八角茴香精油納米乳液的制備及其對(duì)醬鹵鴨翅貯藏品質(zhì)的影響

徐若瀅，吳婷，劉文浩，劉浩越，徐曉云

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢 430070)

近年來，隨著人們對(duì)天然綠色食品的重視，植物精油作為天然抑菌物質(zhì)和保鮮劑具有良好的市場前景，使用植物精油對(duì)肉品進(jìn)行保鮮成為研究的熱點(diǎn)，但植物精油的低水溶性與高揮發(fā)性阻礙了其在食品保鮮中的應(yīng)用[1-3]。納米乳是由水、油、表面活性劑和助表面活性劑以一定比例制備而成的粒徑在20～500 nm的乳液[4]，具有良好的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，能夠提高精油的水溶性，降低揮發(fā)性，同時(shí)賦予精油穩(wěn)定性和緩釋性能[5]。八角茴香精油是一種具有抑菌功能和抗氧化活性的植物精油[6]，將其制備為納米乳液能夠提高精油的穩(wěn)定性[7]，目前關(guān)于八角茴香精油納米乳液及其應(yīng)用少見報(bào)道。本研究旨在探究八角茴香精油納米乳液的生成條件、所需乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、均質(zhì)次數(shù)等工藝參數(shù)，并考察了八角茴香精油納米乳液的抑菌性能、熱穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性以及對(duì)醬鹵鴨翅貯藏品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

醬鹵鴨翅：由某醬鹵食品企業(yè)提供；乳酸菌、葡萄球菌：分離自貯藏末期的醬鹵鴨翅。

1.2 試劑

八角茴香精油：鄭州雪麥龍食品香料有限公司；中鏈甘油三酯(MCT)、月桂酸甘油酯(GML)：上海源葉生物科技有限公司；Tween 80：德國Biofroxx公司；MRS培養(yǎng)基、營養(yǎng)肉湯、MRS肉湯：北京陸橋技術(shù)股份有限公司；MSA培養(yǎng)基：青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司；氯化鉀(分析純)：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；三氯甲烷、乙二胺四乙酸二鈉鹽二水(均為分析純)：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸(均為分析純)：上海展云化工有限公司。

1.3 主要儀器與設(shè)備

納米粒度電位分析儀 英國Malvern公司；高壓微射流均質(zhì)機(jī) 美國Microfluidic公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 武漢玖尚科技有限公司；手持式勻漿機(jī) 上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司；臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘立科學(xué)儀器有限公司；TDZ5-WS醫(yī)用離心機(jī) 湖南平凡科技有限公司；SW-CJ-2D型雙人凈化工作臺(tái) 浙江蘇凈凈化設(shè)備有限公司；UV759 紫外-可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；SPX-150B-Ⅲ型生化培養(yǎng)箱 天津市意博高科實(shí)驗(yàn)儀器廠；PHS-3E pH計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 納米乳液制備

選用八角茴香精油和MCT為油相，Tween 80和GML(Tween 80∶GML為3∶1)為乳化劑，按一定比例將油相、乳化劑和水在磁力攪拌器中25 ℃，1300 r/min混合均勻，然后使用剪切機(jī)以10000 r/min剪切5 min，得到粗乳液，將粗乳液采用高壓微射流均質(zhì)機(jī)均質(zhì)得到納米乳液。

1.4.2 八角茴香精油納米乳粒徑和PDI分析

將八角茴香精油納米乳液預(yù)先用蒸餾水稀釋50～100倍，然后利用納米粒度電位分析儀在173°散射角、25 ℃條件下測(cè)定粒徑與PDI。

1.4.3 八角茴香精油納米乳熱穩(wěn)定性測(cè)定

以篩選的工藝參數(shù)制備5%八角茴香精油納米乳液，在4，25，40，60，80 ℃溫度下處理30 min，觀察外觀變化，并測(cè)定粒徑。

1.4.4 八角茴香精油納米乳離心穩(wěn)定性測(cè)定

使用篩選的工藝參數(shù)制備5%八角茴香精油納米乳液，在高速離心機(jī)中以4，6，8，12，15 kr/min的速度離心處理20 min，觀察外觀變化，并測(cè)定粒徑。

