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姜黄素_壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片保鲜效果的研究.pdf

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资源描述

1、PRINTING AND DIGITAL MEDIA TECHNOLOGY STUDY Tol.226 No.5 2023.10印刷与数字媒体技术研究 2023年第5期(总第226期)RESEARCH PAPERS研究论文收稿日期:2022-09-08 修回日期:2023-02-09项目来源:山西省基础研究计划项目(No.202103021224323);吕梁市科技重点研发项目(No.2020NYGG82);吕梁市科技重点研发项目(No.2020NYGG86)本文引用格式:贺莹,刘恩悦,庞晓婷,等.姜黄素/壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片保鲜效果的研究J.印刷与数字媒体技术研究,2023,(5):8

2、3-91.姜黄素/壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片 保鲜效果的研究贺 莹,刘恩悦,庞晓婷,张 烨,王晓晶(吕梁学院 生命科学系,吕梁 033000)摘要 鲈鱼有极高的营养价值,但含有多种蛋白质与不饱和脂肪酸,极易发生腐败变质,因此研究有效的鲈鱼保鲜技术具有重要的意义。本研究采用不同浓度的姜黄素和一定浓度的壳聚糖两种原料制备可食性复合膜,并将复合膜覆盖在鲈鱼片上,将每组样品放于4冷藏,在第0、3、7、11天,对每组鲈鱼片进行汁液流失率、感官评定、pH值、硫代巴比妥酸值、挥发性盐基氮值和菌落总数检测,并对复合膜的理化指标进行了测定。实验表明,由1%的壳聚糖溶液与8%的姜黄素溶液制成的可食性复合膜能较好的

3、抑制微生物生长与繁殖,降低硫代巴比妥酸值和挥发性盐基氮值的增长速率,显著保持质构性能,将鲈鱼片的保鲜期从4天延长至910天,并且复合膜具有较低的水蒸气透过率、氧气透过率和断裂伸长率,优异的抗拉强度。该可食性复合膜具有良好的应用价值和开发前景。关键词 姜黄素;壳聚糖;可食性复合膜;保鲜 中图分类号 TB489;TS254.4文献标识码 A文章编号 2097-2474(2023)05-83-09DOI 10.19370/10-1886/ts.2023.05.009Effects of Curcumin/Chitosan Edible Composite Film on the Preservati

4、on of Bass SlicesHE Ying,LIU En-yue,PANG Xiao-ting,ZHANG Ye,WANG Xiao-jing(Department of Life Science,Lyuliang University,Lyuliang 033000,China)Abstract Bass has high nutritional value,but contains a variety of proteins and unsaturated fatty acids,easy to decay,so it is of great significance to inve

5、stigate effective preservation strategies for bass.Edible composite films were prepared by combining different concentrations of curcumin and chitosan.Then,the films were applied to bass slices and stored at 4C for varying durations.Several factors of bass slices including juice loss rate,sensory ev

6、aluation,pH value,thiobarbituric acid value,volatile base nitrogen value,total number of colonies were researched for 0,3,7,11 days.The physicochemical properties of the films were tested.The results showed that the edible composite 2023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 832023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 832023/10/7 16:20

7、:242023/10/7 16:20:2484印刷与数字媒体技术研究2023年第5期(总第226期)0 引言鲈鱼通常指花鲈,鱼肉鲜嫩可口,营养丰富,滋补强身,具有健脾益气的作用,有一定的药用价值1。鲈鱼是一种重要经济鱼类,由于含有大量蛋白质2-3,极易在冷藏运送过程中发生腐烂变质,无法满足日益增长的社会大众的购买需求,严重制约相关行业的发展,所以研发更高效的鲈鱼保鲜技术,延长保鲜期成为中国水产品保鲜行业的重点研发方向之一4-5。目前,鱼类保鲜的方法主要包括低温保鲜(如微冻保鲜、冰温保鲜)、超高压技术保鲜、气调保鲜以及生物保鲜剂保鲜(如植物源保鲜剂、动物微生物源保鲜剂)6-7。这些保鲜技术能够有

