纳米Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜对带鱼鱼丸的保鲜性能研究

徐赵萌，吴朝凌,2，魏旭青，孙 彤*,

（1.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.江西江腾环境检测技术有限公司，江西 上饶 334111）

0 引言

带鱼通常以冷冻鱼或鱼糜加工制品的形式出售［1］.但鱼丸在贮藏过程中易发生汁液流失和食用品质下降等问题，亟需新的保鲜技术以延长其保质期［2］.壳聚糖具有较好的成膜性、抗菌性和生物相容性，被广泛应用于水产品保鲜［3］.纳米ZnO和Ag作为一种新型的功能性纳米材料，活性较高并具有杀菌性能，与人体相容性好，广泛用于防晒化妆品和食品涂膜防腐领域［4-5］.

纳米材料不仅能使壳聚糖涂膜的微观结构得到较好地改善，且可提高其理化性能，增强其抑菌性能［6］，同时，还能改善纳米粒子与壳聚糖分子间的相容性，有效弥补壳聚糖膜的性能缺陷［7］.前期研究表明，ZnO和Ag/ZnO微球可均匀分布于壳聚糖涂膜中，且Ag修饰ZnO微球可使改性壳聚糖涂膜的力学性能和抗菌性能进一步提高，其中Ag修饰量为0.5%和3.0%时的改性效果较好［8］.

本文以带鱼鱼丸为保鲜对象，测定Ag/ZnO微球改性前后的壳聚糖涂膜处理后鱼丸的鲜度指标变化，研究Ag修饰量对Ag/ZnO壳聚糖涂膜保鲜性能的影响，以期为鱼丸保鲜提供技术支持.

1 实验

1.1 材料与试剂

带鱼鱼糜购自宁波蓝洋水产食品有限公司；壳聚糖（脱乙酰度＞95%），上海晶纯试剂有限公司；其他试剂为分析纯试剂.

1.2 仪器与设备

DGG-9053AD型电热鼓风干燥机（上海森信实验仪器有限公司）；UV-2550型紫外-可见分光光度计（日本岛津）；SK6210HP型超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）；TA-XT-PLUS型质构仪（Stable Mi⁃cro Systems公司）；LRH-150型生化培养箱（上海恒科技有限公司）；FE20型pH计（METTLER TOLEDO公司）；CR-400型色彩色差计（日本KONICA MINOLTA公司）；T25型数显型均质机（上海珂淮仪器有限公司）.

1.3 实验方法

1.3.1 纳米Ag/ZnO-复合涂膜制备

将3.00 g壳聚糖溶于100 mL 20 mL/L冰乙酸溶液中，40℃磁力搅拌条件下溶解.加入6.0 mg改性Ag/ZnO微球粉体，用去离子水将溶液稀释至200 mL，配制成15 g/L Ag/ZnO-壳聚糖溶液.滴加0.6 mL甘油，继续搅拌1 h至搅拌均匀后，将溶液在224 W、53 kHz超声脱气处理15 min.取涂膜液40 mL流延于20 cm×20 cm的亚克力板上，30℃烘干12 h，即可制备Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜.将Ag/ZnO微球粉体改为ZnO微球粉体制备ZnO-壳聚糖复合涂膜，不加Ag/ZnO和ZnO微球粉体制备壳聚糖涂膜.

1.3.2 带鱼鱼丸的制备

将流水解冻的带鱼鱼糜切碎后，置于斩拌机中斩拌1 min，添加15%（w/w）的玉米淀粉，3%（w/w）的盐和15%（V/w）的去离子水，继续斩拌20 min.在鱼丸成型机中成型后，40℃水浴凝胶30 min之后90℃煮30 min，待其冷却将鱼丸涂膜、装袋、封口，于4 ℃冷藏待测.此时为第0 d，之后分别在第4、8、12、16、20、24 d测定样品的鲜度指标.

1.4 带鱼鱼丸鲜度指标的测定

使用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》方法测定带鱼鱼丸的菌落总数.

