植物精油-EVOH活性包裝膜對草魚魚肉保鮮效果的研究

楊 輝，楊福馨，歐麗娟，李 立*

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

植物精油-EVOH活性包裝膜對草魚魚肉保鮮效果的研究

楊 輝，楊福馨，歐麗娟，李 立*

（上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

分別以2%葡萄籽精油、2%丁香精油、1%葡萄籽精油+1%丁香精油為活性成分，乙烯-乙烯醇共聚物為基膜材料，用擠出吹塑法通過共混、吹塑等工藝制備活性保鮮薄膜，考察薄膜的基本性能。在冷藏（4±1） ℃條件下對草魚魚肉進行保鮮，并以揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、細菌總數(shù)、pH值、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、持水率以及質(zhì)構(gòu)為鮮度指標對保鮮效果進行評價。結(jié)果表明：配比為1%葡萄籽精油+1%丁香精油活性成分制成的活性薄膜對魚肉具有最佳的保鮮效果，使草魚魚肉在（4±1） ℃條件下保鮮達8 d。

保鮮；草魚；葡萄籽精油；丁香精油；乙烯-乙烯醇共聚物

草魚肉質(zhì)鮮嫩肥美，營養(yǎng)豐富，食用品質(zhì)好，因此深受廣大消費者喜愛。由于魚體本身攜帶有細菌，且組織蛋白酶作用旺盛、體表黏液多等特點，在貯藏、運輸、加工處理及銷售過程中極易發(fā)生 微生物繁殖和脂肪氧化腐敗變質(zhì)，從而導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費[1-2]。隨著人們生活水平的提高，魚肉傳統(tǒng)的低溫凍藏和化學(xué)保鮮已經(jīng)不能滿足人們對綠色食品和有機食品的追求，因此新型綠色安全的保鮮劑和保鮮手段逐漸成為研究的熱點[3]。

葡萄籽油（grape seed oil，GSO）和丁香精油（clove，Cl）都是天然植物提取物，與傳統(tǒng)保鮮成分相比更具安全性。其中葡萄籽油是由葡萄籽壓榨分離精制而得的純天然制品，由于富含原花青素而擁有強有力的抗氧化清除自由基的能力[4]。丁香精油是由桃金娘科蒲桃屬喬木丁香提煉而來，具有很強的抑菌效果。其中最主要的抑菌物質(zhì)是丁香酚，潘慶磊等[5]已研究過丁香精油對果蔬的保鮮效果。

乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene-vinyl alcohol copolymer，EVOH）是將乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的阻隔作用相結(jié)合，具有高的機械強度、彈性、表面硬度、耐磨性、高度透明和耐氣候性，最顯著特點是其對氣體的阻隔作用。它被用在包裝結(jié)構(gòu)中，通過防止氧氣的滲入來提高食品香味和質(zhì)量的保留程度。但同時EVOH樹脂在濕潤情況下氣體滲透性大為提高，被稱為活性包裝的熱點研究材料[6]。目前，國外有學(xué)者[7-8]研究過富含類黃酮的可可粉作為活性物質(zhì)，EVOH作為基膜的活性保鮮膜的抗菌，抗氧化以及生物醫(yī)學(xué)功效以及綠茶提取物、槲黃素等作為活性物質(zhì)，EVOH作為基膜的活性保鮮膜對鹽腌沙丁魚脂肪的穩(wěn)定性。但將EVOH與葡萄籽精油和丁香精油相結(jié)合對草魚進行保鮮研究尚無相關(guān)報道。本研究通過以葡萄籽精油和丁香精油為活性成分，EVOH為基膜材料，通過擠出吹塑法制備的保鮮薄膜對草魚魚肉的保鮮效果進行研究，以延長其貨架期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄籽精油 北京漂網(wǎng)科技發(fā)展有限公司；丁香單方精油（純度100%） 廣州漢佰斯日化科技發(fā)展有限公司。

