聚乙烯醇抗菌包装薄膜对鳊鱼冷藏保鲜效果的影响

蒋 硕，杨福馨*，张 燕，施文瑾，汪雨婷

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

聚乙烯醇抗菌包装薄膜对鳊鱼冷藏保鲜效果的影响

蒋 硕，杨福馨*，张 燕，施文瑾，汪雨婷

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

以聚乙烯醇为基膜材料，分别加入2 g/100 mL壳聚糖季铵盐、0.5 g/100 mL茶多酚、2.5 g/100 mL丙酸钙、0.5 g/100 mL对羟基苯甲酸乙酯联合1.5 g/100 mL丙酸钙做为抗菌剂，制得的聚乙烯醇抗菌包装薄膜，在冷藏（4±1） ℃条件下对鳊鱼肉进行包装保鲜。以持水率、pH值、白度、硫代巴比妥酸值、挥发性盐基氮值、菌落总数、质构指标、感官评定对保鲜效果进行评价。结果表明：添加0.5 g/100 mL茶多酚和添加0.5 g/100 mL对羟基苯甲酸乙酯联合1.5 g/100 mL丙酸钙的聚乙烯醇抗菌保鲜薄膜对（4±1） ℃鳊鱼具有最佳的保鲜效果。

聚乙烯醇；包装薄膜；抗菌；鳊鱼；保鲜

鳊鱼即武昌鱼，温水性鲤科鱼类，广泛分布于长江水域的中下层水体，因其生长迅速、环境适应性良好、产量高、市场需求量大，备受广大养殖户和消费者的青睐[1]。但鲜鱼在存放过程中，会因为微生物、酶、氧化等因素发生不良生理变化，严重降低其食用价值和商品价值，缩短了货架期[2]。目前，鱼类保鲜的方法主要是低温结合气调保鲜、冰温保鲜、保鲜剂浸渍保鲜等[3]，但气调保鲜成本略高，冰温保鲜受制于设备，保鲜剂浸渍有效期略短。抗菌包装薄膜保鲜，即将抗菌剂加入到聚合物中，得到具有抑制微生物增殖和杀灭菌类的新型包装材料，可以有效抑制食品在贮藏和处理过程中存留于表面的细菌，从而延长食品的货架期以及提高安全性。依靠包装材料“栅栏”效应，可使保鲜剂通过缓释迁移至食物表面，提高保鲜剂作用时间，从而有效延长食品贮藏期[4]。近年来，对于肉类抗菌薄膜保鲜的研究已经有了显著的进展；吕飞等[5]研究了含有肉桂油和Nisin的海藻酸钠抗菌薄膜于（4±1） ℃对黑鱼肉的保鲜效果，结果表明，其显著抑制鱼肉的腐败变质，使其维持较低pH值、挥发性盐基氮含量和脂肪氧化值，有效抑制了鱼肉色泽变化。陈亮等[6]研究了壳聚糖-混合精油薄膜对生猪肉的保鲜效果，结果发现冷藏1 周，混合精油薄膜处理的生猪肉总菌数最小为5.93（lg（CFU/g）），低于没有薄膜包裹处理组的6.85（lg（CFU/g））。

聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）是一种可降解的环境友好型塑料材料，目前将其结合抗菌剂制成的鱼肉保鲜包装薄膜的研究文献比较少。本实验在前期预实验基础上，以聚乙烯醇为成膜母液，添加抗菌剂2 g/100 mL壳聚糖季铵盐、0.5 g/100 mL茶多酚、2.5 g/100 mL丙酸钙、2 g/100 mL丙酸钙联合0.5g/100mL对羟基苯甲酸乙酯制得抗菌包装薄膜，于（4±1） ℃条件下包装保鲜鳊鱼，每隔1 d测定其持水率、pH值、白度、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值、菌落总数、质构变化、感官评定等指标，从而研究聚乙烯醇抗菌包装薄膜对鳊鱼保鲜品质的影响，为今后的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活健康鳊鱼，购于上海浦东新区临港新城古棕路农工商超市，每尾质量约250～300 g。

甘油、轻质氧化镁、甲基纤维素、硼酸、盐酸、溴甲酚绿、甲基红、硫代巴比妥酸、三氯乙酸（均为分析纯），胰蛋白胨、酵母浸膏、葡萄糖、琼脂（均为化学纯） 国药集团化学试剂有限公司；PVA（聚合度1 799） 中国石化上海石油化工有限公司；季铵盐壳聚糖（chitosan quaternary ammonium salt，HACC）（取代度≥90%） 南通绿神生物工程有限公司；茶多酚（tea polyphenols，TP）（纯度≥98%） 郑州景德化工产品有限公司；丙酸钙（calcium propionate，CP）（纯度99.3%） 姜堰市荣昌食品添加剂有限公司；对羟基苯甲酸乙酯（ethylparaben，EP） 浙江圣效化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

