小麥胚芽復合精油活性膜對五花肉片的保鮮效果

郭心靈，陳重，邱婷，陳瓊，郭磊磊

信陽農林學院生物與制藥工程學院（信陽 464000）

食品在貯藏和運輸過程中由微生物引起的腐敗問題十分常見，因而要求食品包裝材料不僅美觀，還要具備易于保藏食品不變質、延長貨架期的特點。食品保鮮膜作為食品包裝材料里應用最為廣泛的品種之一，其安全性和功能性成為了研究的熱點之一[1]。在眾多食品保鮮膜中，可食性降解保鮮膜因無毒且具有一定的保鮮功能而備受矚目，劉怡康等[2]以不同濃度的水溶性蜂膠與殼聚糖、氯化鈣配制復合涂膜，研究復合涂膜對鮮切蘋果的保鮮效果；杜云飛等[3]將牛至精油加入到聚乙烯材料中制備保鮮膜，研究保鮮膜對黑魚片的保鮮效果。

小麥胚芽油富含豐富的不飽和脂肪酸和維生素E，被稱為天然油脂中的精品。在食品、藥品、化妝品等方面的應用廣泛，其加工、應用以及深加工市場的前景廣闊[4-5]。此次試驗以乳清蛋白粉為基質，小麥胚芽油為基礎油，復配以洋甘菊精油和白芷精油制備可食性降解保鮮薄膜，并研究其對五花肉片的保鮮作用。

1 試驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

小麥胚芽油，河南鯤華生物技術有限公司；洋白菊精油、白芷精油，深圳市國鑫香精香料有限公司；無水乙醇，濟南明星化工有限公司；乳清蛋白粉，中國牧工商集團有限公司；甘油，上海易現實業有限公司；乳酸鏈球菌素，河南瑞仁生物工程有限公司；丁酸鈉，昆山嘉隆生物科技有限公司。

NKSJ-4智能攪拌加熱儀，杭州艾普儀器設備有限公司；DL-5C真空抽濾儀，江西龍中機械設備有限公司；GSZ-100單螺桿擠出機，南京國塑擠出裝備有限公司；TK-H3恒濕恒溫箱，廣州市長崎自動化科技有限公司；V-1300分光光度計，天津弗洛拉自動化科技有限公司；Permatran-W3薄膜包裝件水蒸氣透過率測試儀，北京丹貝爾儀器有限公司；NIR-M-F1微型近紅外光譜儀，深圳譜研光電科技有限公司；WDW-20M薄膜力學性能檢測儀，上海迅嶸檢測設備有限公司。

1.2 復合精油的調配

復合精油樣品是由小麥胚芽油為基礎油，洋白菊精油和白芷精油為單方油，按照質量比例85∶15∶5調制而成。為了增強彼此之間的相容性，需補加一定比例的去離子水和乙醇。

1.3 活性膜的制備[6-7]

稱取一定量的乳清蛋白粉，加入少量的無水乙醇加熱至糊狀，攪拌使其受熱均勻。保持溫度為30 ℃，加入一定比例的復合精油，倒入抽濾瓶中真空抽氣消除溶液體系中的氣泡。添加甘油作為增塑劑的同時，快速加入乳酸鏈球菌素和丁酸鈉制備成膜液，采用單螺桿擠出機將成膜液造膜吹出，保鮮膜存放于相對濕度為70%的恒溫恒濕箱中。

1.4 測定與分析

活性膜的水蒸氣透過性采用Permatran-W3薄膜包裝件水蒸氣透過率測試儀測定；紅外光譜測試采用NIR-M-F1微型近紅外光譜儀測定；活性膜的力學性能測定：拉伸強度按照GB 13022—1991標準，斷裂伸長率按照GB/T 1040.3—2006標準，采用WDW-20M薄膜力學性能檢測儀測定。

感官評價[8]：根據五花肉片的腐敗程度、色澤、彈性等，對五花肉片進行綜合評分，評分低于6分時即視為失去食用價值。

TBA測定[9]：將五花肉片搗碎，加入三氯乙酸溶液，充分混合后過濾，加入一定量成膜液，于80 ℃水浴加熱1 h，冷卻后用離心機采取上清液。利用分光光度計測定不同天數下在532 nm波長處的吸光度A1和600 nm波長處的吸光度A2，此時TBA的質量濃度（mg/100 g）按式（1）計算。

金黃色葡萄球菌的測定[10]：取5.0 mL金黃色葡萄球菌的菌液接種于PDA液體培養基中，保證菌種營養充足的條件下加入10 mL成膜液。在30 ℃條件下搖床振蕩培養，每隔5 h取樣，在580 nm波長處測其吸光度。以沒有添加成膜液的試驗組為對照組。

2 結果與討論

2.1 FT-IR分析

圖1為活性膜的紅外光譜測試圖，其中3 668 cm-1處的吸收峰為羥基的伸縮振動吸收峰，2 984和2 903 cm-1處的吸收峰為飽和C—H鍵的伸縮振動吸收峰，1 549 cm-1處為N—H鍵的變形振動吸收峰，1 408 cm-1處為亞甲基的變形振動吸收峰，1 072 cm-1處為C—O鍵的伸縮振動吸收峰。同時紅外光譜還表現出在1 072 cm-1處吸收峰的吸收強度最大，說明活性膜中富含C—O基團，側面反映了乳清蛋白粉與復合精油的結合情況較為良好。