EVOH 日本可樂麗公司；三氯乙酸、硼酸、甲基紅、輕質(zhì)氧化鎂、鹽酸、2-硫代巴比妥酸（均為分析純）、溴甲酚綠（試劑純）、氯化鈉 國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Kjeltee2300 凱氏定氮儀 丹麥Fo ss公司；LSSL-20雙螺桿擠出機、LSC-20吹膜機、XSS-300轉(zhuǎn)矩流變儀上海科創(chuàng)橡塑機械設(shè)備有限公司；超凈工作臺 美國Labconco公司；PHS-3C型pH計 上海精科雷磁有限公司；UV2100分光光度計 上海尤尼柯儀器有限公司；XLW智能電子拉力試驗機 濟南蘭光機電技術(shù)有限公司；WGT-S透光率/霧度測定儀 上海精科儀器有限公司；TA-XT plus質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 保鮮薄膜的制備

根據(jù)前期預(yù)實驗結(jié)果設(shè)計4 種不同類型的保鮮膜：A：EVOH（2% Cl）；B：EVOH（2% GSO）；C：EVOH（1% Cl+1% GSO）；D：EVOH（對照）。其中2%、1%為活性物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)（前期預(yù)實驗發(fā)現(xiàn)活性成分的質(zhì)量分數(shù)為2%時擠出成膜以及保鮮效果最好），其余為EVOH原料樹脂。

薄膜制備參考Lopez-de-Dicastillo等[9]的方法且略有修改。具體過程如下：

EVOH原料樹脂+活性物質(zhì)→雙螺桿擠出→共混改性造?！鷨温輻U擠出吹膜設(shè)備→保鮮膜

1.3.2 樣品草魚處理

新鮮草魚在預(yù)冷至4 ℃的水中暫養(yǎng)1～2 h，冰溫放血后去頭、尾、鱗和內(nèi)臟，預(yù)冷無菌水清洗干凈后去皮[10]，然后按圖1對魚肉進行分割待用。其中不同的數(shù)字表示該部位的魚肉用于不同的鮮度指標的檢測分析：1）菌落總數(shù)；2）質(zhì)構(gòu)和持水率；3）pH值和揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量；4）硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值[11]。每種保鮮膜制成20 個保鮮膜袋，4 個一組，然后把分割好的不同部位的魚肉（預(yù)留一部分魚肉進行鮮魚的各鮮度指標的測定分析）分別裝入上述一組中不同的保鮮膜袋中。隨后將這些裝袋的魚肉置于4 ℃條件下冷藏，每隔1 d進行魚肉各鮮度指標的測定分析。

圖1 魚肉分割圖Fig.1 Schematic of fish segmentation

1.3.3 薄膜基本性能測試

采用WGT-S透光率/霧度測定儀對薄膜的透光率和霧度進行測試，采用XLW智能電子拉力試驗機對薄膜的抗張強度進行測試，拉伸速率為50 mm/min[12]。

1.3.4 TVB-N含量測定

依據(jù)半微量凱氏定氮的原理，采用Kjeltee2300自動凱氏定氮儀[13]進行測定。

1.3.5 菌落總數(shù)測定

根據(jù)GB/T 4789.2—2008《食品微生物學(xué)檢驗：菌落總數(shù)的測定》進行[14]。

1.3.6 pH值測定

將樣品魚肉絞碎后稱取5 g于燒杯中，加入新鮮冷卻煮沸的蒸餾水45 mL，攪拌均勻，靜置30 min，然后用PHS-3C型pH計進行測定[15]。

1.3.7 持水率測定

參考?zogul等[16]的測試方法進行測定。持水率按下式計算。

式中：m為原樣品質(zhì)量；s為樣品排出水分的質(zhì)量。

1.3.8 TBA值測定

參照Barakat等[17]的實驗方法進行TBA值的測定，實驗結(jié)果以每千克草魚肉中所含丙二醛（malonal dehyde，MDA）的量表示。

1.3.9 質(zhì)構(gòu)測定

魚肉質(zhì)構(gòu)測定方法，采用TA-XT p lus質(zhì)構(gòu)分析儀測定草魚魚肉的質(zhì)構(gòu)，選取圖1中3 部位的魚肉進行測定，肉塊采取橫向切片，厚度為1.5 cm。選用TPA模式，選用直徑為6 mm的P6探頭，測試速率1mm/s，壓縮程度30%，0.049自動觸發(fā)力[18]。本研究選擇與魚肉品質(zhì)變化關(guān)系較大的彈性、硬度和回復(fù)性等質(zhì)構(gòu)結(jié)果進行研究。

