以聚乙烯醇為基液的3種膜對冷鮮豬肉的保鮮

劉琨，韓笑

廣西大學化學化工學院（南寧 530004）

肉類食品是中國食品中一大類重要組成部分，和人類生活密不可分。我國作為世界人口大國，隨著人們生活水平提高，對肉類食品的消耗量呈逐年遞增趨勢。根據肉所處的溫度，可將生肉分為熱鮮肉、冷鮮肉（冷卻肉）、冷凍肉3種形態[1-2]。與熱鮮肉相比，冷鮮肉的衛生品質得到明顯提高，而且也不存在冷凍肉解凍過程中營養流失問題[3-5]，因此，大力發展冷鮮肉產業將會是肉類行業的一種趨勢，如何延長冷鮮肉的貨架期[6]是熱點研究方向。

國內對延長冷鮮肉貨架期的研究主要是改進屠宰、分割與包裝工藝以降低冷鮮肉總菌數[7]，并用化學防腐劑結合氣調包裝等方法抑制冷鮮肉中腐敗菌的繁殖等[8]，但在包裝材料對冷鮮肉保鮮的影響上研究不多。20世紀50年代初期，國外開展抑菌性可食膜[9-10]應用于肉類保鮮試驗，而國內在這方面研究起步晚，僅在近幾年里有少許報道。

聚乙烯醇（PVA）是一種人工合成的高分子材料，它可分解為水、二氧化碳等物質，對環境不產生污染，是一種公認的環保包裝材料[11]，同時它具有良好成膜性、透光性、水溶性、生物相容性和化學穩定性等優良特性，被廣泛應用于食品包裝等領域[12-13]。殼聚糖是一種天然高分子抑菌材料，具有廣譜抑菌性，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、變形桿菌、枯草桿菌、酵母菌有較強的抑制力[14-15]，且檸檬酸這種天然的有機酸也有良好抑菌效果，有研究將其用于冷鮮肉的保鮮。Yuk等[16]提出乳酸和檸檬酸對抑制豬肉中大腸桿菌效果極佳[17]，在10 d貯藏時間內，能使大腸桿菌減少2個數量級[5]。試驗主要選取PVA為基礎膜材料，從適宜冷鮮肉的保鮮劑選擇入手，制備PVA膜、PVA/殼聚糖膜、PVA/殼聚糖/檸檬酸膜，研究3種共混膜的基本性能，以及對于冷鮮豬肉的保鮮效果。測試的主要指標為冷鮮豬肉貯藏期間的感官、pH、TVB-N、菌落總數等，并對這3種膜包裹的冷鮮豬肉的保鮮效果進行驗證評價，為實際應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮豬肉（廣西南寧市，市售里脊肉）；聚乙烯醇（1750±50，化學純，國藥集團化學有限公司）；殼聚糖（脫乙酰度99.3%，阿拉丁試劑有限公司）；檸檬酸（分析純）；95%乙醇；冰醋酸；氯化鈉；乙醚；無水乙醇；鹽酸；硼酸；丙酮；氧化鎂。

1.2 主要儀器和設備

DF-101S集熱式磁力攪拌器（常州金壇良友儀器有限公司）；722分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；BSA224S-CW電子分析天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）；XWW型萬能電子試驗機（濟南天辰試驗機制造有限公司）；雷磁PHS-25型pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）。

1.3 膜的制備

1.3.1 PVA膜工藝流程（見圖1）

圖1 PVA膜的制備工藝流程圖

1.3.2 PVA/殼聚糖膜工藝流程（見圖2）

圖2 PVA/殼聚糖膜的制備工藝流程圖

1.3.3 PVA/殼聚糖/檸檬酸膜

在殼聚糖溶液中加入聚乙烯醇、檸檬酸和甘油，工藝同1.3.2。

1.4 膜性能測定

力學性能參照GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的測定》方法進行測定；吸水性用吸水率表征，參照GB/T 1034—2008《塑料吸水性的測定》；透光率參照GB/T 2410—2008《透明塑料透光率和霧都的測定》方法測定；透濕率參照GB/T 16928—1997《包裝材料試驗方法》測定；透氣性參照文獻[14]。

