針葉櫻桃提取物-聚丙烯膜的制備及其對香腸貨架期的影響

袁靖宇，劉文營，楊 凱，孫運金，成曉瑜，賈曉云,*

聚丙烯（polypropylene，PP）因具有良好的力學性能得以在多個領域廣泛應用，PP的優點有力學性能優異、阻隔性好、耐熱性能良好、透明性好等[1-2]，采用共擠、吹塑等方法制備的PP薄膜因良好的應用性能拓展到冷凍食品、調味品等多元化食品包裝中[3-4]，在食品的貯藏和銷售流通環節起到物理承重和防護作用，極大地減少了食品在流通環節的浪費[5]。

隨著材料學、包裝保鮮技術和食品加工等行業近年來日新月異的飛速發展，食品活性包裝技術的研究具有更多的現實意義，抗菌型活性包裝[6-7]、抗氧化活性包裝[8]、氣調包裝[9]和智能標簽[10]等新技術可以延長食品的貨架期、提高食品品質[11-12]，從而促進食品行業的發展。

Martínez-Abad等[13]在乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH）中添加銀離子后澆筑成膜，并研究其抗菌性能，發現該方法可以抑制肉制品的李斯特菌活性。鄭秋闿等[14]采用迷迭香抗氧化劑對PP的抗氧化作用進行研究，發現添加迷迭香抗氧化劑后，PP體系的抗氧化性能有顯著提升。熱依扎·別坎等[15]對石榴籽抗氧化劑對PP的抗氧化作用進行研究，發現石榴籽抗氧化物的添加可以對PP起到抗氧化作用，并且不影響其熱性能和結晶性能。

針葉櫻桃提取物（acerola cherry extract，ACE）原產于西印度群島加勒比海地區，具有良好的抗氧化活性[16]，但是由于ACE在加工過程中極易被氧化從而失去生物活性，限制了其在功能食品方面的廣泛應用。

基于此，本研究將ACE抗氧化劑添加到PP母料中，采用擠出吹塑成型方法成膜，制備的包裝膜可以對香腸起到抗氧化作用，從而達到延長貨架期的目的，為肉制品以及腌臘肉制品的貯藏研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷鮮豬肉 北京二商大紅門肉類食品有限公司；PP中國石油化工集團公司；ACE 美國Kemin公司；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、三氯乙酸、冰醋酸 國藥集團化學試劑有限公司；平板計數瓊脂培養基、營養肉湯 北京陸橋技術有限責任公司；其余試劑均為分析純 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

DZ-600/2S真空包裝機 山東小康機械有限公司；LSC-120吹膜機、XSS-300轉矩流變儀、LSSJ-20雙螺桿擠出機 上海科創橡塑機械廠設備有限公司；UV2800可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器有限公司；PAL-CAXXBIOM2超純水系統 美國Pall公司；SG8-ELK便攜式pH測定儀 梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；CR-400便攜式色差計 日本日立公司；WGT-S透光率霧度測定儀、GBH電子拉力試驗機廣州標際包裝設備有限公司；GI54DWS高壓蒸汽滅菌器 美國致微儀器有限公司；F1-45培養箱 日本東洋公司。

1.3 方法

1.3.1 ACE抗氧化膜的制備

采用吹塑法制備ACE抗氧化包裝袋，將ACE分別按照質量分數0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%添加到PP中，將單螺桿擠出機三區段溫度參數分別設置為121、198、203 ℃，單螺桿轉速設置為30 r/min，擠出模頭溫度參數設定為200 ℃，制備的產品記為PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP、1.00% ACE/PP。

1.3.2 樣品處理

乳化香腸加工工藝[17]：豬肉及背脂肪解凍→預處理→斬拌→灌腸→干燥→蒸煮→冷卻→成品

采用上述方法制備的5 種抗氧化膜包裝袋對樣品分別進行真空包裝，采用中溫殺菌技術，100 ℃、0.175 MPa殺菌20 min，成品分別在貯藏0、5、10、15、18、21、24、27 d時取樣。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 薄膜厚度測定