2 結(jié)果與分析

圖2 薄膜實物圖Fig.2 Pictures of the films

表1 薄膜的透光率、霧度以及抗張強度Table 1 Transmittance, haze and tensile strength of the films

2.1 活性包裝膜的基本性能從圖2可以看出，所有薄膜外觀良好，透明度佳，適合用于保鮮薄膜。表1列出了薄膜的透光率、霧度以及抗張強度。透光率、霧度反應(yīng)薄膜的光學(xué)性能，而抗張強度反應(yīng)薄膜的力學(xué)性能。由表1可知，精油的添加對薄膜的透光率幾乎沒有影響，抗張強度變化不大。與對照組相比，B、C兩組的霧度有較大提升，表明葡萄籽油的添加對薄膜的光學(xué)性能有一定的影響，但這些變化都不影響薄膜做為保鮮膜的使用。

2.2 草魚魚肉菌落總數(shù)的變化

圖3 冷藏過程中草魚魚肉菌落總數(shù)的變化Fig.3 Changes in total viable counts of grass carp during cold storage

魚肉中的細菌總數(shù)是評價其肉質(zhì)好壞與貨架期長短的一個重要鮮度指標。如圖3所示，所有魚肉樣品組的細菌總數(shù)都隨著冷藏時間的延長而逐漸升高。在整個10 d的實驗期內(nèi)，對照組細菌總數(shù)都要高于實驗組。Huang等[19]研究指出生魚肉中細菌總數(shù)達到5 （lg（CFU/g））即達到其可食用的上限。根據(jù)此標準，對照組在冷藏的第4天細菌總數(shù)就達到了5.04（lg（CFU/g）），而細菌總數(shù)增長最慢的實驗組C在第8天才超過5 （lg（CFU/g）），因此在冷藏條件下，實驗組C可以延長貨架期3～4 d。

添加了精油的實驗組保鮮膜在實驗過程中會緩慢地釋放出相應(yīng)的精油成分到魚肉的表面，從而發(fā)揮保鮮作用。其中丁香精油中含有的丁香酚和葡萄籽精油含有的原花青素都是酚類物質(zhì)，其殺菌機理可能是其作用于細菌細胞膜上的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，使之變性而發(fā)揮抗菌作用[20]。實驗結(jié)果中魚肉細菌總數(shù)增長速率為B組＞A組＞C組，表明丁香精油添加到EVOH膜中所產(chǎn)生的對細菌繁殖的抑制力要強于葡萄籽油，同時添加此兩種精油到EVOH膜中又有協(xié)同抑菌的作用。

2.3 草魚魚肉TVB-N含量的變化

TVB-N是魚肉中的蛋白和非蛋白源等含氮化合物在微生物和自身酶的作用下，分解產(chǎn)生的胺類及氨等堿性物質(zhì)，也是評價魚肉鮮度的一個重要指標，當(dāng)魚肉嚴重腐敗時，其含有的TVB-N也會比較高[21]。結(jié)果如圖4所示，所有樣品組的TVB-N含量都隨著貯藏時間的延長而不斷升高，表明魚肉的品質(zhì)也在不斷地下降。

圖4 冷藏過程中草魚魚肉TVB-N含量的變化Fig.4 Changes in TVB-N value of grass carp during cold storage

不同種類魚肉的TVB-N含量可接受的上限不同[22]。周然等[18]的研究中指出鱈魚魚肉中TVB-N含量的可接受上限為60 mg/100 g，黑鱸的可接受上限為10 mg/100 g，銀鯉的可接受上限為35～40 mg/100 g。由于在冷藏過程中TVB-N含量的上升是由微生物繁殖直接引起的。因此，本研究根據(jù)已有的菌落總數(shù)結(jié)果得出的貨架期，設(shè)定草魚的TVB-N含量可接受上限為17 mg/100 g。根據(jù)此標準對照組在冷藏的第4天TVB-N含量就達到了17.01 mg/100 g，超過了可接受上限，實驗組中A組上升趨勢低于B組，TVB-N含量增長最緩慢的C組在第8天才超過17 mg/100 g，說明其可延長魚肉貨架期3～4 d，這與菌落總數(shù)的研究結(jié)果相同。

