肉桂醛/聚乙烯醇膜的制備及對(duì)黃瓜酸保鮮研究

（肇慶學(xué)院 食品與制藥工程學(xué)院，廣東肇慶 526061）

0 引言

黃瓜酸在真空包裝銷售過程中，產(chǎn)品存在漲袋等問題，貨架期較短，限制其銷售范圍。因此，開發(fā)新型的包裝技術(shù)或包裝方法延長(zhǎng)黃瓜酸貨架期具有非常重要的意義。

活性包裝是一種新型且非常有發(fā)展?jié)摿Φ陌b技術(shù)，近年來受到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。食品活性包裝膜是活性包裝的一種，是指將抗菌劑、抗氧化劑等活性物質(zhì)加入膜材料中，延長(zhǎng)食品貨架壽命、提高食品安全性［1-3］。肉桂醛來源于肉桂、風(fēng)信子等多種植物，不僅能顯著抑制或清除多種微生物形成的生物膜［4］，而且能有效地抑制微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，是天然的廣譜抗菌劑［5］。美國食品和藥物管理局與我國都將肉桂醛認(rèn)定為安全性食品添加劑，可作為一種安全有效的抗菌劑應(yīng)用于食品工業(yè)中［6-7］。聚乙烯醇是一種性能優(yōu)良的新型食品包裝材料，具有良好的生物降解性、成膜性、力學(xué)性能、水溶性、熱穩(wěn)定性和氣體阻隔性等優(yōu)點(diǎn)［8-10］，已被美國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)用于肉、家禽類產(chǎn)品的食品包裝［11］。很多研究者以聚乙烯醇為基材開展了制備活性包裝膜應(yīng)用于延長(zhǎng)食品貨架期的研究［12-13］。本項(xiàng)目利用肉桂醛與聚乙烯醇的特點(diǎn)制備活性包裝膜應(yīng)用于黃瓜酸保鮮，以期為其在食品活性包裝膜的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

聚乙烯醇、蜂蠟、鄰二苯酚、吐溫80、肉桂醛、三氯乙酸、愈創(chuàng)木酚、2-硫代巴比妥酸、2，6-二氯酚靛酚均購于麥克林試劑有限公司；黃瓜酸：農(nóng)戶提供。

XHF-D高速分散器（寧波新芝生物科技股份有限公司）；XLW-M智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）；Uvmini-1240紫外可見分光光度計(jì)（島津企業(yè)管理有限公司）；WR-10精密色差儀（深圳市威福光電科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 肉桂醛/聚乙烯醇膜的制備

將聚乙烯醇（PVA）、蜂蠟加入適量的蒸餾水在60 ℃水浴中攪拌至融化，再加入吐溫80和肉桂醛。用高速分散器以10 000 r/min高速均質(zhì)1 min，再以20 000 r/min高速均質(zhì)1 min。將上述混合液流延于塑料培養(yǎng)皿（13 cm×13 cm）中，自然條件下晾干，揭膜并放于裝有飽和Mg（NO3）2溶液的干燥器中48h 備用。混合液中聚乙烯醇、蜂蠟、吐溫80的最終濃度分別為5.0%、1.0%、0.5%，肉桂醛的最終濃度分別為0.0%、0.5%、1.0%、1.5%。不同肉桂醛含量的膜分別記為PVA-0.0、PVA-0.5、PVA-1.0 和 PVA-1.5。

1.2.2 肉桂醛/聚乙烯醇膜的物理性能與形貌分析

膜的透光性與不透明度、水蒸氣透過系數(shù)、力學(xué)性能分別根據(jù) Shiku［14］、Ghanbarzadeh［15］、Zhang［16］的方法測(cè)定。用測(cè)厚規(guī)在膜上均勻取10個(gè)點(diǎn)測(cè)定的厚度，取平均值；用掃描電子顯微鏡測(cè)定膜表面形貌。

1.2.3 黃瓜酸的保鮮試驗(yàn)