1.5 膜對冷鮮豬肉抑菌性能測試

在超凈臺上將滅菌過的牛肉膏蛋白胨培養基倒入培養皿，水平搖動使之成為平板，用移液槍吸取1 mL膜液在平板上涂布，滅菌干燥，將做好的菌餅放在上述培養皿中，于28 ℃恒溫箱中培養，觀察菌絲生長情況，并用十字交叉法測量菌落直徑，重復測量3次取平均值，并換算成相對抑菌率。

1.6 冷鮮豬肉保鮮指標

1) 感官評定：運用評分檢驗法進行評定，并用10分制進行打分。感官評定小組由10人組成，分成3組分別評分，40分滿分，取平均值。

2) TVB-N：參照GB/T 9959.2—2008《分割鮮凍豬瘦肉》進行測定。

3) pH：選取剛剛屠宰后的新鮮豬肉，將其洗凈瀝干，進行測試，其余每次測試都在相同環境和時間下進行，方法參照GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品pH測定》進行測定。

4) 高鐵肌紅蛋白含量：按照文獻[19]方法對冷鮮豬肉高鐵肌紅蛋白進行測定。

5) 酸價：參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》進行測定。

6) 菌落總數的測定：按照GB 4789.2—2010《食品衛生微生物學檢驗 菌落總數測定》進行測定。

1.7 冷鮮豬肉保鮮試驗方法

1) 將制作好的PVA膜、PVA/殼聚糖膜、PVA/殼聚糖/檸檬酸膜分別剪裁成20 cm×20 cm薄膜，用于包裹冷鮮豬肉。

2) 鮮豬肉樣品的處理：用水洗凈里脊肉表面，去除污垢，瀝干表面水分，用無菌小刀進行分割，均勻分成大小相等的4組，其中3組為用自制保鮮膜包裹的試驗組，另1組為直接暴露在冷空氣中的對照組，將試驗組的保鮮膜單層覆蓋在豬肉上方并緊密包裹，用封口機密封后與對照組冷鮮豬肉一同放置在0～4 ℃冰箱。每組試驗重復5次，最終結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 3種膜物理性能分析

以8% PVA、2%殼聚糖、7%檸檬酸、10%甘油條件制備PVA/殼聚糖/檸檬酸膜，添加一定量甘油可以提高薄膜韌性。3種膜的物理性質見表1。在以PVA/殼聚糖為制膜液基礎上，添加檸檬酸可降低膜吸水率、透光率、透濕率，并適當增加膜的透氣率；降低膜的拉伸強度，提高薄膜的斷裂伸長率。可能是引入檸檬酸后，殼聚糖與檸檬酸發生酰化反應，分子間及分子內氫鍵被破壞，分子粒徑變小，結構疏松多孔[18]，降低塑料硬度，增大塑料彈性和韌性。

表1 膜的各項性能

2.2 膜的抑菌性能分析

冷鮮肉腐敗菌主要有腸桿菌科、假單胞菌屬、葡萄糖菌屬等，故選取大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為試驗菌種，對膜對冷鮮豬肉的抑菌性能進行測試，結果見表2。從抑菌率可看出，PVA膜對2種菌體的生長沒有明顯抑制作用，而加入殼聚糖后，殼聚糖/PVA膜有一定抑菌效果，且殼聚糖/檸檬酸/PVA膜表現出更好抑菌效果，說明添加檸檬酸可以改善膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果。