2.4 草魚魚肉pH值的變化

圖5 冷藏過程中草魚魚肉pH值的變化Fig.5 Changes in pH values of grass carp during cold storage

如圖5所示，所有魚肉樣品組的pH值都經(jīng)歷了一個先下降后上升的過程。魚體在宰殺以后，魚肉中的糖原經(jīng)無氧降解過程產(chǎn)生乳酸，而ATP和磷酸肌酸分解也會產(chǎn)生磷酸，因此pH值會下降。之后，隨著魚肉的腐敗，魚體內(nèi)蛋白質(zhì)逐漸被微生物分解為堿性含氮小分子物質(zhì)致使pH值不斷上升[23]。

結(jié)果顯示，整個實驗過程中，實驗組的pH值都要明顯低于對照組D，說明實驗組都能降低魚肉微生物的生長速率，延緩pH值得變化。實驗組C樣品pH值得變化慢于A、B組，說明同時添加丁香精油和葡萄籽精油到EVOH薄膜中要比單獨添加效果好，可能是由于丁香精油中含有的丁香酚和葡萄籽精油含有的原花青素釋放到包裝環(huán)境中，對魚體微生物的繁殖和自身酶的作用起到了協(xié)同抑制作用。

2.5 草魚魚肉TBA值的變化

脂肪氧化腐敗會產(chǎn)生酸、醛類物質(zhì)，MDA就是其中的一種醛類物質(zhì)，它能與TBA反應(yīng)產(chǎn)生粉紅色物質(zhì)，該物質(zhì)在530 nm波長處有最大吸收峰值，利用此性質(zhì)就可以檢測出每100 g魚肉中所含的MDA的毫克數(shù)即TBA值，用來反映魚肉脂肪的最終氧化程度，TBA值越大，脂肪的氧化腐敗程度越高[24]，魚肉的腐敗程度越高。

圖6 冷藏過程中草魚魚肉TBA值(以MDA計）Fig.6 Changes in TBA values of grass carp during cold stora ge

如圖6所示，所有樣品魚肉的TBA值都呈不斷上升的趨勢，在冷藏的4～8 d實驗組TBA值顯著低于對照組。實驗組TBA值上升的快慢順序為C＜B＜A。在實驗初期EVOH膜能有效地阻止氧氣進入膜內(nèi)，而從膜中釋放出來的精油成分也能抑制脂肪的氧化腐敗。隨著冷藏時間的延長，魚肉產(chǎn)生的水分增多，導(dǎo)致EVOH膜對氧氣的阻隔性降低[8]，而膜中釋放出來的精油成分的濃度也越來越低，因此脂肪的氧化程度就會加劇，TBA值不斷增大。B組TBA值要低于A組，表明葡萄籽精油與EVOH薄膜結(jié)合后產(chǎn)生的抑制脂肪的氧化的能力要強于丁香精油。

2.6 草魚魚肉持水率的變化

持水率是指蛋白質(zhì)吸收水并將水保留在蛋白質(zhì)組織中的能力，草魚魚肉含水量較多，一部分存在于結(jié)締組織與肌原纖維間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，稱為自由水；另一部分與組織中蛋白質(zhì)、糖類的羧基、羥基、氨基、亞氨基等緊密地結(jié)合而存在，稱為結(jié)合水[15]。在冷藏過程中，隨著時間的延長，魚肉自身會發(fā)生一些復(fù)雜的生化反應(yīng)，魚肉中的微生物也進行著生長繁殖等都會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的分解，肌肉纖維的破壞，致使其持水率降低。

