基于魚鱗明膠的可食性保鮮膜對金槍魚肉的保鮮作用研究

單夢圓 宋琳璐 胡奇杰 徐大倫 楊文鴿 張進杰,*

(1 寧波大學食品與藥學學院，浙江 寧波 315211；2 湖州市食品藥品檢驗研究院, 浙江 湖州 313000)

金槍魚[Thunnusthynnus(Linnaeus)]，又名鮪魚、吞拿魚，類屬硬骨魚綱(Osteichthyes)鱸形目(Perciformes)鯖科(Scombrida)，是一類主要分布在太平洋、大西洋和印度洋等中低緯度深海區域的洄游魚類，具有很高的經濟價值[1]。金槍魚素有“海底黃金”的美譽，其肉質柔嫩鮮美，富含諸多礦物質、維生素A、維生素D、蛋氨酸、?；撬?，可以有效的保護肝臟，增加肝功能，尤其富含DHA和EPA等高度不飽和脂肪酸[2]，EPA對降低膽固醇和甘油三酯的含量，促進體內飽和脂肪酸代謝具有重要作用，DHA對腦神經生長發育至關重要。但金槍魚富含血紅素蛋白質和不飽和脂肪酸，極易發生色澤衰敗和脂質氧化[3]。超低溫凍藏保鮮、微凍保鮮、氣調保鮮、保鮮膜保鮮等是水產品常用的保鮮方法，其中可食性保鮮膜組合保鮮劑的保鮮方法針對性強，保鮮效果顯著且環保安全，已成為高端水產品保鮮的研究熱點[4]。

近年來研究較多的可生物降解的可食性膜材料有多糖、蛋白質和脂質或這些中性大分子材料的組合物，明膠就是其中之一[5-6]。明膠具有良好的成膜性能且來源豐富。目前研究較多的是來源于豬、牛等哺乳動物源明膠，但由于潛在的攜帶致病性病毒威脅，以及部分地區的宗教信仰原因，此類明膠的應用受到了一定程度的制約，而來源于水產品的明膠則不會有此限制[7]。水產品加工的下腳料魚鱗中膠原蛋白含量豐富，且魚鱗中沒有血液循環，水生動物中的膠原蛋白較陸地動物安全性更高，因而魚鱗膠原蛋白被認為是安全的膠原蛋白[8]。羅非魚是我國重要的經濟魚類，近年來年均加工量高達60萬t以上，在加工過程中產生4%的魚鱗下腳料，為魚鱗明膠的生產提供了充足的來源[9]。

桔子和檸檬均為蕓香科植物，其中桔子營養豐富，含有170余種植物化學物和60余種黃酮類物質，且大多數物質均是天然抗氧化劑[10-11]；檸檬含有豐富的檸檬酸、維生素、黃酮類等物質，具有殺菌、美容等功效[12]。桔子/檸檬精油的主要成分是萜烯類(檸檬烯等)、芳香族化合物(芳樟醇、葛縷醇、酮類化合物等)和萜類化合物，具有一定的抑菌和抗氧化活性，可用于食物的保鮮[13-14]。薄荷為唇形科薄荷屬，芳香多年或一年生草本植物，分布于北半球的溫帶地區，少數見于南半球[15]。薄荷中含有醇類、黃酮等成分，具有抑菌、抗氧化等多種作用，已作為天然防腐劑和抗氧化劑被應用在食品中[16]。

日常生活中，人們食用生魚片時，常會在魚肉表面放置些許檸檬片和薄荷葉[17]，裝飾的同時起到殺菌驅蟲、提鮮去腥的作用，使得生魚片肉質更加鮮美、保質期更長。研究表明，檸檬片和薄荷葉中的揮發性成分是影響漢善魚片質量的主要原因[18]。