1.4.5 動(dòng)態(tài)抑菌曲線

參考汪師帥等[8]的方法并稍作修改。用移液槍準(zhǔn)確吸取5 mL菌液于錐形瓶中，再分別加入45 mL精油濃度為1%、3%、5%的八角茴香精油納米乳液(對(duì)照組添加肉湯：乳酸菌為MRS肉湯，葡萄球菌為營養(yǎng)肉湯)，密封后于37 ℃靜置培養(yǎng)，在培養(yǎng)的0，2，5，8，12，18 h取樣，稀釋后傾注平板(乳酸菌傾注MRS培養(yǎng)基，葡萄球菌傾注MSA培養(yǎng)基)，凝固后倒置于37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)18 h，計(jì)數(shù)。

1.4.6 樣品處理

對(duì)照組：取當(dāng)日生產(chǎn)的醬鹵鴨翅，分裝在保鮮袋中，用真空封口機(jī)封口后貯藏在15 ℃恒溫箱中。

實(shí)驗(yàn)組：取當(dāng)日生產(chǎn)的醬鹵鴨翅，在5%八角茴香精油納米乳中浸泡1 min，瀝干后真空包裝，于15 ℃恒溫培養(yǎng)箱中貯藏。

1.4.7 菌落總數(shù)測(cè)定

根據(jù)國標(biāo)GB 4789.2-2016[9]進(jìn)行測(cè)定。

1.4.8 TBARS測(cè)定

參考郗澤文[10]的方法并稍作修改。稱取10 g絞碎均勻的肉樣，加入50 mL 7.5%三氯乙酸(含0.1% EDTA)，200 r/min搖蕩30 min后過濾，取5 mL上清液，加入5 mL 0.02 mol/L TBA 溶液并沸水浴加熱 40 min，取出冷卻后離心(4000 r/min，20 min)，加入5 mL氯仿，搖勻靜置分層，取上清液在532 nm處比色。計(jì)算公式如下：

TBARS/(mg/kg)=(A532/W)×9.48。

式中：A532為待測(cè)液在532 nm下的吸光度值；W為肉樣品的質(zhì)量(g)。

1.4.9 pH測(cè)定

取5 g攪碎的肉樣置于50 mL 0.1 mol/L KCl溶液，將pH 計(jì)的電極插入試樣中，讀數(shù)顯示穩(wěn)定后直接讀數(shù)，最終結(jié)果準(zhǔn)確至0.01。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 26.0和Origin 2021軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 精油與MCT比例對(duì)納米乳粒徑的影響

固定精油濃度為5%，將設(shè)置精油與MCT比例為4∶1、3∶2、1∶1制備八角茴香精油納米乳，其對(duì)納米乳粒徑的影響見圖1。

圖1 精油與MCT比例對(duì)乳液粒徑的影響Fig.1 The effect of the ratio of essential oil to MCT on emulsion particle size注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

奧氏熟化是影響精油穩(wěn)定性的主要原因之一，由于八角茴香精油并非完全不溶于水，同時(shí)在化學(xué)勢(shì)的差別下，小液滴會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠旱危瑯O大地削弱了精油乳液的穩(wěn)定性，甚至影響乳液的生成[11]。為避免奧氏熟化現(xiàn)象的產(chǎn)生，通常通過添加另一種有機(jī)相來降低原有有機(jī)相的水溶性，被添加的有機(jī)相為高疏水性物質(zhì)，又稱成熟抑制劑，多為中鏈或長鏈甘油三酯。

MCT具有無色、無臭等優(yōu)點(diǎn)。由圖1可知，隨著MCT含量的增加，乳液粒徑增大，這是因?yàn)樘砑覯CT后，精油溶解在MCT中形成油相，MCT比例增加，乳化劑所包埋油相的體積增大，進(jìn)而導(dǎo)致乳液粒徑增大，粒徑分布峰右移。

