添加肉桂醛的海藻酸鈉/蟹殼粉雙交聯(lián)水凝膠吸水襯墊對(duì)冷卻肉的保鮮效果

劉金銘， 范 旭， 孔保華， 王 輝

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150030)

冷卻肉是指畜禽宰后經(jīng)過(guò)充分冷卻，并在后續(xù)的加工、貯運(yùn)和銷售過(guò)程中始終保持在-1～7 ℃的生鮮肉。[1]。與熱鮮肉和冷凍肉相比，冷卻肉質(zhì)地柔軟有彈性、滋味鮮美、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高；但是冷卻肉在貯藏過(guò)程中由于微生物的增殖加劇了蛋白質(zhì)和脂肪的氧化分解，使其產(chǎn)生異味，降低了外觀品質(zhì)，特別是產(chǎn)生的黏液會(huì)加快冷卻肉的腐敗變質(zhì)[2]。目前用于解決冷卻肉在貯藏過(guò)程中產(chǎn)生滲出物的方法主要有改善包裝方式(如真空包裝、氣調(diào)包裝等)，浸泡保鮮液(包含合成保鮮劑或天然保鮮劑)，在冷卻肉表面涂抹可食用涂膜以及在冷卻肉包裝盒底部使用吸水墊等[3-4]。而使用吸水墊成本低、安全性高，不會(huì)改變冷卻肉原本的感官特性，因此已成為市面上最常用的防止冷卻肉滲出物污染的方式。目前最常見的商用吸水襯墊是木纖維吸水紙，其制備工藝較為復(fù)雜、吸收率低、無(wú)抑菌效果，且吸收的液體可能會(huì)滲出并發(fā)生反向遷移，導(dǎo)致冷卻肉仍會(huì)在貯藏過(guò)程中接觸到自身的滲出物，保鮮效果不理想[5-6]。

海藻酸鈉(sodium alginate, SA)水凝膠是一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特殊吸水性材料，常被應(yīng)用于生物醫(yī)療、組織工程等領(lǐng)域，但在食品包裝吸水襯墊領(lǐng)域的應(yīng)用研究很少[7]。SA優(yōu)異的閉合性與溶脹性，可以作為傳統(tǒng)木纖維吸水紙的潛在替代品，但其制備方式大多使用非天然的化學(xué)交聯(lián)劑，不利于環(huán)保。如何制備出綠色海藻酸鈉水凝膠吸水襯墊是研究的熱點(diǎn)。

本研究選用負(fù)載不同體積分?jǐn)?shù)肉桂醛的海藻酸鈉水凝膠吸水襯墊用于冷卻肉的托盤包裝，在4 ℃條件與未用吸水墊處理組、使用木纖維吸水紙?zhí)幚斫M對(duì)比，探究肉桂醛對(duì)吸水襯墊性能的影響，同時(shí)分析10 d內(nèi)冷卻肉的pH值、揮發(fā)性鹽基氮(total volatile basic nitrogen, TVB- N)值、菌落總數(shù)、汁液流失率、汁液封存率與揮發(fā)性氣味的變化，以期為冷卻肉的保鮮提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬里脊肉、木纖維吸水紙，哈爾濱比優(yōu)特超市，梭子蟹，哈爾濱南極市場(chǎng)。

SA、CA、GDL，上海阿拉丁試劑有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂，青島高科園海博生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FE20K型pH計(jì)，上海梅特勒- 托利多儀器設(shè)備有限公司；Mastersizer 3000型激光粒度儀，上海絲百吉儀器公司；Nicolet is50型傅里葉變換紅外光譜，賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司；S- 3400N型鎢燈絲掃描電子顯微鏡，日本日立公司；PEN3型便攜式電子鼻氣味分析儀，德國(guó)Airsense 公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1脫乙?；窔し鄣闹苽?/p>

