留兰香环糊精抑菌缓释功能改性对聚丙烯基薄膜包装性能及乳化香肠货架期的影响

   随着生活水平的提升,人们更多地关注食品的安全与新鲜,对食品的贮藏与流通环节提出了更高的要求,一种好的包装方式既要满足保证食品的营养、品质、风味以及安全,又要能延长食品的货架期。将功能性的天然物质添加到高分子聚合物中,是最近研究的热点。

  

  β-环糊精(β-CD)是7个葡萄糖单元的环糊精,具有很好的热稳定性,280℃时发生热重损失,分子结构被破坏,开始发生降解,因此适合200℃以下的热加工处理,有利于提高客体分子的利用率。来自中国肉类食品综合研究中心的贾晓云、张顺亮和刘文营等人采用β-CD作为包埋介质,可以极大地避免在薄膜加工过程中温度对留兰香(S)提取物有效成分的破坏。采用β-CD包埋留兰香提取物的同时可以解决留兰香难溶于水、易挥发、易氧化的问题,为留兰香在肉制品包装领域的应用扩大了范围。

  

  1、不同功能性缓释膜的基本特性

  功能性缓释膜的厚度依次为:PP<0.5%S/PP<0.5% S-β-CD/PP<1.0% S/PP<1.0% S-β-CD/PP。包合物添加量为0.5%的样品厚度均小于添加量1.0%的样品。并且相同添加量的样品,含有β-CD包埋物成分的样品厚度更大。

  拉伸强度随着S和S-β-CD添加物含量的提高,断裂伸长率和拉伸强度均降低。综合上述分析,力学性能的优劣为:PP<0.5% S /PP<0.5%S-β-CD/PP<1.0% S/PP<1.0% S-β-CD/PP。

  透光率是透过样品的光通量与射到试样上的光通量之比。对于相同的包埋物添加组,添加量为0.5%的样品透光率高于1.0%的样品,添加量为0.5%的样品雾度小于1.0%的样品。这表明,随着包合物添加量的增加,功能性缓释膜的颜色加深、透明性变差。对于相同添加量包埋物的样品(0.5%S/PP和0.5% S-β-CD/PP、1.0% S/PP和1.0% S-β-CD/PP),含有β-CD的样品透光率更低。

  水蒸气透过率:PP<0.5% S / PP<1% S/ PP<0.5% S-β-CD/PP<1% S-β-CD/PP。PP是非极性大分子,不亲水,对水蒸气的阻隔性最好,所以PP样品水蒸气透过率最小。和纯PP相比,添加S和S-β-CD后,聚丙烯分子链间距离加大,所以导致水蒸气透过率增大。0.5% S/PP和1.0% S/PP相比,随着留兰香添加量的增加,水蒸气透过率增加,这是因为留兰香添加量越多,PP分子链间距越大导致的。0.5% S/PP和0.5% S-β-CD/PP相比,随着β-CD包埋物的添加,水蒸气透过率增大,这是因为β-CD亲水,并且β-CD分子空间位阻较大使得分子链间距进一步加大导致的。0.5% S-β-CD/PP和1% S-β-CD/PP相比,β-CD添加量越大,水蒸气透过率越大。

  

  2、 不同功能性缓释膜的抑菌活性

  与PP相比,0.5% S /PP、1.0% S /PP、0.5% S-β-CD/PP、1.0% S-β-CD/PP使大肠杆菌下降2.24、2.45、2.62、3.04(lg(CFU/g)),使金黄色葡萄球菌下降1.20、1.45、1.60、1.90(lg(CFU/g))。

  结果显示,0.5% S-β-CD/PP、1.0% S-β-CD/PP相比于0.5% S/PP、1.0% S/PP的抑菌效果好,环糊精包埋组别的抑菌效果优于直接添加留兰香的组别;这说明环糊精可以在加工过程中保护留兰香的有效成分,避免在加工过程中200℃的高温对留兰香的破坏及有效成分的损失。并且1.0% S/PP的抑菌效果优于0.5% S/PP,1.0% S-β-CD/PP的抑菌效果优于0.5% S-β-CD/PP;这是因为添加量越大,释放抑菌成分越多,从而抑菌效果越好。本研究以革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为代表研究抑菌效果,结果表明,0.5% S/PP、1.0% S/PP、0.5% S-β-CD/PP、1.0% S-β-CD/PP对革兰氏阴性菌的抑制效果优于革兰氏阳性菌。

  