基于此，本試驗以魚鱗明膠為基質，添加典型蕓香科植物精油(桔子/檸檬精油)，輔以薄荷制備可食性保鮮膜，研究其對生鮮金槍魚肉的保鮮效果，以期為制備高品質水產品可食性保鮮膜材料提供理論依據與技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃鰭金槍魚背部魚肉，2016年12月購自寧波豐盛食品有限公司；羅非魚魚鱗明膠，廣東歐帝瑪生物工程有限公司；桔子/檸檬精油，上海奇卡商貿有限公司；薄荷粉末(成分：左旋薄荷醇，約占62.3%～87.2%；左旋薄荷酮，約占8%～12%；少量黃酮類、少量有機酸、氨基酸等)，亳州市連銳商貿有限公司。

乙醇、甘油、Tween-20、三氯乙酸、EDTA、2-硫代巴比妥酸(2-thiobarbituric acid，TBA)、四乙氧基丙烷、平板計數瓊脂，國藥集團化學試劑有限公司。試驗用水均為超純水。

1.2 主要儀器與設備

XHF-D高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司；RV 10旋轉蒸發儀，德國IKA公司； STARTER 3100 pH計，奧豪斯儀器(上海)有限公司；CR-400便攜式色差計，日本 KONICA MINOLTA公司；Biofuge Stratos高速冷凍離心機，美國Thermo公司；Spectra Max i3多功能酶標儀，美國Molecular Devices公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 可食用保鮮膜的制備 稱取3 g干樣羅非魚鱗明膠，溶于100 mL去離子水中，靜置溶脹20 min，然后于50℃水浴20 min至充分溶解，并加入0.3 g·g-1(甘油/明膠)的甘油，磁力攪拌5 min混合均勻。

C組：不添加其他物質；2M組：添加 2%(w/v)的薄荷粉；2O組： 添加 2%(w/v)的桔子精油和 0.25 g·g-1(吐溫/精油)的 Tween-20[19]； 2L組：添加2%(w/v)的檸檬精油和0.25 g·g-1(吐溫/精油)的 Tween-20；1M-1O組：添加 1%(w/v)的薄荷粉、1%(w/v)的桔子精油和 0.25 g·g-1(吐溫/精油)的Tween-20；1M-1L組：添加1%(w/v)的薄荷粉、1%(w/v)的檸檬精油和0.25 g·g-1(吐溫/精油)的Tween-20。

按照上述不同試驗組要求添加相應物質并混合均勻，然后加入魚鱗明膠溶液中，在 22 000 r·min-1條件下均質3 min，成膜液于4 000 r·min-1條件下離心1 min以脫除氣泡，隨后倒入15 cm×15 cm的平板并放置于4℃冰箱中，待形成凝膠狀時放入25℃的鼓風干燥箱中干燥24 h，取出揭膜，即分別制成了對照保鮮膜(C)、2%薄荷-魚鱗明膠復合膜(2M)、2%桔子精油-魚鱗明膠復合膜(2O)、2%檸檬精油-魚鱗明膠復合膜(2L)、1%薄荷-1%桔子精油-魚鱗明膠復合膜(1M-1O)及1%薄荷-1%檸檬精油-魚鱗明膠復合膜(1M-1L)。將干燥后的可食性膜放于25℃(相對濕度50%±1%)恒溫恒濕箱中平衡48 h，然后進行金槍魚的保鮮應用試驗。

1.3.2 樣品預處理 首先將-40℃凍藏的金槍魚肉置于4℃冷藏箱內解凍約8 h后，切成約2 cm × 2 cm × 1 cm 規格，并將切分魚肉均分成6份，立即放入超市生鮮托盤(規格為11 cm × 14 cm)，每托盤中裝有約250 g的魚肉，用6種不同可食用保鮮膜(C、2M、2O、2L、1M-1O、1M-1L)對托盤覆膜包裝，最后置于4℃冰箱中保藏。從第0天開始，每 2 d 對金槍魚魚肉的揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen，TVB-N)、pH值、菌落總數、肌紅蛋白與高鐵肌紅蛋白含量、a*值、TBA值及其感官等指標進行測定，要求每次試驗需取魚肉的相同部位，每個指標設3次平行試驗?？疾觳煌墒秤帽ｕr膜對金槍魚魚肉的保鮮效果。