去除蟹殼內(nèi)其他成分后，用超微粉碎機(jī)將蟹殼進(jìn)行粉碎處理至平均粒徑達(dá)10 μm左右。將粉碎后的蟹殼粉(crab shell powder，CSP)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液中，在65 ℃的條件下劇烈攪拌5 h，進(jìn)行脫蛋白處理。將脫蛋白后得到的蟹殼粉反復(fù)水洗直至pH值為7后過(guò)濾，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇水溶液中[料液比(g/mL)為1∶1.5]，在室溫下攪拌6 h進(jìn)行脫色處理，最后進(jìn)行過(guò)濾、烘干。將得到的蟹殼粉加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的氫氧化鈉溶液中，在100 ℃下加熱攪拌3 h后，過(guò)濾水洗到pH值為7，最終得到脫乙?；窔し?(deacetylated CSP，dCSP)，激光粒度儀測(cè)得其平均粒徑為7.9 μm。

1.3.2抑菌水凝膠吸水襯墊的制備

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的海藻酸鈉水溶液，完全溶解后，加入制備好的dCSP，使其與海藻酸鈉的質(zhì)量比為1∶2，并加入等質(zhì)量的甘油。用磁力攪拌器攪拌均勻后向混合溶液中緩慢滴加0.9 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的葡萄糖酸內(nèi)酯?；旌暇鶆蚝笙蛉芤褐械渭尤夤鹑?，最終形成肉桂醛體積分?jǐn)?shù)(以溶液總體積計(jì))為0.3%、0.6%、0.9%、1.2%的混合溶液，充分?jǐn)嚢韬髮⒒旌先芤旱谷肽＞咧?，將未加入肉桂醛的海藻酸鈉/蟹殼粉雙交聯(lián)水凝膠吸水襯墊命名為dSG，負(fù)載不同體積分?jǐn)?shù)肉桂醛的雙交聯(lián)水凝膠吸水襯墊分別命名為dSG/CA0.3、dSG/CA0.6、dSG/CA0.9、dSG/CA1.2，自然干燥后的水凝膠膜放入恒溫恒濕箱(溫度為30 ℃，相對(duì)濕度為55%)中平衡48 h后用于后續(xù)測(cè)試。

1.3.3抑菌水凝膠吸水襯墊結(jié)構(gòu)與性能表征

1.3.3.1 抑菌水凝膠吸水襯墊結(jié)構(gòu)測(cè)定

利用傅里葉紅外光譜對(duì)不同抑菌水凝膠吸水襯墊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，選定的波長(zhǎng)范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為32次。

1.3.3.2 抑菌水凝膠吸水襯墊機(jī)械性能測(cè)定

利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試不同抑菌水凝膠吸水襯墊的機(jī)械性能(彈性模量E、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度)，將各樣品剪成10 mm×50 mm的條狀矩形，機(jī)器的測(cè)試速度為1 mm/s，初始距離設(shè)置為35 mm，每個(gè)樣品重復(fù)進(jìn)行5次測(cè)試，結(jié)果取平均值。

1.3.3.3 抑菌水凝膠吸水襯墊溶脹率與凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

將不同抑菌水凝膠吸水襯墊與木纖維吸水紙均裁剪成10 mm×30 mm的條狀矩形，測(cè)定初始質(zhì)量，記為M1；將矩形樣品浸沒在含有20 mL蒸餾水的錐形瓶中，放入搖床室溫下震蕩24 h后取出，用濾紙擦干表面水分后測(cè)定質(zhì)量，記為M2。溶脹率計(jì)算見式(1)。將測(cè)定完的水凝膠膜放入烘箱，烘干至恒重后測(cè)定質(zhì)量，記為M3。凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)w計(jì)算見式(2)。

(1)

(2)