PDI表示乳液的均一性，數(shù)值越小，乳液的均一程度越好。隨著MCT含量的增加，乳液的PDI值減小。這是因?yàn)镸CT含量的增加有助于八角茴香精油在有機(jī)相中的溶解，從而提升乳液的均一程度。總體來說，幾種不同比例油相乳液的PDI值均小于0.14，表明分散相均一穩(wěn)定，最佳油相配比為粒徑值最小時(shí)的4∶1。

2.2 乳化劑添加量對(duì)納米乳粒徑的影響

為探究乳化劑添加量對(duì)乳液性質(zhì)的影響，在實(shí)驗(yàn)2.1中的最佳比例4∶1基礎(chǔ)上制備了乳化劑濃度分別為2%、3%、4%、5%的精油納米乳液，由圖2可知，在乳化劑濃度小于3%時(shí)，乳液平均粒徑隨著乳化劑含量的增加而減小(P<0.05)，此后增加乳化劑濃度，乳液平均粒徑增大，該現(xiàn)象與劉曉麗等[12]的研究結(jié)果一致。這可能是由于乳化劑濃度較小時(shí)，不足以包埋所有油滴，使得未包埋的油滴之間發(fā)生聚集，增大了粒徑，此時(shí)，增大乳化劑濃度使得所有油滴被良好包埋，從而使粒徑減小。然而，繼續(xù)增大乳化劑的濃度，多余的乳化劑相互作用，造成乳液微粒的聚合[13]，反而導(dǎo)致粒徑的增大。不同濃度乳化劑下乳液的PDI值有所波動(dòng)，但都維持在較低水平(PDI值<0.15)，結(jié)合粒徑分布圖，幾種添加量下乳液粒徑呈單峰分布，具有良好的均一性，考慮到經(jīng)濟(jì)成本的影響，最終選取乳化劑濃度為2%。

圖2 乳化劑添加量對(duì)乳液粒徑的影響Fig.2 The effect of the additive amount of emulsifier on the particle size of emulsion

2.3 均質(zhì)次數(shù)對(duì)乳液粒徑的影響

高壓微射流次數(shù)與乳液粒徑的關(guān)系圖見圖3。

圖3 均質(zhì)次數(shù)對(duì)乳液粒徑的影響Fig.3 The effect of homogenization times on the particle size of emulsion

由圖3可知，固定微射流壓力為9 kpsi，隨著均質(zhì)次數(shù)的增加，乳液的平均粒徑逐漸減小，最后趨于平緩。經(jīng)過1次高壓微射流均質(zhì)后，乳液平均粒徑為(154.40±2.23) nm，高壓微射流次數(shù)增加為3次、5次、直至7次時(shí)，乳液的平均粒徑分別降至(116.70±2.51)，(100.00±1.91)，(91.29±1.95) nm，均具有顯著性差異(P<0.05)，此后，繼續(xù)增加高壓微射流次數(shù)，乳液的平均粒徑未產(chǎn)生顯著性變化，考慮到微射流過程中乳液的損耗，最終選取均質(zhì)次數(shù)為5次。

2.4 納米乳的熱穩(wěn)定性

溫度是影響乳液穩(wěn)定性的因素之一，由圖4可知，熱處理溫度小于40 ℃時(shí)，乳液粒徑變化不明顯(P>0.05)，當(dāng)溫度上升至60 ℃時(shí)，乳液平均粒徑明顯增大(P<0.05)，達(dá)到(144.71±3.46) nm，此時(shí)對(duì)乳液外觀進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)乳液外觀仍呈均一乳白色，未出現(xiàn)乳析等現(xiàn)象。繼續(xù)增大熱處理溫度，乳液粒徑迅速增大至(537.40±34.89) nm，觀察乳液外觀，發(fā)現(xiàn)乳液不再均一，部分精油析出浮于乳液上層，測(cè)定后發(fā)現(xiàn)此時(shí)乳液的PDI值為0.61±0.22，說明乳液在80 ℃時(shí)穩(wěn)定性遭到破壞。因此，乳液適合貯藏在低于40 ℃的溫度下。

