负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度_赵文鹏.pdf

第 14 卷 第 2 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.2 2023 年 1 月 Journal of Food Safety and Quality Jan.,2023 基金项目:国家自然科学基金项目(82000791)、江苏省自然科学基金项目(BK20220585)、中国博士后自然科学基金面上项目(2022M712692)、扬州市“绿扬金凤计划”优秀博士项目(YZLYJFJH2021YXBS172)、扬州市重点研发计划(社会发展)项目(YZ2022076)、扬州大学大学生科技创新基金项目(X20220894)Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China(82000791),the Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20220585),the Postdoctoral Science Foundation of China(2022M712692),the“Lvyang Jinfeng Plan”Excellent Doctoral Program of Yangzhou(YZLYJFJH2021YXBS172),the Yangzhou Key Research and Development Plan(Social Development)Project(YZ2022076),and the Undergraduate Science and Technology Innovation Fund Project of Yangzhou University(X20220894)*通信作者:李松南,博士,助理研究员,主要研究方向为食品生物化学。E-mail: 王 君,博士,讲师,主要研究方向为食品营养与代谢。E-mail:*Corresponding author:LI Song-Nan,Ph.D,Assistant Professor,Institutes of Agricultural Science and Technology Development,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China.E-mail: WANG Jun,Ph.D,Lecturer,School of Tourism and Cuisine,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China.E-mail: 负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜 监测猪肉新鲜度 赵文鹏1,刘雅楠1,张 迅1,李松南2*,王 君1*(1.扬州大学旅游烹饪学院,扬州 225127;2.扬州大学农业科技发展研究院/教育部农业与 农产品安全国际合作联合实验室,扬州 225009)摘摘 要要:目的目的 静电纺丝“绿色”制备负载花青素(anthocyanin,A)的玉米醇溶蛋白(zein,Z)纳米纤维膜,通过对其颜色变化达到可视化和实时监测肉制品新鲜度的效果。方法方法 以 A 为指示剂,Z 为纺丝原料,通过静电纺丝法制备 A/Z 纤维膜,表征其基本结构,验证其在盐酸和氨水环境中的颜色响应,并进一步将其应用于猪肉新鲜度监测。结果结果 A/Z 纤维膜的表观为粉红色,平均厚度为 98.6 m,由平均纤维直径为 646.5 nm 的光滑均匀纳米纤维构成,并在盐酸和氨水环境中具有明显的颜色响应。猪肉 4贮藏实验中,第 4 d 的 A/Z 纳米纤维膜的猪肉总挥发性盐基氮(total volatile basic-nitrogen,TVB-N)含量达到 21.9 mg/100 g,达到腐败阈值,并且其色差与猪肉 TVB-N 含量具有显著关联(r2=0.9652)。结论结论 A/Z 纳米纤维膜可作为一种潜在的通过色差变化监测肉制品新鲜度的智能标签,为实现绿色、环保和安全地监测肉类新鲜度提供了良好的研究思路。