8、效延长海产品的冷藏保鲜期8-13。生物保鲜技术是通过采用从动植物或微生物中提取或由生物技术获得的保鲜剂应用于食品,来达到保鲜目的。壳聚糖是天然多糖甲壳素去除部分乙酰基后的产物,具有抑菌、抗癌等生理功能以及不错的成膜性能、广谱抗菌性能、生物相容性和降解性,通过壳聚糖涂膜解决食品易腐败问题已成为当前食品保鲜的热点。姜黄素是从植物姜黄的根茎中获得的活性多酚类化合物,具有抗肿瘤、抗凋亡、降血糖、抗氧化、抗炎症等多重药物活性。由姜黄素、壳聚糖等制备的可食性膜对鲈鱼的保鲜研究目前还鲜有报道。本研究将姜黄素、壳聚糖复配物制成可食性复合膜后对鲈鱼保鲜技术进行研究,以汁液流失率、感官评价、pH值测定、硫代巴比妥

9、酸值、挥发性盐基氮值等为主要指标,以该复合膜的保鲜效果为目标,通过对膜的理化指标进行测定,旨在为鲈鱼的保鲜技术提供理论参考。1 材料与方法1.1 实验材料鲈鱼(Bass)购自吕梁市离石区泰化城北农贸市场。姜黄素,食品级添加剂,购自河南龙腾生物技术公司;壳聚糖,食品级添加剂,购自南京熙美诺生物技术公司;乙酸水溶液,购自北京伊卡试药主营店;吐温80乳化剂,购自无锡市亚泰联合化学公司;三氯乙酸,购自福建维真园医药科技有限公司。1.2 主要设备与仪器自动凯氏定氮仪(KDN-04C型,上海洪纪仪器设备有限公司);高速离散均质机(SSG-LN0.3,无锡斯路森自动化科技有限公司);电子天平(BNI-T60

10、0,上海美谱达仪器有限公司);便携式pH计(PHBJ260,上海雷磁仪器有限公司);气体渗透仪(G2/132,济南蓝光机电技术有限公司);可见分光光度计(UV-9600,北京北分瑞利分析仪器有限责任公司);螺旋测微仪(025mm,北京海富达科技有限公司;电子万能实验机(WDW-100E,济南文腾试验仪器有限公司)。1.3 实验方法1.3.1 姜黄素/壳聚糖可食性复合膜的制备将壳聚糖溶于80的1.5%醋酸水溶液,所得总质量分数为1.0%的壳聚糖水溶液,于室温使用。分别向壳聚糖水溶液中添加质量分数为0%、4%、8%和12%(以壳聚糖的质量为基准)的姜黄素,添加2%吐温80作为乳化物,以均质5min

11、为宜,经低温静films consisting of 1%chitosan solution and 8%curcumin solution,can effectively inhibit the growth and reproduction of microorganisms.It also can reduce the growth rate of increase in thiobarbituric acid value and volatile base nitrogen value,and significantly maintain the texture properties,

12、thus extend the freshness period of bass slices from 4 days to 9-10 days.Notably,the composite films exhibit low water vapor transmittance,oxygen transmittance,elongation at break,and excellent tensile strength.The edible composite films have good application value and development prospect.Key words

13、 Curcumin;Chitosan;Edible composite film;Preservation 2023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 842023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 842023/10/7 16:20:242023/10/7 16:20:2485研究论文贺 莹等:姜黄素/壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片保鲜效果的研究置后,制得了姜黄素与壳聚糖的混合溶液。将如上溶液注入有机玻璃容器中,将成膜溶液均匀铺在容器中,并调整水平,然后在50下继续干燥,取出后用50mL 70g/L氢氧化钾水溶液浸泡薄膜10min,利用去离子水溶液清洗呈中性,在40环境下干燥30min后

