植物精油-EVOH活性包装膜对草鱼鱼肉保鲜效果的研究

杨 辉，杨福馨，欧丽娟，李 立*

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

植物精油-EVOH活性包装膜对草鱼鱼肉保鲜效果的研究

杨 辉，杨福馨，欧丽娟，李 立*

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

分别以2%葡萄籽精油、2%丁香精油、1%葡萄籽精油+1%丁香精油为活性成分，乙烯-乙烯醇共聚物为基膜材料，用挤出吹塑法通过共混、吹塑等工艺制备活性保鲜薄膜，考察薄膜的基本性能。在冷藏（4±1） ℃条件下对草鱼鱼肉进行保鲜，并以挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、细菌总数、pH值、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、持水率以及质构为鲜度指标对保鲜效果进行评价。结果表明：配比为1%葡萄籽精油+1%丁香精油活性成分制成的活性薄膜对鱼肉具有最佳的保鲜效果，使草鱼鱼肉在（4±1） ℃条件下保鲜达8 d。

保鲜；草鱼；葡萄籽精油；丁香精油；乙烯-乙烯醇共聚物

草鱼肉质鲜嫩肥美，营养丰富，食用品质好，因此深受广大消费者喜爱。由于鱼体本身携带有细菌，且组织蛋白酶作用旺盛、体表黏液多等特点，在贮藏、运输、加工处理及销售过程中极易发生 微生物繁殖和脂肪氧化腐败变质，从而导致环境污染和资源浪费[1-2]。随着人们生活水平的提高，鱼肉传统的低温冻藏和化学保鲜已经不能满足人们对绿色食品和有机食品的追求，因此新型绿色安全的保鲜剂和保鲜手段逐渐成为研究的热点[3]。

葡萄籽油（grape seed oil，GSO）和丁香精油（clove，Cl）都是天然植物提取物，与传统保鲜成分相比更具安全性。其中葡萄籽油是由葡萄籽压榨分离精制而得的纯天然制品，由于富含原花青素而拥有强有力的抗氧化清除自由基的能力[4]。丁香精油是由桃金娘科蒲桃属乔木丁香提炼而来，具有很强的抑菌效果。其中最主要的抑菌物质是丁香酚，潘庆磊等[5]已研究过丁香精油对果蔬的保鲜效果。

乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene-vinyl alcohol copolymer，EVOH）是将乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的阻隔作用相结合，具有高的机械强度、弹性、表面硬度、耐磨性、高度透明和耐气候性，最显著特点是其对气体的阻隔作用。它被用在包装结构中，通过防止氧气的渗入来提高食品香味和质量的保留程度。但同时EVOH树脂在湿润情况下气体渗透性大为提高，被称为活性包装的热点研究材料[6]。目前，国外有学者[7-8]研究过富含类黄酮的可可粉作为活性物质，EVOH作为基膜的活性保鲜膜的抗菌，抗氧化以及生物医学功效以及绿茶提取物、槲黄素等作为活性物质，EVOH作为基膜的活性保鲜膜对盐腌沙丁鱼脂肪的稳定性。但将EVOH与葡萄籽精油和丁香精油相结合对草鱼进行保鲜研究尚无相关报道。本研究通过以葡萄籽精油和丁香精油为活性成分，EVOH为基膜材料，通过挤出吹塑法制备的保鲜薄膜对草鱼鱼肉的保鲜效果进行研究，以延长其货架期。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄籽精油 北京漂网科技发展有限公司；丁香单方精油（纯度100%） 广州汉佰斯日化科技发展有限公司。

EVOH 日本可乐丽公司；三氯乙酸、硼酸、甲基红、轻质氧化镁、盐酸、2-硫代巴比妥酸（均为分析纯）、溴甲酚绿（试剂纯）、氯化钠 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Kjeltee2300 凯氏定氮仪 丹麦Fo ss公司；LSSL-20双螺杆挤出机、LSC-20吹膜机、XSS-300转矩流变仪上海科创橡塑机械设备有限公司；超净工作台 美国Labconco公司；PHS-3C型pH计 上海精科雷磁有限公司；UV2100分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司；XLW智能电子拉力试验机 济南兰光机电技术有限公司；WGT-S透光率/雾度测定仪 上海精科仪器有限公司；TA-XT plus质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 保鲜薄膜的制备

根据前期预实验结果设计4 种不同类型的保鲜膜：A：EVOH（2% Cl）；B：EVOH（2% GSO）；C：EVOH（1% Cl+1% GSO）；D：EVOH（对照）。其中2%、1%为活性物质的质量分数（前期预实验发现活性成分的质量分数为2%时挤出成膜以及保鲜效果最好），其余为EVOH原料树脂。

