明膠-納米粒子復(fù)合膜的制備及其對水產(chǎn)品的保鮮作用

中圖分類號：S983 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 1000-4440（2025）05-1009-12

Abstract：In this study，chitosan nanoparticles （NPs）loaded with DL-3-phenyllacticacid were incorporated intoa gelatin（GE）matrixtofabricate gelatin-nanoparticlecomposite films（GE-NP）.Theefectsof different chitosannanoparticle concentrations（0， 2% ， 4% ， 6% ， 8% ，and 10% ）on the properties of the composite films were investigated. The results showed that，considering mechanical properties，ultraviolet（UV）barrer properties，oxygenbarrier properties，water vaporbarrierproperties，and antimicrobialproperties，the gelatin- 8% nanoparticle composite film （GE-NP ） 8% exhibitedthebestperformance.Low-fieldnuclearmagnetic resonance and variable-field nuclear magnetic resonance analysesrevealed that theinteractions between nanoparticles and gelatin molecules enhanced the crosslinking strength of the GE-NP 8% composite film，reduced the free

volume，and made its structure morecompact.Inthefish preservationexperiment，onday1Oof storage，thered-greenval

ue （ a^* ）and yellow-blue value （ b^* ）of fish treated with GE-NP were found to be closer to those of fresh fish.On day 10 8%

of storage，compared with fish treated with polyethylene film and gelatin film，the pH value，total volatile basic nitrogen

content （TVB- N ），thiobarbituric acid content（TBA），and total viable count（ TVC ）of fish treated with GE-NP in8%

creased to aleser extent.Meanwhile，the declineintextureparameters such as hardness，elasticity，cohesiveness，and

chewiness of the fish was also less pronounced.In summary，the GE-NP 8% composite film can effectively slow down the

qualitydeteriorationoffishandextenditsshelf life.Theresultsofthisstudycanprovideatheoreticalbasisandtechnical

support for extending the shelf life and maintaining the quality of aquatic products.

Key words：chitosan nanoparticles；gelatin；preservation film；barier properties；antimicrobial properties

近年來，隨著居民生活水平的提升、生活節(jié)奏的加快以及網(wǎng)絡(luò)銷售的推廣，預(yù)制菜行業(yè)得到了快速發(fā)展。然而，即配型預(yù)制菜在儲存、運輸期間極易受到微生物污染而腐敗變質(zhì)。特別是水分和蛋白質(zhì)含量高的水產(chǎn)品預(yù)制菜，更易因脂肪氧化、蛋白質(zhì)降解及微生物活動而品質(zhì)劣變[1]。水產(chǎn)品的品質(zhì)劣變不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還嚴(yán)重制約了水產(chǎn)品行業(yè)的進一步發(fā)展。因此，探索一種有效的水產(chǎn)品保鮮手段具有重要的科學(xué)意義和廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的常溫（氣調(diào)、超高壓、輻照等）保鮮措施和低溫（冷藏、凍藏）保鮮措施結(jié)合使用化學(xué)防腐劑的保鮮手段能夠最大限度地保持水產(chǎn)品原有的營養(yǎng)價值和風(fēng)味。然而，大量化學(xué)防腐劑在殺菌的同時也可能帶來食品安全隱患，氣調(diào)和超高壓等保鮮手段對設(shè)備要求較高，輻照保鮮產(chǎn)生的羥基自由基會加速水產(chǎn)品的氧化[2]。覆膜保鮮是一種有效的保鮮方法，可以延緩食品氧化、水分蒸發(fā)和微生物的生長繁殖，延長食品的貨架期。與不可降解的石油基塑料保鮮膜（聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯等）相比，生物基保鮮膜具有可持續(xù)性、生物相容性、抗菌性、抗氧化性，受到廣泛關(guān)注[3-4]。生物基保鮮膜按種類可分為單一組分薄膜（多糖基薄膜、蛋白基薄膜、脂類薄膜等）和復(fù)合保鮮膜。其中，單一組分薄膜受限于其分子結(jié)構(gòu)特征，存在機械性能差、阻隔能力弱、生物活性不足等問題[5]。研究發(fā)現(xiàn)，添加了抗菌劑、抗氧化劑的復(fù)合保鮮膜能夠有效改善單一組分薄膜的不足，提升其抗菌、抗氧化能力，從而延緩水產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)。Chen等利用明膠、海藻酸鈉和聚乳酸制備的明膠復(fù)合保鮮膜具有較強的阻隔性能和抗菌性能，能夠有效抑制冷藏條件下的鱸魚蛋白質(zhì)降解和脂肪氧化。Liu等[7]利用明膠、殼聚糖和百里香精油制備的復(fù)合保鮮膜結(jié)構(gòu)致密且表面光滑，能夠通過干擾微生物碳水化合物、氮和核苷酸的代謝抑制微生物的增殖，維持冷藏條件下金鯧魚魚肉的品質(zhì)。付瑞敏等利用殼聚糖、甘油和茶渣提取物制備了一種兼具抗菌性和抗氧化性的活性保鮮膜，可以有效維持鮮切蘋果的硬度和維生素C含量，表現(xiàn)出優(yōu)異的保鮮效果。

