì)蝦在貯藏時(shí)發(fā)生的脂肪與蛋白氧化,同時(shí)還具有抑菌作用與控制干制蝦肉pH的效果,從而長(zhǎng)時(shí)間保持干制蝦肉的品質(zhì),是一種適用于干制蝦肉貯藏的包裝材料。低溫貯藏同樣可以有效抑制氧化與微生物生長(zhǎng)繁殖,但在包裝中容易造成返潮現(xiàn)象使貯藏過(guò)程中干制蝦肉的水分含量與水分活度上升,從而影響干制蝦肉的品質(zhì)。

與PE材料相比,丁香精油EVOH活性包裝材料能顯著降低不同貯藏溫度下貯藏30 d的干制南美白對(duì)蝦的POV、TBA值、TVB-N值與菌落總數(shù),在4 ℃下分別降低53.57%、9.38%、2.34%、20.57%,而在25 ℃下分別降低55.38%、11.21%、6.18%、25.87%。同時(shí)4 ℃下貯藏的干制南美白對(duì)蝦的貯藏品質(zhì)均顯著高于25 ℃,因此將丁香精油EVOH活性包裝材料與低溫相結(jié)合的方式可以有效延緩干制南美白對(duì)蝦貯藏過(guò)程中的品質(zhì)劣變。