1.3.3.4 抑菌水凝膠吸水襯墊微觀結(jié)構(gòu)觀察

將不同抑菌水凝膠吸水襯墊進(jìn)行液氮快速冷凍后脆斷，利用鎢燈絲掃描電子顯微鏡觀察其放大1 000倍的斷面結(jié)構(gòu)，加速電壓為10 kV。

1.3.3.5 抑菌水凝膠吸水襯墊抑菌性分析

采用抑菌圈法，對(duì)制得的水凝膠吸水襯墊進(jìn)行抑菌性分析。用打孔器將不同的抑菌水凝膠吸水襯墊打成直徑為1 cm的圓片，并置于紫外燈下48 h滅菌備用。將大腸桿菌(E.coliATCC25922)、金黃色葡萄球菌(S.aureusATCC13565)、沙門氏菌(SalmonellaATCC14028)與單增李斯特菌(ListeriamonocytogenesATCC19117)分別活化并傳代培養(yǎng)2次，稀釋至1×107～1×108CFU/mL。然后在營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板中分別加入0.1 mL的4種菌懸液，涂布均勻，得到含菌平板。將紫外滅菌后的抑菌水凝膠吸水襯墊圓片貼于平板正中間，置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)24 h，用游標(biāo)卡尺測(cè)量并記錄抑菌圈直徑。

1.3.4抑菌水凝膠吸水襯墊保鮮效果測(cè)定

將抑菌水凝膠吸水襯墊剪裁成適當(dāng)大小放入托盤底部，再將新鮮豬里脊肉切成2塊正方體(5 cm×5 cm×5 cm)置于上方，用保鮮膜將托盤封口。分別設(shè)置無(wú)吸水墊處理組、木纖維吸水紙?zhí)幚斫M與不同肉桂醛體積分?jǐn)?shù)的抑菌水凝膠吸水襯墊處理組，置于4 ℃冰箱中，分別于第0、2、4、6、9、10天測(cè)定不同組的TVB- N值、菌落總數(shù)、pH值、汁液流失率和汁液封存率與揮發(fā)性氣味種類的信息。

1) TVB- N值測(cè)定。GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》中半微量定氮法。

2) 菌落總數(shù)測(cè)定。GB/T 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》。

3) pH值測(cè)定。取10 g肉，加入90 mL去離子水，充分震蕩后靜置30 min，過(guò)濾后得到濾液，測(cè)定濾液的pH值。

4) 汁液流失率與汁液封存率測(cè)定。包裝之前測(cè)量各組樣品質(zhì)量記為m1，貯藏相應(yīng)天數(shù)后從冷鮮柜中取出各組樣品，用濾紙擦干樣品表面汁液稱重記為m2，每組平行測(cè)試3次，結(jié)果取平均值。汁液流失率按式(3)計(jì)算。

(3)

包裝之前各組吸水襯墊質(zhì)量記為m3，貯藏相應(yīng)天數(shù)后從冷鮮柜中取出吸水襯墊稱重記為m4，每組平行測(cè)試3次，結(jié)果取平均值。汁液封存率按式(4)計(jì)算。

(4)

5)揮發(fā)性氣味測(cè)定。精確稱取3 g肉樣于頂空密封瓶中，室溫下放置3 h使揮發(fā)性物質(zhì)處于平衡狀態(tài)，隨后進(jìn)行電子鼻氣味分析，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。電子鼻參數(shù)為采樣時(shí)間間隔1 s，預(yù)采樣時(shí)間5 s，自清洗時(shí)間100 s，歸零時(shí)間10 s，進(jìn)樣流量300 mL/min，樣品測(cè)定時(shí)間90 s。傳感器為W1C(芳烴物質(zhì))、W5S(氮氧化合物)、W3C(氮類，芳香組分)、W6S(氫化物)、W5C(芳香烯烴、極性化合物)、W1S(烷類化合物)、W1W(硫化物)、W2S(醇類、醛酮類)、W2W(含硫有機(jī)物、芳香組分)和W3S(長(zhǎng)鏈烷烴)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Statistix 8.1軟件，顯著性分析(P<0.05)使用Tukey HSD程序，繪圖采用Origin 2020軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 抑菌水凝膠吸水襯墊結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