14、使用。1.3.2 样品处理鲈鱼去头、尾部、鳞、鳍、内脏,以无菌水冲刷残余血块和污垢,然后自然沥干。取其脊背处鱼肉切成重80g左右的鱼块,实验备用。1.3.3 保藏实验设计在无菌操作14条件下将鲈鱼片分成6份,每份约80g,置于托盘中。分别用含有0%、4%、8%和12%姜黄素的可食性复合膜保鲜4份鲈鱼片,普通保鲜膜保鲜1份鲈鱼片,1份无保鲜鲈鱼片作为对照组。将6份鲈鱼片放入41冰箱中,在保存的第0、3、7、11天时,观测记录鲈鱼片表面有无产生腐烂或变质现象,并对每份鲈鱼片进行汁液流失率测定、感官评价、pH值检测、硫代巴比妥酸测定、挥发性盐基氮值测定、菌落总数测定。1.4 样品性能测试1.4.1

15、汁液流失率测定采用许萍等10的方法对鲈鱼片进行汁液流失率的测定。依次称量各样品总质量(m1);把保鲜膜的汁水全部倒出,将鱼表面和膜上剩余的汁液吸干后,保鲜膜和鱼总质量(m2);保鲜膜单独称重(m3)。汁液流失率计算如公式(1)。汁液流失率=(m1-m2)/(m1-m3)100(1)1.4.2 感官评定选择6位评价员对鲈鱼实验样品进行感官评价。评价前对各评价员说明具体要求,并按照感官评分标准(见表1)打分。总分10分,评价员将根据样品的外观、色泽、气味和质地4个方面进行综合评定,最后对综合评价结果加以统计分析。1.4.3 pH值测定先称取10g鲈鱼,再加入90mL蒸馏水,用高速离散均质机(100

16、00r/min)均质2min后,静置40min,最后用pH计检测15。1.4.4 硫代巴比妥酸(TBA)值测定称取0.5g碎鲈鱼肉,加入2.5mL预先配制的水溶液,此溶液中加入了0.375%的2-硫代巴比妥酸以及15%的三氯乙酸溶液、0.25mol/L HCl搅拌均匀,再放入沸水裕中加热15min,待水溶液呈粉红色后,再放入流水中冷却,然后以5500r/min离心25min。用分光光度计检测532nm处上清液的吸光度值,用0.5mL清水代替肉样做空白对照16。TBA值计算如式(2)。TBA=(A1-A0)0.00372.0710001000/1.561050.50(2)其中,A1为532nm处

17、上清液的吸光度值;A0为532nm处空白对照的吸光度值。1.4.5 挥发性盐基氮值(TVB-N)测定 挥发性盐基氮值的测定采用自动凯氏定氮仪 法17-18,将鱼肉切碎后混匀,称取试样10g,精密量至0.001g,接着在蒸馏管内加75mL清水,充分振荡,使试样在样液中均匀的分散开,再浸泡30min。依照仪器操作说明将仪器运行,先测得空白值,再对样品进行检测19。1.4.6 菌落总数的测定按照标准GB 47892016 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定对不同保鲜时间鱼肉进行菌落数量测定20。1.4.7 复合膜理化性能测定对由1.0%的壳聚糖溶液与8%的姜黄素制备的复合膜进行理化性能测定

18、,并以不添加姜黄素的复合表1 感官评分标准Tab.1 Sensory scoring criteria感官评价好(910)较好(68)一般(45)最差(13)权重(%)外观非常明亮明亮微暗发暗20色泽肉色半透明有光泽光泽略有消失光泽消失变色20气味新鲜鱼特有的气味无明显气味轻微臭味臭味较重30质地坚实有弹性较坚实,有弹性中度柔软,弹性较差非常柔软,失去弹性302023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 852023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 852023/10/7 16:20:252023/10/7 16:20:2586印刷与数字媒体技术研究2023年第5期(总第226期)膜作