本研究擬將負(fù)載DL-3-苯乳酸的殼聚糖納米粒子（NP）添加至明膠（GE）基體中，制成明膠-納米粒子復(fù)合膜（GE-NP），并探究該復(fù)合膜的力學(xué)性能、紫外線阻隔性能、氧氣阻隔性能、水蒸氣阻隔性能和抑菌性能，旨在為延長水產(chǎn)品保質(zhì)期及保持其品質(zhì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1 試驗試劑

明膠、殼聚糖、三聚磷酸鈉、碳酸鉀、亞甲基藍、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、DL-3-苯乳酸購自上海麥克林生化科技有限公司；硼酸、乙二胺四乙酸二鈉購自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；甲基紅、乙醇、鹽酸、氯化鈉購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2試驗儀器

分光測色計（分光式）（型號CM-700d，日本KONICAMINOLTA公司產(chǎn)品）;pH計（型號FE28，梅特勒-托利多（上海）有限公司產(chǎn)品）；恒溫恒濕培養(yǎng)箱（型號SN-HWS-250B，上海尚普儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品）;全溫度振蕩培養(yǎng)箱（型號HZQ-F100，太倉華大實驗儀器科技有限公司產(chǎn)品）；質(zhì)構(gòu)儀（型號TMS-PRO，美國FTC公司產(chǎn)品）；低場核磁共振分析儀（型號NMI20，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產(chǎn)品）；1T研究級快速場循環(huán)核磁共振分析儀（型號FFC2000，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產(chǎn)品）；大容量高速臺式冷凍離心機（型號H2050R，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品）；高速分散均質(zhì)機（型號T25，德國IKA公司產(chǎn)品）；水蒸氣透過率測試儀（型號C390H，濟南蘭光機電技術(shù)有限公司產(chǎn)品）；氧氣透過率測試儀（型號C230H，濟南蘭光機電技術(shù)有限公司產(chǎn)品）；紫外-可見分光光度計（型號E220，美國賽默飛世爾科技公司產(chǎn)品）。

1.3 試驗方法

1.3.1納米粒子的制備參照Zhang等9的方法制備納米粒子。具體步驟如下：稱取 0.2g 殼聚糖溶于200mL1% （體積分?jǐn)?shù)）乙酸溶液中，待殼聚糖完全溶解后加入 40mg DL-3-苯乳酸，并用 10mol/LNaOH 調(diào)節(jié)溶液 pH 至5。隨后，向溶液中滴加 30mL1 mg/mL 三聚磷酸鈉溶液，同時劇烈攪拌 30min 。攪拌結(jié)束后，將殼聚糖納米粒子懸浮液以 13000r/min 離心 30min ，棄去上清液，加入蒸餾水重復(fù)離心、洗滌2次。加入 10mL 蒸餾水，混勻后冷凍干燥 48h ，制得負(fù)載有DL-3-苯乳酸的納米粒子（NP）。

1.3.2明膠-納米粒子復(fù)合膜（GE-NP）的制備稱取適量明膠加入 100mL 蒸餾水中，室溫靜置 ^1h 使其充分水化。加入 10% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）甘油，加熱攪拌至完全溶解。稱取適量殼聚糖納米粒子分散于60mL蒸餾水中，攪拌至完全分散。將明膠溶液和納米粒子懸浮液按一定比例混合均勻后，倒入培養(yǎng)皿中干燥，得到明膠復(fù)合保鮮膜（GE-NP）。GE、GE-NP_2% 、 GE-NP_4% 、 GE-NP_6% 、 GE-NP_8% 、 GE-NP_10% 分別表示復(fù)合膜中納米粒子的添加量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0、2%4%6%8%10% 。

1.3.3X射線光電子能譜（XPS）分析使用X射線光電子能譜儀，X射線源采用單色AI Kα 射線，人射角度為 30^° ，檢測速度為 500eV/min ，掃描范圍為0～1200eV 。