圖1 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的傅里葉紅外光譜分析

2.2 抑菌水凝膠吸水襯墊機(jī)械性能分析

表1展示了木纖維吸水紙、純海藻酸鈉膜與不同抑菌水凝膠吸水襯墊的彈性模量E、斷裂伸長(zhǎng)率與拉伸強(qiáng)度。從表1可以看出，傳統(tǒng)木纖維吸水紙顯示出最低值，這說(shuō)明吸水紙的機(jī)械性能較差，在外力的作用下易斷。純海藻酸鈉膜相較于抑菌水凝膠吸水襯墊的彈性模量與拉伸強(qiáng)度更低，斷裂伸長(zhǎng)率更高，展現(xiàn)出了較強(qiáng)的延展性和較弱的抗拉伸能力。由于Ca2+交聯(lián)與聚電解質(zhì)相互作用，雙交聯(lián)水凝膠吸水襯墊的彈性模量與拉伸強(qiáng)度明顯提高，而斷裂伸長(zhǎng)率降低，表示材料的剛性與強(qiáng)度增強(qiáng)，延展性降低。這是由于內(nèi)部交聯(lián)度的提高與形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)限制了多糖聚合物鏈的流動(dòng)，使材料的韌性提高。添加肉桂醛后可以看出，肉桂醛對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響很大程度上取決于肉桂醛加入量，隨著肉桂醛體積分?jǐn)?shù)的增加，抑菌水凝膠吸水襯墊的斷裂伸長(zhǎng)率與拉伸強(qiáng)度不斷上升，而彈性模量下降，并在肉桂醛體積分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)達(dá)到最大，這可能是由于加入的肉桂醛分布均勻，使水凝膠空間結(jié)構(gòu)更加致密，而肉桂醛的塑化性則會(huì)增加海藻酸鈉分子鏈的靈活性，進(jìn)而使材料的延展性增強(qiáng)、剛性減小且不易拉斷[16]。而當(dāng)肉桂醛體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.2%，抑菌水凝膠吸水襯墊的彈性模量與拉伸強(qiáng)度發(fā)生了相反的變化趨勢(shì)，因?yàn)檩^高體積分?jǐn)?shù)的肉桂醛不均勻地聚集在一起，使蟹殼粉與海藻酸鈉基體的生物相容性下降[17]。

表1 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的機(jī)械性能

2.3 抑菌水凝膠吸水襯墊溶脹率與凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析

溶脹率是衡量吸水墊吸水性能的重要指標(biāo)，直接影響吸水材料可吸收液體的多少。表2展示了不同樣品的溶脹率與凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純海藻酸鈉膜具有較差的疏水性，在浸泡24 h后逐漸溶解，因此對(duì)其溶脹率不予探討。從表2可以看出，傳統(tǒng)木纖維吸水紙的溶脹率為276.40%，而未添加肉桂醛的水凝膠吸水襯墊的溶脹率則達(dá)到了2 690.42%，顯示出優(yōu)異的吸水能力。這是因?yàn)镃a2+交聯(lián)與聚電解質(zhì)雙重交聯(lián)作用，使水凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部能夠容納更多的液體[18]。隨著肉桂醛體積分?jǐn)?shù)的增加， 抑菌水凝膠吸水襯墊的溶脹率逐漸下降，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象是由于肉桂醛作為一種疏水物質(zhì)存在于水凝膠吸水襯墊三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔洞內(nèi)，導(dǎo)致吸水襯墊吸收水分的空間減小。另一種原因是肉桂醛的加入增加了多糖鏈靈活性，使海藻酸鈉的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，最終導(dǎo)致復(fù)合材料的溶脹率降低[16]。但制得的抑菌水凝膠吸水襯墊溶脹率仍是傳統(tǒng)木纖維吸水紙的2倍以上，相較于靜電紡絲納米纖維吸水襯墊(150%～500%)與其他水凝膠吸水襯墊(117%～250%)，抑菌水凝膠吸水襯墊的溶脹率顯著提升[5,19-20]，在冷卻肉托盤包裝中具有更好地吸收滲出物并封存的能力。而加入肉桂醛對(duì)材料整體的凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)并沒有顯著影響。

表2 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的溶脹率與凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.4 抑菌水凝膠吸水襯墊微觀結(jié)構(gòu)分析