UDK15型全自动凯氏定氮仪 意大利VELP公司；CR-400型彩色色差仪 日本Konica Minolta公司；雷磁PHS-3C pH计 上海精密科学仪器有限公司；HPX-9052MBE数显电热培养箱 上海博讯医疗公司；TAXTplus 质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司；UV2100可见光分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司；T10basic Ultra-Turrax均质机 德国IKA公司；JB 90-S电动搅拌水浴锅 上海标本模型厂；ZDX-30KBS自动灭菌锅 上海申安医疗器械厂。

1.3 方法

1.3.1 聚乙烯醇抗菌包装薄膜的制备

制备薄膜按照蒋硕等[7]的方法。按表1试验方案进行分组，将制备好的薄膜裁剪并封制成7 cm×13 cm的包装袋待用。

表1 配方试验设计Table1 Experimental dessiiggnnss g/100 mL

1.3.2 样本处理

鲜活鳊鱼买回后，立即进行去鳞，剖杀，去内脏，无菌水清洗，分切，称质量，装袋（刀具与案板均用75%乙醇溶液消毒，整个过程于无菌环境下进行），后将所有样品组置于（4±1） ℃的环境贮藏[8]。

1.3.3 持水率测定

参考☒zogul等[9]方法。持水率按照式（1）计算。

式中：m1为原样品质量/g；m2为样品排出水的质量/g。

1.3.4 pH值的测定

将绞碎的鱼肉10.00 g置于烧杯内，加入煮沸后冷却的蒸馏水至100 mL， 搅拌均匀后静置30 min，使用pH计进行测定[10]。

1.3.5 白度的测定

参考Liu Dasong等[11]的方法，使用彩色色差仪测定鳊鱼肉的L*、a*、b*值。白度按照式（2）计算。

1.3.6 TBA值测定

参考Kilincceker等[12]方法，TBA值按式（3）计算。

式中：A532nm为样品在波长532 nm处的吸光度。

1.3.7 TVB-N值测定

参考Aubourg等[13]的方法，利用半微量凯氏定氮原理，使用凯氏定氮仪对鳊鱼肉的TVB-N值进行测定。

1.3.8 菌落总数的测定

根据GB 4789.2—2010《食品微生物学检验：菌落总数测定》[14]，对鳊鱼肉贮藏中菌落总数变化进行测定。

1.3.9 质构测定

参考周然等[15]的方法，使用TA-XT plus质构分析仪测定鳊鱼质构，本研究选硬度、弹性、回复性和内聚性这4 个与鱼肉品质关系大的质构指标结果来进行分析。

1.3.10 感官评定

参考黄晓春等[16]的方法，评分小组共6 位同学，以鳊鱼肉的色泽、气味、质地、表皮等方面进行评价，并计分。其中最高为9 分，7～9 分为一级鲜度，4～7（不包括7） 分为二级鲜度，4 分以下为不新鲜肉。

1.4 数据处理

各指标（除白度）重复测试3 次，白度（L*、a*、b*）重复测试10 次。用SPSS Statistics 20.0计算各指标数据，并进行邓肯氏多重比较。利用Origin 8.0绘制各指标变化曲线。

2 结果与分析

2.1 冷藏过程中鳊鱼肉持水率的变化

鳊鱼肉中水分主要分为2种：分布于结缔组织间游离状态的自由水；与蛋白质、糖类中羟基、氨基、羧基等结合的结合水[17]。鱼肉在贮藏中会因微生物，酶等作用发生生理变化，导致水分的流失，因此通过持水率变化情况可有效反映鱼肉在贮藏中水分与蛋白结合的状态。

