鮮乳中添加肉桂精油對其貨架品質的影響

李鵬，劉帥帥，薛元泰，羅志皓，劉婷，文鵬程

（1.甘肅農業大學動物科學技術學院，蘭州730070；2.甘肅農業大學食品科學與工程學院，蘭州730070）

0 引 言

牛奶中含有乳清蛋白、低聚糖、乳礦物質、生長因子和核苷酸等多種活性物質，這些物質為微生物提供了營養豐富的生長基質，在適宜條件下，牛奶中的微生物大量繁殖，進而會改變牛奶的理化性質，加速牛奶變質[1-4]，以致其在供人類使用中貨架期較短。

CEO是從肉桂樹皮或從肉桂樹枝葉提取得到的香精油，其含有桂皮醛、苯甲醛和桂皮酸等[5]天然成分，主要成分是肉桂醛、3-（2-甲氧基苯基）-2-丙烯醛、香豆內酯等。其具有明顯的抑菌作用，是食品工業的主要原料[6]。楊俊花[7]在軟奶酪上涂抹以精油為主要抗菌劑的保鮮膜后，發現其在冷凍存儲期間的抗氧化和抗微生物性能較好。劉笑宇[8]發現經CEO浸泡過的醬牛肉中菌落總數受到明顯抑制。此外，其在飲料中的允許用量為3.0 mg/kg，肉制品中為290 mg/kg以及調味品中為140 mg/kg[9]。陳南[10]等人在羊奶中添加百里香精油后發現其能有效脫除羊奶中的膻味。

目前還未見相關領域將精油用于鮮乳保鮮劑進行研究。基于以上研究背景，本試驗以鮮乳作為研究對象，在鮮乳中添加不同濃度的CEO，通過測定在4℃保存條件下鮮乳理化指標的變化情況，以期研究不同濃度的CEO對鮮乳貨架期的影響，為鮮乳的貯藏與保鮮技術提供一個可靠依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮原乳2 000 mL，采自附近牛場，全程無菌化采樣封裝后立即置于4℃冰箱儲藏；CEO，試驗采用水蒸餾法提取獲得；營養瓊脂培養基（蛋白胨10 g、牛肉膏粉3 g、氯化鈉5 g、瓊脂15 g、最終p H 7.3±0.2），甘肅艾爾維科學儀器有限公司；生理鹽水，85%NaCl，甘肅艾爾維科學儀器有限公司；丙二醛試劑盒、超氧化物歧化酶試劑盒，南京建成生物工程研究所；0.1N NaOH溶液、1%酚酞指示劑，甘肅艾爾維科學儀器有限公司。

HG303-4電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；TA-300W質構儀，密朗德儀器科技有限公司；Versa Max全波長酶標儀，美谷分子儀器（上海）有限公司；PHS-3C酸度計，上海越平科學儀器-生物公司；KQ-250B超聲波清洗機，昆山市超聲儀器有限公司；TGL-20M高速離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司；YX 280高溫蒸汽滅菌鍋，上海三申醫療器械有限公司；MH-3000調溫型電熱套，北京科偉永興儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 CEO的提取

本試驗選用水蒸氣蒸餾法提取CEO。將肉桂置于粉碎機粉碎后過40目篩，稱取50 g肉桂粉末裝于1 000mL圓底燒瓶，按固液比1∶20添加蒸餾水，充分搖勻后浸泡2 h（含水率應適當，分子擴散有利于CEO的提取[11]，浸泡時間過長無助于精油的提取率[12]），打開蒸餾加熱套進行小火加熱至混合物沸騰后繼續回流提取4 h，待蒸餾裝置冷卻后收集精油到油水分離器中，根據餾出物溶于有機溶劑的性質及與水的相對密度差使其分離出來，最終得到CEO[13]，于其中加入少量無水硫酸鈉進行除水，干燥過夜，4℃冷藏備用。

1.2.2 鮮乳的處理方法

將鮮乳進行分裝，每瓶400 mL，CEO按0、0.5、1.0、1.5、2.0 mg/L的濃度添加到鮮乳中，將錐形瓶身用錫箔紙完全包裝進行避光處理，錐形瓶口用封口膜密封口，然后置于4℃冰箱中貯藏。由于鮮牛乳在擠出后未經殺菌處理的情況下，在4℃條件下一般可保存2～3 d。本試驗以等差數列計算鮮乳檢測時間（0、2、4 d、……），測定鮮乳各理化指標的變化情況，直至鮮乳腐敗變質停止試驗。

