牛至精油活性膜對黑魚片的保鮮效果

杜云飛 樊立源 沈春華

(1. 上海海洋大學食品學院，上海 201306；2. 上海海洋大學食品熱加工工程中心，上海 201306)

牛至精油是一種淡黃色透明液體，含有30多種抗菌物質，具有安全、高效和綠色的抑菌功能。牛至精油主要是由香芹酚、百里酚組成，其中二者的比例是決定牛至精油殺菌效果的主要指標。牛至精油中的活性成分主要為萜晞類和酚類物質，由于其脂溶性和表面活性較強，所以具有較好的抑菌效果。牛至精油的抑菌機制主要表現在其活性成分十分容易通過細菌細胞膜，在細胞體內促使大量水分積聚，造成菌體細胞膨脹，使細胞內容物流失，菌體死亡；同時，處于細菌體內的活性成分還可滲入細胞器，阻止線粒體吸取氧而殺菌[1]。而且，牛至精油還具有毒性低，使用安全，成本低和經濟效益高的優點，國內外對牛至精油在保鮮領域也均有研究[2-4]。

目前塑料薄膜在活性包裝的應用越來越廣泛，引起了人們的極大重視。其中抗菌包裝屬于活性包裝的一種，在流延制備過程中，將抑菌劑與樹脂基料按一定比例混合，通過雙螺桿擠出機擠出造粒，使制造的薄膜材料具有抑制或者殺滅細菌的能力。現今市場上的塑料包裝常用材料多為PE、聚丙烯(PP)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。PE為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，無毒，具有優越的介電性能；水分透過率低，對有機蒸氣透過率則較大；化學性質穩定，室溫下耐鹽酸和氫氧化鈉等各種化學物質的腐蝕。國內外對聚乙烯膜保鮮已有大量研究[5-7]，方天等[7]開發了具有金屬螯合活性的聚乙烯薄膜，先用紫外/O3清潔劑清洗純聚乙烯薄膜表面以產生活性羧酸基團，然后交聯劑通過在預處理的PE表面的羧酸基團與交聯劑的胺基團之間形成酰胺鍵而與膜表面接觸；然后，通過酰胺鍵將聚(丙烯酸)(PAA)連接到胺改性的PE表面上，結果表明，螯合劑PAA以(9.12±0.71) nmol羧基/cm2的密度成功附著到表面，并顯示鐵螯合活性。EVOH優良的高阻隔性使其在保鮮薄膜的研究也日益劇增[8-10]，EVOH是乙烯—乙烯醇的無規共聚物，是一種鏈狀結構的結晶性聚合物，是目前較好的阻隔性材料，可有效阻隔O2、CO2及其他氣體的滲透，由于其含有大量的羥基，因而對水分比較敏感，透濕性比較大[11]。Virginiat等[12]開發了一種新型的抗菌活性袋，其由PP/EVOH薄膜與牛至精油或檸檬醛組成，氣調成分為12%CO2和4%O2，結果表明，通過在PP薄膜上涂覆EVOH可以增加PP薄膜的抗拉強度，抗菌試驗表明含牛至精油或檸檬醛的薄膜可以抑制微生物生長。

含有牛至精油的PE和EVOH活性膜對黑魚片的保鮮效果仍未有研究，故本研究擬選用牛至精油作為薄膜中的抑菌劑，采用流延法制備EVOH和PE抑菌薄膜，并測試薄膜的基本性能。將用抑菌膜包裝好的黑魚貯藏在4 ℃條件下，對其進行保鮮試驗測試。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 試驗材料

PE：上海精析化工科技有限公司；

EVOH：日本可樂麗公司；

黑魚：購于上海泥城大潤發超市；

牛至精油：上海麥克林生化科技有限公司；

2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸、氯化鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

