针叶樱桃提取物-聚丙烯膜的制备及其对香肠货架期的影响

袁靖宇，刘文营，杨 凯，孙运金，成晓瑜，贾晓云,*

聚丙烯（polypropylene，PP）因具有良好的力学性能得以在多个领域广泛应用，PP的优点有力学性能优异、阻隔性好、耐热性能良好、透明性好等[1-2]，采用共挤、吹塑等方法制备的PP薄膜因良好的应用性能拓展到冷冻食品、调味品等多元化食品包装中[3-4]，在食品的贮藏和销售流通环节起到物理承重和防护作用，极大地减少了食品在流通环节的浪费[5]。

随着材料学、包装保鲜技术和食品加工等行业近年来日新月异的飞速发展，食品活性包装技术的研究具有更多的现实意义，抗菌型活性包装[6-7]、抗氧化活性包装[8]、气调包装[9]和智能标签[10]等新技术可以延长食品的货架期、提高食品品质[11-12]，从而促进食品行业的发展。

Martínez-Abad等[13]在乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH）中添加银离子后浇筑成膜，并研究其抗菌性能，发现该方法可以抑制肉制品的李斯特菌活性。郑秋闿等[14]采用迷迭香抗氧化剂对PP的抗氧化作用进行研究，发现添加迷迭香抗氧化剂后，PP体系的抗氧化性能有显著提升。热依扎·别坎等[15]对石榴籽抗氧化剂对PP的抗氧化作用进行研究，发现石榴籽抗氧化物的添加可以对PP起到抗氧化作用，并且不影响其热性能和结晶性能。

针叶樱桃提取物（acerola cherry extract，ACE）原产于西印度群岛加勒比海地区，具有良好的抗氧化活性[16]，但是由于ACE在加工过程中极易被氧化从而失去生物活性，限制了其在功能食品方面的广泛应用。

基于此，本研究将ACE抗氧化剂添加到PP母料中，采用挤出吹塑成型方法成膜，制备的包装膜可以对香肠起到抗氧化作用，从而达到延长货架期的目的，为肉制品以及腌腊肉制品的贮藏研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冷鲜猪肉 北京二商大红门肉类食品有限公司；PP中国石油化工集团公司；ACE 美国Kemin公司；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、三氯乙酸、冰醋酸 国药集团化学试剂有限公司；平板计数琼脂培养基、营养肉汤 北京陆桥技术有限责任公司；其余试剂均为分析纯 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DZ-600/2S真空包装机 山东小康机械有限公司；LSC-120吹膜机、XSS-300转矩流变仪、LSSJ-20双螺杆挤出机 上海科创橡塑机械厂设备有限公司；UV2800可见分光光度计 尤尼柯（上海）仪器有限公司；PAL-CAXXBIOM2超纯水系统 美国Pall公司；SG8-ELK便携式pH测定仪 梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；CR-400便携式色差计 日本日立公司；WGT-S透光率雾度测定仪、GBH电子拉力试验机广州标际包装设备有限公司；GI54DWS高压蒸汽灭菌器 美国致微仪器有限公司；F1-45培养箱 日本东洋公司。

1.3 方法

1.3.1 ACE抗氧化膜的制备

采用吹塑法制备ACE抗氧化包装袋，将ACE分别按照质量分数0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%添加到PP中，将单螺杆挤出机三区段温度参数分别设置为121、198、203 ℃，单螺杆转速设置为30 r/min，挤出模头温度参数设定为200 ℃，制备的产品记为PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP、1.00% ACE/PP。

1.3.2 样品处理

乳化香肠加工工艺[17]：猪肉及背脂肪解冻→预处理→斩拌→灌肠→干燥→蒸煮→冷却→成品

采用上述方法制备的5 种抗氧化膜包装袋对样品分别进行真空包装，采用中温杀菌技术，100 ℃、0.175 MPa杀菌20 min，成品分别在贮藏0、5、10、15、18、21、24、27 d时取样。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 薄膜厚度测定

参照GB/T 6672—2001《塑料 薄膜和薄片 厚度测定 机械测量法》[18]。采用薄膜测厚仪测定薄膜厚度，样品裁剪尺寸为8 cm×8 cm，且光滑无折皱和其他缺陷，距离边缘50 mm处测量。5 组样品的每片薄膜随机取5 个点，重复测定取平均值。

1.3.3.2 薄膜拉伸强度和断裂伸长率测定

参照GB/T 1040.1—2006《塑料 拉伸性能的测定 第一部分：总则》[19]。将5 组抗氧化膜包装袋修剪为长10 cm、宽2 cm的样条，电子拉力试验机设置初始间距2 cm、拉伸速率5 cm/min进行拉伸性能测试。断裂伸长率按照公式（1）计算。每组样品测3 次平行，取平均值。

1.3.3.3 薄膜透光率和雾度测试

参照GB/T 2410—2008《透明塑料透光率和雾度的测定》[20]测定5 组抗氧化膜包装袋的透光率和雾度。每组样品平行测5 次，取平均值。

1.3.3.4 香肠色差测定

便携式色差计用白板进行校正后，将1.3.2节制备的香肠切片采用色差计测量其亮度值（L*）、红度值（a*）及黄度值（b*），每次测定前将色差计顺时针旋转60 °，每个样品测5 次平行。参考贾晓云等[21]的方法设定e值，评定香肠色泽。e值代表在L*和b*影响下样品的a*，按照公式（2）计算。