1.2.3 鮮乳品質的測定

1.2.3.1 p H值的測定

參照《GB5009.237-2016食品安全國家標準 食品p H值的測定》中方法測定樣品p H值，每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.2 吉爾涅爾度的測定

參照《GB5413.34-2010食品安全國家標準 乳和乳制品酸度的測定》中方法測定樣品滴定酸度值，每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.3 色度的測定

將色度儀校正后測量a*值（紅綠偏向）、b*值（黃藍偏向）、L*值（亮度），每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.4 質構特性的測定

TA-300W的質構儀選用TA/5的探頭進行重復測定，校正后測量硬度、濃稠度、凝聚力、黏度指數，每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.5 SOD的測定

參照SOD商業試劑盒（購于南京建成生物科技有限公司）中方法測定樣品SOD值，每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.6 MDA的測定

參照丙二醛商業試劑盒（購于南京建成生物科技有限公司）中方法測定樣品丙二醛值，每個樣品測定3次取其均值。

1.2.3.7 菌落總數的測定

參照《GB 4789.2-2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數測定》中方法測定樣品菌落總數的數量，每個樣品測定3次取其均值。

1.3 數據處理

采用SPSS 26.0對數據進行顯著性分析和主成分分析，Excel 2016對數據進行整理和作圖。

2 結果與分析

2.1 pH和吉爾涅爾度的變化

由圖1可知，鮮乳的pH均隨時間的延長呈降低趨勢。2.0 mg/L CEO試驗組在第0 d和第2 d時，p H值顯著高于對照組（P＜0.05）。在第4 d時，所有試驗組鮮乳的pH值均顯著性降低（P＜0.05），各試驗組之間p H值差異不顯著（P＜0.05）。其中，添加CEO的鮮乳在整個試驗階段，p H值均顯著高于對照組（P＜0.05），且在第4 d時，試驗組與對照組的p H值均低于正常范圍6.4。

圖1 4℃貯藏過程中鮮乳pH的變化

由圖2可知，隨著儲藏時間的延長，試驗組鮮乳的吉爾涅爾度在第4 d時均顯著性上升。添加1.5 mg/L濃度CEO的試驗組在第4 d時，吉爾涅爾度顯著低于對照組和其它試驗組（P＜0.05）。同時在第4 d時，對照組和試驗組鮮乳的吉爾涅爾度均已經超出了正常牛奶的吉爾涅爾度。

圖2 4℃貯藏過程中鮮乳吉爾涅爾度的變化

王雅南[14]等應用CEO纖維素乳液對冷鮮肉進行涂層保鮮研究，得到經過處理的肉樣的p H值都比對照組低。本試驗同樣發現，試驗組中鮮乳的p H在第4 d時迅速下降至超出正常范圍，表明該儲藏期間，鮮乳已經逐漸酸化，質地不新鮮。添加1.5 mg/L的CEO組中，鮮乳的p H從第2 d的6.58降低到第4 d的6.26，吉爾涅爾度從第2 d的14.70°T升高到第4 d的19.00°T；對照組中鮮乳的p H從第2 d的6.60降低到第4 d的6.26，吉爾涅爾度從第2 d的14.73°T升高到第4 d的22.47°T，可看出經CEO處理的鮮奶在儲藏過程中，p H值始終高于對照組的p H值，這與羅寧寧[15]利用CEO可食性膜包被的醬鹵牛肉在儲藏過程中pH的變化相似。總體來看，鮮乳的p H值明顯降低，吉爾涅爾度明顯升高，且添加1.5 mg/L的CEO組中鮮乳的p H值降低速率顯著低于對照組和其它濃度的試驗組，吉爾涅爾度升高速率顯著低于對照組和其它濃度CEO的試驗組。分析原因可能是：牛奶是一種多相體系，其中富含的營養物質有利于微生物快速繁殖，進而快速分解乳糖、脂肪和蛋白質等物質會使牛奶的p H值和吉爾涅爾度產生多方面的影響，從而產生酸性產物、氣體等，在試驗測定中出現變化，使牛奶的吉爾涅爾度升高，p H降低，導致牛奶風味異常等腐敗變質現象[16-18]。