參照GB/T 6672—2001《塑料 薄膜和薄片 厚度測定 機械測量法》[18]。采用薄膜測厚儀測定薄膜厚度，樣品裁剪尺寸為8 cm×8 cm，且光滑無折皺和其他缺陷，距離邊緣50 mm處測量。5 組樣品的每片薄膜隨機取5 個點，重復測定取平均值。

1.3.3.2 薄膜拉伸強度和斷裂伸長率測定

參照GB/T 1040.1—2006《塑料 拉伸性能的測定 第一部分：總則》[19]。將5 組抗氧化膜包裝袋修剪為長10 cm、寬2 cm的樣條，電子拉力試驗機設置初始間距2 cm、拉伸速率5 cm/min進行拉伸性能測試。斷裂伸長率按照公式（1）計算。每組樣品測3 次平行，取平均值。

1.3.3.3 薄膜透光率和霧度測試

參照GB/T 2410—2008《透明塑料透光率和霧度的測定》[20]測定5 組抗氧化膜包裝袋的透光率和霧度。每組樣品平行測5 次，取平均值。

1.3.3.4 香腸色差測定

便攜式色差計用白板進行校正后，將1.3.2節制備的香腸切片采用色差計測量其亮度值（L*）、紅度值（a*）及黃度值（b*），每次測定前將色差計順時針旋轉60 °，每個樣品測5 次平行。參考賈曉云等[21]的方法設定e值，評定香腸色澤。e值代表在L*和b*影響下樣品的a*，按照公式（2）計算。

1.3.3.5 香腸pH值測定

參照GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品 pH測定》[22]。取樣方法：無菌條件下將樣品剁碎，取10.0 g與90 mL生理鹽水混勻，攪拌20 min，用手持pH計測定pH值。每個樣品重復測定3 次，取平均值。

1.3.3.6 香腸TBA值測定

采用TBA法測定香腸貯藏期間的氧化程度，TBA值以mg丙二醛/kg香腸計[23]。

1.3.3.7 香腸菌落總數測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[23]。5 種抗氧化膜包裝袋包裝的香腸，每種取5 包平行樣品測定。

1.4 數據處理

采用Origin 8.0軟件進行實驗數據整理和繪圖，采用SPSS 22.0軟件中的單因素方差分析（analysis of Variance，ANVOA）和Duncan’s多重比較檢驗法對數據進行顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 薄膜厚度

圖1 不同ACE添加量薄膜的厚度Fig.1 Thickness of packaging films with different concentrations of ACE

由圖1可知，5 組薄膜厚度依次為PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。隨著ACE添加量的增加，5 組薄膜樣品的厚度由0.022 mm增加至0.032 mm，總體呈增加的趨勢。ACE添加量越多，薄膜厚度越厚，這是由于ACE的添加使得空間位阻較大[21]，薄膜的厚度增大。

2.2 薄膜拉伸強度和斷裂伸長率

圖2 不同ACE添加量薄膜的拉伸強度Fig.2 Tensile strength of packaging films with different concentrations of ACE

由圖2可知，5 組薄膜的拉伸強度依次為0.25%ACE/PP＞PP＞0.50% ACE/PP＞0.75% ACE/PP＞1.00% ACE/PP。表明隨著ACE添加量的增加，薄膜的拉伸強度總體呈下降的趨勢。這可能是由于ACE的添加破壞了PP原有的結晶結構，使得PP分子鏈間距變大，分子間作用力變小，因此拉伸強度變差。同時，0.25%ACE/PP組的拉伸強度比PP組高，直觀反映出極少量的ACE添加到PP中可以加強分子鏈間的聯系，使PP分子鏈間不易發生滑移現象，因此出現0.25% ACE/PP組薄膜的拉伸強度反常提高的現象[24]。