圖2展示了不同抑菌水凝膠吸水襯墊斷裂面的電子掃描顯微鏡(SEM)圖。從圖2可以看出，未添加肉桂醛時(shí)，水凝膠吸水襯墊的斷裂面相對(duì)比較粗糙，甚至可觀察到在斷裂過(guò)程中與基質(zhì)相分離的蟹殼粉。而當(dāng)肉桂醛體積分?jǐn)?shù)增加至0.9%時(shí)，水凝膠吸水襯墊斷裂面逐漸趨于平滑，這證明了適量的肉桂醛能在基體內(nèi)均勻分布且增強(qiáng)蟹殼粉與海藻酸鈉之間的相容性。然而當(dāng)肉桂醛的體積分?jǐn)?shù)增加到1.2%時(shí)，水凝膠吸水襯墊的斷裂面出現(xiàn)褶皺，這是因?yàn)楦唧w積分?jǐn)?shù)的肉桂醛分布不均勻，聚集在一起，降低了肉桂醛與薄膜間的相容性。Ke等[21]在肉桂醛/玉米淀粉復(fù)合抑菌膜的性能研究中也得到了類似的結(jié)論，添加少量肉桂醛的復(fù)合膜橫截面表面光滑，但當(dāng)肉桂醛體積分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時(shí)，肉桂醛發(fā)生了聚集。抑菌水凝膠吸水襯墊的掃描電鏡結(jié)果也與機(jī)械性能與溶脹性結(jié)果吻合。

圖2 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的斷裂面微觀結(jié)構(gòu)

2.5 抑菌水凝膠吸水襯墊抑菌性分析

圖3與表3展示了抑菌水凝膠吸水襯墊對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌與單增李斯特菌的抑菌效果與抑菌直徑。由圖3、表3可以看出，抑菌水凝膠吸水襯墊對(duì)4種致病菌均表現(xiàn)出明顯的抑制作用。抑菌圈直徑與肉桂醛的體積分?jǐn)?shù)之間存在明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系，且肉桂醛對(duì)金黃色葡萄球菌與單增李斯特菌的抑制效果優(yōu)于大腸桿菌與沙門氏菌。這歸因于肉桂醛可以破壞致病菌細(xì)胞膜的完整性，改變細(xì)胞膜通透性[22]，而革蘭氏陰性菌的外部有一層親水膜，會(huì)減少肉桂醛作為疏水物質(zhì)的滲透[23]，因此同一種抑菌水凝膠吸水襯墊對(duì)革蘭氏陰性菌的大腸桿菌與沙門氏菌的抑菌圈比革蘭氏陽(yáng)性菌的金黃色葡萄球菌與單增李斯特菌小。綜合抑菌水凝膠吸水襯墊的各項(xiàng)性能，選擇添加肉桂醛體積分?jǐn)?shù)為0.6%與0.9%的抑菌水凝膠吸水襯墊用于后續(xù)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