2.2 活性膜的力學性能

小麥胚芽油和乳清蛋白粉作為活性膜的主要成分，二者的結合決定著活性膜的力學性能。小麥胚芽油與乳清蛋白粉的質量比對膜材料力學性能的影響如表1所示。當質量比為0.8∶1時，斷裂伸長率達到37.8%；當質量比為1∶1時，拉伸強度達到5.2 MPa。當質量比較小時，小麥胚芽油與乳清蛋白粉之間的氫鍵作用較弱，活性膜的力學性能表現不佳。當質量比上升到合適比例時，乳清蛋白粉分子有序地與小麥胚芽油相結合，小麥胚芽油均勻地包覆在乳清蛋白粉表面，充分地浸潤有利于活性膜剛性結構的排列，拉伸強度和斷裂伸長率隨之增大。

圖1 活性膜的紅外光譜圖

表1 小麥胚芽油與乳清蛋白粉質量比對力學性能的影響

2.3 活性膜的水蒸氣透過性

試驗考察了小麥胚芽油添加量對活性膜水蒸氣透過性的影響，結果如表2所示。活性膜的水蒸氣透過率剛開始時隨小麥胚芽油的增加而緩慢下降，當小麥胚芽油添加量超過20%時，水蒸氣透過率開始明顯降低。小麥胚芽油屬于憎水性油脂混合物，而活性膜的基質——乳清蛋白粉的親水性能良好。小麥胚芽油的加入在基質上形成了憎水型片段，水蒸氣只能從親水性部位通過，故小麥胚芽油添加量的增大會降低活性膜的水蒸氣透過率。此外，試驗還發現小麥胚芽油分散在基質體系當中會對透射光的強度產生影響，可降低活性膜的透明度等級。

表2 小麥胚芽油添加量對活性膜水蒸氣透過性的影響

2.4 對五花肉片的保鮮效果

2.4.1 感官評價

將活性膜與聚乙烯醇保鮮膜對五花肉片常溫下的保鮮性能進行對比，結果如圖2所示。隨著試驗時間的延長，兩種保鮮膜的保鮮性能均有下降。試驗時間延長，五花肉片因腐敗加劇而導致的色澤、彈性等感官方面表現均會變差。聚乙烯醇保鮮膜在超過9 d時，感官評分低于6分，表明失去保鮮作用。而此次試驗制備的活性膜在保鮮時間超過12 d時才會明顯失去保鮮功效。由此可見，活性膜的抑菌保鮮性能表現較為良好，能滿足一般條件情況下對五花肉片的貯藏需求。

圖2 不同保鮮膜對五花肉片的保鮮效果對比圖

2.4.2 TBA分析

TBA（硫代巴比妥酸）值可以用來表征肉類氧化腐敗變質的程度，說明肉類的當前品質層次。通常，TBA值小于0.35 mg/100 g時可以認為該肉類可以食用，保鮮效果較為良好。試驗將成膜液加入五花肉片樣品中，考察保存時間與TBA值的變化關系，結果如圖3所示。隨著保存時間的增加，五花肉中的脂肪不斷被氧化，肉質逐漸腐敗，TBA值也隨之增大。當保存時間達到12 d時，其TBA值為0.37 mg/100 g，已經大于安全食用標準的TBA值（0.35 mg/100 g），因此活性膜保存該五花肉片的保鮮時間不宜超過12 d。

圖3 樣品的TBA值隨時間的變化關系

2.4.3 對金黃色葡萄球菌生長的抑制作用

金黃色葡萄球菌為五花肉腐敗變質時的常見菌種之一，其菌落的大小可以反映五花肉的變質程度。試驗采用測定樣品最大吸收波長處的吸光度的大小來說明金黃色葡萄球菌菌落的大小，成膜液對金黃色葡萄球菌生長的抑制作用如圖4所示。在未添加成膜液的對照組中，金黃色葡萄球菌在經過初步的適應期后，開始進入菌體數量急劇增大的暴發式生長期，生長程度因營養成分不足和環境限制等因素有所趨緩。而成膜液試驗組的金黃色葡萄球菌的生長受到了明顯的抑制作用，25 h時的吸光度比對照組低64.18%，這充分說明成膜液中的精油成分對菌種生長期的細胞分裂起到了抑制作用。

圖4 成膜液對金黃色葡萄球菌生長的抑制作用曲線圖

3 結論

此次試驗先以小麥胚芽油、洋白菊精油和白芷精油以85∶15∶5的比例調配復合精油，再加入乳清蛋白粉、乳酸鏈球菌素和丁酸鈉，以甘油為增塑劑，利用單螺桿擠出機造膜吹出制備活性膜。對該活性膜進行FT-IR分析，結果顯示在1 072 cm-1處吸收峰的吸收強度最大，說明活性膜中富含C—O基團，側面反映了乳清蛋白粉與復合精油的結合情況較為良好。小麥胚芽油的用量可以顯著影響活性膜的力學性能和水蒸氣透過性，經試驗探討比較，確定小麥胚芽油的添加量20%較為適宜，此時水蒸氣透過率為2.17×10-10g/（m·s·Pa），活性膜透明度等級為2；小麥胚芽油與乳清蛋白粉的質量比0.8∶1較為合適，此時活性膜的拉伸強度為4.6 MPa，斷裂伸長率為37.8%。將活性膜與成膜液應用于對五花肉片的保鮮研究，發現此次試驗制備的活性膜或成膜液保鮮時間超過12 d時，感官評分會低于6分，TBA值大于安全食用標準。同時進行金黃色葡萄球菌生長的抑制試驗時發現，與對照組相比較，成膜液試驗組的金黃色葡萄球菌的生長受到明顯的抑制作用，25 h時的吸光度比對照組低64.18%。因此，此次試驗制備的活性膜結構穩定，力學性能和水蒸氣透過性較為良好，將活性膜和成膜液應用于對五花肉片的保鮮抑菌的試驗效果較為理想。