薄膜制备参考Lopez-de-Dicastillo等[9]的方法且略有修改。具体过程如下：

EVOH原料树脂+活性物质→双螺杆挤出→共混改性造粒→单螺杆挤出吹膜设备→保鲜膜

1.3.2 样品草鱼处理

新鲜草鱼在预冷至4 ℃的水中暂养1～2 h，冰温放血后去头、尾、鳞和内脏，预冷无菌水清洗干净后去皮[10]，然后按图1对鱼肉进行分割待用。其中不同的数字表示该部位的鱼肉用于不同的鲜度指标的检测分析：1）菌落总数；2）质构和持水率；3）pH值和挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量；4）硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值[11]。每种保鲜膜制成20 个保鲜膜袋，4 个一组，然后把分割好的不同部位的鱼肉（预留一部分鱼肉进行鲜鱼的各鲜度指标的测定分析）分别装入上述一组中不同的保鲜膜袋中。随后将这些装袋的鱼肉置于4 ℃条件下冷藏，每隔1 d进行鱼肉各鲜度指标的测定分析。

图1 鱼肉分割图Fig.1 Schematic of fish segmentation

1.3.3 薄膜基本性能测试

采用WGT-S透光率/雾度测定仪对薄膜的透光率和雾度进行测试，采用XLW智能电子拉力试验机对薄膜的抗张强度进行测试，拉伸速率为50 mm/min[12]。

1.3.4 TVB-N含量测定

依据半微量凯氏定氮的原理，采用Kjeltee2300自动凯氏定氮仪[13]进行测定。

1.3.5 菌落总数测定

根据GB/T 4789.2—2008《食品微生物学检验：菌落总数的测定》进行[14]。

1.3.6 pH值测定

将样品鱼肉绞碎后称取5 g于烧杯中，加入新鲜冷却煮沸的蒸馏水45 mL，搅拌均匀，静置30 min，然后用PHS-3C型pH计进行测定[15]。

1.3.7 持水率测定

参考Özogul等[16]的测试方法进行测定。持水率按下式计算。

式中：m为原样品质量；s为样品排出水分的质量。

1.3.8 TBA值测定

参照Barakat等[17]的实验方法进行TBA值的测定，实验结果以每千克草鱼肉中所含丙二醛（malonal dehyde，MDA）的量表示。

1.3.9 质构测定

鱼肉质构测定方法，采用TA-XT p lus质构分析仪测定草鱼鱼肉的质构，选取图1中3 部位的鱼肉进行测定，肉块采取横向切片，厚度为1.5 cm。选用TPA模式，选用直径为6 mm的P6探头，测试速率1mm/s，压缩程度30%，0.049自动触发力[18]。本研究选择与鱼肉品质变化关系较大的弹性、硬度和回复性等质构结果进行研究。

2 结果与分析

图2 薄膜实物图Fig.2 Pictures of the films

表1 薄膜的透光率、雾度以及抗张强度Table 1 Transmittance, haze and tensile strength of the films

2.1 活性包装膜的基本性能从图2可以看出，所有薄膜外观良好，透明度佳，适合用于保鲜薄膜。表1列出了薄膜的透光率、雾度以及抗张强度。透光率、雾度反应薄膜的光学性能，而抗张强度反应薄膜的力学性能。由表1可知，精油的添加对薄膜的透光率几乎没有影响，抗张强度变化不大。与对照组相比，B、C两组的雾度有较大提升，表明葡萄籽油的添加对薄膜的光学性能有一定的影响，但这些变化都不影响薄膜做为保鲜膜的使用。

2.2 草鱼鱼肉菌落总数的变化

图3 冷藏过程中草鱼鱼肉菌落总数的变化Fig.3 Changes in total viable counts of grass carp during cold storage

鱼肉中的细菌总数是评价其肉质好坏与货架期长短的一个重要鲜度指标。如图3所示，所有鱼肉样品组的细菌总数都随着冷藏时间的延长而逐渐升高。在整个10 d的实验期内，对照组细菌总数都要高于实验组。Huang等[19]研究指出生鱼肉中细菌总数达到5 （lg（CFU/g））即达到其可食用的上限。根据此标准，对照组在冷藏的第4天细菌总数就达到了5.04（lg（CFU/g）），而细菌总数增长最慢的实验组C在第8天才超过5 （lg（CFU/g）），因此在冷藏条件下，实验组C可以延长货架期3～4 d。