关键词关键词:花青素;玉米醇溶蛋白;静电纺丝;智能标签;猪肉新鲜度;总挥发性盐基氮 Monitoring pork freshness using zein nanofibrous film loaded with anthocyanin ZHAO Wen-Peng1,LIU Ya-Nan1,ZHANG Xun1,LI Song-Nan2*,WANG Jun1*(1.School of Tourism and Cuisine,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China;2.Institutes of Agricultural Science and Technology Development/Joint International Research Laboratory of Agriculture and Agri-product Safety of the Ministry of Education of China,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China)ABSTRACT:Objective To prepare zein(Z)nanofibrous film loaded with anthocyanin(A)by a“green”electrospinning,and achieve visualization and real-time monitoring of the freshness of meat products via color change.Methods With A as the indicator and Z as the spinning material,A/Z fibrous film was obtained by DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.02.01284 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 electrospinning,then its basic structure was characterized,its color responses to hydrochloric acid and ammonia environment were verified,and its application in monitoring pork freshness was further explored.Results A/Z fibrous film showed pink in appearance with an average thickness of 98.6 m,which was composed of smooth uniform nanofibers with an average fiber diameter of 646.5 nm,and its color responses were observed apparently in both hydrochloric acid and ammonia environment.In the experiment of pork storage at 4,the total volatile basic-nitrogen(TVB-N)content of pork with A/Z nanofibrous film reached 21.9 mg/100 g on the 4th day,reaching the threshold of spoilage,and its chromatism was significantly related to the TVB-N content of pork(r2=0.9652).Conclusion A/Z nanofibrous film can be used as a potential intelligent label to monitor the freshness of meat products through chromatism change,which provides a good research idea for monitoring of meat freshness greenly,environmentally friendly,and safely.KEY WORDS:anthocyanin;zein;electrospinning;intelligent label;pork freshness;total volatile basic-nitrogen 0 引 言 肉类是人们膳食结构中较为重要的一类食品,可提供人体每天所需的大部分蛋白质、脂肪、无机盐和维生素等营养物质,具有较高的营养价值1。但肉类中含有较高含量的蛋白质(10%20%)和脂肪(10%30%),很容易发生腐败变质,从而引发食品安全问题2。