平板計數瓊脂：化學純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要試驗設備

雙螺桿擠出機：LSSL-20型，上海科創像塑機械設備有限公司；

切粒機：SG-20型，上海科創像塑機械設備有限公司；

流延機：LY300型，上海科創像塑機械設備有限公司；

熱封機：AC-220V型，上海科創像塑機械設備有限公司；

智能電子拉力實驗機：XLW型，濟南蘭光機電技術有限公司；

透光率/霧度測試儀：WGT-S型，上海精科儀器有限公司；

氣體滲透儀：G2/132型，濟南蘭光機電技術有限公司；

pH計：PH-100型筆式，上海平軒科學儀器有限公司；

電子天平：UTP-313型，上海花潮電器有限公司；

分光光度計：U-3900型，日本株式會社日立高新技術科學那珂事業所；

無菌均質機：JX-05型，上海凈信實業發展有限公司；

數顯高速分散均質機：FJ200-SH型，上海標本模型廠；

恒溫加熱磁力攪拌器：DF-101S型集熱式，鞏義市予華儀器有限責任公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG-9023A型，上海一恒科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 制備抑菌包裝袋 首先將樹脂基料烘干，再與一定比例的牛至精油混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出，經切粒機制造出具有抑菌性的樹脂顆粒。將其再次烘干后，通過流延機流延成膜。制備過程中，發現當牛至精油含量為6%時，無法制備出薄膜，故本試驗所加牛至精油濃度為5%。最后使用熱封機將膜制備成具有抑菌成分的保鮮包裝袋(留一端開口)。

按以上方法，制備出4種包裝袋：PE空白袋(A)、PE+牛至精油抑菌袋(B)、EVOH空白袋(C)、EVOH+牛至精油抑菌袋(D)，厚度均為(40±5) μm，大小為15 cm×20 cm。

1.2.2 包裝袋機械性能測試 使用電腦測控拉力實驗機測試包裝袋的抗張強度和伸長率，分別從4組包裝袋上裁剪15 mm×120 mm的長方形狀薄膜小長條，平均每種包裝膜裁剪20段小長條，分別經過測試后，記錄數據，取其平均值。

1.2.3 氧氣透過率測試 參考GB/T 1038—2000，使用氣體滲透儀測試。將4種薄膜裁取成適當大小的試樣，在規定的溫濕度條件下，設置試驗時間4 h。多次測量，記錄數據，取平均值。

1.2.4 透光率/霧度測試 4種薄膜分別裁取適當大小作為試驗樣，使用透光率/霧度測試儀測試。每個樣品測試5次，取平均值，并作好記錄。

1.2.5 黑魚樣品處理 將黑魚在低溫放血后，去頭、內臟、皮和骨，選取脊背部分的肉進行切塊[13]，放在存有冰塊的箱子中，帶回實驗室，將魚塊置于冰中待處理。將魚塊分別裝入A、B、C、D 4種袋子中，每袋魚塊重量為35 g左右，準確記錄魚塊重量，裝好魚肉樣品后及時用熱封機封口，將封口后的樣品置于4 ℃條件下冷藏，各鮮度指標每隔1 d測定1次。

1.2.6 汁液流失率測定 根據?zogul等[14]的方法，修改如下：在第0天時，記錄天平稱取樣品的質量M1后，用樣品包裝袋包裝、封口后，置于4 ℃冰箱內。到測試時間時，將薄膜包裝袋從冰箱中取出，剪開包裝袋，將貯藏中的魚肉樣品取出，并用濾紙將魚肉樣品表面汁液吸干，用天平準確稱量其質量為M2。按式(1)計算魚肉樣品的汁液流失率。

R=(M1-M2)÷M1×100%，

(1)

式中：

R——黑魚魚片的汁液流失率，%；

M1——第0天袋子里魚肉的質量，g；

M2——第n天相同袋子里魚肉的質量，g。

1.2.7 pH值的測定 用天平準確稱取黑魚魚肉5 g，用刀切碎后將其放入燒杯中，再加入50 mL蒸餾水，用數顯高速分散均質機以8 000 r/min勻漿1 min，勻漿結束后，靜置30 min，靜置結束后用筆式pH計測量其pH值，并作好數據記錄[15]。

1.2.8 TBA 值測定 根據Mahmoud等[16]的方法，修改如下：用天平準確稱取切碎的黑魚魚肉5 g，放入燒杯中后向燒杯中加入蒸餾水10 mL和濃度為20%的三氯乙酸溶液(TCA)15 mL，使用數顯高速分散均質機以8 000 r/min勻漿1 min，勻漿結束后，靜置1 h。靜置后過濾上層清液，用蒸餾水定容濾液至50 mL，并混合均勻，取5 mL于試管中，再向試管中加入0.02 mol/L硫代巴比妥酸溶液5 mL。使用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器在沸水浴中反應20 min，反應結束取出試管用流動水冷卻5 min后，使用分光光度計測量其在532 nm處的吸光度A。空白值采用濃度為20%的三氯乙酸溶液25 mL用蒸餾水定容至50 mL，然后取出5 mL濾液于試管中，再向試管中加入5 mL硫代巴比妥酸溶液，后續步驟同上。最后的TBA測量結果以每100 g魚肉中丙二醛(MDA)的含量表示，按式(2)計算：