1.3.4低場核磁共振分析利用NMI20核磁共振成像分析儀研究GE-NP聚合物的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)強度。掃描次數(shù)（NS）為16，回波時間 （TE） 為 0.2ms ，等待時間 （TW） 為 4000ms ，回波計數(shù)（NECH）為 15000 。1.3.5變場核磁共振分析使用FFC2000快速循環(huán)變場核磁共振儀研究GE-NP復(fù)合膜的自由體積，測定復(fù)合膜在不同磁場強度下的縱向弛豫時間（T₁）^[11] 。測試條件如下：極化時間 （TP） 和延遲回收時間（RD）分別為0.2s和 0.5s ，掃描次數(shù)為2次，衰減幅度（ATTR）為 2db ，磁場強度為 1～8MHz ，以 MnCl₂ 為標(biāo)準(zhǔn)樣品進行校準(zhǔn)。

1.3.6復(fù)合膜力學(xué)性能測定采用島津AGS-X試驗機在室溫環(huán)境下（ 25^°C ，相對濕度 60% ）測試復(fù)合膜的力學(xué)性能，應(yīng)變速率為 50mm/min 。測試前，在測試環(huán)境中平衡 ^48h ，每種復(fù)合膜測試3次，取平均值。

1.3.7復(fù)合膜顏色及透光率測定使用CM-700d分光測色儀測量GE-NP的顏色變化。用白板校準(zhǔn)后，測量并記錄GE-NP膜的 L^* （亮度） a^* （紅綠值）和 b^* （黃藍值）。采用紫外-可見分光光度計測定復(fù)合膜在 200～800nm 波長的透過率。短波紫外線（UVC） （200～280nm ）、中波紫外線（UVB）（ 280～320nm ）和長波紫外線（UVA）（ 320～400 nm）的阻隔率計算如下：

式中， T（λ） 為薄膜的平均透過率， d（λ） 為帶寬， λ 為波長。

1.3.8水蒸氣透過率與氧氣透過率測定依據(jù)GB/T1037-2021，采用C390H水蒸氣透過率測試系統(tǒng)測定復(fù)合膜的水蒸氣透過量。測試條件如下：流程模式設(shè)置為循環(huán)模式，吹掃上下腔時間設(shè)為 30s ，預(yù)熱時間為 2h ，以氮氣作為載氣，試驗溫度為（ 23±2 ） C ，濕度為 90%±2% 。將待測膜切成直徑為10.5cm 的圓片，每種復(fù)合膜測定3次，取平均值。

依據(jù) GB/T1038-2022 ，采用 C230H 氧氣透過率測試系統(tǒng)測定復(fù)合膜的氧氣透過量。測試條件如下：流程模式設(shè)置為循環(huán)模式，吹掃上下腔時間設(shè)為30s，預(yù)熱時間為 ^2h 。以氮氣作為載氣，氧氣作為滲透氣體。試驗溫度設(shè)為（ 23±2 ） C ，濕度設(shè)為50%±2% 。將待測膜切成直徑為 10.5cm 的圓片，每種復(fù)合膜測定3次，取平均值。

1.3.9抑菌率測定參照Roy等[10]的方法并稍作修改，使用菌落計數(shù)法評估GE-NP的抗菌性能。將大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在 37^°C 下振蕩培養(yǎng)18h，梯度稀釋至 1×10⁶CFU/mL 。隨后，將 50mg 薄膜加入 50mL 含有 1×10⁶ CFU/mL細菌的胰酪大豆肺液體培養(yǎng)基中，并在 37^°C 下振蕩培養(yǎng) 24h 。將培養(yǎng)液梯度稀釋，接種在瓊脂平板上，計算菌落數(shù)量。以不加薄膜的培養(yǎng)液作為對照，檢測GE-NP復(fù)合膜的抗菌性能。薄膜的抑菌率計算公式如下：

抑菌率

式中， n₁ 為不加薄膜培養(yǎng)液的菌落數(shù)，單位CFU/mL n₂ 為添加薄膜的培養(yǎng)液的菌落數(shù)，單位CFU/mL 。

1.3.10魚肉色澤測定將鮮活草魚擊暈，去頭、去皮、去內(nèi)臟，用無菌水將魚肉沖洗干凈，將魚肉切成3cm×3cm×2cm 的魚塊并隨機分為4組。在無菌操作臺中，分別用經(jīng)過紫外線照射的聚乙烯膜（PE）、明膠膜（GE）和明膠- 8% 納米粒子復(fù)合膜（ GE-NP_8% ）包裹魚肉，以無膜包裹的魚肉作為對照。將魚肉置于培養(yǎng)皿中， 4^°C 保存，每2d取1次魚肉。用白板校準(zhǔn)后，利用CM-700d分光測色儀測量魚肉的 L^* 值 ?^b* 值和 c^* 值。