肉类在腐败变质过程中,由于致腐微生物的滋生及蛋白质和其他含氮物质的分解等一系列生物或化学反应会产生挥发性胺类(二甲胺、氨气和三甲胺等),导致贮藏环境 pH 发生变化,可通过一些对环境 pH 敏感的化学或天然指示剂的颜色响应变化得以呈现,从而可实现智能化和可视化监测肉类新鲜度3。利用指示剂颜色变化的监测方法可增强肉眼观测的可视化程度,更为简单快捷;随着环境 pH 的变化而引起指示剂不同的颜色变化,更为实时智能,在食品智能包装领域中极具应用潜力4。静电纺丝是一种利用高压电场将高分子聚合物加工形成微/纳米级超细纤维的技术5。若将指示剂负载到静电纺丝纤维膜上,可赋予其随周围环境 pH 改变而发生颜色变化的特点,以提高其对肉类新鲜度的智能监测效果6。张星晖等7以溴麝香草酚蓝为指示剂结合静电纺丝技术制备出了一种玉米醇溶蛋白(zein,Z)纤维膜,其对金枪鱼肉的新鲜度具有优良的指示效果:随着金枪鱼肉的贮藏时间延长,其响应颜色逐渐由橙黄色变为墨绿色最后变为深蓝色。潘凯等8以溴甲酚紫为指示剂结合聚乳酸和聚乙烯基吡咯烷酮作为静电纺丝原料制备了一种高敏感指示肉类新鲜度的纤维膜并应用于肉类保鲜中,结果发现,当肉类处于新鲜状态时,纤维膜为黄色;肉类逐渐变质后,纤维膜变为紫色。上述研究表明,静电纺丝纤维膜负载指示剂可实现通过观测颜色变化达到实时、直观、智能监测肉类新鲜度的效果,但上述指示剂或静电纺丝原料存在着生物相容性和食品安全等问题5,还需要进一步优化升级。花青素(anthocyanin,A)是自然界中植物果实和鲜花色彩的重要来源,主要来自于蓝莓、桑葚、黑枸杞、葡萄、玫瑰和兰花等深色植物9。在一定 pH 范围内,花青素呈现不同的颜色和分子结构(红色的黄烊盐离子、蓝色的醌式碱、无色的甲醇假碱和黄色查尔酮),是一种天然 pH 响应的颜色指示剂10。A 负载于静电纺丝纳米纤维膜作为智能标签并应用于肉类新鲜度监测的研究也有相关报道,如静电纺丝 A/聚乳酸纳米纤维膜监测羊肉新鲜度(红粉色浅粉色白色)11和静电纺丝紫苏 A/醋酸纤维素纳米纤维膜监测猪肉新鲜度(玫瑰红蓝紫色浅黄色)12,但上述静电纺丝所使用的有机溶剂和合成高分子聚合物均涉及食用安全和绿色环保等问题4,均不适合应用于食品贮藏与保鲜领域中,天然生物基聚合物和绿色溶剂是未来静电纺丝纳米纤维膜的重要发展方向之一。Z 是玉米蛋白中重要组分之一,是一种天然高分子生物聚合物,来源丰富,安全无毒,具有良好的生物降解性、生物相容性以及成膜性,是一种优良的静电纺丝原料13。因此,本研究基于静电纺丝“绿色”制备了一种负载 A 的 Z 纳米纤维膜,即“食品级”A/Z 纳米纤维膜,表征了其基本结构(表观、厚度分布、微观形态和纤维直径分布),并验证了其在盐酸和氨水环境中的颜色响应行为,最后将其应用于猪肉新鲜度监测,深入解析了肉制品腐败变质过程中 A/Z 纳米纤维膜颜色变化的响应机制,为后续静电纺丝A纳米纤维膜应用于肉制品新鲜度智能和实时监测提供了一定的理论指导。1 材料与方法 1.1 材料与试剂 新鲜猪肉购于江苏省扬州市汊河农贸市场。Z(纯度 92%,上海源叶生物科技有限公司);A(来源于蓝莓,纯度36%,山东圣嘉德生物科技有限公司);氨水(分析纯,上海焱晨化工实业有限公司);硼酸(分析纯,江苏强盛功能化学有限公司);甲基红(分析纯,天津市大茂化学试剂厂);溴甲酚绿(分析纯,上海麦克林生化科技有限公司);无水乙醇、盐酸、氧化镁(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。第 2 期 赵文鹏,等:负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度 85 1.2 仪器与设备 JDF05 桌面型静电纺丝机(湖南长沙纳仪仪器有限公司);S-4800 场发射扫描电子显微镜(日本日立公司);32CHQF10120 数显厚度测量仪(精度 0.001 mm,德清盛泰芯电子科技有限公司);BioTek Flx800 酶标仪(美国伯腾有限公司);ColorMeter SE 色度计(杭州彩谱科技有限公司);KDN-04型蛋白质测定仪(上海纤检仪器有限公司);BSA224S 电子天平(感量 0.1 mg,北京赛多利斯科学仪器有限公司);85-2 磁力搅拌器(上海维城仪器有限公司)。1.3 实验方法 1.3.1 静电纺丝制备纤维膜 静电纺丝溶液的制备参考 DOS SANTOS 等14的方法并稍加修改,准确称取 100 mg 花青素粉末溶解于 10 mL 80%乙醇水溶液中,涡旋振荡至完全溶解可得到质量浓度为 1%(m/V)的花青素溶液,然后将其移入装有 2.5 g Z 的螺口瓶中,通过磁力搅拌器分散均匀制得 A/Z 纺丝溶液。同上,以不加花青素的 Z 溶液作为空白对照,可得到 Z 纺丝溶液。