1.3.3 金槍魚魚肉TVB-N的測定 參照 GB 5009.228-2016[20]的方法并略作修改。

1.3.4 金槍魚魚肉pH值的測定 參照 GB 5009.237-2016[21]的方法并略作修改。

1.3.5 金槍魚魚肉菌落總數的測定 參照 GB 4789. 2-2016[22]的方法并略作修改。

1.3.6 金槍魚魚肉肌紅蛋白含量和高鐵肌紅蛋白含量的測定 參照Chotika等[23]的方法并略作修改。4℃條件下準確稱取2.00 g魚肉放入50 mL離心管中，加入20 mL pH值6.8的 40 mmol·L-1磷酸緩沖液，10 000 r·min-1均質15 s后于10 000 r·min-1條件下離心10 min，取上清液用分光光度計分別測定500、525、540、555 nm 波長處的吸光度值。以40 mmol·L-1磷酸緩沖液為空白對照。根據回歸公式計算金槍魚魚肉肌紅蛋白含量(myoglobin，Mb)和高鐵肌紅蛋白含量(metmyoglobin，Met Mb)：

Mb(g·kg-1)=A525×7.6×160

(1)

(2)。

1.3.7 金槍魚魚肉a*值的測定 以標準白板為標準(a*=0.00)，采用色差計在魚塊的正面和反面各選取3個點進行測量，平均值記為該樣品的a*值(+表示偏紅、-表示偏綠)。a*值越大表示紅度越高。

1.3.8 金槍魚魚肉TBA值的測定 參照Souza等[24]的方法并略作修改。準確稱取5.00 g魚肉，加入50 mL含0.1% EDTA的7.5%三氯乙酸，50℃恒溫振搖(200 r·min-1)30 min 后過濾。取5 mL濾液，加入5 mL 0.02 mol·L-1TBA溶液，加塞混勻后于90℃水浴反應40 min，冷卻至室溫后采用多功能酶標儀測定上清液在532 nm波長處的吸光度值。以5 mL三氯乙酸混合液作為樣品空白，TBA值以mg MDA·kg-1表示。采用濃度為1～10 μmol·L-1的四乙氧基丙烷(malonaldehyde bis，TEP)標準溶液制作標準曲線。

1.3.9 金槍魚魚肉的感官評定 參照徐坤華等[25]的方法并略作修改。選定8名經過培訓的感官評定人員通過氣味、色澤、組織結構3個評定項目進行評分。各感官品質評分均采用0～10分制，10表示最喜歡(新鮮)，0表示最不喜歡；低于6分的樣品定為不可接受樣品(完全腐敗，有異味，或擠壓肌肉回復度超過一半，或肌肉變色)；高于8分的樣品為優級新鮮金槍魚。具體評定標準見表1。

表1 生食金槍魚肉感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria of raw tuna meat

1.3.10 數據處理 試驗結果以平均值±標準差表示。采用 SPSS 21.0軟件中 ANOVA對試驗數據進行鄧肯氏(Duncan’s)方差分析，顯著水平為 0.05并應用 Origin 9.0進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉TVB-N值的影響

TVB-N值是指動物性食品由于酶和細菌的作用，在腐敗過程中，使蛋白質分解氨及胺類等堿性含氮物質[26]。標準SC/T 3117-2006[27]規定生食金槍魚的TVB-N值應≤25 mg·100g-1。由圖1可知，金槍魚肉的初始TVB-N值為 9.45 mg·100g-1，隨著冷藏時間的延長，各試驗組金槍魚肉的TVB-N值均逐漸增大，添加精油的魚鱗明膠復合膜能顯著抑制金槍魚肉 TVB-N 值的上升(P<0.05)，且檸檬精油的抑制效果優于桔子精油，添加薄荷后的精油復合膜的抑制效果更為顯著，以1M-1O、1M-1L抑制效果最佳。