参照王当丰［9］等的方法稍作修改测定带鱼鱼丸的pH.

参照张雯［10］等的方法并简单修订测定带鱼鱼丸的TMA.

使用色差计测定鱼丸的L*（亮度），a（红色/绿色）和b（黄色/蓝色），按下式计算鱼丸的白度：

参照尹贝贝［11］等的方法稍作修改后测定带鱼鱼丸的凝胶强度.

参照国竞文等［12］的方法稍加修改测定带鱼鱼丸的质构.

1.5 数据分析

每个实验进行三个平行实验，实验数据处理结果表示为“平均值±标准差”，用Origin 8.6软件绘制图.

2 结果与讨论

2.1 纳米Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜对带鱼鱼丸鲜度的影响

壳聚糖涂膜的保鲜性能与其物理化学性能有关，主要包括机械性能、渗透性和光学性能［13］.在食品贮藏过程中，良好的机械性能可以保证涂膜的完整性和阻隔性［14］.前期研究表明，Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜具有优越的机械强度和透气性能［8］.

由图1（a）可见，鱼丸的菌落总数随贮藏时间增长逐渐增加.其中，未经涂膜处理鱼丸的菌落总数增加最快，在第8 d达到5.72 lg cfu/g，超过鱼丸腐败变质限值5.00 lg cfu/g［15］.经涂膜处理后，鱼丸的菌落总数在前5 d有下降的趋势，其中壳聚糖涂膜处理鱼丸的细菌总数略高于ZnO-壳聚糖复合涂膜和Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理的样品，说明壳聚糖具有抗菌性能，可以有效杀死鱼丸中的微生物，并抑制其生长繁殖.同时，ZnO和Ag/ZnO微粒子的复合改性使涂膜的抗菌性能增强，即ZnO和Ag/ZnO微粒子与壳聚糖具有协调增效的抗菌性能.在贮藏第16 d，单一壳聚糖涂膜处理的样品菌落总数刚好达到限值，经复合涂膜处理的菌落总数分别达到4.87 lg cfu/g、4.80 lg cfu/g和4.86 lg cfu/g.因此，在4℃贮藏条件下，经复合壳聚糖涂膜处理能有效延长带鱼鱼丸的货架期8 d，其中0.5%Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理的效果为最佳.

在鱼丸贮藏的初始阶段，带鱼鱼丸的pH均降低，且涂膜处理使其下降幅度更大（图1（b）），这是由于壳聚糖溶液中有醋酸存在［16］.在贮藏4 d后，未经涂膜处理鱼丸的pH急剧下降，经涂膜处理鱼丸的pH略有降低，其中经壳聚糖涂膜处理样品的pH下降幅度略大，而经ZnO-壳聚糖复合涂膜和Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理样品的pH无显著差异.在贮藏期间，未涂膜处理的样品中微生物会迅速繁殖，使鱼丸中的淀粉分解产生大量酸性物质.虽然鱼丸中的蛋白质分解会产生部分碱性物质，但碱性物质的量远小于酸性物质，故鱼丸的pH迅速下降.而鱼丸经涂膜处理后，其中的微生物繁殖受到强烈制约，使鱼丸内的淀粉和蛋白质分解速度降低，故鱼丸的pH基本恒定.

三甲胺（TMA）是评价水产品新鲜度的重要指标.氧化三甲胺（TMAO）本身无味，具有特殊的鲜味，经细菌分解后释放三甲胺，产生腥臭味［17］.TMA值的变化如图1（c）所示，随着贮藏时间的延长，带鱼鱼丸的TMA均呈上升趋势.涂膜处理鱼丸的TMA值显著低于同期未经涂膜处理的样品，经不同涂膜处理的样品间无显著差异.在贮藏20 d后，单一壳聚糖涂膜处理鱼丸的TMA出现较大幅度增长，经0.5%Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理鱼丸的TMA值最低，表明复合涂膜中的ZnO和Ag/ZnO微粒子具有抑菌性能，且与壳聚糖具有协同抗菌作用，使鱼丸中的微生物数量相对较少，由细菌导致的TMAO分解的量减少，TMA值较低.