1.3.11魚肉 ΔpH 值測定參照繆函霖等[12]的方法，稱取 2g 魚肉，加入 20mL 蒸餾水，用分散均質(zhì)機攪打均勻，靜置 30min 后測定 ΔpH

1.3.12魚肉揮發(fā)性鹽基氮含量（TVB-N）測定參考郭全友等[13]和吳海虹等[14]的方法并稍作修改，稱取 4g 魚肉，加入 20mL 蒸餾水，均質(zhì) 1min ，靜置30min 后過濾。在玻璃擴散Ⅲ中滴加 1mL 濾液、1mL 飽和碳酸鉀溶液、 .1mL 硼酸吸收液和1滴混合指示劑，用玻璃蓋密封后放入恒溫培養(yǎng)箱中， 37°C 靜置 ^2h ，用 0.01mol/L 鹽酸滴定。計算公式如下：

式中， TVB–N 為揮發(fā)性鹽基氮含量，單位 mg/g v₁ 為試驗組鹽酸滴定消耗的體積，單位 σ_mL;v2 為空白組鹽酸滴定消耗的體積，單位 mL c₁ 為鹽酸濃度，單位 moVL;m₁ 為魚肉重量，單位 g 。

1.3.13硫代巴比妥酸含量（TBA）測定參考楊晴晴等[15]的方法并稍作修改，稱取 2Δg 魚肉，加入20mL 三氯乙酸，劇烈攪拌 1min 后，在 50% 條件下振蕩 30min 。過濾后吸取 5mL 上清液，加人 5mL 硫代巴比妥酸溶液， 90^qC 水浴 30min 。冷卻至室溫后在波長 532nm 處測定吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算。計算公式如下：

式中，TBA為硫代巴比妥酸含量（以丙二醛計），單位 mg/kg;c₂ 為丙二醛質(zhì)量濃度，單位 μg/mL;v₃ 為濾液體積，單位 mL;m₂ 為魚肉重量，單位g。

1.3.14魚肉菌落數(shù)測定參照張曦鵬等[16的方法并稍作修改，稱取 10g 魚肉置于無菌均質(zhì)袋中，加入 90mL 無菌生理鹽水，均質(zhì)拍打 2min ，吸取上清液梯度稀釋，選取合適濃度的稀釋液涂布平板，于 37^qC 恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) ^48h ，檢測魚肉中菌落數(shù)。

1.3.15魚肉質(zhì)構(gòu)分析參考Li等[17]的方法并稍作修改，采用TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀測定草魚魚肉的質(zhì)構(gòu)。測試條件如下：選用直徑為 7.5cm 、量程為100N的探頭，速度為 1mm/s ，形變程度為 50% ，觸發(fā)力為 5Π_g 。以硬度、膠黏性、彈性和咀嚼性作為魚肉品質(zhì)的評價指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗結(jié)果以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，利用SPSS26.0軟件進行顯著性分析，使用 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1GE-NP的X射線光電子能譜分析

X射線光電子能譜（XPS）可用于分析復(fù)合膜中的元素組成、化學(xué)狀態(tài)和分子間的相互作用[18]。如圖1A所示，明膠膜和GE ?NP_8% 復(fù)合膜的XPS光譜主要標(biāo)記峰為C1s 284.9eV ）、 N1s（399.9eV 和01s （531.9eV ）[19]。C1s光譜圖中， C₁ 峰（283.0eV ）代表C-C或者C-H之間的化學(xué)鍵，具有這種化學(xué)鍵的基團在材料表面通常表現(xiàn)出疏水性; C₂ 峰（ 284.8eV ）代表C-O或者C-N之間的化學(xué)鍵，與材料的交聯(lián)程度相關(guān)； C₃ 峰 （286.7eV ）代表 C=0 或者 0-C=0 結(jié)構(gòu)，含有這些官能團的材料表面通常具有親水性[20]。如圖1B所示，添加 8% 納米粒子后， GE-NP_8% 復(fù)合膜的 C₁ 峰高度降低， C₂ 峰高度增加， C₃ 峰高度增加，表明復(fù)合膜表面的親水性增強和聚合物網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)強度提升，這主要是因為復(fù)合膜中極性基團的暴露和氫鍵數(shù)量的增加[2I]。明膠膜的N1s光譜圖中，位于 395.7eV.396.0eV 和397.7eV 的峰分別代表 和 C-N/N-H （圖1C）；明膠膜的01s光譜圖中，位于 527.4eV.528.5 eV 和 529.6eV 的峰分別代表 C=0/N-C=0， C-OH和C-O-C（圖1D）。加入納米粒子后， GE-NP_8% 復(fù)合膜的N1s和O1s光譜圖中，各個峰向右偏移，表明結(jié)合能增加，這主要是因為明膠分子和納米粒子之間氫鍵相互作用[20]