静电纺丝工艺参考杨志彩15的方法并稍加修改,将纺丝溶液吸入 10 mL 注射器中,固定于静电纺丝机注射泵上,设置纺丝电压为 17 kV,注射泵以 0.3 mL/h 的推进速度推动溶液,滚筒上覆盖油纸收集纺丝纤维,接收距离控制在12 cm,喷头前后往返距离为 120 mm,移动速度为 30 mm/s,滚筒转速 5 r/min。静电纺丝的环境温度和湿度分别控制在(255)和(5010)%范围内。静电纺丝 10 h 后,可分别得到 A/Z纤维膜(负载花青素)和Z纤维膜(空白对照),并装入密封袋存放于棕色干燥器中。1.3.2 纤维膜的结构表征(1)厚度测试 在上述静电纺丝得到的纤维膜(210 mm170 mm)上均匀标记 25 个点,使用数显厚度测量仪进行各点的厚度值测试,使用 Origin 2018绘图软件绘制纤维膜厚度分布图并进行分析。(2)微观形态和纤维直径分析 剪取一定面积(0.5 cm0.5 cm)的正方形纤维膜作为样品,用导电胶固定在载物台上,真空喷金 90 s 后,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察纤维膜的微观形貌特征。设置施加电压为 10 kV,拍摄放大倍数分别为 5 k(用于观察纤维膜的整体微观形貌)和 20 k(用于纤维膜中纤维直径分布的定量分析)16;并选取5张20 k的 SEM 图片,使用 Image J 软件随机选取每张图片中的 30根纤维,测量其纤维直径并进行分析。(3)对盐酸和氨水颜色响应 选用 1 mol/L 的盐酸和 25%的氨水分别模拟酸性和碱性环境,同时控制环境温度和湿度分别在(255)和(505)%范围内。裁剪一定面积(1 cm1 cm)的正方形纤维膜分别置于盐酸和氨水液面高度 3 cm 处,静置 20 min,通过色度计对处理后的纤维膜进行色度值测定并拍照记录其表观形貌以观察其颜色变化。每组做 3 个平行样品,结果取平均值。色度计中,L*为亮度值,a*为红绿度值,b*为黄蓝度值。以标准白板为空白对照,根据公式(1)计算色差(E):E=*2*2*2000()+()+()-LLaabb (1)式中 L*,a*和 b*分别为待测样品的实测值;L0*,a0*和 b0*分别为标准白板的色度值(97.6、0.2 和 1.3)。1.3.3 猪肉新鲜度的监测(1)猪肉贮藏实验 将新鲜猪肉平均分成两组并置于无菌的塑料杯中,每组5 份,每份50 g。裁剪2 张一定面积(1 cm1 cm)的正方形纤维膜先置于1 mol/L的盐酸液面3 cm处静置处理20 min,然后使用双面胶将其固定于保鲜膜后密封塑料杯(纤维膜面朝内),置于冰箱中冷藏,温度和湿度分别为(41)和(505)%。(2)总挥发性盐基氮含量的测定 参考 GB 5009.2282016 食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定和 RUAN 等17方法并稍微修改,对猪肉的总挥发性盐基氮(total volatile basic-nitrogen,TVB-N)含量进行测试。准确称量切碎的猪肉 10 g 于蒸馏管中,并加入 75 mL 水,静置 30 min,加入 1 g 氧化镁混匀,立即将蒸馏管连接到蒸馏器上,运行完毕后,进行分析。TVB-N含量按照公式(2)计算:X=12()14-VVcm (2)式中:X样品中 TVB-N 含量,mg/100 g;V1样品中消耗盐酸溶液的体积,mL;V2空白样品中消耗盐酸溶液的体积,mL;c盐酸浓度,mol/L;m样品质量,g。(3)色度测试 每隔 1 d 用色度计测定纤维膜的色度值(L*、a*和 b*),其中L*为亮度值、a*为红绿度值、b*为黄蓝度值。根据上述公式(1)计算纤维膜 E,同时拍照记录纤维膜外观颜色变化。1.4 数据统计与分析 上述实验均设置 3 个平行,结果以平均值标准差表示。使用 Origin 2018 进行绘图分析,采用 Image J 软件进行纤维直径分析,并使用 IBM SPSS Statistics 26 软件进行显著性分析。2 结果与分析 2.1 纤维膜的结构表征 2.1.1 表观和厚度分布 图 1 为 Z 和 A/Z 纤维膜的表观和厚度分布。Z 和 A/Z纤维膜表面均较为平整且未发现“液滴”,说明 80%乙醇水溶液中的 Z 和 A/Z 纺丝效果较好,与 MIYOSHI 等18的研究结果一致。Z 纤维膜呈现白色,A/Z 纤维膜呈现粉红色,主要与 A 的添加有关。Z 纤维膜的平均厚度为 68.6 m;添 86 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 注:a 为 Z 纤维膜表观;b 为 Z 纤维膜厚度分布;c 为 A/Z 纤维膜表观;d 为 A/Z 纤维膜厚度分布。