玉米須多糖復(fù)合保鮮涂膜劑的制備及對冷鮮肉保鮮性能的研究

◎ 李劭彤，張 鐸，康愛彬，張立永

（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學院，河北 石家莊 050026）

肉類營養(yǎng)物質(zhì)含量高，水分含量高，適宜微生物生長繁殖，再者在貯存和銷售過程中，易受外界設(shè)備和環(huán)境污染，導(dǎo)致其貨架期較短。通常冷鮮肉以菌落總數(shù)為評價指標，在4 ℃下儲存期不超過9 d，10 ℃下儲存期不超過4 d,貨架期短已成為限制冷鮮肉快速發(fā)展的主要因素[1-2]。

傳統(tǒng)塑料包裝由于其自身安全問題和限塑令的實施將逐漸退出市場，取而代之的是安全環(huán)保的天然保鮮劑[2]。玉米須多糖是玉米須主要功能因子之一，占比約為70%，主要由葡萄糖、半乳聚糖、戊聚糖及己糖等構(gòu)成，具有抗腫瘤、降血糖、調(diào)節(jié)免疫、抗氧化等作用，是我國典型的藥食同源物質(zhì)，目前多應(yīng)用于臨床研究與治療，國內(nèi)外對其食用價值研究較少。若將其應(yīng)用價值遷移到食品行業(yè)，可視為可食性涂膜劑的新型優(yōu)質(zhì)資源，市場前景廣闊。

本研究主要以玉米須多糖為基質(zhì)材料，擬加入增稠劑、抑菌劑和抗氧化劑等活性成分，通過有效物質(zhì)的配伍及含量研究，開發(fā)一種新型的可食性保鮮涂膜劑，從而改善冷鮮肉在貯藏期間的顏色、質(zhì)地，最大限度地保留營養(yǎng)成分，為新型保鮮方式的應(yīng)用提供更多數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

豬肉，市售豬外脊；玉米須多糖，實驗室自制；明膠、海藻酸鈉、水溶性殼聚糖、茶多酚、乳酸鏈球菌素，溶菌酶，食品添加劑，鑫泰生物科技有限公司；植酸，食品添加劑，晟發(fā)生物科技有限公司；洋蔥提取物（30∶1），西安優(yōu)碩生物科技有限公司；食品級肉桂精油，江西源上香草料有限公司；甘油，豐益油脂科技（上海）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CP114電子分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；ST2100 pH計，奧豪斯儀器（上海）有限公司；美能達CR-400色差儀，日本柯尼卡美能達；S-X500壓力蒸汽滅菌鍋，TOMY有限公司；SW-CJ潔凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；BPS250生化培養(yǎng)箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；KS-800KDE高功率液晶超聲波清洗器，寶雞新宇光機電有限責任公司。

1.3 試驗設(shè)計與方法

1.3.1 冷鮮肉的處理

選取新鮮豬外脊置于4 ℃冰箱冷藏，待肉的中心溫度降到10 ℃以下時取出，除去筋膜，用滅菌后的刀片切割成約10 cm×5 cm×2 cm的長方體，備用。

1.3.2 單因素試驗

（1）玉米須多糖對冷鮮肉保鮮效果的研究。分別配制0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的玉米須多糖溶液。將處理好的冷鮮肉隨機6份分為一組備用。將處理好的冷鮮肉樣品浸漬于配置好的膜液中2 min后撈出，于室溫下自然晾干，用PE保鮮膜包裹覆蓋，置于4 ℃冰箱中保存，于第6 d測定感官評分、汁液流失率、pH值、色差、揮發(fā)性鹽基氮指標，以未經(jīng)涂膜處理的樣品作為空白對照。

（2）不同增稠劑對冷鮮肉保鮮效果的研究。分別配制0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的海藻酸鈉溶液；4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%的明膠溶液；1.25%、1.50%、1.75%、2.00%、2.25%的殼聚糖溶液，各自分別加入1%的甘油做塑化，室溫下攪拌均勻，超聲脫氣。對冷鮮肉涂膜處理，方法同上，評價指標為汁液流失率、揮發(fā)性鹽基氮。

（3）不同抗氧化劑對冷鮮肉保鮮效果的研究。分別配制0.25%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%的茶多酚溶液；2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%的洋蔥提取物溶液；0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%的植酸溶液，室溫下攪拌均勻，超聲脫氣，對冷鮮肉涂膜處理，方法同上，評價指標為色差、揮發(fā)性鹽基氮。

（4）不同抑菌劑抗菌性能研究。分別配制0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.10%的乳酸鏈球菌素（Nisin）溶液；3 μL/mL、4 μL/mL、5 μL/mL、6 μL/mL、7 μL/mL的肉桂精油溶液；0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的溶菌酶溶液備用。采用測定大腸桿菌抑菌圈試驗法進行抑菌效果的測定。