圖1 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉TVB-N值的影響Fig.1 Effect of preservation films treatment on TVB-N value of frozen tuna meat

2.2 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉pH值的影響

生食金槍魚的pH值范圍在6.0～6.5之間時，鮮度最好[28]。由圖2可知，隨著冷藏時間的延長，各試驗組金槍魚肉的pH值均逐漸升高，這是因為金槍魚肉中蛋白質開始分解并產生揮發性含氮的堿性物質[29]。金槍魚肉的初始pH值為 6.16，添加精油的魚鱗明膠復合膜能顯著抑制金槍魚肉pH值的上升(P<0.05)，且檸檬精油的抑制效果優于桔子精油，添加薄荷后的精油復合膜抑制效果更為顯著。

圖2 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉pH值的影響Fig.2 Effect of preservation film treatment on pH value of frozen tuna meat

2.3 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉菌落總數的影響

圖3 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉菌落總數的影響Fig.3 Effect of preservation film treatment on total viable count frozen tuna meat

SC/T 3117-2006[27]中規定生食金槍魚菌落總數應小于4 lg (CFU·g-1)。由圖3可知，冷藏第4天時，C組的菌落總數顯著高于其他試驗組(P<0.05)，達到4.60 lg (CFU·g-1)，超過菌落總數限值，此時2M組、2O，組、2L組、1M-1O組和1M-1L組金槍魚肉的菌落總數分別為4.00、3.83、3.74、3.73、3.69 lg (CFU·g-1)，均未超過菌落總數限值。冷藏第6天時，2O組金槍魚肉菌落總數為4.17 lg (CFU·g-1)，超過菌落總數限值；貯藏第8天時，1M-1O組、1M-1L組金槍魚肉的菌落總數分別為 4.11、4.04 lg (CFU·g-1)，超過菌落總數限值。綜上，保鮮膜處理能顯著抑制冷藏金槍魚肉菌落總數，其中以1M-1O組和1M-1L組最佳。

2.4 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉肌紅蛋白和高鐵肌紅蛋白含量的影響

金槍魚魚肉中含有豐富的血紅蛋白和肌紅蛋白，且魚肉色澤與去氧肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白及高鐵肌紅蛋白的形成有關。通常情況下，Fe以Fe2+的形式存在，結合氧氣形成氧合肌紅蛋白，使魚肉呈鮮紅色[30]，而冷藏過程中，氧分壓、溫度、pH值、鹽等因素使Fe2+逐漸被氧化成Fe3+，生成高鐵肌紅蛋白，從而使魚肉變為紅褐色[31]。

圖4 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白含量的影響Fig.4 Effect of presentation film treatment on myoglobin and metmyoglobin content of frozen tuna meat

由圖4可知，金槍魚肉的初始肌紅蛋白含量Mb值為 101.98 g·kg-1，添加薄荷、桔子/檸檬精油的試驗組金槍魚肉的Mb值減小速率較C組慢，至冷藏第10天時，C組、2M組、2O組、2L組、1M-1O組、1M-1L組金槍魚肉的Mb值分別為25.57、27.57、30.43、37.30、40.63、47.08 g·kg-1。金槍魚肉的初始 Met Mb值為20.10%，至冷藏第10天時，C組、2M組、2O組、2L組、1M-1O組、1M-1L組的Met Mb分別為 72.01%、71.01%、69.90%、68.25%、65.57%、62.65%。綜上，添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜均可以一定程度上抑制金槍魚肉中氧合肌紅蛋白轉化為高鐵肌紅蛋白，起到一定護色的作用，其中以1M-1L組的保鮮膜保鮮效果最佳。