圖3 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的抑菌效果

表3 不同抑菌水凝膠吸水襯墊的抑菌直徑

2.6 抑菌水凝膠吸水襯墊保鮮效果分析

2.6.1冷卻肉蛋白質(zhì)氧化程度分析

冷卻肉在貯藏過(guò)程中，蛋白質(zhì)會(huì)被微生物分解成氨基酸，這些氨基酸由于微生物分泌酶的影響會(huì)發(fā)生脫羧作用，進(jìn)而生成有機(jī)堿，使肉呈堿性[1]。因此，TVB- N值反映了冷卻肉的蛋白質(zhì)氧化程度，是肉新鮮度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一般來(lái)講TVB- N≤0.15 mg/g 可以稱之為鮮肉。冷卻肉在貯藏過(guò)程中的TVB- N值變化如圖4。所有處理組的TVB- N值隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，表明豬肉的新鮮度逐漸下降。在貯藏相同時(shí)間內(nèi)，無(wú)吸水墊處理組的TVB- N值最高，dCSG/CA0.6與dCSG/CA0.9抑菌水凝膠吸水襯墊處理組的TVB- N值顯著低于木纖維吸水紙?zhí)幚斫M與無(wú)吸水墊處理組(P<0.05)，而2個(gè)抑菌水凝膠吸水襯墊處理組間差異不明顯(P>0.05)。無(wú)吸水墊處理組在貯藏第6天時(shí)，其TVB- N值超過(guò)了0.15 mg/g，且可以聞到明顯的腐臭味，說(shuō)明此時(shí)豬肉已腐敗變質(zhì)。在貯藏第8天時(shí)，dSG/CA0.6與dSG/CA0.9處理組的TVB- N值分別為0.11、0.10 mg/g，其他組均腐敗變質(zhì)。直至貯藏第10 天時(shí)，dSG/CA0.6處理組的TVB- N值才達(dá)到0.15 mg/g，而dSG/CA0.9處理組仍未變質(zhì)(0.14 mg/g)。由此可見，dSG/CA0.9抑菌水凝膠吸水襯墊能更有效地抑制蛋白質(zhì)氧化分解，延緩TVB- N的產(chǎn)生，與未用吸水墊的豬肉樣品相比，可將冷卻肉的貨架期延長(zhǎng)4 d。

圖4 貯藏過(guò)程中不同處理組冷卻肉TVB- N值的變化

2.6.2冷卻肉菌落總數(shù)分析

菌落總數(shù)是衡量冷卻肉是否變質(zhì)的重要指標(biāo)，當(dāng)肉的菌落總數(shù)大于6 lg(CFU/g)時(shí)就可以稱之為變質(zhì)肉，菌落總數(shù)在4～6 lg(CFU/g)可以稱之為次鮮肉，而菌落總數(shù)小于4 lg(CFU/g)的肉可稱之為新鮮肉[24]。貯藏過(guò)程中，各組菌落總數(shù)變化見圖5。從圖5可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組的菌落總數(shù)逐漸上升，當(dāng)貯藏到第2天時(shí)，無(wú)吸水墊組與木纖維吸水墊處理組的菌落總數(shù)已經(jīng)超過(guò)4 lg(CFU/g)，變?yōu)榇熙r肉，而dSG/CA0.6與dSG/CA0.9處理組仍保持新鮮。當(dāng)貯藏到第6天時(shí)，無(wú)吸水墊處理組的菌落總數(shù)已經(jīng)達(dá)到了6.11 lg(CFU/g)，而木纖維吸水紙、dSG/CA0.6、dSG/CA0.9處理組的菌落總數(shù)分別為5.54、5.11、4.76 lg(CFU/g)(P<0.05)。這說(shuō)明在第6天時(shí)，只有無(wú)吸水墊處理組發(fā)生變質(zhì)。當(dāng)貯藏到第10天時(shí)，木纖維吸水紙、dSG/CA0.6、dSG/CA0.9處理組菌落總數(shù)分別達(dá)到6.45、6.11與5.91 lg(CFU/g)(P<0.05)，水凝膠吸水襯墊處理組展現(xiàn)出更低的菌落總數(shù)，且dSG/CA0.9處理組仍未變質(zhì)。這是由于木纖維吸水紙可以吸收豬肉的部分滲出物，但其溶脹率較低，保鮮效果不佳。而水凝膠吸水襯墊憑借高溶脹率與閉合性將冷卻肉滲出的汁液封閉在三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，有效防止豬肉與滲出物的接觸，抑制微生物的滋生。此外肉桂醛不斷從水凝膠吸水襯墊基體中緩釋出來(lái)，影響腐敗菌細(xì)胞膜上脂肪酸的分布與連接，抑制細(xì)胞中酶的活性，影響細(xì)胞的增殖與分裂，有效殺死豬肉中的腐敗菌[25]。菌落總數(shù)的結(jié)果與TVB- N的結(jié)果吻合，4個(gè)處理組中dSG/CA0.9的保鮮效果較佳。