TBA=A×7.8，

(2)

式中：

TBA——硫代巴比妥酸值，mg/100 g；

A——吸光度。

1.2.9 菌落總數測定 根據GB 47892—2010《食品微生物學檢驗 菌落總數的測定》，設計菌落總數測定方法，修改如下：取0.85%的生理鹽水15 mL于燒杯中，再加入5 g切碎的黑魚魚肉，接著用均質機以8 000 r/min均質1 min，通過感官評估魚肉樣品的腐敗情況，選擇3個梯度的稀釋液，用移液槍(槍頭已滅菌)吸取1 mL適宜濃度的樣品稀釋勻液，打入無菌培養皿內，之后向每個培養皿中加入15～20 mL 的平板計數瓊脂培養基，等瓊脂完全凝固后，將平板翻轉，置于微生物培養箱(溫度為30 ℃)中，培養72 h后進行菌落計數，單位記為CFU/g。

1.2.10 感官評價 為使得經由感官指標所得出的結果更為確切，制定了各個指標感官評分標準見表1。綜合評分=氣味×0.25+色澤×0.25+組織×0.25+黏度×0.25。若魚肉樣品綜合評分<3分，則認為其感官品質不可接受[17]。

表1 感官評分標準Table 1 Sensory evaluation criteria

2 結果與分析

2.1 薄膜的機械性能和透過性

由表2可知，牛至精油的添加對抗拉強度的影響不大，不會改變薄膜的力學性能；幾乎不會引起薄膜透光率的變化，而B、D 2組的霧度都比不含精油的A、C組要高，表明牛至精油的添加對薄膜的光學性能有一定的影響，但影響并不大。綜合來看，牛至精油的加入不會影響薄膜作為保鮮膜的應用。

表2 薄膜的抗拉強度、透光率和霧度Table 2 Tensile Strength, Transmittance and Haze of the films

2.2 黑魚保鮮試驗

2.2.1 汁液流失率測定 黑魚魚肉的汁液流失主要是因為魚肉中蛋白質的分解以及細菌的生長繁殖，使魚肉組織分解破壞，營養物質被細菌分解、氧化等導致肌肉組織間水分及細胞內的水分流失。

從圖1可以看出，在整個貯藏期，隨著貯藏天數的增加，魚肉的汁液流失率呈遞增趨勢。在貯藏前4 d，各組魚肉的汁液流失率差異不大，增長趨勢較為緩慢，但是在之后的4 d中，除D組以外的其他4組魚肉汁液流失率的變化速度明顯加快，D組的汁液流失率增長速度緩慢。說明牛至精油在包裝薄膜中能夠降低黑魚魚肉的汁液流失率，尤其是將牛至精油應用在EVOH薄膜中，即D組保鮮膜所改善汁液流失率的效果是最好的。

圖1 冷藏過程中黑魚魚肉汁液流失率的變化Figure 1 Changes in drip loss values of snakehead during cold storage

2.2.2 pH值測定 pH值是判斷魚肉品質好壞的關鍵指標之一[18]。鮮魚的pH值為6.2～6.8，初期腐敗pH值為6.8～7.5，腐敗后期pH值>7.5。

由圖2可以看出，貯藏期內，魚肉的pH值變化總體呈先下降后上升的趨勢，其中，在下降階段，各組pH值變化差異并不明顯，而第2天之后，未包裝的空白組pH增長速度明顯高于其他組，第6天就已經達到7.5；未加精油的A、C組的pH上升速度也高于含有精油的B、D組。總體來看，B、D組的pH值增長速度比較緩慢，表明這2組魚肉的鮮度值高于其他組，說明含有牛至精油的抑菌膜能有效減緩魚肉pH值的增長。