用封口機(jī)將4種肉桂醛/聚乙烯醇膜（PVA-0.0、PVA-0.5、PVA-1.0 和 PVA-1.5）做成袋子，并將黃瓜酸裝入其中，再用封口機(jī)封口貯藏（4 ℃）。每隔一定時(shí)間取出，分別根據(jù)劉開華［17］、Wang［18］、Min［19］、和 Garcia-Palazon［20］的方法測(cè)定維生素C和丙二醛（MDA）含量、多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

使用Origin8.5軟件進(jìn)行繪圖，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，p＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜的厚度

肉桂醛/聚乙烯醇膜的厚度見表1。膜的厚度隨肉桂醛添加量的增加而稍微增加，樣品PVA-1.5的厚度與PVA-1.0差異性不顯著，與PVA-0.0、PVA-0.5差異性顯著。這可能由于肉桂醛的加入使膜厚度增加，這與牛至精油/羧甲基纖維素活性膜的研究結(jié)果一致［21］。

表1 膜的厚度、力學(xué)性能與水蒸氣透過系數(shù)Tab.1 Thickness，mechanical properties，and water vapor transmission coefficient of films

2.2 膜的力學(xué)性能

肉桂醛/聚乙烯醇膜的機(jī)械力學(xué)見表1。樣品PVA-1.5的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與其它三種膜的差異性顯著。隨肉桂醛添加量的增加，膜的拉伸強(qiáng)度逐漸增加，但是膜的斷裂伸長(zhǎng)率卻逐漸減少，這與丙酸鈣改性聚乙烯醇包裝薄膜的研究結(jié)果相似［22］。這可能是肉桂醛與PVA的相互作用增強(qiáng)膜的強(qiáng)度使膜的拉伸強(qiáng)度增加，但同時(shí)也影響PVA分子鏈的流動(dòng)性，使膜的斷裂伸長(zhǎng)率降低。

2.3 膜的水蒸氣透過系數(shù)

肉桂醛/聚乙烯醇膜的水蒸氣透過系數(shù)見表1。膜的水蒸氣透過系數(shù)隨肉桂醛添加量的增加而降低，樣品PVA-1.5的水蒸氣透過系數(shù)與PVA-1.0差異性不顯著，與其它兩種膜差異性顯著。膜的水蒸氣透過系數(shù)主要取決于膜的親水性、水分子在膜中的擴(kuò)散速度。肉桂醛的添加增加膜的疏水性，阻止水分子的有效擴(kuò)散，降低水蒸氣透過系數(shù)，提高膜的阻隔性能［23］。這種現(xiàn)象與殼聚糖/檸檬草精油復(fù)合膜的研究結(jié)果相似［24］。

2.4 膜的透光性與不透明度

肉桂醛/聚乙烯醇膜的透光性與不透明度見表2。膜在紫外光區(qū)的透光性很低，說明該膜有較好的阻隔紫外光性能；隨著肉桂醛添加量的增加，膜的透光性快速降低，而不透明度升高。4種膜的不透明度差異性顯著，說明添加肉桂醛的膜對(duì)光具有較好的阻透作用。這可能是肉桂醛分散在膜中的液滴多少與大小都會(huì)對(duì)透射光的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，從而影響膜的不透明度與對(duì)光的阻透作用。

表2 膜的透光性與不透明度Tab.2 Transparency and opacity of films

2.5 膜的表面形貌

肉桂醛/聚乙烯醇膜放大1 000倍的表面形貌見圖1。膜表面呈不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，都有深淺不一的褶痕和大小不一的方塊。隨著肉桂醛添加量的增加，膜表面的褶痕逐漸變淺，方塊也逐漸變小。這可能是蜂蠟的凝固點(diǎn)較高，成膜時(shí)會(huì)造成膜的不連續(xù)結(jié)構(gòu)，但添加的肉桂醛與PVA的相互作用改善膜的表面結(jié)構(gòu)，提高膜的性能。