圖5 貯藏過(guò)程中不同處理組冷卻肉菌落總數(shù)的變化

2.6.3冷卻肉的pH值分析

冷卻肉在4 ℃貯藏過(guò)程中pH值會(huì)發(fā)生較大的變化。圖6展示了4組樣品在貯藏過(guò)程中的pH值變化。由圖6可以看出，4組樣品隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)pH值逐漸上升，這是由于貯藏過(guò)程中，微生物消耗托盤包裝中的氧氣，細(xì)菌大量增殖，致使豬肉中的蛋白質(zhì)被分解而產(chǎn)生胺類物質(zhì)。在同一貯藏期內(nèi)，與無(wú)吸水墊組相比，木纖維吸水紙?zhí)幚斫M的pH值更低(P<0.05)，而dSG/CA0.6與dSG/CA0.9抑菌水凝膠吸水襯墊處理組的pH值最小，但在貯藏的前6 d，dSG/CA0.6與dSG/CA0.9差異不明顯(P>0.05)，在貯藏第10天時(shí)，dSG/CA0.6、dSG/CA0.9組的pH值均顯著低于無(wú)吸水墊處理組與木纖維吸水紙?zhí)幚斫M(P<0.05)，且低于無(wú)吸水墊處理組時(shí)第6天的pH值。這歸因于抑菌水凝膠吸水襯墊強(qiáng)大的溶脹性，可以將冷卻肉貯藏過(guò)程中滲出的血水吸收，改善冷卻肉的接觸環(huán)境，延緩微生物的繁殖。除此之外抑菌水凝膠吸水襯墊閉合性與抑菌性較好，防止了冷卻肉與吸水墊之間因?yàn)閿D壓而導(dǎo)致的液體回滲，抑制冷卻肉中腐敗菌的生長(zhǎng)，清潔保鮮效果更強(qiáng)[26]。

圖6 貯藏過(guò)程中不同處理組冷卻肉pH值的變化

2.6.4冷卻肉汁液流失率與汁液封存率分析

冷卻肉在貯藏的過(guò)程中，會(huì)滲出血水產(chǎn)生汁液流失，降低冷卻肉的感官品質(zhì)。不同處理組冷卻肉的汁液流失率與汁液封存率如圖7。由圖7可知，冷卻肉的汁液流失率隨貯藏時(shí)間的增加而增大，其中未用吸水墊組汁液流失率最大。使用吸水墊可以降低冷卻肉的汁液流失率，dSG/CA0.6與dSG/CA0.9抑菌水凝膠吸水襯墊處理組汁液流失率低于木纖維吸水紙?zhí)幚斫M，證明抑菌水凝膠吸水襯墊的保鮮效果更強(qiáng)。此外，在貯藏前4 d，所有吸水材料組的汁液封存率均為100%，而4 d后木纖維吸水紙組的汁液封存率逐漸下降，說(shuō)明汁液流出量已超過(guò)木纖維吸水紙的最大吸收量，且未被封存的液體受到擠壓后發(fā)生一定程度的回滲，回滲則會(huì)加快冷卻肉腐敗變質(zhì)。dSG/CA0.6與dSG/CA0.9抑菌水凝膠吸水襯墊組在貯藏期間的汁液封存率則一直保持100%，說(shuō)明滲出物完全封存于水凝膠膜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，未發(fā)生回滲。研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了制備的抑菌水凝膠膜的優(yōu)異吸水性與閉合性，在冷卻肉托盤包裝保鮮方面具有一定的應(yīng)用前景。