19、对照组。具体测定方法如下:用螺旋测微仪测定厚度,每种膜选取5个点,取平均值作为结果。采用孙彦峰等20文献中提到的方法测定密度。采用压差法测定氧气透过率,即将复合膜放入气体渗透仪的测试腔内,在温度为21、相对湿度为65%下,测定氧气透过率。采用标准GB/T 10372021 塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式增重与减重法21测定水蒸气透过率。按照标准GB/T 1040.32006 塑料拉伸性能的测定第3部分:薄塑和薄片的试验条件22,采用电子万能实验机测定复合膜的抗拉强度及断裂伸长率。2 结果与分析2.1 鲈鱼片汁液流失率测定情况鲈鱼片的储存过程中会有一定量的汁液流失,主要是由于细菌的增殖引起

20、肌肉组织细胞的裂解23。图1为鲈鱼片保鲜期间汁液流失率的变化情况,可以发现,随着保鲜期限的延长,鲈鱼片的汁液流失也有显著的增加,并且初期汁液流失率并不高,从第3天开始,汁液流失率增加,主要是由于腐败菌对鱼肉蛋白质的降解,降低了肌原纤维蛋白的持水能力,进而降低了肌肉的持水能力。在第11天时,由8%的姜黄素所配制的可食性复合膜汁液流失率最低,达到了5.97%,4%姜黄素配置的复合膜汁液流失略高于8%姜黄素,而对照组、保鲜膜和12%姜黄素配置的复合膜汁液流失率则远远超过了其他几组,这说明适当添加姜黄素能够有效减少汁液的流失,这得益于适当添加姜黄素能够有效抑制细菌的繁殖,并由此使得鲈鱼肌肉组织新陈代谢

21、与降解的速度大大降低,从而保证肌肉的稳定性,延长其保质期。2.2 鲈鱼片感官评定的变化情况感官评分是判断鱼体有无腐败的一项主要技术指标24-25。图2为鲈鱼片保鲜期间感官评分的变化情况。可以看出,初期的感官评分各组相差不多,第3天8%姜黄素制成的可食性复合膜感官评分最高,为8.92。而对照组的感官评分一直在迅速下降,其余几组鲈鱼片的感官评分都大致稳定,第9天对照组开始散发出不同的气味,第11天保鲜膜和对照组的鲈鱼片已经散发出恶臭,感官评分很低。这说明姜黄素壳聚糖制成的可食性复合膜可以有效保持鲈鱼的口感风味。0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天)感官评分(分

22、)108642图2 鲈鱼片保鲜期间感官评分的变化情况Fig.2 Changes in sensory scores of bass slices during storage2.3 鲈鱼片保鲜期间pH值的变化情况水产品的腐烂与变质程度和pH值变化有关,经处理后鲈鱼片的pH值变化如图3所示。鲈鱼片的初始pH值为5.68。随着保鲜时间的延长,每组鲈鱼片都有先下降后上升的趋势。pH值在保鲜初期下降的原因可能是在鱼的僵死期,厌氧糖酵解过程中丙酮酸的形成,从而形成和累积了大量乳酸;而后期的增加可能是因为细菌和内源酶的影响,导致生物胺、氨等强碱性物质的积累26-27。与对照组相比,整个保鲜期间姜黄素/壳聚

23、糖制得的可食性复合膜遮0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天)汁液流失率(%)8642图1 鲈鱼片保鲜期间汁液流失率的变化情况Fig.1 Change of juice loss rate of bass fillets during storage2023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 862023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 862023/10/7 16:20:252023/10/7 16:20:2587研究论文贺 莹等:姜黄素/壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片保鲜效果的研究盖的鲈鱼片pH值变化范围较小,而对照组pH值变化范围较大,说明姜黄素

