藍莓可食性膜機械性能優化及對冰藏三文魚品質的影響

張 琮,孫曉紅*,吳啟華,潘迎捷

1.上海海洋大學食品學院,農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海),上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海 201306

2.美國USDA-ARS研究中心,美國 加利福尼亞州 94710

藍莓可食性膜機械性能優化及對冰藏三文魚品質的影響

張 琮1,孫曉紅1*,吳啟華2,潘迎捷1

1.上海海洋大學食品學院,農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海),上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心,上海 201306

2.美國USDA-ARS研究中心,美國 加利福尼亞州 94710

為優化藍莓可食性膜的機械性能，本文以抗拉強度與斷裂伸長率為指標評價膜性能，采用（果膠、殼聚糖、藍莓提取物、甘油）四因素三水平正交試驗法進行試驗。將優化后的藍莓可食性膜對三文魚進行包裹處理，通過感官評定、物理指標（硬度）、化學指標（K值）、微生物指標（菌落總數）的測定，綜合評價藍莓可食性膜對冰藏三文魚的保鮮效果。結果表明：制備藍莓可食性膜的最優配比為果膠1.25%，殼聚糖0.75%，藍莓提取物1.00%，甘油1.75%；包膜組的品質顯著（P＜0.05）優于對照組，延長6 d貨架期。

藍莓;可食性膜;三文魚;冰藏

藍莓（Blueberry），杜鵑花科越橘屬，酸甜可口、口味獨特，被聯合國糧農組織（FAO）列為人類五大健康食品之一。藍莓富含花青素、多酚類、黃酮類等活性物質，其提取物的抑菌、抗氧化活性被廣泛報道。Lacombe等[1]證實美國藍莓能夠抑制單增李斯特菌、大腸桿菌等細菌生長。姜文潔[2]證實中國不同產區的18個藍莓品種均具有抑制副溶血弧菌、清除DPPH自由基和羥基自由基的功效。

可食性膜（Edible film）以天然可食性物質為主要原料，具有可降解、安全無異味的特點。隨著人們環保意識的增強和食品安全意識的提高，針對可食性膜中添加活性物質以達到食品保鮮效果的研究成為趨勢。Lacey等[3]將綠茶提取物添加到瓊脂可食性膜中應用于鱈魚保鮮，減緩微生物生長從而延長7 d貨架期。此外，迷迭香提取物[4]、阿拉伯樹膠[5]分別應用于鯽魚、真鯛的保鮮。

大西洋三文魚（Salmo salar），屬于輻鰭魚綱鮭形目，因其體內水分含量高，極易在貯藏過程中受到微生物污染而發生腐敗變質。本文以果膠、殼聚糖為成膜材料，甘油為增塑劑，藍莓提取物為抑菌劑，制備藍莓可食性保鮮膜。將優化后的藍莓可食性膜包裹三文魚，通過測定感官評定、物理指標（硬度）、化學指標（K值）、微生物指標（菌落總數），評價冰藏14 d三文魚的品質變化，為開發應用新型可食包裝材料提供參考。

1 材料與儀器

1.1 試驗材料與試劑

頂峰藍莓購自杭州市余杭區仙宅村藍莓種植基地；大西洋三文魚（Atlantic salmon），購自上海銅川路水產市場。

果膠(白色，酯化度＞50%)，煙臺安德利果膠股份有限公司；殼聚糖（淡黃色，脫乙酰度＞95%，水溶性），上海維編科貿有限公司；甘油（食品級），深海食品化工有限公司；食用乙醇（純度95%），江蘇博科化工貿易有限公司；平板計數瓊脂，北京陸橋技術有限責任公司；標準品三磷酸腺苷等，美國Sigma公司。

1.2 主要儀器與設備

8010S組織攪碎機，美國Waring公司；RE-52AA旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；六聯磁力加熱攪拌器，江蘇環宇科學儀器廠；DCP-KZ300電腦測控抗張試驗機，四川成都名馳儀器有限責任公司；TA-XT Plus物質分析儀，英國Stable Micro System公司；LC-2010C高效液相色譜，島津（中國）有限公司。