2.5 保鮮膜處理對冷藏金槍魚a*值的影響

金槍魚生魚片的顏色與品質有著密切的聯系，以人眼感色為原理的色差儀可以客觀、穩定、快速地檢測樣品的色澤變化[32]。魚肉中肌紅蛋白呈鮮紅色，氧化成高鐵肌紅蛋白時呈褐色，a*值呈下降趨勢，其口味和商品價值均大幅度下降[33]。冷藏期間不同試驗組魚肉顏色變化情況見圖5。由圖6可知，冷藏第0天時，新鮮金槍魚魚肉的a*值為10.98；冷藏第10天時，C組金槍魚肉的a*值降至2.20，其他試驗組均顯著高于C照組(P<0.05)，2M組、2O組、2L組、1M-1O組、1M-1L組金槍魚肉的a*值分別為2.90、3.90、4.06、4.19、4.67。

圖5 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉色澤的影響Fig.5 Effect of presentation films treatment on color of frozen tuna meat

圖6 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉a*值的影響Fig.6 Effect of presentation film treatment on a* value of frozen tuna meat

2.6 保鮮膜處理對冷藏金槍魚TBA值的影響

由圖7可知，冷藏第4天時，添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜試驗組中金槍魚肉的TBA值顯著低于C組 (P<0.05)，且在整個冷藏過程中，各試驗組金槍魚肉TBA值的增長速率均較C組慢。至冷藏第10天時，C組、2M組、2O組、2L組、1M-1O及1M-1L組中金槍魚肉的TBA值分別為0.70、0.69、0.68、0.63、0.61、0.58 mg MDA·kg-1。由此可知，添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜能夠抑制金槍魚肉的TBA值的增加，其中以1M-1L 組保鮮膜的保鮮效果最佳。

圖7 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉TBA值的影響Fig.7 Effect of preservation film treatment on thiobarbituric acid value of frozen tuna meat

2.7 保鮮膜處理對冷藏金槍魚感官品質的影響

由圖8可知，各試驗組金槍魚肉的各項感官評分均顯著降低(P<0.05)，且隨著冷藏時間的延長，金槍魚肉感官變化及組間差異更加明顯。C組、2O組、2L組、2M組、1M-1O及1M-1L組金槍魚肉分別于冷藏第4、第6、第6、第5、第7、第8天感官評分低于6分，即金槍魚肉完全腐敗，不可被接受。綜合來看，1 M-1L 組金槍魚肉的保鮮效果最佳，既保持了魚肉原有感官特性，又延緩了魚肉品質劣變。

3 討論

從理化和感官指標來看，添加桔子/檸檬精油和薄荷的保鮮膜不同程度地延長了金槍魚肉的貨架期，說明薄荷、桔子/檸檬精油均可起到有效保鮮作用，特別是1M-1L組金槍魚肉的TVB-N值最低，表明精油和薄荷粉末的組合抑制作用乎可以更好延緩或降低微生物降解產物的產生。桔子精油和檸檬精油中的檸檬烯和香芹酮是其抑菌的主要成分[33]，其中檸檬烯可顯著抑制革蘭氏陰性和陽性細菌及真菌的活性[34]，主要是因為其與微生物細胞膜作用并改變細胞膜滲透性，使細胞內容物流出[35]。表2中檸檬精油所含的檸檬烯和香芹酮的含量均高于桔子精油[37]，正如試驗中發現添加檸檬精油的保鮮膜抑制金槍魚肉TVB-N 值上升，且抑菌能力優于添加桔子精油的保鮮膜。孫莎[38]發現添加2%薄荷提取液的殼聚糖復合保鮮劑可使豬肉在冷藏至第9天時仍為二級鮮肉，其TVB-N值僅為15.33 mg·100 g-1。劉明學等[39]研究發現薄荷浸提液對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、紅曲霉、黑曲霉等7種微生物均有抑制作用，主要是與薄荷含有的酮、萜或生物堿等物質有關。陳林林[40]發現桔子精油可以顯著降低冷卻豬肉的TVB-N值和菌落總數。趙瑞鵬等[41]研究發現，檸檬精油可以顯著降低鮮切蘋果的菌落總數。這與本試驗添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜可以抑制金槍魚肉的TVB-N值和菌落總數，并延長貨架期的試驗結果一致。