图 1 Z 和 A/Z 纤维膜的表观和厚度分布 Fig.1 Appearances and thickness distributions of Z and A/Z fibrous films 加 A 后,A/Z 纤维膜平均厚度显著增加到 98.6 m(P0.05),暗示了 A 的添加有利于 Z 静电纺丝的进行,可能是 A 与Z 之间的分子相互作用增强了其静电纺丝所需的纠缠程度19。KIMNA 等20也研究发现,庆大霉素的添加,增强了 Z 的静电纺丝效果,其纤维膜平均厚度从 311 m 增加至 332 m,与本研究中A的添加导致Z纤维膜平均厚度增大的研究结果类似。2.1.2 微观形态和纤维直径分布 图 2 为 Z 和 A/Z 纤维膜的微观形态和纤维直径分布。在SEM图谱中,Z和A/Z纤维膜均由相互交织和平滑均匀的“扁条形”纤维组成,且未发现“串珠”,进一步证实了其较好的静电纺丝效果,与纤维膜表观数据一致。Z 纤维膜的平均纤维直径为582.1 nm;添加 A 后,A/Z 纤维膜的平均纤维直径显著增加到646.5 nm(P0.05),低于静电纺丝负载姜黄素/Z 纤维膜的平均纤维直径(692785 nm)21,这可能与其纺丝原料和纺丝参数不同有关。在静电纺丝过程中,纺丝溶液(纺丝原料及其溶剂互作形成)性质(主要是黏度、表面张力和导电率)直接影响其可纺性及其所得纤维的微观形貌;基于良好的可纺性,只有在合适的纺丝参数(主要是电压、溶液流速和接收距离)条件下,才能得到形貌完整和纳米级别的电纺纤维22。因此,上述研究结果说明,Z 和 A/Z 纤维膜均属于纺丝效果良好的“纳米”纤维膜。2.1.3 结构特征参数 表 1 为 Z 和 A/Z 纳米纤维膜的结构特征参数。A/Z纳米纤维膜的花色苷含量和负载效率分别为 29.7 mg/g和 44.5%,低于文献报道的静电纺丝负载香兰素/Z 纤维膜的香兰素含量和负载效率(36.5 mg/g 和 72.9%)23,这可能与 A 和香兰素与 Z 之间不同的非共价相互作用(主要是氢键和疏水相互作用)有关。功能性生物活性物质的分子结构中羟基或酮基的数量越多,会导致其与 Z 之间的结合位点增多,从而有利于其负载量及其负载效率的提高5。2.2 纳米纤维膜对盐酸和氨水的颜色响应 表2为Z和A/Z纳米纤维膜对盐酸和氨水响应的颜色表观和色度值。经过盐酸和氨水处理后,Z 纳米纤维膜的颜色表观无明显变化;色度值 L*无显著性差异,而 a*、b*和E 呈现较小数值变化(P0.05),可见其对盐酸和氨水的颜色响应不敏感。与 Z 纳米纤维膜相比,A/Z 纳米纤维膜的颜色表观在盐酸环境下变为明显的红色,在氨水环境下变为明显的黄色。在盐酸环境中,A/Z 纳米纤维膜的 L*显著降低至 70.3,a*显著升高到 25.3,b*显著下降到2.8,E 显著升高到37.3;在氨水环境中,A/Z纳米纤维膜的L*显著降低至73.5,a*显著升高到 7.6,b*显著升高到 13.1,E 显著升高到27.8,上述结果均与其响应的颜色表观变化一致。A 纤维膜对盐酸和氨水的颜色变化,主要与 A 对盐酸和氨水响应的分子化学结构的改变有关10。TAVASSOLI 等26通过流延法制备的伏牛花 A/明胶/壳聚糖膜也出现了上述类似的氨水响应颜色变化(红色黄色)。因此,负载 A 的 Z 纤维膜可作为一种通过颜色变化监测肉制品新鲜度的智能标签。第 2 期 赵文鹏,等:负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度 87 注:a 为 Z 纤维膜微观形态;b 为 Z 纤维膜纤维直径分布;c 为 A/Z 纤维膜微观形态;d 为 A/Z 纤维膜纤维直径分布。图 2 Z 和 A/Z 纤维膜的微观形态和纤维直径分布 Fig.2 Micromorphology and fiber diameter distributions of Z and A/Z fibrous films 表 1 Z 和 A/Z 纳米纤维膜的结构特征参数 Table 1 Structural characterization indexes of Z and A/Z nanofibrous films 结构特征参数 Z A/Z 平均厚度/m 68.64.7b 98.612.6a 平均纤维直径/nm 582.1102.3b 646.593.5a 花色苷含量/(mg/g)-29.71.6 负载效率/%-44.52.4 注:同行不同上标小写字母代表在 P15 mg/100 g的肉制品可进一步被细分为:1520 mg/100 g 为次级新鲜肉,而20 mg/100 g 则为腐败肉27。