A為X射線光電子能譜全譜;B為C1s譜圖;C為N1s譜圖;D為O1s譜圖。GE：明膠膜;GE- ?NP_8% ：明膠 -8% 納米粒子復(fù)合膜。

2.2GE ?NP_8% 復(fù)合膜的低場核磁共振和變場核磁共振分析

橫向弛豫時間（ T₂ 可以反映GE-NP復(fù)合膜的氫鍵結(jié)合程度及分子網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)強度[22]。 T₂ 值越小，表明復(fù)合膜中氫鍵的交聯(lián)強度越高。如圖2A所示，與明膠膜相比， GE-NP_8% 復(fù)合膜的橫向弛豫時間減小，表明納米粒子的加入提升了 GE-NP_8% 復(fù)合膜的物理交聯(lián)強度。這主要是因為納米粒子和明膠分子通過氫鍵產(chǎn)生相互作用，這種非共價鍵作用可以有效提高復(fù)合膜的交聯(lián)密度和交聯(lián)強度。

循環(huán)變場核磁共振可以測定薄膜縱向弛豫時間（ T_?1） ，進而評估復(fù)合膜的自由體積和阻隔性能。如圖2B所示，隨著磁場強度的增加，明膠膜和GE-NP_8% 復(fù)合膜的縱向弛豫時間呈現(xiàn)降低趨勢。此外，在 1～8MHz 的磁場強度下，GE- ?NP_8% 復(fù)合膜的縱向弛豫時間小于明膠膜，表明GE- ?NP_8% 復(fù)合膜的自由體積小于明膠膜[23]。這是因為納米粒子占據(jù)了薄膜分子間的交互通道，且納米離子和明膠分子之間的相互作用使 GE-NP_8% 復(fù)合膜更加致密，從而進一步減小其自由體積。

2.3GE-NP復(fù)合膜的力學(xué)性能分析

在室溫環(huán)境和應(yīng)變速率為 50mm/min 的條件下，對GE-NP復(fù)合膜的力學(xué)性能進行測試。如表1所示，添加納米粒子的 GE- ?NP_2% 、 GE-NP_4% 、GE-VP_6%，GE-NP_8%，GE-NP_10% 復(fù)合膜的抗拉強度、斷裂伸長率、楊氏模量、斷裂韌性均顯著高于明膠膜（ Plt; 0.05）。納米粒子與明膠之間的相互作用能夠耗散應(yīng)力，從而實現(xiàn)復(fù)合膜的增強與增韌。 GE-NP_10% 復(fù)合膜的抗拉強度最大，為 （92.55±2.43 ） MPa ，GE-NP_10% 復(fù)合膜抗拉強度是明膠膜的1.98倍；GE-NP_8% 復(fù)合膜的斷裂伸長率最大，為8. 13%±0.38% ，GE- .NP_8% 復(fù)合膜的斷裂伸長率是明膠膜的1.57倍；

GE- ?NP_10% 復(fù)合膜的楊氏模量最大，為 （2.38±0.11 ）GPa ，GE- ?NP_10% 復(fù)合膜的楊氏模量為明膠膜的1.65倍;GE- ?NP_8% 復(fù)合膜的斷裂韌性最大，為 （4.49±0. 19）MJ/m³ ，GE- ?NP_8% 復(fù)合膜的斷裂韌性為明膠膜的3.01倍。 GE-NP_10% 復(fù)合膜的斷裂伸長率和斷裂韌性顯著低于 GE-NP_8% 復(fù)合膜，這可能是因為納米粒子添加量過多，導(dǎo)致局部納米粒子堆積和過度物理交聯(lián)。

2.4 GE-NP復(fù)合膜的顏色分析

顏色是食品包裝膜的重要參數(shù)，直接影響食品包裝的外觀特征。色差儀參數(shù)中， L^* 為亮度； a^* 為紅綠值， a^* 值越大，表明樣品越紅； b^* 為黃藍值， b^* 值越大，表明樣品越黃[24]。如圖3所示，隨著納米離子添加量的增加，GE-NP復(fù)合膜的 L^* 值和 a^* 值呈下降趨勢，表明復(fù)合膜的亮度和紅度降低；隨著納來離子添加量的增加，GE-NP復(fù)合膜的 b^* 值呈上升趨勢，表明復(fù)合膜的黃度增加。與明膠膜相比，GE-NP復(fù)合膜顏色發(fā)生了輕微變化，但整體呈現(xiàn)均勻、透明的外觀，可以用于食品包裝。