1.3.3 響應(yīng)面試驗研究

采用Design-Expert 13軟件建立四因素三水平模型方案，以貯藏6 d后的揮發(fā)性鹽基氮為響應(yīng)值，篩選最佳復(fù)合保鮮涂膜劑及其復(fù)配比例，方案見表1。

表1 試驗設(shè)計因素與水平表

1.3.4 驗證試驗

以響應(yīng)面優(yōu)化所得最佳條件處理冷鮮肉，驗證所建數(shù)學回歸方程的正確性。

1.3.5 檢測方法

感官評價依據(jù)GB/T 9959.2—2008 《分割鮮、凍豬瘦肉》，分別從肉的氣味、顏色、黏度、彈性4個方面進行綜合評價；汁液流失率即汁液流失量與原料肉的重量比值；pH值按照GB 5009.237—2016《食品pH的測定》方法測定；色差CR-400全自動色差儀測定L*、a*，b*，每個樣品取3個不同部位進行測量，取平均值；揮發(fā)性鹽基氮按照GB 5009.228—2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》中自動凱氏定氮儀法測定；抑菌圈按照GB/T 39101—2020《多肽抗菌性測定 抑菌圈法》方法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度玉米須多糖對冷鮮肉的保鮮效果

表2為第6 d時不同濃度的玉米須多糖處理冷鮮肉后測得的保鮮指標數(shù)據(jù)。空白組顏色呈紅褐色，有較大的刺鼻氣味，為變質(zhì)肉；而玉米須多糖處理過的肉顏色為鮮紅色或暗紅色，略有氨味，感官評分明顯高于空白組，說明玉米須多糖對冷鮮肉確實有一定的保鮮作用，其中，玉米須多糖濃度在0.7%時感官評分最高，表明該濃度對冷鮮肉的保鮮效果最佳。

表2 不同濃度玉米須多糖保鮮性能表

冷鮮肉隨貯藏顏色會逐漸變褐，這是由于肌紅蛋白氧化所致。L*值表示亮度值，△L*為第6 d和第0 d的亮度差值，△L*值越大，說明肉品光澤度越差；a*值表示紅度值，△a*值為第6 d和第0 d的紅度差值，△a*值越大，說明肉品被氧化程度越深[3]。玉米須多糖濃度在0.7%時有最小色差。

新鮮肉pH值為5.8～6.2，隨著貯藏時間的延長，由于肉中內(nèi)源蛋白和微生物分泌的蛋白分解酶的作用，降解肌肉蛋白質(zhì)為多肽和氨基酸，并釋放堿性集團，而使肉的pH值回升，因此，次鮮肉pH值為6.3～6.6，變質(zhì)肉pH值為6.7以上。經(jīng)涂膜保藏6 d后，對照組已發(fā)生變質(zhì)，玉米須多糖濃度在0.5%、0.7%、0.9%時，實驗組的pH值均在次鮮肉的范圍。

揮發(fā)性鹽基氮是原料肉由于酶和細菌的作用使蛋白質(zhì)分解，而產(chǎn)生的氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)[4]。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，其腐敗程度越深[5]。判定標準為：揮發(fā)性鹽基氮≤15 mg/100 g時，豬肉為一級鮮肉；揮發(fā)性鹽基氮≤25 mg/100 g時，豬肉開始稍有氨味，為二級鮮肉；揮發(fā)性鹽基氮>25 mg/100 g時，豬肉為變質(zhì)肉[6]。據(jù)表2中數(shù)據(jù)可推斷，玉米須多糖涂膜劑濃度在0.7%、0.9%時，冷鮮肉在二級鮮肉范圍內(nèi)，其余均為變質(zhì)肉。這與pH值體現(xiàn)最佳數(shù)據(jù)范圍是一致的，因此，判定最佳條件為玉米須多糖濃度0.7%。

2.2 不同增稠劑對冷鮮肉保鮮效果

對比不同增稠劑涂膜后4 ℃保藏第6 d的相關(guān)指標數(shù)據(jù)，空白組汁液流失率為6.27%，揮發(fā)性鹽基氮值為32.85 mg/100 g；明膠組汁液流失率范圍在0.89%～1.84%，揮發(fā)性鹽基氮值范圍23.76～26.35 mg/100 g；海藻酸鈉組和殼聚糖組汁液流失率范圍在1.43%～4.47%，揮發(fā)性鹽基氮值較明膠組高1.97%～21.04%，明膠組數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于海藻酸鈉組和殼聚糖組，制得的明膠溶液質(zhì)地細膩均勻，涂膜覆蓋性更佳，且在明膠濃度為4%時，有最小的汁液流失率和揮發(fā)性鹽基氮值。