图1 冷藏过程中鳊鱼肉持水率的变化Fig.1 Changes in WHC of bream during cold storage

由图1可以看出，鳊鱼在贮藏过程中，鱼肉的持水率呈不断下降的趋势，其中贮藏前4 d，各组持水率均下降平缓；4 d后，对照组（A）持水率下降速率加快，明显高于其他组，其于第10天下降至87.7%，比同天E组持水率低6.5%。结果表明：添加抗菌剂后，鱼肉肉体纤维破坏速率下降，其保持水分的能力得到提高。各实验组持水率均优于对照组，且效果依次为E＞D＞B＞C＞A。这说明CP＋EP两种抗菌剂联合起来，有效抑制了对鱼肉肌纤维裂解作用的微生物的繁殖，周然[15]、Femandezl[18]等的研究均发现一些微生物可以分泌一种裂解肌纤维细胞的酶。单独使用CP抗菌剂也有效抑制了鱼肉纤维的破坏，第10天，HACC和TP对维持鱼肉持水率效果要低于E组（P＜0.05）和D组（P＜0.05），这说明1.5 g/100 mL CP＋0.5 g/100 mL EP对鱼肉持水率的维持效果最佳。

2.2 冷藏过程中鳊鱼肉pH值的变化

鳊鱼在宰杀后，会经历僵直和腐败2个过程。僵直期内pH值会持续下降，而到达腐败期后又持续上升，这是因为僵直期内，鱼肉中糖原、ATP等物质降解为乳酸和磷酸，导致其pH值下降，而进入自溶腐败后，蛋白质分解为含氮类物质，又使pH值上升[19]。从图2可以看出，除了C组外的其余组鳊鱼肉在贮藏2 d内pH值下降，处于僵直期，C组pH值则略有上升，这可能是茶多酚的抗氧化作用缩短了其僵直期，范文教等[20]的研究也证明了茶多酚能有效减弱鲢鱼僵直期的不良变化。而在贮藏的后几天，添加抗菌剂组pH值上升趋势均小于对照组。在10 d时，效果最好的D组pH值为7.05；而对照组A则达到7.29，与B（7.06）、D（7.05）、E（7.09）组均呈现差异显著（P＜0.05），而B、D、E组间无显著性差异（P＞0.05）。结果表明：PVA薄膜中添加抗菌剂能有效减缓鳊鱼pH值的变化，其中效果最好的为加入CP＋EP、HACC、CP这3 组抗菌成分，在第10天其pH值依次是对照组的0.972、0.968、0.967 倍。

图2 冷藏过程中鳊鱼肉pH值的变化Fig.2 Changes in pH value of bream during cold storage

2.3 冷藏过程中鳊鱼肉白度的变化

商品肉的颜色本身对其风味无明显影响，但却是影响消费者选择的一个重要因素。在鱼肉的贮藏过程中，往往因为脂肪氧化以及一些色素降解导致其颜色变化，白度通常用来反映这一变化程度[21]。

图3 冷藏过程中鳊鱼肉白度的变化Fig.3 Changes in whiteness of bream during cold storage

由图3可以看出，鱼肉的白度随贮藏时间的延长而呈下降趋势。其中，对照组下降趋势略快于其他组，C组的趋势下降最为缓慢，这可能是因为TP的抗氧化作用减缓了脂质氧化带来的颜色变化。在贮藏第8天，C组白度为52.5，与A（49.4）、B（49.9）、E（49.5）组差异显著（P＜0.05），而达到10d时，各组间无显著性差异（P＞0.05）。结果表明：6 d内，添加TP的抗菌薄膜能有效延缓鱼肉颜色变化；而当贮藏期到达10 d时，各组抗菌薄膜均基本丧失了对鱼肉的护色作用（P＞0.05）。

2.4 冷藏过程中鳊鱼肉TBA值的变化

脂类食品（例如水产品）中不饱和脂肪酸的氧化产物丙二醛可以与TBA试剂反应生成红色化合物，并且在波长532 nm处有最大吸收峰[22]。因此，TBA值可以用来反映鱼肉中脂肪氧化程度，并以此判断其腐败程度。

图4 冷藏过程中鳊鱼肉TBA值的变化Fig.4 Changes in TBA value of bream during cold storage

从图4可以看出，鳊鱼肉的TBA值随时间的延长呈现增长状态。添加抗菌剂的组TBA值均低于对照组A，这可能是因为添加抗菌剂后，减轻了因微生物释放出的酶类作用导致的鱼肉肌纤维细胞裂解[15′18]，从而加剧了其中脂肪的氧化；其中C组TBA值上升趋势最为缓和，且始终低于其他组，这可能是因为TP的抗氧化作用抑制了鳊鱼脂肪的腐败氧化。第10天，C组TBA值仅为0.67mg/kg，低于对照组的0.89mg/kg，且差异显著（P＜0.05）。结果表明：添加抗菌剂可以有效阻止鳊鱼TBA值的上升，而同时具有抗氧化性的抗菌剂效果更佳。