1.3.3.5 香肠pH值测定

参照GB/T 9695.5—2008《肉与肉制品 pH测定》[22]。取样方法：无菌条件下将样品剁碎，取10.0 g与90 mL生理盐水混匀，搅拌20 min，用手持pH计测定pH值。每个样品重复测定3 次，取平均值。

1.3.3.6 香肠TBA值测定

采用TBA法测定香肠贮藏期间的氧化程度，TBA值以mg丙二醛/kg香肠计[23]。

1.3.3.7 香肠菌落总数测定

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[23]。5 种抗氧化膜包装袋包装的香肠，每种取5 包平行样品测定。

1.4 数据处理

采用Origin 8.0软件进行实验数据整理和绘图，采用SPSS 22.0软件中的单因素方差分析（analysis of Variance，ANVOA）和Duncan’s多重比较检验法对数据进行显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 薄膜厚度

图1 不同ACE添加量薄膜的厚度Fig.1 Thickness of packaging films with different concentrations of ACE

由图1可知，5 组薄膜厚度依次为PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。随着ACE添加量的增加，5 组薄膜样品的厚度由0.022 mm增加至0.032 mm，总体呈增加的趋势。ACE添加量越多，薄膜厚度越厚，这是由于ACE的添加使得空间位阻较大[21]，薄膜的厚度增大。

2.2 薄膜拉伸强度和断裂伸长率

图2 不同ACE添加量薄膜的拉伸强度Fig.2 Tensile strength of packaging films with different concentrations of ACE

由图2可知，5 组薄膜的拉伸强度依次为0.25%ACE/PP＞PP＞0.50% ACE/PP＞0.75% ACE/PP＞1.00% ACE/PP。表明随着ACE添加量的增加，薄膜的拉伸强度总体呈下降的趋势。这可能是由于ACE的添加破坏了PP原有的结晶结构，使得PP分子链间距变大，分子间作用力变小，因此拉伸强度变差。同时，0.25%ACE/PP组的拉伸强度比PP组高，直观反映出极少量的ACE添加到PP中可以加强分子链间的联系，使PP分子链间不易发生滑移现象，因此出现0.25% ACE/PP组薄膜的拉伸强度反常提高的现象[24]。

图3 不同ACE添加量薄膜的断裂伸长率Fig.3 Elongation at break of packaging films with different concentrations of ACE

由图3可知，5 组薄膜的断裂伸长率依次为1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP。随着ACE添加量的增加，5 组抗氧化薄膜材料的断裂伸长率呈现降低趋势，表明ACE的添加降低了PP薄膜的柔韧性和延伸性，与拉伸强度的测定结果一致。

2.3 薄膜透光率和雾度

图4 不同ACE添加量薄膜的透光率Fig.4 Transparency of packaging films with different concentrations of ACE

图5 不同ACE添加量薄膜的雾度Fig.5 Haze of packaging films with different concentrations of ACE

透光率代表透过材料的光通量和入射材料的光通量之比[25-26]。透明程度直接影响产品的外观，决定薄膜的透明清晰度，对薄膜包装产品的开发和食品包装使用有较大意义。由图4～5可知，5 组样品透光率的变化趋势为1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP，5 组样品雾度的变化趋势为PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。随着ACE添加量的增加，薄膜的透光率随之下降，且变化趋势逐渐减小，薄膜的雾度随之上升。透光率下降说明，随着ACE添加量的增加，薄膜透明性能变差，清晰度下降。雾度指标与薄膜通透性为反比关系，雾度值的增高意味着5 组样品薄膜的透明程度变差。

雾度和透光率与薄膜的厚度也有极大关系，5 组样品薄膜的厚度增加导致薄膜透光率下降、清晰度下降和雾度增高。因此，5 组薄膜的透光率和雾度变化受ACE添加量和薄膜厚度2 个因素的共同影响。

2.4 不同包装香肠的色差

图6 贮藏时间对不同包装香肠e值的影响Fig.6 Effect of different packaging films on e value of sausages during storage

e值是反应香肠色泽变化趋势的指标，受L*和b*共同影响，可以直观反映香肠等肉制品的色泽。由图6可知：贮藏前期（0～10 d），香肠e值变化趋势较为缓慢；随着贮藏时间的延长，香肠e值迅速下降，这是由于随着香肠贮藏时间的延长，氧合肌红蛋白与铁离子发生反应，香肠a*降低，香肠中的脂肪发生氧化的同时，香肠中的蛋白质发生变性，从而导致b*上升，香肠e值下降。

PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75%ACE/PP、1.00% ACE/PP组香肠分别在第15、18、21、24、27天时色泽明显变差。在贮藏期后半段，1.00% ACE/PP组薄膜包装的香肠e值显著优于其他组别，说明1.00% ACE/PP薄膜包装的肉制品脂肪氧化程度低，蛋白质变性不明显，因此e值优于其他组别。采用1.00% ACE/PP组薄膜对肉制品进行包装能够起到良好的抗氧化和延长货架期的作用。