表2 膜的抑菌效果

結果表明，在PVA基礎制膜液基礎上，添加殼聚糖和檸檬酸制成的保鮮液對2種試驗菌種在殼聚糖溶液中加入檸檬酸制成的混合液對肉中的主要病原菌大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有更好抑制作用，且PVA/殼聚糖/檸檬酸膜有適宜的吸水性、力學性能等物理性能，是一種環保、安全、成本低，且有一定保鮮作用的膜，其在肉類的保鮮領域有良好應用潛力。

2.3 3種膜對冷鮮豬肉保鮮效果的影響

2.3.1 感官影響

由表3和表4可知，在0～2 d，無論是由膜包裹下的冷鮮豬肉還是暴露在空氣中的冷鮮豬肉在外觀上的差距很小，是由于在0～4 ℃條件下，冷藏條件本身也對豬肉起到一定保鮮作用。到第4天時，感官差距開始變大，用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉感官評分最高，為33分，且到第6～第8天時，感官評分差距更加明顯。在第6天時，PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉評分為27分，在第8天為17分，均高于PVA/殼聚糖膜和PVA膜包裹的肉的評分，即從顏色、黏度、彈性、氣味上看，PVA/殼聚糖/檸檬酸膜保鮮效果均優于PVA/殼聚糖膜和PVA膜，以及暴露在空氣下的冷豬肉。在第10天，用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉的感官評分為12分，其余各組均低于10分，保鮮效果仍為最好。

表3 感官評定得分標準

表4 感官評定評分結

2.3.2 TVB-N的變化

揮發性鹽基氮是反映肉的新鮮度的重要指標。由圖3可知，在儲藏期間的0～4 d，TVB-N增長緩慢，且用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉在第4天時為10.92mg/100 g，與其他幾組相比，含量最低，而用PVA/殼聚糖膜包裹的肉的TVB-N含量次之，為11.76 mg/100 g。到第6天，除用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉TVB-N值為12.88 mg/100 g，用PVA/殼聚糖膜包裹的肉為14 mg/100 g，在GB/T 9959.2—2008《分割鮮凍豬瘦肉》中規定的冷鮮豬肉TVB-N一級含量標準（15 mg/100 g）之內外，其余2組均超出標準值，為次鮮肉。到第8天，PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉TVB-N值為17.5 mg/100 g，在二級鮮肉的范圍內，暴露在冷空氣中的豬肉和用PVA膜包裹的豬肉都已變質。在第10天，用PVA/殼聚糖保鮮膜包裹的肉變質。

圖3 冷鮮肉TVB-N的變化

2.3.3 pH的影響

由圖4可知，冷鮮豬肉的pH呈先減小后增加趨勢，是由于豬肉在被屠宰之后組織呼吸方式會由有氧呼吸變成無氧呼吸，肌糖原無氧酵解產生乳酸，三磷酸腺苷分解產生磷酸，使pH減小。在之后儲藏中，冷鮮肉中蛋白質被分解最終產生氨和胺等堿性基團，使pH上升。在儲藏期間的第4天，PVA膜、殼聚糖/PVA膜和PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉的pH依次為6.08，6.03和5.87，均小于暴露在空氣下的冷鮮豬肉，這些膜包裹對肉與外界空氣隔絕起到保護作用。且PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉的pH變化較為緩慢。在儲藏期第6天，PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉的pH相較其他各組仍為最小，pH 6.16，殼聚糖/PVA膜包裹的肉次之，pH 6.21。第8天時，除PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉的pH 6.27，在GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品pH測定》標準的一級鮮肉內，其余各組均大于6.3，成為次級鮮肉。在第10天，PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉達到pH 6.42，其余各組均變質。