2.5 冷藏过程中鳊鱼肉TVB-N值的变化

贮藏中鱼肉在内源酶以及细菌的作用下，蛋白质分解为胺类、氨以及含氮挥发性物质和盐基态氮，这类物质总称TVB-N。鱼类的新鲜度与TVB-N的关系紧密，因此被广泛作为评价鱼类等水产品变质腐败程度的重要指标[23]。参考水产品新鲜度标准[24]：一级鲜度不大于15 mg/100 g，二级鲜度大不于20 mg/100 g，变质肉大于20 mg/100 g。

图5 冷藏过程中鳊鱼肉TVB-N值的变化Fig.5 Changes in TVB-N value of bream during cold storage

由图5可以看出，随着贮藏时间的延长，鳊鱼TVB-N值逐渐上升，表明其鱼肉腐败加剧，大量含氮挥发物释放。在贮藏的前6 d，所有组TVB-N值均缓慢上升，其后A、B两组上升趋势加剧。在第8天，对照组A的值为30.4 mg/100 g，达到变质肉标准。当贮藏达到10 d时，B、C、D组均超过20 mg/100 g，达到变质标准，而效果最好的E组为18.90 mg/100 g，处于二级鲜肉的接受上限内，且E组与A、B、C组差异显著（P＜0.05）。结果表明，添加了抗菌剂的几个实验组上升趋势均明显低于对照组A，说明了其有效延长鳊鱼货架期的功能，其中E组效果最佳。

2.6 冷藏过程中鳊鱼肉菌落总数的变化

图6 冷藏过程中鳊鱼肉菌落总数的变化Fig.6 Changes in total viable counts of bream during cold storage

水产品在保鲜中菌落总数的变化是衡量其品质与腐败程度的重要指标。由图6可以看出，所有组的鳊鱼肉片菌落总数随着时间延长均呈现递增趋势。添加抗菌剂后的实验组菌落总数要低于对照组A，这是因为抗菌剂在贮藏期间通过膜体与鱼肉接触缓释进入其表面，达到了抑制微生物增长的效果。在前4 d，各组增长情况无显著差异（P＞0.05），第6天，对照组A增长迅速，表明微生物增殖加速，鱼肉腐败加快。在贮藏第10天，效果最好的E、C、D组菌落总数分别为6.04、6.32、6.40（lg（CFU/g）），低于B组的7.08（lg（CFU/g））和A组的7.29（lg（CFU/g）），且差异极显著（P＜0.01）。从图6可以看出，菌落总体增长速率分别为A＞B＞C＞D＞E。这可能是因为不同抗菌剂组在保鲜中所发挥的抑菌效果差异所致。其中B组HACC通过水解出的直链聚阳离子达到抑制微生物生长的效果[25]，于贮藏期内比对照组的菌落总数低（第10天，B组比A组低0.21（lg（CFU/g）），C组TP能特异性地凝固细菌蛋白、破坏细菌细胞膜结构[26]，D组CP可以游离出丙酸对细菌细胞膜有破坏作用[27]，E组加入EP和CP起到联合抗菌作用，效果均显著优于对照组和B组。第10天，E、C、D与A、B差异极显著（P＜0.01），其中效果最好的为E组，且第10天，E组比D组低0.36（lg（CFU/g）），说明EP＋CP联合使用比单独使用CP发挥了更强的抑菌性。

2.7 冷藏过程中鳊鱼肉质构指标的变化

图7 冷藏过程中鳊鱼肉硬度（a）、弹性（b）、回复性（cc）和内聚性（d）的变化Fig.7 Changes in firmness springiness resilience and cohesiveness of bream during cold storage

鱼在宰后贮藏中，肉体中肌肉纤维蛋白随着自溶和微生物作用而不断破坏降解，肉中水分流失，鱼肉变软，丧失弹性[28]。质构指标中，硬度、弹性、回复性以及内聚性均可以反映鱼肉品质的变化。从图7可以看出，鳊鱼的硬度、弹性、回复性、内聚性随着贮藏时间的延长均呈现下降趋势。在整个冷藏过程中，对照组A的上述质构指标均低于实验组。在贮藏的第10天，A组的硬度、弹性、回复性和内聚性数值分别比效果最好的E组低64 N、0.15、0.045、0.064且均差异显著（P＜0.05）。结果说明，抗菌包装能弱化贮藏中鳊鱼质构指标的下降趋势，能有效延缓鱼肉因微生物腐败等原因造成的品质下降。其中，E组效果最好，这可能是由于CP＋EP的联合抗菌作用，有效抑制了可以分泌出裂解肌纤维细胞酶的微生物的繁殖[15,18]，最大限度地维持了鱼肉的质构紧密。2.8 冷藏过程中鳊鱼肉感官评定的变化