2 試驗方法

2.1 藍莓提取物制備

根據謝慶超等[6]方法：取藍莓凍果，微波爐解凍1～2 min，放入勻漿機中充分攪碎。稱取勻漿后的藍莓果漿20.0 g，置于200 mL 65%的食用乙醇中，超聲破碎25 min，置于超速離心機離心10 min（4550 g），布氏漏斗過濾藍莓殘渣。用旋轉蒸發儀55℃進行旋轉蒸發，待乙醇揮發完全后，加一定量去離子水使其終濃度為2000 mg/mL；用0.45 μm濾膜過濾，制備所得藍莓提取物置于-20℃冰箱保存備用。

2.2 藍莓可食性膜制備單因素實驗

稱取適量果膠、殼聚糖溶于水中，使用磁力攪拌器充分攪拌1 h，依次加入甘油、藍莓提取物。采用溶液延流法倒入12×12 cm方形培養皿中，50℃烘干10 h，揭膜待用。

2.2.1 果膠添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 殼聚糖添加量為0.50%，藍莓提取物1.00%、甘油添加量2.00%，通過改變果膠添加量（0.50%，1.00%，1.50%，2.00%，2.50%）研究其對藍莓可食性膜機械性能的影響。

2.2.2 殼聚糖添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 果膠添加量1.00%、藍莓提取液添加量1.00%、甘油添加量2.00%，通過改變殼聚糖添加量（0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%）研究其對藍莓可食性膜機械性能的影響。

2.2.3 藍莓提取物添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 果膠添加量1.00%、殼聚糖添加量0.50%、甘油添加量2.00%，通過改變藍莓提取物添加量（0.50%，1.00%，1.50%，2.00%，2.50%）研究其對藍莓可食性膜機械性能的影響。

2.2.4 甘油添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 果膠添加量1.00%、殼聚糖添加量0.50%、藍莓提取液添加量1.00%，通過改變甘油添加量（0.50%，1.00%，1.50%，2.00%，2.50%）研究其對藍莓可食性膜機械性能的影響。

2.3 藍莓可食性膜機械性能測定

2.3.1 膜厚測定 通過在被測膜上隨機取10個點，用螺旋測微儀測量取平均值，精確到0.001 mm。

2.3.2 藍莓可食性膜抗拉強度、斷裂伸長率測定 將可食性膜制成長50 mm，寬15 mm的試樣條。使用電腦測控抗張試驗機測定藍莓可食性膜的機械性能。每個樣品平行測定6次，結果取其平均值。夾距50 mm，拉伸速率300 mm/min。公式1與公式2分別計算藍莓可食性膜的抗拉強度Ts（MPa）與斷裂伸長率E%：Ts=F/S(1)

公式1中：Ts為抗拉強度，MPa；F為樣品所受抗張力，N；S為樣品的橫截面積，m2；

公式2中：D為伸長的距離，mm；L為夾距，mm。

2.4 三文魚保鮮指標測定

2.4.1 樣品處理 將三文魚去皮，隨機分為兩組，取背部魚肉并切成3×3×1.5 cm左右的魚片，其中對照組不包裹可食性膜，實驗組包裹可食性膜。放入方形培養皿中，再置于冰上擺放，每日換掉融化的冰水，每隔2 d進行三文魚保鮮指標測定。

2.4.2 感官評定 參照《DB46 118-2008》[7]方法，由6名經過訓練的評價員組成感官評定小組，對冰藏三文魚的色澤、氣味、口感、肉質進行評價打分，標準如表1所示。

表1 冰藏三文魚的感官評定標準Table 1 Standard of sensory evaluation for Atlantic salmon in ice storage

2.4.3 硬度測定 采用TA-XT Plus物質分析儀測定Texture Profile Analysis（TPA）模式，探頭型號為P/20，測試前速度1 mm/s，測試速度2 mm/s，測試后速度1 mm/s，形變量50%。

2.4.4K值測定 參照《SCT 3048-2014》方法[8]。其中K值計算公式如下：

公式3中：ATP、ADP、AMP、IMP、HXR、HX分別為腺苷三磷酸、腺苷二磷酸、腺苷酸、肌苷酸、次黃嘌呤核苷、次黃嘌呤。

2.4.5 菌落總數測定 參照《GB 4789.2-2010》方法[9]。

2.6 數據處理

試驗中所有指標均平行測定至少3次，采用OriginPro 9.0軟件繪制曲線。通過SPSS statistics 22.0軟件進行方差分析。

3 結果與分析

3.1 藍莓可食性膜單因素實驗及結果分析

以抗拉強度和斷裂伸長率作為指標，評價藍莓可食性膜的性能?？估瓘姸润w現藍莓可食性膜的力學性能，抗拉強度越高，抗壓能力越強；斷裂伸長率體現藍莓可食性膜的延展性和脆性，斷裂伸長率越大，延展性越好。