圖7 貯藏過(guò)程中不同處理組冷卻肉汁液流失率與汁液封存率變化

2.6.5冷卻肉揮發(fā)性氣味分析

電子鼻是一種仿生嗅覺分析技術(shù)，可以快速、精準(zhǔn)的鑒別并評(píng)估不同處理組的冷卻肉在貯藏過(guò)程中的揮發(fā)性氣味信息[27-28]。不同處理組冷卻肉的揮發(fā)性氣味分析見圖8。由圖8(a)可以看出，與第0天相比，貯藏到第6天與第10天，所有處理組在傳感器W2S、W1W、W1S、W6S與W5S的響應(yīng)值均有較大變化。這說(shuō)明樣品在貯藏過(guò)程中產(chǎn)生了大量的醇類物質(zhì)、硫化物、烷類物質(zhì)、氫化物與氮氧化合物，因?yàn)樨i肉在腐敗過(guò)程中，細(xì)菌繁殖會(huì)產(chǎn)生大量的CO2、H2S、烷類物質(zhì)與揮發(fā)性鹽基氮。而未使用吸水墊處理組在這些傳感器的響應(yīng)值變化幅度最大，使用木纖維吸水紙的處理組響應(yīng)值變化略有降低，抑菌水凝膠吸水襯墊處理組的響應(yīng)值變化幅度最小，說(shuō)明本研究制備的綠色雙交聯(lián)抑菌水凝膠吸水襯墊可以有效抑制冷卻肉揮發(fā)性氣味的變化，延緩豬肉腐敗變質(zhì)。

圖8 貯藏過(guò)程中不同處理組冷卻肉電子鼻與PCA結(jié)果

圖8(b)中第一主成分(PC1)與第二主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為76.4%與18.5%，累計(jì)求和為94.9%(>85%)，說(shuō)明可以較好地反映不同處理組的指標(biāo)信息。第0天的樣品與貯藏第6天的抑菌水凝膠吸水襯墊處理組分布在第一主成分的正軸，其他處理組位于第一主成分的負(fù)軸。說(shuō)明新鮮肉樣與貯藏第6天的2種抑菌水凝膠吸水襯墊處理組的氣味較為接近，樣品仍處于新鮮狀態(tài)。在貯藏第10天時(shí)由于全部處理組均已腐敗變質(zhì)，因而產(chǎn)生的揮發(fā)性氣味相似。其中使用2種抑菌水凝膠吸水襯墊的處理組散點(diǎn)距離較近，離未使用吸水墊處理組與使用木纖維吸水紙?zhí)幚斫M的距離較遠(yuǎn)，這與W1W、W1S、W6S與W5S傳感器對(duì)應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)有關(guān)。

3 結(jié) 論

本研究使用了一種綠色簡(jiǎn)單的交聯(lián)方式，制備出負(fù)載不同體積分?jǐn)?shù)肉桂醛的海藻酸鈉/蟹殼粉雙交聯(lián)水凝膠吸水襯墊。由掃描電鏡結(jié)果可知，水凝膠吸水襯墊基體與肉桂醛(體積分?jǐn)?shù)<1.2%)具有很好的相容性，且展現(xiàn)出較強(qiáng)的機(jī)械性能。由于Ca2+與聚電解質(zhì)雙交聯(lián)作用，抑菌水凝膠吸水襯墊的溶脹率均高于700%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)木纖維吸水紙與目前制備出的其他生物基吸水襯墊(150%～500%)。此外，肉桂醛的成功負(fù)載使水凝膠吸水襯墊對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、沙門氏菌與單增李斯特菌均顯示出優(yōu)異的抑菌能力。將抑菌水凝膠吸水襯墊應(yīng)用在冷卻肉的托盤包裝中，可以將吸收的滲出物封存在基體內(nèi)部，防止發(fā)生傳統(tǒng)市售木纖維吸水紙或靜電紡絲納米纖維吸水墊因擠壓或傾倒造成的反滲現(xiàn)象。與無(wú)吸水墊處理組、木纖維吸水紙?zhí)幚斫M相比，dSG/CA0.6與dSG/CA0.9水凝膠吸水襯墊可以延緩豬肉的pH值上升，減緩蛋白質(zhì)氧化，抑制微生物生長(zhǎng)，降低汁液流失率，將滲出汁液完全封存并減少特定揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生，有效將冷卻肉的保質(zhì)期延長(zhǎng)了4 d(相較于無(wú)吸水墊處理組)。本研究制備的抑菌水凝膠吸水襯墊不僅可能在冷卻肉的保鮮領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景，還可以提高廢棄蟹殼的綜合利用率，綠色環(huán)保。負(fù)載不同抑菌物質(zhì)，探究不同抑菌物質(zhì)對(duì)冷卻肉感官特性的影響與水凝膠吸水襯墊保持完全閉合性所能承受的最大重量是進(jìn)一步研究方向。