圖3 不同ACE添加量薄膜的斷裂伸長率Fig.3 Elongation at break of packaging films with different concentrations of ACE

由圖3可知，5 組薄膜的斷裂伸長率依次為1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP。隨著ACE添加量的增加，5 組抗氧化薄膜材料的斷裂伸長率呈現降低趨勢，表明ACE的添加降低了PP薄膜的柔韌性和延伸性，與拉伸強度的測定結果一致。

2.3 薄膜透光率和霧度

圖4 不同ACE添加量薄膜的透光率Fig.4 Transparency of packaging films with different concentrations of ACE

圖5 不同ACE添加量薄膜的霧度Fig.5 Haze of packaging films with different concentrations of ACE

透光率代表透過材料的光通量和入射材料的光通量之比[25-26]。透明程度直接影響產品的外觀，決定薄膜的透明清晰度，對薄膜包裝產品的開發和食品包裝使用有較大意義。由圖4～5可知，5 組樣品透光率的變化趨勢為1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP，5 組樣品霧度的變化趨勢為PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。隨著ACE添加量的增加，薄膜的透光率隨之下降，且變化趨勢逐漸減小，薄膜的霧度隨之上升。透光率下降說明，隨著ACE添加量的增加，薄膜透明性能變差，清晰度下降。霧度指標與薄膜通透性為反比關系，霧度值的增高意味著5 組樣品薄膜的透明程度變差。

霧度和透光率與薄膜的厚度也有極大關系，5 組樣品薄膜的厚度增加導致薄膜透光率下降、清晰度下降和霧度增高。因此，5 組薄膜的透光率和霧度變化受ACE添加量和薄膜厚度2 個因素的共同影響。

2.4 不同包裝香腸的色差

圖6 貯藏時間對不同包裝香腸e值的影響Fig.6 Effect of different packaging films on e value of sausages during storage

e值是反應香腸色澤變化趨勢的指標，受L*和b*共同影響，可以直觀反映香腸等肉制品的色澤。由圖6可知：貯藏前期（0～10 d），香腸e值變化趨勢較為緩慢；隨著貯藏時間的延長，香腸e值迅速下降，這是由于隨著香腸貯藏時間的延長，氧合肌紅蛋白與鐵離子發生反應，香腸a*降低，香腸中的脂肪發生氧化的同時，香腸中的蛋白質發生變性，從而導致b*上升，香腸e值下降。

PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75%ACE/PP、1.00% ACE/PP組香腸分別在第15、18、21、24、27天時色澤明顯變差。在貯藏期后半段，1.00% ACE/PP組薄膜包裝的香腸e值顯著優于其他組別，說明1.00% ACE/PP薄膜包裝的肉制品脂肪氧化程度低，蛋白質變性不明顯，因此e值優于其他組別。采用1.00% ACE/PP組薄膜對肉制品進行包裝能夠起到良好的抗氧化和延長貨架期的作用。

2.5 不同包裝香腸的pH值

肉制品的pH值是反應微生物腐敗的關鍵指標，反映貯藏期間細菌繁殖的情況[27-28]。由圖7可知，隨著香腸貯藏時間的延長，pH值總體呈下降趨勢，且pH值下降速率為PP＞0.25% ACE/PP＞0.50% ACE/PP＞0.75%ACE/PP＞1.00% ACE/PP。香腸初始pH值為6.15，較高，香腸較易滋生微生物，貨架期較短，流通時間短。貯藏15 d后，香腸中的微生物繁殖加快，發酵產酸，香腸pH值下降；貯藏24 d后，1.00% ACE/PP組香腸的pH值為（5.98±0.02），仍然較高，說明該類型薄膜可以對延長香腸貨架期起到一定作用，采用1.00% ACE/PP薄膜包裝的香腸整體指標優于其他組別。

圖7 貯藏時間對不同包裝乳化香腸pH值的影響Fig.7 Changes in pH value of sausages packaged with different films during storage