3.1.1 果膠添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 果膠添加量為1.00%時，抗拉強度和斷裂伸長率都處于最高值（圖1）。因此正交試驗選擇最高峰1.00%的相鄰兩點實驗，即最適果膠添加量為1.00%。

圖1 果膠添加量對可食性膜機械性能的影響Fig.1 Effect of pectin content on mechanical properties

圖2 殼聚糖添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響Fig.2 Effect of chitosan content on mechanical properties

3.1.2 殼聚糖添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 殼聚糖添加量為0.50%時抗拉強度最大（圖2）。隨著殼聚糖濃度進一步增大，殼聚糖分子上帶正電的氨基相互排斥力增強，致使分子排列困難，導致可食性膜的致密性下降，抗拉強度下降。實驗表明殼聚糖添加量為0.75%時斷裂伸長率處于最高值，因此最適殼聚糖添加量為0.75%。

3.1.3 藍莓提取物添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 藍莓添加量在0.50%到1.50%之間變化不大，超過1.50%時抗拉強度下降（圖3）。同時添加量為1.00%時，斷裂伸長率處于最高峰，因此最適藍莓提取物添加量為1.00%。

圖3 藍莓提取物添加量對可食性膜機械性能的影響Fig.3Effectofblueberryextractcontentonmechanicalproperties

圖4 甘油添加量對可食性膜機械性能的影響Fig.4Effectofglycerincontentonmechanicalproperties

3.1.4 甘油添加量對藍莓可食性膜機械性能的影響 隨著甘油添加量的增加，抗拉強度呈先上升后下降趨勢，當甘油添加量為1.50%時抗拉強度達到最大值，而伸長率總體呈上升趨勢（圖4）。因此，綜合抗拉強度和斷裂伸長率兩個指標，最適甘油添加量為1.50%。

3.2 藍莓可食性膜機械性能的優化

為確定藍莓可食性膜的最優配方，選取果膠、殼聚糖、藍莓提取物、甘油添加量為因素，進行4因素3水平正交試驗，采用L9（34）正交表，因素水平如表2所示，結果如表3所示。

表2 正交試驗因素水平Table 2 Table of orthogonal experiment

表3 正交試驗結果Table 3 Result of the orthogonal experiment

對于抗拉強度而言，果膠和殼聚糖的添加量影響較大，根據極差R1值分析可知，四個因素對抗拉強度影響的主次為：果膠＞殼聚糖＞甘油＞藍莓提取物，最優成膜條件為A3B3C2D1。而僅考慮斷裂伸長率指標，根據極差R2值分析可知，四個因素對伸長率影響的主次為：甘油＞殼聚糖＞藍莓提取物＞果膠，最優成膜條件為A3B2C1D3。

本試驗采用綜合平衡法，綜合考慮四個因素對兩個指標影響的主次順序，并依據降低消耗、提高效率的原則，殼聚糖添加量選擇B2、藍莓提取物作為抑菌劑選擇C2、甘油作為伸長率影響最大的因素選擇D3。因此，最優的藍莓可食性膜制備配方為：果膠1.25%，殼聚糖0.75%，藍莓提取物1.00%，甘油1.75%。在此條件下進行驗證試驗，抗張強度均值為17.94 MPa，伸長率均值為39.15%，與正交試驗中兩個指標的最優結果接近。

3.3 三文魚保鮮指標測定

3.3.1 冰藏三文魚感官評定變化 感官評定是消費者判斷三文魚新鮮度的最直觀指標。冰藏初期，微生物未大量繁殖，感官評定分數較高。冰藏4 d后，對照組和包膜組的感官評定分數都明顯下降，感官評定員出現拒絕生食的情況。冰藏8 d后，由于微生物的生長和脂質氧化，對照組樣品開始腐敗、產生異味。冰藏10 d后，對照組的魚肉變軟、沒有恢復力，三文魚到達不可食用階段（圖5）。冰藏期間，包膜組評分顯著（P＜0.05）高于對照組，說明可食性膜中添加殼聚糖和藍莓提取物，起到了抗菌和天然屏障作用，減緩了三文魚品質下降。感官評定小組成員具有一定的主觀成分，因此對冰藏期三文魚保鮮度的測定還需結合理化指標、微生物指標進行判斷。