添加了精油的实验组保鲜膜在实验过程中会缓慢地释放出相应的精油成分到鱼肉的表面，从而发挥保鲜作用。其中丁香精油中含有的丁香酚和葡萄籽精油含有的原花青素都是酚类物质，其杀菌机理可能是其作用于细菌细胞膜上的蛋白质和脂质，使之变性而发挥抗菌作用[20]。实验结果中鱼肉细菌总数增长速率为B组＞A组＞C组，表明丁香精油添加到EVOH膜中所产生的对细菌繁殖的抑制力要强于葡萄籽油，同时添加此两种精油到EVOH膜中又有协同抑菌的作用。

2.3 草鱼鱼肉TVB-N含量的变化

TVB-N是鱼肉中的蛋白和非蛋白源等含氮化合物在微生物和自身酶的作用下，分解产生的胺类及氨等碱性物质，也是评价鱼肉鲜度的一个重要指标，当鱼肉严重腐败时，其含有的TVB-N也会比较高[21]。结果如图4所示，所有样品组的TVB-N含量都随着贮藏时间的延长而不断升高，表明鱼肉的品质也在不断地下降。

图4 冷藏过程中草鱼鱼肉TVB-N含量的变化Fig.4 Changes in TVB-N value of grass carp during cold storage

不同种类鱼肉的TVB-N含量可接受的上限不同[22]。周然等[18]的研究中指出鳕鱼鱼肉中TVB-N含量的可接受上限为60 mg/100 g，黑鲈的可接受上限为10 mg/100 g，银鲤的可接受上限为35～40 mg/100 g。由于在冷藏过程中TVB-N含量的上升是由微生物繁殖直接引起的。因此，本研究根据已有的菌落总数结果得出的货架期，设定草鱼的TVB-N含量可接受上限为17 mg/100 g。根据此标准对照组在冷藏的第4天TVB-N含量就达到了17.01 mg/100 g，超过了可接受上限，实验组中A组上升趋势低于B组，TVB-N含量增长最缓慢的C组在第8天才超过17 mg/100 g，说明其可延长鱼肉货架期3～4 d，这与菌落总数的研究结果相同。

2.4 草鱼鱼肉pH值的变化

图5 冷藏过程中草鱼鱼肉pH值的变化Fig.5 Changes in pH values of grass carp during cold storage

如图5所示，所有鱼肉样品组的pH值都经历了一个先下降后上升的过程。鱼体在宰杀以后，鱼肉中的糖原经无氧降解过程产生乳酸，而ATP和磷酸肌酸分解也会产生磷酸，因此pH值会下降。之后，随着鱼肉的腐败，鱼体内蛋白质逐渐被微生物分解为碱性含氮小分子物质致使pH值不断上升[23]。

结果显示，整个实验过程中，实验组的pH值都要明显低于对照组D，说明实验组都能降低鱼肉微生物的生长速率，延缓pH值得变化。实验组C样品pH值得变化慢于A、B组，说明同时添加丁香精油和葡萄籽精油到EVOH薄膜中要比单独添加效果好，可能是由于丁香精油中含有的丁香酚和葡萄籽精油含有的原花青素释放到包装环境中，对鱼体微生物的繁殖和自身酶的作用起到了协同抑制作用。

2.5 草鱼鱼肉TBA值的变化

脂肪氧化腐败会产生酸、醛类物质，MDA就是其中的一种醛类物质，它能与TBA反应产生粉红色物质，该物质在530 nm波长处有最大吸收峰值，利用此性质就可以检测出每100 g鱼肉中所含的MDA的毫克数即TBA值，用来反映鱼肉脂肪的最终氧化程度，TBA值越大，脂肪的氧化腐败程度越高[24]，鱼肉的腐败程度越高。

图6 冷藏过程中草鱼鱼肉TBA值(以MDA计）Fig.6 Changes in TBA values of grass carp during cold stora ge

如图6所示，所有样品鱼肉的TBA值都呈不断上升的趋势，在冷藏的4～8 d实验组TBA值显著低于对照组。实验组TBA值上升的快慢顺序为C＜B＜A。在实验初期EVOH膜能有效地阻止氧气进入膜内，而从膜中释放出来的精油成分也能抑制脂肪的氧化腐败。随着冷藏时间的延长，鱼肉产生的水分增多，导致EVOH膜对氧气的阻隔性降低[8]，而膜中释放出来的精油成分的浓度也越来越低，因此脂肪的氧化程度就会加剧，TBA值不断增大。B组TBA值要低于A组，表明葡萄籽精油与EVOH薄膜结合后产生的抑制脂肪的氧化的能力要强于丁香精油。