圖2 冷藏過程中黑魚魚肉pH的變化Figure 2 Changes in pH values of snakehead duringcold storage

2.2.3 TBA值的測定 TBA值越小，魚肉中脂肪氧化酸敗程度越小，魚肉的腐敗程度越小，則說明薄膜的抗氧化性能越好。

圖3結果顯示，在整個貯藏期間內，前2 d魚肉的TBA值變化不大，隨后呈現遞增趨勢，TBA增長速度變化由快到慢：空白組>A組>B組=C組>D組。即D組保鮮膜的抗氧化性能最好，能有效防止脂質氧化。EVOH優異的阻氧性使得外界氧氣不能接觸魚肉表面，從而抑制了脂質氧化，這也解釋了D組改善魚肉汁液流失率和pH效果比B組好的原因。

2.2.4 菌落總數的測定 樣品中的菌落總數越多，則魚肉中微生物的生長繁殖越多，說明所對應薄膜的抗菌性能越差。

圖4結果顯示，在貯藏期的前2 d，魚肉菌落總數增長較為緩慢，在之后的貯藏期，魚肉菌落總數的增長速度在不斷加快，但是含精油包裝的魚肉菌落總數明顯比其他3組低。參考Huang等[19]的研究，以6 lg CFU/g作為可食用生魚肉的菌落總數上限值。本試驗的空白、A和C組魚肉樣品在第4天的菌落總數就幾乎到達了6 lg CFU/g，而含精油的B、D組，其菌落總數在第8天才接近6 lg CFU/g，貨架期相比較于空白組延長了4 d。這些結果說明，在包裝期間，牛至精油能夠從薄膜中緩慢地釋放出到黑魚魚肉表面，從而發揮其保鮮作用。值得注意的是，菌落在有氧環境下會生長得更快，但是相對于汁液流失率、pH和TBA，B、D組菌落總數的變化差異不大，可能是在抑制菌落生長方面，抑菌劑占主導作用，而EVOH阻隔氧氣進入所營造的低氧環境雖然也能抑制微生物生長，但是抑菌效果要弱于抑菌劑，也可能是牛至精油本身就具有一定的抗氧化效果。

圖3 冷藏過程中黑魚魚肉TBA的變化Figure 3 Changes in TBA values of snakehead during cold storage

圖4 冷藏過程中黑魚魚肉菌落總數的變化Figure 4 Changes in total viable counts of snakehead during cold storage

2.2.5 感官評價 依照表1的評分標準對5組魚肉進行感官評價，結果見圖5。

圖5結果顯示，B、D組的魚肉腐敗變質程度最低，空白和A、C兩組在第4天時就已經不合格了。具體而言(見圖6)，在實際觀測的第4天，空白組魚肉樣品肉色灰暗，有腥臭味，肉體無彈性，表明大面積發黏，整體近乎不可接受；A、C組魚肉表面灰暗，有液體滲出，魚腥味變重，彈性變差，從感官上看，肉質已經不合格；B、D組魚肉樣品感官變化不大，無發黏現象，尤其是D組肉色幾乎和最初一致，絲毫無劣變痕跡。而且B、D組魚肉樣品直到第8天，品質仍較好，只是氣味中有淡淡的精油味道，但聞起來還是以魚肉味為主。

圖5 冷藏過程中黑魚魚肉感官評價Figure 5 Sensory evaluation of snakehead during Cold Storage

圖6 貯藏前與第4天黑魚肉品質的對比Figure 6 Comparison of the quality of snakehead before storage and on the 4th day

3 結論

牛至精油的加入對PE膜和EVOH膜的抗拉強度、透過率和霧度的影響不大，不會影響薄膜作為保鮮膜的使用。在4 ℃冷藏條件下，含有牛至精油的PE膜和EVOH膜均能有效地抑制黑魚魚肉脂質氧化和微生物生長，減緩魚肉腐敗速度。感官測試結果顯示，與空白膜相比，含牛至精油的保鮮膜可以有效地改善魚肉樣品的感官品質。

本研究表明含有牛至精油的PE膜和EVOH膜在生鮮食品保鮮中具有廣闊的應用前景。為了更好地將含有牛至精油的保鮮膜應用到食品中，需要進一步解決以下問題：減少牛至精油在加工過程中的損失；研究牛至精油從膜中到食品釋放過程；牛至精油在不同基質膜中對不同食品的保鮮效果等。