2.2 色度

從表1可知，鮮乳中添加不同濃度的CEO，隨著儲藏時間的延長，試驗組鮮乳的色度L*值均呈下降趨勢。在第2 d時，鮮乳的色度L*值與第0 d相比差異不顯著（P＞0.05）。第4 d時，鮮乳的色度L*值與第0 d和第2 d相比差異顯著（P＜0.05），添加1.5 mg/L CEO的試驗組中鮮乳的色度L*值顯著高于對照組和其它試驗組（P＜0.05）。對比鮮乳的色度a*值變化情況分析，在同一精油濃度下，第2 d時，鮮乳的色度a*值與第0 d相比差異不顯著（P＞0.05）。在第4 d時鮮乳的色度a*值顯著低于第0 d和第2 d時的色度a*值（P＜0.05），且添加1.5 mg/L濃度CEO試驗組的色度a*值顯著高于對照組（P＜0.05），但與添加2.0 mg/L濃度的CEO試驗組相比差異不顯著（P＞0.05）。同樣對比鮮乳色度b*值變化情況分析，隨著時間的延長，添加CEO的試驗組中鮮乳的色度b*值均呈降低趨勢。在第2 d時，鮮乳的色度b*值與第0 d相比差異不顯著（P＞0.05）。在第4 d時鮮乳的色度b*值顯著低于第0 d和第2 d時的色度b*值（P＜0.05），且添加CEO1.5 mg/L的試驗組b*值顯著低于對照組和其它濃度的CEO試驗組（P＜0.05）。

表1 4℃貯藏過程中鮮乳色度的變化

本試驗發現，試驗乳的色度L*值隨著時間的延長逐漸降低，ΔE逐漸增大，與劉永峰[19]等人在研究凍融對牛奶色澤變化的結果相似。在第4 d時，添加1.5 mg/L CEO的試驗組其L*值高于對照組和其它試驗組，表明鮮乳亮度逐漸變暗，此結果與陳南[20]等對乳品色澤的研究結果一致。張杰杰[21]等在日糧中添加油菜籽后通過對牛肉品質的研究發現其紅度值逐漸增高，而本研究中鮮乳的色度a*值均為負值，且呈降低趨勢，表明鮮乳綠度逐漸降低，且添加1.5 mg/L CEO的試驗組在第4 d時a*值下降程度顯著低于對照組和其它試驗組，說明鮮乳顏色逐漸偏向紅色。試驗中發現鮮乳的色度b*值在第4 d時明顯降低，其中添加1.5 mg/L CEO的試驗組在第4 d時色度b*值低于對照組和其它試驗組，說明鮮乳顏色中黃度降低。分析原因可能是：儲藏過程中鮮乳的乳蛋白和乳脂降低，使其凝膠結構變松散，而添加CEO減緩了鮮乳水分的散失，進而使光的反射減弱，鮮乳亮度降低。鮮乳在貯藏過程中發生褐變，也就是美拉德反應，進而紅度增加[22]。牛奶黃度降低可能是由于牛奶發酵過程中與CEO的抗氧化作用有關，破壞了牛奶的色度還原系統。添加1.5 mg/L CEO延緩了鮮乳的發酵程度，進而使其能夠維持正常色澤和感官變化。

2.3 質構特性的變化

由表2可看出，在同一精油濃度下，隨著儲藏時間的延長，試驗組中鮮乳的硬度均顯著性上升（P＜0.05），第4 d時鮮乳的硬度顯著高于第0 d和第2 d時鮮乳的硬度（P＜0.05），且添加1.5 mg/L濃度的CEO試驗組在第4 d時的硬度顯著低于對照組和其它試驗組（P＜0.05）。在同一精油濃度下，鮮乳的濃稠度均呈先降低再明顯上升的趨勢。在第4 d時，鮮乳濃稠度顯著高于第0 d和第2 d（P＜0.05）。添加1.5 mg/L濃度的CEO試驗組在第4 d時的濃稠度顯著低于添加0.5 mg/L和1.0 mg/L濃度的CEO試驗組（P＜0.05），但與對照組相比差異不顯著（P＞0.05）。對鮮乳的凝聚力變化情況分析顯示，在同一精油濃度下，試驗組中鮮乳凝聚力隨著儲藏時間的延長均呈明顯降低的趨勢。在第4 d時，鮮乳的凝聚力與第0 d和第2 d相比差異顯著（P＜0.05），且添加1.5 mg/L濃度的CEO試驗組中鮮乳的凝聚力顯著高于添加0.5 mg/L和1.0 mg/L濃度的CEO試驗組（P＜0.05），與添加2.0 mg/L CEO的試驗組和對照組相比無統計學差異（P＞0.05）。對鮮乳的黏度指數變化分析來看，隨著時間的延長，添加CEO的試驗組中鮮乳的黏度指數均呈降低趨勢。在第4 d時，1.5 mg/L CEO試驗組的黏度指數高于對照組鮮乳的黏度指數，但無統計學差異著（P＞0.05）。