2.6 不同包裝香腸的TBA值

圖8 貯藏時間對不同包裝乳化香腸TBA值的影響Fig.8 Effect of different packaging films on TBA value of sausages during storage

丙二醛是脂質發生過氧化的產物，TBA值表征肉制品的脂質氧化，可以反映肉制品的氧化變質程度，TBA值越高意味著香腸的脂質氧化程度越高，品質越不好[29]。由圖8可知：香腸貯藏期的初始TBA值為0.47 mg/kg；隨著貯藏時間的延長，5 組香腸的TBA值均顯著上升，即香腸脂肪氧化程度加深；貯藏15 d以后，貯藏時間相同時，添加ACE組香腸的TBA值均低于未添加組，這說明ACE可以減輕肉制品的脂肪氧化程度。1.00%ACE/PP組香腸的TBA值明顯低于其他組，香腸脂肪氧化程度最輕。這是由于貯藏初期，薄膜包裝袋里殘余的氧氣可以加速香腸等肉制品中脂肪的部分氧化，造成香腸失水，肉制品脂肪氧化程度進而加深。ACE的添加可以較大程度地對肉制品中的脂肪氧化起到抗氧化作用。1.00% ACE/PP組薄膜包裝的抗氧化性能最好，可以減少肉制品中TBA的生成，顯著延長香腸貯藏期至27 d。

2.7 不同包裝香腸的菌落總數

參照GB 4789.1—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 總則》[30]對香腸進行3級采樣，參照GB 2726—2016《食品安全國家標準 熟肉制品》[31]中的微生物限量規則分析數據。同批次樣品采集數為5，能夠超出最大允許值的樣品數為2，微生物指標可接受水平限量為104CFU/g，微生物指標最高安全限量為105CFU/g。

圖9 貯藏時間對不同包裝乳化香腸菌落總數的影響Fig.9 Changes in total plate count of sausages packaged with different films during storage

由圖9可知：貯藏15 d時，未經處理的PP組香腸菌落總數為（4.73±0.16） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數為5，超標；貯藏18 d時，0.25% ACE/PP組香腸的菌落總數為（4.15±0.02） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數為5，超標；貯藏21 d時，0.50% ACE/PP組香腸的菌落總數為（4.33±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數為5，超標；貯藏24 d時，0.75%ACE/PP組香腸的菌落總數為（4.31±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數為5，超標；貯藏27 d時，1.00% ACE/PP組香腸的菌落總數為（4.34±0.08） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數為5，超標。香腸的菌落總數隨著貯藏時間的延長而顯著增加，貯藏時間相同時，未添加ACE的PP對照組香腸菌落總數最高。隨著ACE添加量的增加，香腸的貨架期明顯延長。0.25% ACE/PP組香腸的貨架期延長至18 d，0.50% ACE/PP組延長至21 d，0.75% ACE/PP組延長至24 d，1.00% ACE/PP組延長至27 d。

3 結 論

本研究對ACE-PP膜的制備、性能及在香腸貨架期延長中的應用進行討論。ACE的添加有較好的抗氧化效果，并可以延長香腸的貨架期。采用擠出吹塑法制備PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP和1.00% ACE/PP 5 組抗氧化薄膜，比較分析不同組別抗氧化薄膜的厚度、力學性能和透光率等指標，同時表征香腸的色澤、pH值、TBA值和菌落總數等指標。結果表明：在香腸貯藏期間，1.00% ACE/PP薄膜包裝可以顯著降低香腸TBA值和菌落總數，使香腸保持良好的品質，延長香腸的貨架期至27 d。香腸中脂肪氧化程度加深，香腸失水，從而導致香腸中微生物繁殖加快，影響產品貨架期。本研究為香腸等肉制品的生產及貯藏提供了可行的解決方案，有助于解決肉制品貨架期短的問題，可以進一步應用在肉制品及腌臘肉制品的包裝上，具有實際應用價值。