24、在维持鱼肉pH值稳定方面发挥了较大的作用,添加姜黄素/壳聚糖复合膜明显抑制了由微生物引起的碱性化合物的增长,比单独的保鲜膜更有效。2.4 鲈鱼片硫代巴比妥酸值的测定情况水的生产和贮存过程中,脂质容易氧化产生不稳定性的氢过氧化物,并逐渐产生次级产物。TBA值代表了脂质氧化产生的次级产物的程度,可以作为评价水产品中油脂氧化的指标,当水产品肌肉的TBA值达到1.02.0mg/kg时,脂质氧化后形成的酮类和酮类小分子会产生恶臭的味道,使水产品失去其食用价值28。由图4可知鲈鱼片保鲜期间TBA值的变动状况,随着保鲜时间的继续增长,鲈鱼片的TBA值也在持续地增长,可以明显看出,第7天时,对照组和保鲜膜保鲜

25、的鲈鱼片的TBA值超过了正常数值,在第11天时,4%姜黄素制成的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片超过了1.0mg/kg,其产生的恶臭已经使鲈鱼片失去了食用价值,而8%和12%姜黄素保鲜的鲈鱼片的TBA值还处于正常的范围,为0.45mg/kg和0.77mg/kg,这说明适当浓度的姜黄素和壳聚糖可以有效防止脂肪氧化,减缓TBA值的增长速率,从而延长鲈鱼片的保鲜期。2.5 鲈鱼片保鲜期间TVB-N值的变化情况TVB-N值是由于细菌作用而导致肌肉蛋白质和非蛋白含氮化合物溶解而形成,主要由三甲胺、二甲胺、氨和一些含氮化合物所构成,是判定鱼肉腐烂程度最主要的指标,国家标准规定一级鲜肉的TVB-N值应该低于15mg

26、/100g28。从图5可知,随时间增加,各组鲈鱼片TVB-N值逐渐增加,可以明显看到第11天时,只有由8%姜黄素和12%姜黄素制成的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片还属于一级鲜肉的范围,分别为13.76mg/100g和14.36mg/100g,保鲜膜和对照组已经超出了标准范围,8%姜黄素配置成的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片TVB-N值最低。这说明添加适当的姜黄素可以有效减少微生物的生长,减少保鲜过程中产生的TVB-N值,从而可以延长鲈鱼的保鲜期。0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天)TVB-N(mg/100g)1803691215图5 鲈鱼片保鲜期间TVB-N值的变化

27、情况Fig.5 Variation of volatile base nitrogen value of bass fillets during storage2.6 鲈鱼片保鲜期间菌落总数的变化情况图6为鲈鱼片保鲜期间菌落总数的变化情况,可以看出菌落总数随时间增长,一直处于上升趋势,不同浓度姜黄素制成的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片的菌落总数低于普通保鲜膜和对照组,第3天时,8%姜黄素制备的复合膜保鲜的鲈鱼片菌落总数最低,为2.24lg(cfu/g);第11天时,8%姜黄素和12%姜黄素制成的复合膜保鲜的鲈鱼片菌落总数较少,0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天

28、)pH7.05.05.25.45.65.86.06.26.46.66.8图3 鲈鱼片保鲜期间pH值的变化情况 Fig.3 Changes of pH value of bass slices during storage0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天)TBA值(mg/kg)0.00.20.40.60.81.01.21.4图4 鲈鱼片保鲜期间硫代巴比妥酸值的变化情况Fig.4 Change of thiobarbituric acid value of bass slices during storage2023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd

29、872023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 872023/10/7 16:20:252023/10/7 16:20:2588印刷与数字媒体技术研究2023年第5期(总第226期)分别达到了6.14 lg(cfu/g)和6.69 lg(cfu/g)。说明由8%姜黄素配置的复合膜保鲜效果最好,它可以有效抑制微生物生长繁殖,这得益于姜黄素有较好的抑菌效应,它可以为鲈鱼片提供一层保护膜,减缓微生物的增生,因此添加适当姜黄素的复合膜对鲈鱼的保鲜有较为明显的作用29。2.7 姜黄素和壳聚糖复合膜的理化性能测定结果从表2可以看出,8%姜黄素复合膜与0%姜黄素复合膜相比,添加姜黄素对复合膜的厚度、密度