圖4 熱處理對(duì)乳液粒徑的影響Fig.4 The effect of heating treatment on the particle size of emulsion

2.5 納米乳的離心穩(wěn)定性

離心處理可加速乳液的分層，離心穩(wěn)定性可用來判斷乳液自然貯藏長時(shí)間后的變化[14]。對(duì)乳液進(jìn)行離心處理，其平均粒徑變化見圖5。

圖5 離心對(duì)乳液粒徑的影響Fig.5 The effect of centrifugation on the particle size of emulsion

由圖5可知，離心轉(zhuǎn)速從4 kr/min增加至15 kr/min的過程中，乳液平均粒徑值未發(fā)生顯著性變化(P>0.05)，其粒徑分布見圖5中B，未出現(xiàn)峰的偏移，表明離心處理對(duì)乳液粒徑大小及其分布未產(chǎn)生影響，乳液具有良好的離心穩(wěn)定性，由此推斷其在自然貯藏的狀態(tài)下可存放較長時(shí)間。

2.6 動(dòng)態(tài)抑菌曲線

乳酸菌是醬鹵肉制品中常見的優(yōu)勢(shì)腐敗菌，抑制乳酸菌的生長對(duì)醬鹵肉制品的保鮮具有重要意義[15]。不同濃度八角茴香精油納米乳液對(duì)乳酸菌的動(dòng)態(tài)抑制曲線見圖6。

圖6 八角茴香精油納米乳對(duì)乳酸菌的抑制效果Fig.6 The inhibition effect of star anise essential oil nanoemulsion on lactic acid bacteria

由圖6可知，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，對(duì)照組的菌落總數(shù)不斷上升，8 h后上升速度逐漸減緩。添加了1%精油乳液后，菌落總數(shù)在初始值附近波動(dòng)，與對(duì)照組相比菌落總數(shù)減少了4個(gè)數(shù)量級(jí)，表明1%精油乳液可以有效抑制乳酸菌的生長，具有良好的抑菌性。而3%乳液和5%乳液處理組菌落總數(shù)呈下降狀態(tài)，在第5 h時(shí)其菌落總數(shù)降至0，并在之后的時(shí)間里維持穩(wěn)定，其結(jié)果表明增大精油濃度后乳液的抑菌效果得到提升。

葡萄球菌為醬鹵產(chǎn)品中又一優(yōu)勢(shì)腐敗菌，八角茴香精油納米乳液對(duì)葡萄球菌的動(dòng)態(tài)抑菌效果見圖7。

圖7 八角茴香精油納米乳對(duì)葡萄球菌的抑制效果Fig.7 The inhibition effect of star anise essential oil nanoemulsion on Staphylococcus

將初始濃度為4.94 lg CFU/mL的乳液/菌液混合液在37 ℃下培養(yǎng)2 h后，1%、3%、5%的精油納米乳液處理組未見菌落生長，而此時(shí)對(duì)照組的菌落數(shù)上升至5.67 lg CFU/mg，說明乳液處理2 h時(shí)八角茴香精油納米乳已發(fā)揮抑菌作用。此后，對(duì)照組菌落數(shù)繼續(xù)增加，而乳液處理組始終未見菌落生長，這表明葡萄球菌對(duì)八角茴香納米乳液十分敏感，僅1%的八角茴香精油納米乳就能夠殺滅葡萄球菌。