圖7 冷藏過程中草魚魚肉持水率的變化Fig.7 Changes in WHC of grass carp during cold storage

如圖7所示，冷藏條件下4 種不同膜所包的魚肉樣品的持水率都呈不斷下降的趨勢，實驗組A、B、C持水率相比，C組下降速率要小于A、B組，表明兩種精油同時添加到EVOH薄膜中能協(xié)同維持魚肉蛋白質(zhì)的持水率。而對照組D持水率下降速率也要小于A、B組，與C組相當(dāng)，在冷藏期達8 d時（由細菌總數(shù)結(jié)果獲得的草魚貨架期）D組持水率分別是A、B、C組持水率的1.020、1.031、1.008 倍。可能是由于精油的添加導(dǎo)致EVOH薄膜對水分的透過率增大，膜內(nèi)產(chǎn)生的水分透到膜外的量較對照組多，才導(dǎo)致這樣的實驗結(jié)果。

2.7 草魚魚肉質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果

圖8 冷藏過程中草魚魚肉質(zhì)構(gòu)特性的變化Fig.8 Changes in firmness, springiness and resilience of grass carp during cold storage

由圖8可以看出，隨著冷藏時間的延長，魚肉逐漸變軟，彈性降低，逐漸失去新鮮魚肉所具有的特征，最終腐敗變質(zhì)。魚肉的質(zhì)構(gòu)主要與肌肉中蛋白質(zhì)，脂肪和水有關(guān)。魚死亡以后，由于魚體自溶腐敗和微生物分解作用導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)分解，脂肪氧化，水分喪失，是魚肉失去彈性和肉質(zhì)變軟的主要原因[15]。

由圖8可知，在整個冷藏期內(nèi)對照組D魚肉樣品的彈性、回復(fù)性、硬度都要低于實驗組。在8d（菌落總數(shù)結(jié)果獲得的貨架期）冷藏期后，A組樣品的回復(fù)性、彈性、硬度分別達到對照組的1.13～1.32 倍，B組樣品的回復(fù)性、彈性、硬度分別達到對照組的1.06～1.26 倍，實驗組中質(zhì)構(gòu)變化最小的C組的回復(fù)性、彈性、硬度分別達到對照組的1.29～1.45 倍。說明分別添加了丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜都能有效地減緩草魚魚肉質(zhì)構(gòu)的變化，但同時添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜效果最佳。

3 結(jié) 論

本實驗結(jié)果顯示，各鮮度指標均反映了同時添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜對草魚魚肉有最理想的保鮮效果。若以菌落總數(shù)小于5（lg（CFU/g））為可食用的標準，則同時添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜能使草魚魚肉在冷藏條件下貨架期達8 d，相比對照組能延長3～4 d，達到了預(yù)期的目的。表明實驗研制的保鮮膜能有效延長草魚的貨架期，在草魚魚片的冷藏保鮮中有良好的應(yīng)用前景。

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Evaluation of Active EVOH Packaging Films Incorporated with Essential oils for Quality Preservation of Grass Carp during Cold Storage

YANG Hui, YANG Fu-xin, OU Li-juan, LI Li*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) films incorporated with 2% grape seed oil, 2% clove essential oil, and 1% grape seed oil + 1% clove essential oil, respectively, were prepared by extrusion blow molding. The efficiency of the EVOH films in preserving the quality of grass carp during cold storage was assessed with respect to total volatile basic nitrogen (TVB-N), aerobic plate count, pH, TBA, water holding capacity (WHC) and texture properties. The results indicated the film containing 1% grape seed oil and 1% clove essential oil could effectively maintain the fish freshness and extend the shelf life to 8 days under cold-storage conditions.

preservation; grass carp; grape seed oil; clove; ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH)

TS254.4

A

1002-6630（2014）22-0320-05

10.7506/spkx1002-6630-201422062

2014-03-17

上海市教育委員會科研創(chuàng)新項目（14YZ120）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2012AA0992301）

楊輝（1988—），男，碩士研究生，研究方向為食品包裝技術(shù)。E-mail：18817771246@163.com

*通信作者：李立（1977—），男，副教授，博士，研究方向為食品包裝材料與工藝。E-mail：l-li@shou.edu.cn