表2 感官评分Table2 Sensory scores of breambream

感官评定可以通过人来最直接的感受食品品质的变化，其结果最贴近消费者对鱼肉在贮藏间品质的判断。表2是鳊鱼的感官评分，可以看出，所有组的感官评分都随着贮藏期的延长逐渐降低，对照组评价总体低于实验组。在贮藏的第4天，A组分数降至7 分以下，降至二级鲜度；而实验组均保持一级鲜度。第8天，A、B组均降至4 分以下，为不新鲜肉；效果最好的D、E组分数均在5 分以上，与A、B组差异极显著（P＜0.01）。而在贮藏的第10天，所有组均达到腐败，效果最好的D、E组与对照组A差异显著（P＜0.05）。结果表明，添加抗菌剂可以延长人类对鱼肉腐败时间的评判，效果最佳的实验组是D和E组。

3 结 论

实验结果表明，向PVA薄膜中添加抗菌剂（2 g/100 mL壳聚糖季铵盐，0.5 g/100 mL茶多酚，2.5 g/100 mL丙酸钙，0.5 g/100 mL对羟基苯甲酸乙酯＋1.5 g/100 mL丙酸钙）能有效改善鳊鱼在冷藏保鲜中品质的不良变化，延缓鳊鱼持水率、白度、质构指标、感官评分的下降趋势，降低鳊鱼pH值、TBA值、TVB-N值、菌落总数的上升速率。其中，E组（0.5 g/100 mL对羟基苯甲酸乙酯＋1.5 g/100 mL丙酸钙）对维持鳊鱼持水率、pH值、TVB-N值、质构指标、感官评分、菌落总数效果最佳，说明这两种协同抗菌剂的广谱抑菌性在冷藏薄膜保鲜中得到了有效发挥，可以提高鳊鱼2～3 d的贮藏期；C组（0.5 g/100 mL茶多酚）对维持鳊鱼白度值、TBA值的效果最好，说明茶多酚抗菌薄膜兼具抗菌性与抗氧化性，且效果良好。本实验E组和C组抗菌包装薄膜对鳊鱼的冷藏保鲜效果最好，有良好的市场前景。同时，实验结果发现，如能在PVA薄膜中同时协同C、E组抗菌剂，在不影响薄膜包装性能的前提下，将发挥更大的保鲜效果。这为后续的进一步研究提供了实验参考。

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Effect of Antibacterial Polyvinyl Alcohol Packaging Films on Quality of Bream during Cold Storage

JIANG Shuo YANG Fuxin*′ZHANG Yan SHI Wenjin WANG Yuting
(College of Food Science and Technology Shanghai Ocean University Shanghai 201306′China)

The preservative effect of antibacterial polyvinyl alcohol packaging films fabricated with polyvinyl alcohol and one of four antioxidant treatments (2 g/100 mL chitosan quaternary ammonium salt′0.5 g/100 mL tea polyphenols′2.5 g/100 mL calcium propionate′0.5 g/100 mL or ethylparaben + 1.5 g/100 mL calcium propionate on bream meat was examined by measuring water-holding capacity (WHC)′pH whiteness thiobarbituric acid (TBA)′total volatile basic nitrogen (TVB-N)′aerobic plate count texture properties and sensory evaluation during storage at (4 ± 1) ℃. The results indicated the antibacterial polyvinyl alcohol packaging films with 0.5 g/100 mL tea polyphenols and 0.5 g/100 mL ethylparaben + 1.5 g/100 mL calcium propionate could keep the bream fresh effectively during (4 ± 1) ℃ storage.

polyvinyl alcohol packaging film antibacterial activity bream preservative

TS254.4

A

1002-6630（2015）06-0226-06

10.7506/spkx1002-6630-201506043

2014-08-04

国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA0992301）；上海市科委工程中心建设资助项目（11D22280300）；上海高校一流学科建设项目

蒋硕（1988—），男，硕士研究生，研究方向为食品包装技术。E-mail：826991756@qq.com

*通信作者：杨福馨（1958—），男，教授，博士，研究方向为包装机械、包装工程理论与技术。E-mail：fxyang@shou.edu.cn