圖1 肉桂醛/聚乙烯醇膜的表面形貌Fig.1 Surface morphology of cinnamaldehyde/polyvinyl alcohol film

2.6 膜對(duì)黃瓜酸MDA和Vc含量的影響

肉桂醛/聚乙烯醇膜對(duì)黃瓜酸MDA和Vc含量的影響見圖2。隨著貯藏時(shí)間的增加，黃瓜酸的MDA含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，Vc含量卻逐漸減少。MDA是果蔬膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，產(chǎn)生數(shù)量越多表明膜脂過氧化程度越高，果蔬越易衰老和腐爛［25］。從圖2可知，添加肉桂醛的膜可以有效抑制脂氧合酶催化膜脂過氧化而產(chǎn)生MDA。這可能是肉桂醛能有效抑制脂氧合酶活性，減少M(fèi)DA的產(chǎn)生，有效延緩黃瓜酸細(xì)胞氧化衰老速度，提高貨架期。Vc是衡量果蔬營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一，它的變化能反映果蔬的新鮮程度［26］。從圖2可知，添加肉桂醛的膜能有效減緩Vc的損失，這可能是肉桂醛較強(qiáng)的抗氧化活性能有效減少黃瓜酸在貯藏過程中的Vc氧化分解作用，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，使黃瓜酸保持較好的品質(zhì)。貯藏第3天及3天前各組之間對(duì)黃瓜酸MDA和Vc含量的影響差異不顯著（p＞0.05），貯藏3天后各組之間差異顯著（p＜0.05）。肉桂醛/聚乙烯醇膜對(duì)黃瓜酸MDA和Vc含量的影響結(jié)果與百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨MDA和Vc的影響結(jié)果相似［27］。

圖2 膜對(duì)黃瓜酸MDA和Vc的影響Fig.2 Effect of film on MDA and Vc of pickled cucumber

2.7 膜對(duì)黃瓜酸PPO和POD活性的影響

肉桂醛/聚乙烯醇膜對(duì)黃瓜酸PPO和POD活性的影響見圖3。

圖3 膜對(duì)黃瓜酸PPO和POD活性的影響Fig.3 Effect of film on PPO and POD of pickled cucumber

隨著貯藏時(shí)間的增加，黃瓜酸的PPO和POD活性呈先增加后減少的趨勢(shì)。PPO與POD是在果蔬中廣泛存在的重要酶。PPO可以提高果蔬的抗病性，也能引起果蔬的酶促褐變、腐敗變質(zhì)，而POD既可作為果蔬體內(nèi)一種保護(hù)酶，也可參與活性氧的生成，導(dǎo)致果蔬的氧化損傷［28］。因此PPO與POD活性的變化可作為評(píng)價(jià)果蔬品質(zhì)變化的指標(biāo)。從圖2可知，添加肉桂醛的膜可以有效抑制PPO的活性，延緩黃瓜酸的酶促褐變與腐敗變質(zhì)；同時(shí)也能有效抑制POD參與黃瓜酸體內(nèi)活性氧的生成，減緩黃瓜酸的氧化衰敗。貯藏第3天及3天后各組之間對(duì)黃瓜酸PPO和POD活性的影響差異顯著（p＜0.05）。肉桂醛/聚乙烯醇膜對(duì)黃瓜酸PPO和POD活性的影響結(jié)果與瓜爾膠與中草藥紋黨可食用復(fù)合膜對(duì)大櫻桃保鮮［29］、絲素蛋白改性涂膜處理對(duì)番茄保鮮研究結(jié)果相似［30］。

3 結(jié)語

制備了肉桂醛添加到聚乙烯醇活性膜，肉桂醛的添加能顯著影響膜的厚度、拉伸強(qiáng)度、不透明度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過系數(shù)降，也能改善膜的表面結(jié)構(gòu)，提高膜的性能。該活性膜能有效延緩Vc的減少，抑制MDA的產(chǎn)生以及PPO、POD的活性，能較好延長(zhǎng)黃瓜酸的貨架期。