30、、抗拉强度和断裂伸长率等影响不大,但8%姜黄素复合膜有较好的保鲜效果,可能是因为一方面由于添加姜黄素后具有很好的抑菌效果,另一方面是复合膜水蒸气透过率较低,可以有效抑制食品中水分的散失,减少了姜黄素和壳聚糖的亲水基与水的相互作用,复合膜密度增加,膜分子间隙空间减少,从而降低了水分子通过膜的扩散速率,氧气透过性差,可以更好地防止鲈鱼腐败,延长其保鲜期30-31。表2 姜黄素和壳聚糖复合膜的理化性能测定结果Tab.2 Results of physicochemical properties of curcumin and chitosan composite films 参数姜黄素添加量(%)0

31、8厚度(mm)0.1620.0020.1630.001密度(g/cm3)1.2510.0311.2810054水蒸气透过率(gm/(m2sPa))2.2740.1201.9410.111氧气透过率(cm3/m224h0.1MPa)8.6240.326.8240.42抗拉强度(MPa)35.04394.62238.789128.237断裂伸长率(%)28.4530.67126.0001.1553 结论本研究通过姜黄素、壳聚糖等材料制备可食用性复合膜,用于鲈鱼片的保鲜研究。结果显示,由4%姜黄素和8%姜黄素制备的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片汁液流失率最低;由8%姜黄素制备的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片感官

32、评分最高;由8%姜黄素和12%姜黄素制成的可食性复合膜保鲜的鲈鱼片的硫代巴比妥酸值处于正常的范围,TVB-N值也处于一级鲜肉范围,并且菌落总数也最低。根据保鲜期间对鲈鱼切片后的汁液流失率、感官评定、pH值、TVB-N值、硫代巴比妥酸以及菌落总数等数据综合分析后,得出由8%的姜黄素和1%壳聚糖溶液制备的姜黄素/壳聚糖可食性复合膜具备优异的保鲜功效,可以抑制冷藏鲈鱼片中细菌的生长和繁殖、鱼脂的氧化和变质,较好地提升鲈鱼蛋白质结构的稳定性,并且具有较低的水蒸气透过率和断裂伸长率,优异的抗拉强度,表明制备的可食性复合膜对鲈鱼保鲜具有良好的应用效果。参考文献1 OLAIA M,JESS S,LEIRE

33、E,et al.Quality Enhancement of Smoked Sea Bass(Dicentrarchus Labrax)Fillets by Adding Resveratrol and Coating with Chitosan and Alginate Edible Films J.Food Control,2018,85:168-176.2 赵宏强,屈长青,程千子,等.鲈鱼的保鲜技术研究进展J.阜阳师范学院学报(自然科学版),2020,37(1):48-53.ZHAO Hong-qiang,QU Chang-qing,CHENG Qian-zi,et al.Researc

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35、331(8):12-65.0%姜黄素4%姜黄素8%姜黄素12%姜黄素保鲜膜对照组306912时间(天)菌落总数(lg(cfu/g)80246图6 鲈鱼片保鲜期间菌落总数的变化情况Fig.6 Change of total bacterial count of bass fillets during storage2023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 882023年5期印刷与数字媒体技术研究.indd 882023/10/7 16:20:252023/10/7 16:20:2589研究论文贺 莹等:姜黄素/壳聚糖可食性复合膜对鲈鱼片保鲜效果的研究4 于军香,郑亚琴,房克艳.壳聚糖涂膜结

36、合冰温冷藏对蓝莓活性成分及抗氧化活性的影响J.食品科学,2015,36(14):271-275.YU Jun-xiang,ZHENG Ya-qin,FANG Ke-yan.Effects of Chitosan Coating Combined with Ice Temperature Storage on Active Components and Antioxidant Activity of Blueberry J.Food Science,2015,36(14):271-275.5 DINI H,FALLAH A,BONYADIAN M,et al.Effect of Edible C

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