2.2 纳米Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜对带鱼鱼丸白度和凝胶强度的影响

白度指标能反映鱼丸的色泽和品质.由图2（a）可见，在鱼丸贮藏初期，鱼丸的白度略有降低，而后又恢复，且各样品的白度值无显著性差异，说明涂膜处理对带鱼鱼丸的白度基本无影响.在加工和贮藏过程中，鱼丸受加热方式，贮藏温度，产品新鲜度等因素的影响，容易产生凝胶降解现象，导致品质下降.因此，保持凝胶强度可以帮助改善鱼丸的质量［18］.由图2（b）可见，带鱼鱼丸的凝胶强度随着贮藏时间的延长逐渐降低，这是由于样品的pH变化打破了凝胶体系中的静电斥力与疏水相互作用之间的平衡，在一定程度上破坏了蛋白质的凝胶强度.复合涂膜处理样品的凝胶强度显著高于同期单一壳聚糖涂膜和未涂膜处理的样品，结果表明，复合壳聚糖涂膜能有效减缓鱼丸新鲜度的降低，抑制微生物的生长繁殖和蛋白质酶活性，延缓蛋白质和淀粉的分解，进而更好地维持鱼丸的凝胶强度.

2.3 纳米Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜对带鱼鱼丸质构指标的影响

如图3（a）所示，在4℃冷藏期间，带鱼鱼丸的硬度先升高后降低.带鱼鱼丸的硬度在储存前期阶段会增加，这可能是由于鱼丸蛋白质在冷藏过程中发生变性而凝结，骨架蛋白质的破坏以及保水能力降低所致［19］.12 d后，由于鱼丸中细菌的繁殖以及某些蛋白质或氨基酸的降解，破坏了蛋白质网络结构的完整性，导致鱼丸的硬度下降.与未处理样品相比，经涂膜处理后，带鱼鱼丸的硬度提高，此外，0.5%Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理后样品的表现出最高的硬度值，是因为该涂层处理可以有效抑制鱼丸中微生物的生长和繁殖并减缓蛋白质或氨基酸的降解.在图3（b）中，在贮藏期间，鱼丸的弹性相对稳定.经涂膜处理的鱼丸，在贮藏后期弹性略高于未处理的带鱼鱼丸，这表明带涂层的鱼丸可有效抑制鱼丸中微生物的生长和繁殖，有利于维持鱼丸的弹性.由图3（c，d）可见，随着贮藏时间的延长，带鱼鱼丸的咀嚼度和回复性不断下降.涂膜处理使带鱼鱼丸的咀嚼度和回复性降低减缓，且经ZnO-壳聚糖复合涂膜和Ag/ZnO-壳聚糖复合涂膜处理的效果更优.分析认为，复合涂膜在鱼丸表面形成致密涂膜，减缓了鱼丸内外的物质交换，有效抑制了鱼丸内微生物的生长繁殖及蛋白质、淀粉的氧化分解，使贮藏过程中鱼丸的质构指标变化减缓.

3 结论

本研究中，通过添加不同Ag修饰量的改性Ag/ZnO纳米微球来制备壳聚糖复合涂膜，对带鱼鱼丸进行保鲜性能测定.发现添加ZnO和Ag/ZnO微粒子的壳聚糖涂膜都能有效降低鱼丸样品中微生物的数量，减少TMA的生成，减缓pH、凝胶强度、回复性、咀嚼性下降水平，并较好地维持弹性、白度稳定，保持带鱼鱼丸的品质.表明ZnO和Ag/ZnO微粒子具有较好的抑菌保鲜效果，且能与壳聚糖发挥协同增效作用，有效抑制微生物生长繁殖和蛋白质、淀粉分解.此外，0.5%Ag/ZnO壳聚糖涂膜的保鲜效果最优，能有效延长货架期8 d.因此，将多种纳米抗菌材料复合可为鱼丸的涂膜冷藏保鲜提供一种新的有效方法.