2.7 醬鹵鴨翅貯藏過程中TBARS值變化

TBARS值反映的是食品中脂質(zhì)二次氧化程度，TBARS值越高，被測(cè)物中脂質(zhì)氧化程度越大。納米乳的抗氧化功能來源于八角茴香精油中的茴香醛和黃酮類物質(zhì)。由圖8可知，醬鹵鴨翅的TBARS值隨貯藏時(shí)間的延長不斷上升，貯藏期間，對(duì)照組的TBARS值始終大于實(shí)驗(yàn)組，且存在顯著性差異(P<0.05)，這說明在貯藏過程中樣品中脂質(zhì)氧化程度逐漸加深，但八角茴香精油納米乳液可在一定程度上抑制食品中脂肪的氧化。

圖8 醬鹵鴨翅貯藏期間TBARS值變化Fig.8 The changes in TBARS values of stewed duck wings during storage注：不同小寫字母表示組內(nèi)差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

2.8 醬鹵鴨翅貯藏期間pH值變化

醬鹵鴨翅在貯藏期間的pH值變化趨勢(shì)見圖9。

圖9 醬鹵鴨翅貯藏期間pH值變化Fig.9 The changes in pH values of stewed duck wings during storage

對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組整體pH值呈下降趨勢(shì)，與李大宇[16]的研究結(jié)果相似，樣品pH值的下降與貯藏期間優(yōu)勢(shì)腐敗菌乳酸菌的大量繁殖有關(guān)。在貯藏第1天時(shí)，實(shí)驗(yàn)組的pH值為6.53±0.01，明顯高于對(duì)照組的6.42±0.01(P<0.05)，說明此時(shí)納米乳已經(jīng)開始抑制產(chǎn)酸微生物乳酸菌的生長繁殖，貯藏過程中，實(shí)驗(yàn)組的pH值整體高于對(duì)照組(P<0.05)，這是因?yàn)樵谫A藏期間，八角茴香精油納米乳能夠有效抑制乳酸菌的生長，從而減緩pH值降低，維持醬鹵鴨翅貯藏品質(zhì)。

2.9 醬鹵鴨翅貯藏期間菌落總數(shù)變化

由圖10可知，在貯藏過程中，樣品菌落總數(shù)隨時(shí)間的增加而增加，實(shí)驗(yàn)組的菌落總數(shù)始終低于對(duì)照組，表明八角茴香精油納米乳能有效抑制醬鹵產(chǎn)品中微生物的生長。在第1天時(shí)，對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組的初始菌落總數(shù)分別為(1.98±0.30)，(1.75±0.03) lg CFU/g，未存在顯著性差異(P>0.05)，這是因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)品中的微生物生長較為緩慢，納米乳的抑菌作用尚未得到體現(xiàn)。貯藏第3天時(shí)，微生物迅速增長，對(duì)照組的菌落總數(shù)達(dá)到(5.21±0.18) lg CFU/g，超過國標(biāo)限量4.903 lg CFU/g，而此時(shí)實(shí)驗(yàn)組的菌落總數(shù)僅為(4.04±0.10) lg CFU/g，明顯低于對(duì)照組(P<0.05)，此時(shí)，納米乳開始發(fā)揮抑菌作用，并在此后的貯藏過程中，始終抑制醬鹵鴨翅中微生物的生長(P<0.05)，發(fā)揮保鮮作用。

圖10 醬鹵鴨翅貯藏期間菌落總數(shù)變化Fig.10 The changes in total number of bacterial colonies of stewed duck wings during storage

3 結(jié)論

當(dāng)精油與MCT的質(zhì)量比為4∶1時(shí)，乳化劑濃度為2%，在9 kpsi均質(zhì)5次制備的八角茴香精油納米乳液具有良好的熱穩(wěn)定性和離心穩(wěn)定性，并能抑制醬鹵肉制品腐敗菌乳酸菌和葡萄球菌；將其應(yīng)用于醬鹵鴨翅可顯著降低醬鹵鴨翅的TBARS值，減緩pH值下降，提高醬鹵鴨翅在貯藏期間的品質(zhì)，對(duì)鴨翅貯藏期間的菌落總數(shù)有明顯抑制作用，將貨架期延長至3 d。