表 2 Z 和 A/Z 纳米纤维膜对盐酸和氨水响应的颜色表观和色度值 Table 2 Appearances and chromaticity values in response to hydrochloric acid and ammonia of Z and A/Z nanofibrous films 纳米纤维膜 环境 表观 L*a*b*E Z 盐酸 96.80.1a 0.30.0d 5.70.1c 4.50.1d 氨水 96.60.3a 0.00.1c 8.80.2b 7.60.1c A/Z 盐酸 70.30.1c 25.30.3a 2.80.1d 37.30.2a 氨水 73.50.6b 7.60.1b 13.10.4a 27.80.7b 注:同列上标不同小写字母代表在 P0.05 水平下具有显著性差异,表 3 相同。88 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 图3为Z和A/Z纳米纤维膜下的猪肉TVB-N含量,其猪肉初始(0 d)TVB-N 含量均为 10.7 mg/100 g。处于新鲜肉状态。当贮藏时间为 1 d 时,Z 和 A/Z 纳米纤维膜下的猪肉 TVB-N 含量分别增加到 11.7 和 11.4 mg/100 g,依然处于新鲜肉状态;当贮藏到 2 d 时,Z 和 A/Z 纳米纤维膜下的猪肉 TVB-N 含量分别增加到 14.9 和 13.5 mg/100 g,分别处于新鲜肉临界状态和新鲜肉状态,暗示了 A/Z 纳米纤维膜具有一定的保鲜效果;当贮藏到 3 d 时,Z 和 A/Z 纳米纤维膜下的猪肉 TVB-N 含量进一步分别增加到 22.4 和 19.6 mg/100 g,分别处于腐败肉状态和腐败肉临界状态;当贮藏时间进一步到 4 d 时,Z 和 A/Z 纳米纤维膜下的猪肉 TVB-N 含量分别为 26.6 和 21.9 mg/100 g,均处于腐败肉状态。上述结果发现,与 Z 纳米纤维膜相比,A/Z 纳米纤维膜的猪肉保鲜时间有所延长,可能与其负载 A 的抗氧化相关的“保鲜”效果有关,与 ZHANG 等12研究的紫苏 A/洋甘菊精油/醋酸纤维素纤维膜监测猪肉新鲜度的“保鲜”结果(相比于空白纤维膜,其猪肉保质期从 24 h 延长至 48 h)一致。注:不同小写字母代表组间数据在 P0.05 水平下 具有显著性差异。图 3 Z 和 A/Z 纳米纤维膜下的猪肉 TVB-N 含量 Fig.3 TVB-N content of pork subjected with Z and A/Z nanofibrous films 2.4 纳米纤维膜的色度变化 图 4 和表 3 分别为猪肉 4环境中 Z 和 A/Z 纳米纤维膜随贮藏时间的颜色变化及其色度响应。Z 纳米纤维膜的初始颜色为白色,此时 E为 6.3;当贮藏时间到 4 d时,其颜色无明显变化,其 E 也无显著性差异,说明 Z 纳米纤维膜无法达到监测猪肉新鲜度的效果。为了增强 A/Z 纳米纤维膜对碱性环境的响应,A/Z 纳米纤维膜经过了盐酸熏蒸预处理,此时的颜色为粉红色,其 E 为 31.7;当贮藏时间到 2 d 时,其颜色变化不明显,但 E 显著增加到37.4,此时猪肉虽然处于新鲜状态但临近次级新鲜状态;当进一步延长贮藏时间分别到 3 和 4 d 时,其颜色变化依然不明显,但 E 持续显著增加,分别达到 41.6 和 45.2,此时的猪肉分别处于腐败肉临界状态和腐败肉状态。上述实验结果说明,尽管A/Z纳米纤维膜E变化显著,但依然达不到肉眼能观察得到的颜色变化所需的色差临界值,可能与其 A 的添加量及其 pH 颜色变化的敏感性有关28。PRIETTO 等29研究发现,在 pH 110 范围内,A/Z 纤维膜的 E数值会随着 A添加量的增加而增加,说明其 pH颜色变化的敏感性提高。因此,A/Z 纳米纤维膜中 A 负载量的提升,将会是其实现肉眼可观察到颜色变化的途径之一。图 4 猪肉 4环境中 Z 和 A/Z 纳米纤维膜随贮藏时间的颜色变化 Fig.4 Color changes of Z and A/Z nanofibrous films subjected with pork at 4 as a function of storage time 2.5 纳米纤维膜E与猪肉TVB-N含量的相关性分析 为了进一步探究 Z 和 A/Z 纳米纤维膜 E 与 TVB-N含量之间的关系,将其进行相关性分析,如图 5 所示。