表2 4℃貯藏過程中鮮乳質構特性的變化

通常采用質構儀對食品進行質構特性分析，以此達到對“口感”相關指標的量化分析[23-24]。由試驗可知，試驗組中鮮乳的硬度指數呈先降低再顯著上升的趨勢，其中添加1.5 mg/L CEO的試驗組在第4 d時硬度指數由14.86上升至17.90，上升程度低于其它試驗組和對照組，說明添加1.5 mg/L精油后，可有效抑制鮮乳的硬化程度。而對于鮮乳濃稠度的測定分析顯示，對照組和試驗組均呈現先降低后上升的趨勢，說明鮮乳與精油處于一個相對適應階段，經過一段時間后，濃稠度明顯增加。通過對鮮乳凝聚力的測定數據比較發現，在第4 d時，添加1.5 mg/L CEO的試驗組中，鮮乳的凝聚力均高于對照組和其它試驗組，而添加1.0 mg/L的CEO后，鮮乳的凝聚力在第4 d時顯著性降低（P＜0.05），說明該處理組的鮮奶趨于分散化程度較明顯。鐘樂[25]等運用聚乙烯/殼聚糖-檸檬精油抗菌膜包被冷藏豬肉后研究發現，其黏度指數明顯升高。本試驗同樣發現，在第4 d時，添加1.5 mg/L CEO的試驗組中鮮奶的黏度指數顯著高于對照組和其它試驗組，而黏度指數是相對黏度指數為正來定義的，說明該處理組鮮奶的黏性更佳，保鮮效果更理想。總體變化分析：鮮奶中含有大量的蛋白質，蛋白質的空間結構是決定蛋白質性質的因素之一，過酸、過堿或高溫都會使蛋白質變性，即空間結構發生改變，使其質構特性發生不同程度的變化。

2.4 SOD和MDA含量的變化

由圖3可知，在第2 d和第4 d時鮮乳中添加1.5 mg/L、2.0 mg/L CEO，SOD的酶活性均高于對照組，其組間差異較顯著（P＞0.05）。試驗組中鮮乳的SOD的酶活性隨著儲藏時間的延長均呈降低的趨勢，但添加1.5 mg/L CEO的試驗組降低程度差異不顯著（P＞0.05）。精油添加量為1.5 mg/L的試驗組在整個試驗階段，鮮乳中SOD的酶活性始終高于其它試驗組。

圖3 4℃貯藏過程中鮮乳SOD的變化

由圖4可知，試驗組中鮮乳的MDA含量隨著時間的變化均處于顯著上升的過程（P＜0.05）。在鮮乳中添加1.5 mg/L的CEO后，試樣中MDA的含量在第2 d和4 d時顯著低于對照組（P＜0.05）。在第0 d和4 d時，添加1.5 mg/L和2.0 mg/L CEO的試驗組中鮮乳的MDA含量無統計學差異（P＞0.05）。

圖4 4℃貯藏過程中鮮乳MDA的變化

丙二醛是用來反映細胞脂質過氧化程度的高低，細胞受損傷的程度，丙二醛的高低間接反應了機體細胞受自由基攻擊的嚴重程度。而SOD的酶活性則反映了機體清除自由基的能力的高低[26]。Ojagh[27]等發現，使用CEO和殼聚糖制成的復合膜能顯著降低冷藏過程中虹鱒魚的過氧化值。本試驗也表明，添加1.5 mg/L CEO的試驗組中SOD的酶活性均高于其它試驗組和對照組，并且隨著鮮奶儲藏時間的延長，鮮奶中SOD的酶活性逐漸降低，對照組中鮮乳的SOD的酶活性顯著性降低（P＜0.05），該結果與李高杰[28]等的研究結果相似，表明機體清除自由基的能力明顯變差。在第2 d和第4 d時，添加1.5 mg/L CEO的試驗組中鮮奶的MDA值顯著低于對照組和其它試驗組（P＜0.05），說明CEO明顯抑制了鮮奶的腐敗氧化。整個實驗過程中，1.5 mg/L和2.0 mg/L CEO處理組鮮奶的MDA含量始終低于對照組。