2.5 不同包装香肠的pH值

肉制品的pH值是反应微生物腐败的关键指标，反映贮藏期间细菌繁殖的情况[27-28]。由图7可知，随着香肠贮藏时间的延长，pH值总体呈下降趋势，且pH值下降速率为PP＞0.25% ACE/PP＞0.50% ACE/PP＞0.75%ACE/PP＞1.00% ACE/PP。香肠初始pH值为6.15，较高，香肠较易滋生微生物，货架期较短，流通时间短。贮藏15 d后，香肠中的微生物繁殖加快，发酵产酸，香肠pH值下降；贮藏24 d后，1.00% ACE/PP组香肠的pH值为（5.98±0.02），仍然较高，说明该类型薄膜可以对延长香肠货架期起到一定作用，采用1.00% ACE/PP薄膜包装的香肠整体指标优于其他组别。

图7 贮藏时间对不同包装乳化香肠pH值的影响Fig.7 Changes in pH value of sausages packaged with different films during storage

2.6 不同包装香肠的TBA值

图8 贮藏时间对不同包装乳化香肠TBA值的影响Fig.8 Effect of different packaging films on TBA value of sausages during storage

丙二醛是脂质发生过氧化的产物，TBA值表征肉制品的脂质氧化，可以反映肉制品的氧化变质程度，TBA值越高意味着香肠的脂质氧化程度越高，品质越不好[29]。由图8可知：香肠贮藏期的初始TBA值为0.47 mg/kg；随着贮藏时间的延长，5 组香肠的TBA值均显著上升，即香肠脂肪氧化程度加深；贮藏15 d以后，贮藏时间相同时，添加ACE组香肠的TBA值均低于未添加组，这说明ACE可以减轻肉制品的脂肪氧化程度。1.00%ACE/PP组香肠的TBA值明显低于其他组，香肠脂肪氧化程度最轻。这是由于贮藏初期，薄膜包装袋里残余的氧气可以加速香肠等肉制品中脂肪的部分氧化，造成香肠失水，肉制品脂肪氧化程度进而加深。ACE的添加可以较大程度地对肉制品中的脂肪氧化起到抗氧化作用。1.00% ACE/PP组薄膜包装的抗氧化性能最好，可以减少肉制品中TBA的生成，显著延长香肠贮藏期至27 d。

2.7 不同包装香肠的菌落总数

参照GB 4789.1—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 总则》[30]对香肠进行3级采样，参照GB 2726—2016《食品安全国家标准 熟肉制品》[31]中的微生物限量规则分析数据。同批次样品采集数为5，能够超出最大允许值的样品数为2，微生物指标可接受水平限量为104CFU/g，微生物指标最高安全限量为105CFU/g。

图9 贮藏时间对不同包装乳化香肠菌落总数的影响Fig.9 Changes in total plate count of sausages packaged with different films during storage

由图9可知：贮藏15 d时，未经处理的PP组香肠菌落总数为（4.73±0.16） （lg（CFU/g）），超出最大允许值的样品数为5，超标；贮藏18 d时，0.25% ACE/PP组香肠的菌落总数为（4.15±0.02） （lg（CFU/g）），超出最大允许值的样品数为5，超标；贮藏21 d时，0.50% ACE/PP组香肠的菌落总数为（4.33±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允许值的样品数为5，超标；贮藏24 d时，0.75%ACE/PP组香肠的菌落总数为（4.31±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允许值的样品数为5，超标；贮藏27 d时，1.00% ACE/PP组香肠的菌落总数为（4.34±0.08） （lg（CFU/g）），超出最大允许值的样品数为5，超标。香肠的菌落总数随着贮藏时间的延长而显著增加，贮藏时间相同时，未添加ACE的PP对照组香肠菌落总数最高。随着ACE添加量的增加，香肠的货架期明显延长。0.25% ACE/PP组香肠的货架期延长至18 d，0.50% ACE/PP组延长至21 d，0.75% ACE/PP组延长至24 d，1.00% ACE/PP组延长至27 d。

3 结 论

本研究对ACE-PP膜的制备、性能及在香肠货架期延长中的应用进行讨论。ACE的添加有较好的抗氧化效果，并可以延长香肠的货架期。采用挤出吹塑法制备PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP和1.00% ACE/PP 5 组抗氧化薄膜，比较分析不同组别抗氧化薄膜的厚度、力学性能和透光率等指标，同时表征香肠的色泽、pH值、TBA值和菌落总数等指标。结果表明：在香肠贮藏期间，1.00% ACE/PP薄膜包装可以显著降低香肠TBA值和菌落总数，使香肠保持良好的品质，延长香肠的货架期至27 d。香肠中脂肪氧化程度加深，香肠失水，从而导致香肠中微生物繁殖加快，影响产品货架期。本研究为香肠等肉制品的生产及贮藏提供了可行的解决方案，有助于解决肉制品货架期短的问题，可以进一步应用在肉制品及腌腊肉制品的包装上，具有实际应用价值。