Z纳米纤维膜 E 与猪肉 TVB-N 含量之间的拟合方程为 表 3 猪肉 4环境中 Z 和 A/Z 纳米纤维膜随贮藏时间的色度响应 Table 3 Chromaticity responses of Z and A/Z nanofibrous films subjected with pork at 4 as a function of storage time 贮藏时间/d Z A/Z L*a*b*E L*a*b*E 0 93.01.0a 0.10.1ab 5.60.3b 6.30.7ab 73.62.6a 20.60.9bc 1.40.3b 31.71.3e 1 93.41.5a 0.20.2a 6.00.1b 6.41.0ab 72.62.1a 21.70.4b 0.60.1a 33.11.6d 2 93.30.7a 0.30.4bc 5.80.2b 6.30.4ab 69.21.0b 24.30.4a 2.00.1c 37.40.6c 3 91.82.9a 0.50.3cd 7.00.2a 5.90.9b 61.21.7c 20.21.0c 1.30.2b 41.61.2b 4 92.10.9a 0.80.4d 5.60.8b 7.10.4a 58.12.3c 22.01.6b 0.80.2a 45.21.3a 第 2 期 赵文鹏,等:负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度 89 图 5 Z 和 A/Z 纳米纤维膜 E 与猪肉 TVB-N 含量的线性拟合 Fig.5 Linear fitting between E of Z and A/Z nanofibrous films and TVB-N content of pork Y1=0.0252X1+5.9657,拟合系数 R2仅为 0.1606,说明两者相关性不大。而 A/Z 纳米纤维膜 E 和猪肉 TVB-N 含量之间的拟合方程为 Y2=1.1071X2+20.699,拟合系数(r2)为0.9652,说明两者之间相关性较强,暗示了 A/Z 纳米纤维膜可作为一种潜在的通过颜色变化监测肉制品新鲜度的智能标签。LIU 等30通过静电纺丝技术制备了 A/聚己内酯纳米纤维膜并应用于虾新鲜度监测中,研究发现,其 E 与虾 TVB-N 含量呈现良好的线性相关性(r2为 0.9305),与本研究结果类似。3 结 论 本研究基于静电纺丝“绿色”制备了一种负载 A 的 Z纳米纤维膜,其纤维膜平均厚度和平均纤维直径分别为98.6 和 646.5 nm,并对盐酸和氨水响应的表观颜色和 E变化较为明显。经过猪肉贮藏实验进一步发现,与 Z 纳米纤维膜相比,A/Z 纳米纤维膜 E 对猪肉 TVB-N 含量变化响应明显,且线性相关性较强(r2为 0.9652),但肉眼无法观察到明显的纤维膜表观颜色变化,其对环境 pH 变化的敏感度有待提高。通过添加复合指示剂增强 A/Z 纳米纤维膜颜色变化的丰富性和敏感性,以及借助手机等数码工具辅助 A/Z 纳米纤维膜颜色色差变化的监测,将是以后进一步优化的研究方向。本研究为静电纺丝“绿色”制备 pH 响应型肉制品智能指示标签并应用于肉制品的无损、实时及可视化监测提供了一定的理论基础和参考依据。参考文献 1 BOHRER BM.Nutrient density and nutritional value of meat products and non-meat foods high in protein J.Trends Food Sci Technol,2017,65:103112.2 FRANKE C,BEAUCHAMP J.Real-time detection of volatiles released during meat spoilage:A case study of modified atmosphere-packaged chicken breast fillets inoculated with Br.thermosphacta J.Food Anal Method,2017,10(2):310319.3 HIDAYAT SH,DIRPAN A,DJALAL M,et al.Sensitivity determination of indicator paper as smart packaging elements in monitoring meat freshness in cold temperature C.IOP Conf Ser:Earth Environ Sci,2019,343(1):012076.4 PUESCU I,DREAV DM,BTCAN I,et al.Bio-based pH indicator films for intelligent food packaging applications J.Polymers,2022,14(17):3622.5 ZHANF C,LI Y,WANG P,et al.Electrospinning of nanofibers:Potentials and perspectives for active food packaging J.Compr Rev Food Sci Food Saf,2020,19(2):479502.6 CHEN S,WU M,LU P,et 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