圖5 冰藏三文魚感官評定的變化Fig.5ChangesinsensoryanalysisofAtlanticsalmonduringicestorage

圖6 冰藏三文魚硬度的變化Fig.6ChangesinhardnessofAtlanticsalmonduringicestorage

3.3.2 冰藏三文魚硬度變化 質構分析（Texture Profile Analysis，TPA），是衡量魚肉新鮮度的重要指標之一，與魚肉組織中脂肪和膠原蛋白的含量、魚致死方法、貯藏溫度和時間等因素有關。硬度是質構分析中的重要指標，魚類死后，肌體會出現僵直、軟化等變化。對照組和包膜組隨著冰藏時間的延長都明顯下降，冰藏6 d后，對照組和包膜組的組間差異明顯，具有顯著性差異（P＜0.05）。冰藏14 d后，對照組和包膜組硬度分別下降74%和58%，說明包膜組相對保持硬度，延緩了三文魚品質的下降（圖6）。

3.3.3 冰藏三文魚K值變化K值是評價水產品新鮮度的重要指標，K值大小受到魚的種類、飼料、肌肉類型、被捕獲時所受壓力以及貯藏溫度等因素影響[10]，K值越大，樣品品質越差。根據《DB35T 925-2009》[11]，三文魚K值低于20%可生食，此外，一般認為K值達到60%即為消費者食用可接受的上限。本文冰藏初始值為13.8±0.12%，隨著魚體內的酶的降解作用，導致ATP含量下降，K值上升，三文魚的鮮度變差。對照組和包膜組分別在4 d、6 d超過生食標準20%，因此在此之后不能生食。隨著冰藏時間的延長，對照組和包膜組8 d、14 d的K值為58.78±0.42%、59.77±0.47%，達到食用終點（圖7）。靳春秋等[12]研究冰藏三文魚10 d，K值為68.7%，與本文結果相似。在整個冰藏期間，對照組和包膜組始終存在顯著性差異（P<0.05），說明藍莓可食性膜有效延緩三文魚的腐敗、保持魚肉品質，延長6 d貨架期。

圖7 冰藏三文魚K值的變化Fig.7 Changes inKvalue of Atlantic salmon during ice storage

圖8 冰藏三文魚菌落總數的變化Fig.8 Changes in total viable counts(TVC)of Atlantic salmon during ice storage

3.3.4 冰藏三文魚菌落總數（TVC）變化 隨著冰藏時間的延長，各組的菌落總數不斷增長（圖8）。根據《DB35T 925-2009》[11]，消費者生食魚肉微生物含量應低于4 log CFU/g，對照組在第4 d達到4.78±0.03 log CFU/g、包膜組第6 d的菌落總數為4.88±0.02 log CFU/g，因此對照組和包膜組在4 d、6 d之后不能作為生魚片生食，可進行煎、蒸等其他烹飪處理。國際微生物食品委員會（ICMSF）[13]規定，消費者食用的海水魚類中微生物含量應低于7 log CFU/g。對照組在第8 d達到6.82±0.01 log CFU/g，接近消費者接受下限；而包膜組第14 d菌落總數為7.11±0.03 log CFU/g，超出規定標準。因此，藍莓可食性膜具有抑制微生物生長的作用，延長6 d貨架期，與K值測定結果一致。

4 結論

本文采用正交試驗優化藍莓可食性膜的機械性能，得到最優配比：果膠、殼聚糖、藍莓提取物、甘油添加量為1.25%：0.75%：1.00%：1.75%。將制膜配方優化后的藍莓可食性膜包裹三文魚，測定感官評定、物理指標（硬度）、化學指標（K值）、微生物指標（菌落總數），結果表明：包膜組三文魚品質顯著優于對照組，延長6 d貨架期。本文為延長冰藏三文魚的貨架期提供了有效方案，具有一定的市場開發價值。