  3、 不同功能性缓释膜对乳化香肠贮藏过程中色泽的影响

  前期各组香肠e值变化不大,随着时间的延长,均呈现明显的下降趋势。下降速率:PP>0.5% S/PP>1.0% S/PP>0.5%S-β-CD/PP>1.0% S-β-CD/PP。相对于PP组的色泽,相同的贮存时间,其他组别的色泽e值优于PP组;这主要是因为随着贮存时间延长,乳化香肠中氧合肌红蛋白与铁离子结合导致a*值降低,脂肪氧化和蛋白变性导致的b*值上升,从而使得e值下降。

  0.5% S/PP、0.5% S-β-CD/PP、1.0% S/PP、1.0% S-β-CD/PP组分别在第25、40、30、50天时色泽明显变差,与PP组货架期截止时(20 d)的色泽存在显著差异(P<0.05),这说明β-CD包埋留兰香可以起到较好的缓释效果。

  

  4、 不同功能性缓释膜对乳化香肠贮藏过程中pH值的影响

  随着贮存时间的延长,乳化香肠的pH值呈下降趋势。中温杀菌后的乳化香肠由于初始pH值较高(6.15±0.02),为大多数微生物提供了合适的繁殖环境,导致货架期较短。结合pH值和菌落总数的变化可知,乳化香肠的pH值与菌落总数之间存在关联性。尤其贮存后期微生物繁殖快,发酵产酸导致pH值下降较快。并且0.5% S-β-CD/PP和1.0% S-β-CD/PP的pH值的下降变化平缓,且相同贮藏时间时pH值显著高于PP组(P<0.05);这说明β-CD包埋材料缓释留兰香的效果显著,可以一定程度上抑制香肠表面微生物的繁殖,延缓了pH值的下降。β-CD包埋材料可以较大程度地延长产品的货架期,采用1.0% S-β-CD/PP包装的乳化香肠可以延长至50 d,效果大大优于采用PP包装(20 d)。

  

  

  5、不同功能性缓释膜对乳化香肠贮藏过程中TBA含量的影响

  乳化香肠的初始TBA含量为0.47 mg/kg,不同的样品组都随着贮存时间的延长而不断上升,变化趋势一致;这说明整个贮存期间,脂肪氧化程度不断加大。贮藏时间大于20 d后,在相同的贮藏时间,其他组别的TBA含量显著低于PP组(P<0.05)。

  

  6、不同功能性缓释膜对乳化香肠贮藏过程中菌落总数的影响

  在贮藏期间,乳化香肠的菌落总数随着贮藏时间延长不断增加,相同贮藏时间时,PP组的菌落总数高于另外4组。第20天,未经处理的PP组乳化香肠菌落总数为(4.73±0.02)(lg(CFU/g)),c=5,菌落总数超标;第25天,0.5% S/PP组乳化香肠菌落总数为(4.15±0.09)(lg(CFU/g)),c=5,菌落总数超标;第30天,1.0% S/PP组乳化香肠菌落总数为(4.53±0.11)(lg(CFU/g)),c=5,菌落总数超标;第40天,0.5% S-β-CD/PP组乳化香肠菌落总数为(4.31±0.03)(lg(CFU/g)),c=5,菌落总数超标;第50天,1.0% S-β-CD/PP组乳化香肠菌落总数为(4.53±0.11)(lg(CFU/g)),c=5,菌落总数超标。

  随着留兰香添加量的增加,乳化香肠的货架期延长,0.5% S/PP、1.0% S/PP、0.5% S-β-CD/PP、1.0% S-β-CD/PP可分别延长货架期至25、30、40、50 d,说明这4种抗菌膜可以在一定程度上抑制香肠表面微对该指标进一步分析得到,β-CD包埋留兰香后,留兰香的持续抑菌能力更久。这是因为β-CD具有很好的热稳定性,β-CD的分子结构在280℃被破坏,开始热重损失发生降解,适合200℃以下的热加工处理;而本研究吹塑的模头温度是200℃,采用β-CD作生物的繁殖。为包埋介质可以极大地保护在薄膜加工过程中温度对留兰香物质有效成分的破坏,可以很大程度上解决肉制品货架期短的问题。

  结 论

  β-CD作为包埋介质可以极大地减少薄膜加工过程中温度对留兰香物质有效成分的破坏;质量分数1% S-β-CD/PP薄膜可以持续并稳定地起到抑菌效果,延长乳化香肠货架期至50 d。本实验结果为肉制品包装材料研究提供了新的思路。

  

  本文《留兰香环糊精抑菌缓释功能改性对聚丙烯基薄膜包装性能及乳化香肠货架期的影响》来源于《食品科学》2018年39卷11期241-246页,作者:贾晓云、张顺亮、刘文营、李迎楠、赵燕、杨凯、王乐、李享、王守伟、成晓瑜。DOI:10.7506/spkx1002-6630-201811038。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  修改/编辑:李莹;责任编辑:张睿梅

  图片来源于百度图片

  

  

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