2.5GE-NP復(fù)合膜的可見光與紫外線阻隔性能分析如圖4所示，明膠膜、GE- ?NP_2% 復(fù)合膜、 GE-NP_4% 復(fù)合膜、 GE-NP_6% 復(fù)合膜、 GE-NP_8% 復(fù)合膜、GE-NP_10% 復(fù)合膜對紫外光（ 200～400nm 和可見光L 400～500nm ）的透過率差異較小，所有膜的可見光透過率均超過 85% 。在紫外線照射下，食品容易發(fā)生脂質(zhì)氧化和營養(yǎng)成分流失，因此阻隔紫外線是食品包裝膜的重要功能。明膠膜、 GE-NP_2% 復(fù)合膜、GE- ?NP_4% 復(fù)合膜、 GE-NP_6% 復(fù)合膜、 GE-NP_8% 復(fù)合膜、GE- ?NP_10% 復(fù)合膜對UVC的阻隔率均無顯著差異（ （Pgt;0.05） 。 GE-NP_4% 復(fù)合膜、 GE-NP_6% 復(fù)合膜、GE-NP_8% 復(fù)合膜、 GE-NP_10% 復(fù)合膜對UVB和UVA的阻隔率均無顯著差異（ Pgt;0.05 ）。

2.6GE-NP復(fù)合膜的氧氣與水蒸氣阻隔性能分析

對氧氣和水蒸氣的阻隔性能是保鮮膜的重要性能指標(biāo)，保鮮膜良好的阻隔性能有助于抑制脂質(zhì)氧化，延長食品貨架期。如圖5A所示，隨著納米粒子添加量的增加，GE-NP復(fù)合膜的氧氣透過率呈下降趨勢。明膠膜的氧氣透過率為 6.45× 10^-14 cm³?cm/（cm²?s?Pa） ，表明明膠膜對氧氣的阻隔能力較弱。加入納米離子的復(fù)合膜氧氣透過率顯著低于明膠膜（ Plt;0.05） 。 GE-NP_8% 復(fù)合膜的氧氣透過率和GE- ?NP_10% 復(fù)合膜相比無顯著差異。水蒸氣透過率為單位時間通過單位面積薄膜的水蒸氣量，常用于評價薄膜對水蒸氣的阻隔性能。如圖5B所示。隨著納米粒子添加量的增加，GE-NP復(fù)合膜的水蒸氣透過率呈下降趨勢。明膠膜的水蒸氣透過率為 3.65×10^-12g?cm/（cm²?s?Pa） 。 GE-NP_8% 復(fù)合膜的水蒸氣透過率和GE- ?NP_10%"復(fù)合膜相比無顯著差異。納米離子改善了復(fù)合膜對氧氣和水蒸氣的阻隔性能，這主要是因為復(fù)合膜的自由體積降低，分子擴散路徑減少[25]；聚合物網(wǎng)絡(luò)物理交聯(lián)密度的提升增強了網(wǎng)絡(luò)強度，同時限制了聚合物分子鏈的運動，從而使分子擴散路徑更為曲折[26]

2.7GE-NP復(fù)合膜的抑菌性能分析

包裝薄膜良好的抑菌效果能夠延長食品保質(zhì)期和貨架期。如圖6所示。隨著納米粒子添加量的增加，GE-NP復(fù)合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率呈上升趨勢。其中， GE-NP_6% 復(fù)合膜、GE-NP_8% 復(fù)合膜、G ΔE-NP_Δ10% 復(fù)合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率均 gt;90% 。 GE-NP_6% 復(fù)合膜、GE-NP_8% 復(fù)合膜、 GE-NP_10% 復(fù)合膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率無顯著差異（ Pgt;0.05 ）。GE-NP復(fù)合膜的抑菌活性來源于納米粒子中的活性物質(zhì)

DL-3-苯乳酸，DL-3-苯乳酸能夠干擾微生物的生理代謝活動，阻礙DNA復(fù)制，從而抑制微生物數(shù)量的增長[27]。綜合考慮力學(xué)性能、阻隔性能、抑菌性能和顏色，選取明膠 .8% 納米粒子作為最佳配比，進一步評估 GE-NP_8% 復(fù)合膜對冷藏魚肉的保鮮效果。