2.3 不同抗氧化劑對冷鮮肉保鮮效果

對比不同抗氧化劑涂膜后4 ℃保藏第6 d的相關(guān)指標數(shù)據(jù)顯示，空白組△L*高達7.805，洋蔥提取物組有較小的色差△L*和△a*，且洋蔥提取物濃度為2%時色差值最小，△L*為1.27，△a*為0.65，這是由于洋蔥提取物本身呈現(xiàn)紅棕色，涂膜后，可使肉紅度值提高，色澤更紅潤，同時，洋蔥提取物中富含花青素、硫醇化合物、大蒜素，有強抗氧化作用和殺菌效果，根據(jù)數(shù)據(jù)對比，說明抗氧化效果最強。

2.4 不同抑菌劑的抑菌效果

大腸桿菌培養(yǎng)48 h后不同的抑菌劑呈現(xiàn)的抑菌圈大小不同，總體來說，溶菌酶組抑菌圈相較乳酸鏈球菌素組和肉桂精油組更大，最大能達到19.2 mm，為1%溶菌酶組；乳酸鏈球菌素組展現(xiàn)出的抑菌圈最大值為18.5 mm，為0.10%Nisin組；肉桂精油組中，4 μL/mL肉桂精油組抑菌圈最大，僅為15.3 mm。對比表明，在此條件下，溶菌酶的抑菌活性更高。

2.5 響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

綜合單因素試驗結(jié)果，依據(jù)表1所設(shè)置的因素和水平，進行四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計實驗，以揮發(fā)性鹽基氮為響應(yīng)值，對數(shù)據(jù)進行分析，得到揮發(fā)性鹽基氮對玉米須多糖（A）、明膠添加量（B）、洋蔥提取物添加量（C）、溶菌酶添加量（D）的二次回歸模型如下：

2.5.1 方差分析

為了進一步驗證模型的可靠性，對回歸方程進行方差分析。模型中F值為42.12，P值＜0.0001，表明該回歸模型極顯著，失擬項的P值為0.1742，表明失擬項不顯著，R2=0.9768，Radj2=0.9536，模型擬合度較好，能反映響應(yīng)面變化并能描述本試驗的結(jié)果，適用于冷鮮肉揮發(fā)性鹽基氮變化的預(yù)測。4個因素對冷鮮肉揮發(fā)性鹽基氮含量的影響順序：明膠>玉米須多糖>溶菌酶>洋蔥提取物，其中，玉米須多糖和明膠對冷鮮肉揮發(fā)性鹽基氮的影響極顯著（P< 0.0001）。

2.5.2 響應(yīng)面模型圖分析

考察兩個因素的交互作用對冷鮮肉揮發(fā)性鹽基氮含量的影響，響應(yīng)面及等高線圖可直觀反映各參數(shù)對響應(yīng)值的影響，見圖1。

圖1 各交互作用的響應(yīng)面圖

由圖1可知，AB、BC、BD之間響應(yīng)面曲面較陡，等高線圖呈橢圓形且數(shù)值較大時較密，表明AB、BC、BD的交互作用對揮發(fā)性鹽基氮含量的影響較大；AC、AD、CD之間響應(yīng)面和等高線較平緩，交互作用不顯著，與方差分析結(jié)果一致。

通過響應(yīng)面軟件分析玉米須多糖復(fù)合保鮮涂膜劑配方的最佳添加量條件為：玉米須多糖0.73%、明膠為4.3 %、洋蔥提取物為1.9 %、溶菌酶為1.0 %。在最佳工藝條件下的揮發(fā)性鹽基氮的值為16.30 mg/100 g。為驗證響應(yīng)面模型預(yù)測的準確性，以此條件做3組平行試驗，得到揮發(fā)性鹽基氮數(shù)值為16.57mg/100 g，相對誤差為1.66%，表明該模型可靠。也就是說，響應(yīng)面優(yōu)化得到的工藝參數(shù)實用價值較高，為冷鮮肉的保鮮提供了數(shù)據(jù)支撐。

3 結(jié)論

本研究以新型涂膜材料玉米須多糖為基質(zhì)開發(fā)一款適用于冷鮮肉的保鮮涂膜劑。通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗優(yōu)化得到配方為：玉米須多糖0.73%、明膠為4.3 %、洋蔥提取物為1.9 %、溶菌酶為1.0 %。進一步的驗證試驗表明，在此條件下，冷鮮肉在儲藏期間，涂膜組樣品的pH值、色差、揮發(fā)性鹽基氮等指標均明顯低于空白組，表明該保鮮涂膜劑有良好的防腐、抗氧化效果。