表2 桔子精油與檸檬精油的主要成分[13,36]Table 2 The main ingredient of lemon essential oil and orange essential oil[13,36]

圖8 保鮮膜處理對冷藏金槍魚肉感官品質的影響Fig.8 Effect of preservation film on sensory score of frozen tuna meat

本研究中，在冷藏過程中各試驗組樣品的肌紅蛋白含量均逐漸下降，這是因為金槍魚肉中肌紅蛋白逐漸裂解和變性，或是與其他大分子蛋白質發生交聯反應難以提取導致含量降低[42]。添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜可顯著抑制金槍魚肉冷藏過程中高鐵肌紅蛋白的生成(P<0.05)，這可能是因為薄荷、桔子/檸檬精油有使魚肉的pH值升高的作用，導致高鐵肌紅蛋白還原酶活性相對較低，從而抑制高鐵肌紅蛋白的生成[43]。冷藏后期，C組金槍魚肉的高鐵肌紅蛋白含量略有降低，可能是因為發生化學或微生物反應使 Fe3+還原為Fe2+，或者是因為生成Fe4+導致冷藏后期高鐵肌紅蛋白含量減少[44]。于剛等[29]發現a*值變化程度與高鐵肌紅蛋白生成率有關，這與本試驗中高鐵肌紅蛋白變化趨勢相符，說明本研究使用的薄荷、桔子/檸檬精油具有抑制色素蛋白氧化，及時清除自由基，延緩金槍魚肉色澤衰敗的能力。本研究結果表明，各試驗組金槍魚肉的TBA值均呈上升趨勢，這可能與4℃冷藏期間魚肉逐漸脫水及魚肉的不飽和脂肪酸氧化程度增加有關[45]。而在冷藏期間，C組中金槍魚肉的TBA 值從0.18 mg MDA·kg-1先增加至0.73 mg MDA·kg-1后又降至0.70 mg MDA·kg-1，這可能是在氧化期間，低分子量分解產物損失引起的[46]。

本試驗結果表明，添加薄荷、桔子/檸檬精油的保鮮膜組的金槍魚肉各項感官評分均顯著高于C組(P<0.05)，其中氣味下降速率最快，說明相比較色澤和組織結構，氣味對消費者的影響更大。同時，含桔子或檸檬精油的魚鱗明膠保鮮膜對冷藏過程中金槍魚氣味均有優化作用，而低濃度且復合薄荷的保鮮膜保鮮效果更佳。

4 結論

金槍魚肉冷藏過程中易發生腐敗變質和色澤衰敗。采用含有薄荷、桔子/檸檬精油的魚鱗明膠復合膜覆蓋保鮮包裝處理能抑制冷藏過程中金槍魚肉品質的劣變，延長生食金槍魚肉的冷藏貨架期。桔子/檸檬精油均可有效降低冷藏期內金槍魚肉的菌落總數，抑制金槍魚肉TVB-N值、TBA值和高鐵肌紅蛋白含量的升高，延緩肌紅蛋白損失、色澤衰敗。薄荷與蕓香科植物精油(桔子/檸檬精油)在抑菌和延緩金槍魚顏色衰變的作用上具有協同作用，低濃度的薄荷(1%)和蕓香科植物精油(1%桔子/檸檬精油)復合制備的魚鱗明膠保鮮膜，對金槍魚肉的品質劣變作用抑制效果更佳，能有效延長冷藏金槍魚肉貨架期至7～8 d，顯著保持了金槍魚肉的品質。