2.5 菌落總數

從表3可知，在同一CEO濃度下，隨著儲藏時間的延長，試驗組中鮮乳的菌落總數均呈顯著性上升的趨勢（P＜0.05）。在第2 d和第4 d時，添加1.5 mg/L、2.0 mg/L精油試驗組中的菌落總數顯著低于對照組（P＜0.05），且1.5 mg/L的精油試驗組菌落總數顯著低于其它試驗組（P＜0.05）。

表3 4℃貯藏過程中鮮乳菌落總數的變化

Wang[29]等發現應用加入CEO制成的殼聚糖薄膜能有效地阻止總微生物的生長。聶志妍[30]等研究發現被CEO浸泡過的醬牛肉中微生物的生長明顯受到抑制。與本試驗結果相似，其中試驗組的鮮奶在第4 d時菌落總數均明顯升高，且超出正常范圍2×106CFU/mL[31]。整體來看，添加1.5 mg/L CEO的試驗組中鮮奶的菌落總數始終低于對照組和其它試驗組。這與張晶琳[32]運用不同濃度生姜精油的殼聚糖基可食膜包裝的甘薯研究結果相似，說明添加1.5 mg/L CEO抑制鮮奶中微生物的作用效果較明顯，但鮮奶中菌落總數始終處于上升的趨勢。

2.6 主成分分析

對5種不同CEO濃度處理的鮮乳進行12個指標的主成分分析，以特征值＞1為原則，提取出1個主成分F1，圖5為其碎石圖。由表4可知，主成分F1的特征值為10.336，信息損失較少，能比較全面地反映出鮮乳品質指標的主要原始信息。

表4 主成分的特征值及貢獻率

圖5 碎石圖

為了消除不同單位和數據量綱的影響，需對各指標原始數據進行標準化處理，轉化成均值為0，標準差為1的無良綱數據，將標準化后的p H、吉爾涅爾度、L*值、a*值、b*值、硬度、濃稠度、凝聚力、黏度指數、SOD、MDA、以及菌落總數值數據記作X1～X12。根據表5中的特征向量可得出主成分得分，公式如下:

表5 主因子載荷矩陣

以主成分F1的方差貢獻率為權重，可得鮮乳的品質評價模型：F=0.861F1(2)

通過式(2）計算，可得鮮乳品質的綜合評分，綜合評分越高，鮮乳品質越好，結果如表6所示。依據此品質評價模型，2號鮮乳組綜合評分最高，其次是4號鮮乳組，評分最低的為11號鮮乳組。因此，處理組鮮乳品質優劣對應的精油濃度順序為:0 d時精油濃度為0.5 mg/L的鮮乳、0 d時精油濃度為1.5 mg/L的鮮乳、0 d時精油濃度為2.0 mg/L的鮮乳、0 d時精油濃度為1.0 mg/L的鮮乳、0 d時精油濃度為0.0 mg/L的鮮乳、2 d時精油濃度為1.0 mg/L的鮮乳大米蛋白、2 d時精油濃度為1.5 mg/L的鮮乳、2 d時精油濃度為2.0 mg/L的鮮乳、2 d時精油濃度為0.0 mg/L的鮮乳、2 d時精油濃度為0.5 mg/L的鮮乳、4 d時精油濃度為1.0 mg/L的鮮乳、4 d時精油濃度為0.0 mg/L的鮮乳、4 d時精油濃度為0.5 mg/L的鮮乳、4 d時精油濃度為2.0 mg/L的鮮乳、4 d時精油濃度為1.5 mg/L的鮮乳。

表6 不同處理組鮮乳綜合得分

3 討論與結論

樊文彬[33]在對鮮牛奶保存時間的研究中發現，鮮牛奶在4～8℃冰箱中的保鮮時間約為24～36 h,室溫下約為6～9 h。而本試驗發現，在鮮乳中添加CEO（0.5、1.0、1.5、2.0 mg/L）均可起到保鮮效果，添加1.5 mg/L的CEO對鮮乳吉爾涅爾度的升高、質構特性的劣變、菌落的滋生等均起到了明顯的抑制作用，以致鮮乳的保鮮時間增加至最短48 h。因此，建議在實際生產中添加1.5 mg/L的CEO對鮮乳進行貯藏，以此延長鮮乳的貨架期，提升鮮乳的感官評價。