[1]Lacombe A,Wu VCH,White J,et al.The antimicrobial properties of the lowbush blueberry(Vaccinium angustifolium)fractional components against food borne pathogens and the conservation of probioticLactobacillus rhamnosus[J].Food Microbiology,2012,30(1):124-131

[2]姜文潔,孫曉紅,朱 穎,等.不同產區18種藍莓提取物抗氧化與抑菌作用研究[J].食品工業科技,2015,36(1):119-123

[3]Lacey A,López-Caballero ME,Montero P.Agar films containing green tea extract and probiotic bacteria for extending fish shelf-life[J].LWT-Food Science and Technology,2014,55(2):559-564

[4]Li T,Li J,Hu W,et al.Shelf-life extension of crucian carp(Carassius auratus)using natural preservatives during chilled storage[J].Food Chemistry,2012,135(1):140-145

[5]CaiL,WuX,DongZ,etal.Physicochemicalresponsesandqualitychangesofredseabream(Pagrosomusmajor)togumarabic coatingenrichedwithergothioneinetreatmentduringrefrigeratedstorage[J].FoodChemistry,2014,160(11):82–89

[6]謝慶超,孫曉紅,沈 瀟,等.藍莓提取物對副溶血性弧菌的抑制作用[J].天然產物研究與開發,2012,24(8):1094-1097

[7]海南大學,海南衛生監督總隊.生食三文魚、龍蝦衛生標準DB46 118-2008[S].海口:海南省質量技術監督局,2008

[8]中華人民共和國農業部.魚類鮮度指標K值的測定:高效液相色譜法SCT 3048-2014[S].北京:中國農業出版社,2014

[9]中華人民共和國衛生部.食品微生物學檢驗:菌落總數測定GB 4789.2-2010[S].北京:中國標準出版社,2010

[10]Okuma H,Watanabe E.Flow system for fish freshness determination based on double multi-enzyme reactor electrodes[J].Biosensors&Bioelectronics,2002,17(5):367-372

[11]福建省水產研究所,農業部漁業產品質量監督檢驗測試中心(廈門).生食動物性水產品衛生要求DB35T925-2009[S].廈門:福建省質量技術監督局,2009

[12]靳春秋,遲 海,楊憲時,等.冰藏三文魚品質變化及菌相分析[J].食品與發酵工業,2013,39(4):220-226

[13]International Commission on Microbiological Specification for Foods(ICMSF).Microorganisms in foods 6:Microbial Ecology of Food Commodities[M].2ndedition.US:Springer,2005

Optimization of Mechanical Properties of Blueberry Edible Film and the Effect on Quality ofAtlantic Salmon in Ice Storage

ZHANG Cong1,SUN Xiao-hong1*,WU Vivian CH2,PAN Ying-jie1
1.College of Food Science and Technology/Shanghai Ocean University,Laboratory of Quality&Safety Risk Assessment for Aquatic Products on Storage and Preservation(Shanghai),Ministry of Agriculture,Shanghai Engineering Research Center of Aquatic-Product Processing&Preservation,Shanghai201306,China
2.Produce Safety and Microbiology Research Unit,USDA-ARS,,California94710,USA

Tensile strength and elongation at break were evaluated in order to optimize the mechanical properties of blueberry edible film.The preferred addition of pectin,chitosan,blueberry extract and glycerin was determined by a single factor test and orthogonal experiment.Sensory evaluation,hardness,K-value and total viable counts were used to evaluate the quality of Atlantic salmon which wrapped with blueberry edible film.The results demonstrated that the optimal concentration of blueberry edible film was p1.25%pectin,0.75%chitosan,1.00%blueberry extract and 1.75%glycerin.The shelf-life of Atlantic salmon which wrapped with blueberry edible film could be prolonged for six days,and the quality was significantly(P<0.05)better than the control group.

Blueberry;edible film;Salmo salar;ice storage

TS205.9

A

1000-2324(2017)04-0481-06

2016-04-15

2016-04-26

上海市科技興農重點攻關項目(滬農科攻字2014第3-5號);上海海洋大學科技發展專項基金(A2-0209-14-2 00061);上海市科委工程中心建設(11DZ2280300)

張 琮(1991-),女,碩士研究生,主要從事食品保鮮研究.E-mail:zczc0627@126.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:xhsun@shou.edu.cn