2.8不同保鮮膜對魚肉的保鮮作用分析

通過貯藏期魚肉的顏色變化可以評估魚肉的新鮮度。如表2所示，第0d，新鮮魚肉的 L^* 值為61.79±3.91 。貯藏 10d 后，對照和PE處理魚肉 L^* 值分別下降 9.79% 和 13.80% ，GE 處理和 GE-NP_8% 處理魚肉 L^* 值分別下降 1.70% 和 3.20% 。第0d新鮮魚肉的 a^* 值和 b^* 值分別為 -2.74±0.29 和1.21±0.16 ，這表明新鮮魚肉的顏色偏綠和偏黃。然而，貯藏10d后， GE-NP_8% 處理魚肉 a^* 值和 b^* 值和新鮮魚肉的差異較小， GE-NP_8% 處理魚肉 a^* 值和b^* 值均顯著低于對照（ Plt;0.05 ）。這是因為GE-NP_8% 復(fù)合膜具有一定的吸水性，能夠吸收魚肉周圍環(huán)境的水分，從而抑制微生物的活動，使魚肉色澤保持較好。

貯藏過程中，由于微生物和內(nèi)源酶的作用，蛋白質(zhì)被逐步分解，魚肉中堿性含氮化合物（氨、三甲胺、組胺等）不斷積累[28-29]，導(dǎo)致魚肉的 ΔpH 值升高，因此 pH 值可以作為衡量魚肉新鮮程度的重要指標(biāo)。如圖7A所示，新鮮魚肉的 pH 值為 6.62±0.03 ，與 Wu 等[30的研究結(jié)果相似。隨著貯藏時間的延長，各處理魚肉的 pH 均呈上升趨勢。貯藏 10d 后，對照、PE 處理、GE 處理和GE- ?NP_8% 處理魚肉 pH 值分別提高了 0.91，0.70，0.62 和0.41。 GE-NP_8% 處理魚肉的 pH 值顯著低于對照、PE處理和GE處理，表明GE- ?NP_8% 復(fù)合膜能有效抑制微生物的生長，從而保持魚肉的品質(zhì)。

揮發(fā)性鹽基氮含量（TVB-N）是評估水產(chǎn)品新鮮度的重要指標(biāo)，其含量越高表明腐敗程度越高。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，水產(chǎn)品的揮發(fā)性鹽基氮含量應(yīng)≤

。如圖7B所示，新鮮草魚的 TVB–N 約為 0.067 3mg/g ，各處理魚肉的TVB-N隨貯藏時間的延長呈上升趨勢。隨著貯藏時間的延長，對照魚肉的TVB-N從（ （0.067 3±0.003 2 ） mg/g （第0d）上升到（ 0.5268±0.0221. ） mg/g （第10d）。在第8d時，CK處理、PE處理和GE處理魚肉的TVB-N均超過 .0.2000mg/g ，表明魚肉已經(jīng)腐敗變質(zhì)。貯藏10d 后，GE- ?NP_8% 處理魚肉TVB-N為 （0.1729± 0.016 2） mg/g ，低于 0.200 0mg/g 。這是因為GE-NP_8% 復(fù)合膜貯藏時能夠阻隔氧氣，降低魚肉中內(nèi)源酶的活性[32]；同時GE- .NP_8% 復(fù)合膜的抗菌活性可以有效抑制微生物的生長，從而延緩蛋白質(zhì)的分解。

魚肉中的脂質(zhì)易氧化，導(dǎo)致風(fēng)味變差和營養(yǎng)損失。自氧化是魚類脂質(zhì)氧化的主要形式，通過阻斷氧氣可以有效抑制這一過程[33]。此外，嗜冷菌也會導(dǎo)致游離脂肪酸增加，進而加劇脂質(zhì)的氧化[34]。硫代巴比妥酸含量（TBA）是評估魚類脂質(zhì)氧化程度的重要指標(biāo)[35-36]。如圖7C所示，新鮮魚肉的TBA為（0.19±0.01 ） mg/kg ，表明其脂肪氧化程度極低。各處理魚肉的TBA隨貯藏時間延長呈上升趨勢，GE- ?NP_8% 處理魚肉的TBA上升最為緩慢。貯藏第10d，GE-NP_8% 處理魚肉的TBA顯著低于對照、PE處理和GE處理（ Plt;0.05， ）。這主要是因為GENP_8% 復(fù)合膜具有優(yōu)異的氧氣阻隔性能，可以有效抑制魚肉的自氧化；納米粒子中負(fù)載的DL-3-苯乳酸可以抑制嗜冷菌的生長，減少游離脂肪酸的產(chǎn)生，從而降低魚肉的氧化程度。