2.6 草鱼鱼肉持水率的变化

持水率是指蛋白质吸收水并将水保留在蛋白质组织中的能力，草鱼鱼肉含水量较多，一部分存在于结缔组织与肌原纤维间的网络结构中，称为自由水；另一部分与组织中蛋白质、糖类的羧基、羟基、氨基、亚氨基等紧密地结合而存在，称为结合水[15]。在冷藏过程中，随着时间的延长，鱼肉自身会发生一些复杂的生化反应，鱼肉中的微生物也进行着生长繁殖等都会导致蛋白质的分解，肌肉纤维的破坏，致使其持水率降低。

图7 冷藏过程中草鱼鱼肉持水率的变化Fig.7 Changes in WHC of grass carp during cold storage

如图7所示，冷藏条件下4 种不同膜所包的鱼肉样品的持水率都呈不断下降的趋势，实验组A、B、C持水率相比，C组下降速率要小于A、B组，表明两种精油同时添加到EVOH薄膜中能协同维持鱼肉蛋白质的持水率。而对照组D持水率下降速率也要小于A、B组，与C组相当，在冷藏期达8 d时（由细菌总数结果获得的草鱼货架期）D组持水率分别是A、B、C组持水率的1.020、1.031、1.008 倍。可能是由于精油的添加导致EVOH薄膜对水分的透过率增大，膜内产生的水分透到膜外的量较对照组多，才导致这样的实验结果。

2.7 草鱼鱼肉质构测定结果

图8 冷藏过程中草鱼鱼肉质构特性的变化Fig.8 Changes in firmness, springiness and resilience of grass carp during cold storage

由图8可以看出，随着冷藏时间的延长，鱼肉逐渐变软，弹性降低，逐渐失去新鲜鱼肉所具有的特征，最终腐败变质。鱼肉的质构主要与肌肉中蛋白质，脂肪和水有关。鱼死亡以后，由于鱼体自溶腐败和微生物分解作用导致肌肉蛋白质分解，脂肪氧化，水分丧失，是鱼肉失去弹性和肉质变软的主要原因[15]。

由图8可知，在整个冷藏期内对照组D鱼肉样品的弹性、回复性、硬度都要低于实验组。在8d（菌落总数结果获得的货架期）冷藏期后，A组样品的回复性、弹性、硬度分别达到对照组的1.13～1.32 倍，B组样品的回复性、弹性、硬度分别达到对照组的1.06～1.26 倍，实验组中质构变化最小的C组的回复性、弹性、硬度分别达到对照组的1.29～1.45 倍。说明分别添加了丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜都能有效地减缓草鱼鱼肉质构的变化，但同时添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜效果最佳。

3 结 论

本实验结果显示，各鲜度指标均反映了同时添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜对草鱼鱼肉有最理想的保鲜效果。若以菌落总数小于5（lg（CFU/g））为可食用的标准，则同时添加丁香精油和葡萄籽精油的EVOH薄膜能使草鱼鱼肉在冷藏条件下货架期达8 d，相比对照组能延长3～4 d，达到了预期的目的。表明实验研制的保鲜膜能有效延长草鱼的货架期，在草鱼鱼片的冷藏保鲜中有良好的应用前景。

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Evaluation of Active EVOH Packaging Films Incorporated with Essential oils for Quality Preservation of Grass Carp during Cold Storage

YANG Hui, YANG Fu-xin, OU Li-juan, LI Li*
(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) films incorporated with 2% grape seed oil, 2% clove essential oil, and 1% grape seed oil + 1% clove essential oil, respectively, were prepared by extrusion blow molding. The efficiency of the EVOH films in preserving the quality of grass carp during cold storage was assessed with respect to total volatile basic nitrogen (TVB-N), aerobic plate count, pH, TBA, water holding capacity (WHC) and texture properties. The results indicated the film containing 1% grape seed oil and 1% clove essential oil could effectively maintain the fish freshness and extend the shelf life to 8 days under cold-storage conditions.

preservation; grass carp; grape seed oil; clove; ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH)

TS254.4

A

1002-6630（2014）22-0320-05

10.7506/spkx1002-6630-201422062

2014-03-17

上海市教育委员会科研创新项目（14YZ120）；国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA0992301）

杨辉（1988—），男，硕士研究生，研究方向为食品包装技术。E-mail：18817771246@163.com

*通信作者：李立（1977—），男，副教授，博士，研究方向为食品包装材料与工艺。E-mail：l-li@shou.edu.cn