圖4 冷鮮肉中pH的變化

2.3.4 高鐵肌紅蛋白含量的影響

肉的顏色是肌紅蛋白與氧氣結合的情況，肌紅蛋白與氧氣結合的情況決定高鐵肌紅蛋白含量的高低，即冷鮮肉褐變程度。由圖5可知，各試驗組的高鐵肌紅蛋白含量均呈現先增加后減小趨于平緩趨勢，是由于肉自身呼吸過程NADH不斷被消耗，ATP含量一直減少，儲藏后期NADH和ATP都匱乏，使肌紅蛋白發生氧化還原反應的因素達到平穩狀態[19]。PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的冷鮮豬肉，高鐵肌紅蛋白含量前期較低后期變化緩慢可能原因是膜的透氧量相對較小，小于殼聚糖/PVA膜，使好氧性細菌生長速度減緩，且殼聚糖有一定抗氧化性，加入檸檬酸可以提高其抗氧化性能，故PVA/殼聚糖/檸檬酸膜比單一的殼聚糖/PVA膜有更好抗氧化性。雖然PVA膜透氧性小于PVA/殼聚糖/檸檬酸保鮮膜，但是沒有添加抑菌劑，故保鮮效果不如殼聚糖/PVA膜和PVA/殼聚糖/檸檬酸膜。對照組由于暴露在空氣下，冷鮮豬肉沒有保護膜的支持，褐變程度最為嚴重。

圖5 冷鮮豬肉高鐵肌紅蛋白含量的變化

2.3.5 油脂的酸價變化

酸價是游離脂肪酸在試樣中的總量，一般來說，游離脂肪酸在肉樣中總量越高酸價也越高。由圖6可看出，各組肉樣的酸價均隨儲藏時間增加而上升[20]。用添加殼聚糖、檸檬酸的膜包裹可以緩解脂肪氧化從而抑制酸價的增長速率。其中，用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉在儲藏期間處于最低水平，原因可能是檸檬酸的加入增強殼聚糖抗氧化性，從而增強PVA/殼聚糖/檸檬酸膜的抗氧化性。用PVA/殼聚糖膜包裹的肉的酸價略高于用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉，對脂肪氧化也有抑制作用，但是PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉酸價最低，對肉中脂肪氧化酸敗的抑制作用更明顯，此膜的抗脂肪氧化酸敗的效果最好。

圖6 冷鮮豬肉酸價的變化

2.3.6 菌落總數的影響

微生物是引起冷鮮豬肉變質的主要原因，故菌落總數是肉腐敗程度的重要的指標，參照GB 4789.2—2010。由圖7可知，各條件下處理的肉樣中菌落總數均呈上升趨勢。用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉在儲藏時間的第4天菌落總數為3.8 lg CFU/g，是各試驗組中最低含量，并一直處于最低變化量。PVA/殼聚糖膜在第4天的菌落總數為4.5 lg CFU/g，而未經處理的暴露在空氣中的對照組冷鮮豬肉菌落總數為5.2 lg CFU/g，可見由PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的豬肉菌落總數最少。在儲藏期第8天，用PVA/殼聚糖/檸檬酸膜包裹的肉菌落總數為5.2 lg CFU/g，而對照組試樣為7 lg CFU/g，達到變質肉的標準。

圖7 冷鮮豬肉菌落總數的變化

3 結論

通過以PVA為基礎制膜液，其中加入一定量殼聚糖和不同含量檸檬酸，制成PVA/膜、PVA/殼聚糖膜、PVA/殼聚糖/檸檬酸膜，用其包裹0～4 ℃下儲藏的冷鮮豬肉并探究保鮮效果，結果表明，對冷鮮豬肉的保鮮效果：PVA/殼聚糖/檸檬酸保鮮膜＞PVA/殼聚糖膜＞PVA保鮮膜＞對照組。3種膜液對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌試驗表明，加入檸檬酸可以提高保鮮液的保鮮效果。

PVA/殼聚糖/檸檬酸保鮮膜具有適宜透氣性、透濕性及良好力學性能。用該膜包裹冷鮮豬肉可在儲藏期間有效抑制微生物生長，降低肉TVB-N值、pH、酸價和高鐵肌紅蛋白含量，且加入檸檬酸可以提高殼聚糖的抗氧化作用，一定程度維持鮮肉色澤，延長冷鮮豬肉儲藏期。