魚肉中富含蛋白質(zhì)和水分，極易滋生細菌導(dǎo)致魚肉腐敗變質(zhì)。菌落總數(shù)（TVC）可以直接反映魚肉的新鮮程度，是評價魚肉品質(zhì)安全的決定性指標(biāo)[37]。根據(jù)國標(biāo)GB4789.2-2022 要求，水產(chǎn)品中TVC的對數(shù)應(yīng) lt;7.00 。如圖7D所示，新鮮魚肉的TVC的對數(shù)為2. 13±0.32 ，細菌主要來源于草魚宰殺和切割過程中的污染。對照、PE處理魚肉TVC隨貯藏時間延長呈上升趨勢。貯藏第10d，對照、PE處理、GE處理魚肉的TVC的對數(shù)分別達到 7.33±0.12，7.01±0.46，7.37±0.18 ，均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，表明魚肉已腐敗變質(zhì)，不可食用。貯藏第 10d ，GE-NP_8% 處理魚肉的TVC 的對數(shù) lt;7.00 ，，表明GE- ?NP_8% （2號處理可以將魚肉的貨架期延長至 10d 以上。這是因為 GE-NP_8% 復(fù)合膜阻隔性能較好，能夠減少氧氣和水蒸汽透過率，從而抑制微生物的生理活動[38]此外， GE-NP_8% 復(fù)合膜中的DL-3-苯乳酸具有廣譜抑菌活性，能夠有效抑制腐敗菌的生長，延緩魚肉的腐敗變質(zhì)[39]

質(zhì)構(gòu)參數(shù)是評價食品品質(zhì)的重要指標(biāo)。如圖8所示，魚肉硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)隨貯藏時間的延長呈下降趨勢。硬度是使魚肉達到一定形變所需施加的力，能夠直接反映魚肉質(zhì)量和口感。貯藏10d后，對照、PE處理和GE處理魚肉的硬度分別下降 93.56%.87.02% 、80.88% 。然而， GE-NP_8% 處理魚肉的硬度僅下降71.34% ，表明GE- ?NP_8% 復(fù)合膜可以延緩魚肉的腐敗變質(zhì)。彈性指去除外力后魚肉的形變恢復(fù)能力，魚肉的彈性與彈性蛋白、肌紅蛋白的伸縮性有關(guān)[40]。新鮮魚肉的彈性為 （5.63±0.21 ） mm 。貯藏10d后，對照魚肉的彈性降低至 （0.76±0.26 ）mm ，而PE處理、GE處理和GE- ?NP_10% 處理魚肉的彈性分別降低至 （0.93±0.44^? ） mm 、（ 1.20±0.30 mm 和 （1.46±0.15 ） mm 。貯藏 10d 后，對照、PE處理、GE處理和GE- ?NP_8% 處理魚肉的膠黏性分別下降了 95.64%.88.84%.74.14%.69.45% 。咀嚼性是指咀嚼食物至可吞咽狀態(tài)時所需的能量，良好的咀嚼性能顯著提升食用體驗。咀嚼性與硬度、彈性呈正相關(guān)。隨著貯藏時間的延長，CK、PE處理和GE處理魚肉的咀嚼性迅速下降。而GE-NP_8% 復(fù)合膜能夠有效延緩魚肉咀嚼性的下降。

圖7貯藏期間草魚魚肉 pH 值（A）、揮發(fā)性鹽基氮含量（B）、硫代巴比妥酸含量（C）和菌落總數(shù) （D） 的變化

3結(jié)論

本研究將負(fù)載DL-3-苯乳酸的殼聚糖納米粒子（NP）添加至明膠（GE）基體中，制成明膠-納米粒子復(fù)合膜（GE-NP），其中，DL-3-苯乳酸具有抗菌活性，可以提高明膠-納米粒子復(fù)合膜的抑菌率。綜合考慮力學(xué)性能、紫外線阻隔性能、氧氣阻隔性能、水蒸氣阻隔性和抑菌性能，明膠 .8% 納米粒子復(fù)合膜（ GE-NP_8% ）的性能最佳。通過低場核磁共振和變場核磁共振分析發(fā)現(xiàn)，納米粒子與明膠分子之間的相互作用增強了GE- .NP_8% 復(fù)合膜的交聯(lián)強度，減小了自由體積，使其結(jié)構(gòu)更加致密。魚肉保鮮試驗中，貯藏第 10d，GE-NP_8% 處理魚肉紅綠值（ a^* ）和黃藍值0 ?b^* ）與新鮮魚肉的差異較小。貯藏第10d，與聚乙烯膜處理、明膠膜處理相比， GE-NP_8% 處理魚肉 ΔpH 值、揮發(fā)性鹽基氮含量（TVB-N）、硫代巴比妥酸含量（TBA）、菌落總數(shù)（TVC）上升幅度較小，同時魚肉硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)下降幅度較小。綜上， GE-NP_8% 復(fù)合膜可有效減緩魚肉的品質(zhì)劣變，延長其貨架期。本研究為延長水產(chǎn)品保質(zhì)期及保持其品質(zhì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

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（責(zé)任編輯：成紓寒）