壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉保鲜效果的影响

刘雨辰 曲梦锐 曹恺洋 王东营

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.002

引文格式：刘雨辰，曲梦锐，曹恺洋，等.壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉保鲜效果的影响[J].中国调味品，2024，49（5）：6-9.

LIU Y C， QU M R， CAO K Y， et al. Effect of chitosan-spearmint essential oil composite film on preservation effect of sauced beef[J].China Condiment，2024，49（5）：6-9.

摘要：肉制品行业近年来发展势头较好，但贮藏时间短、易变质等问题影响着行业发展。为了延长酱牛肉的贮藏时间，研制高效、经济的复合保鲜剂是目前较热门的研究方向。文章通过复配不同浓度的壳聚糖与留兰香精油，制备复合膜以包裹酱牛肉，测定了贮藏过程中酱牛肉的色泽、pH值、挥发性盐基氮（TVB-N）值、菌落总数、大肠菌群和感官品质，对比不同浓度的留兰香精油對酱牛肉保鲜效果的差异。结果表明，壳聚糖与留兰香精油的复合有助于酱牛肉的储存保鲜，能较好地保留色泽，抑制其氧化腐败和表面的菌群生长，延长酱牛肉的保鲜时间。其中，4%浓度的留兰香精油的保鲜效果最好。因此，壳聚糖-留兰香精油复合膜可作为一种创新保鲜材料应用于酱牛肉的包装中，同时为开发新型天然保鲜剂提供了参考依据。

关键词：壳聚糖；留兰香精油；酱牛肉；可食膜；保鲜

中图分类号：TS206.4      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）05-0006-04

Effect of Chitosan-Spearmint Essential Oil Composite Film

on Preservation Effect of Sauced Beef

LIU Yu-chen， QU Meng-rui， CAO Kai-yang， WANG Dong-ying*

（College of Food Science and Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

Abstract： The meat product industry has been developing well in recent years， but the problems such as short storage time and easy deterioration affect the development of the industry. In order to prolong the storage time of sauced beef， the development of efficient and economical compound preservatives is currently a hot research direction. In this paper， different concentrations of chitosan and spearmint essential oils are compounded to prepare edible film to wrap sauced beef. The color， pH value， total volatile basic nitrogen （TVB-N） value， total bacterial count， coliforms and sensory quality of sauced beef during storage are measured. The difference of preservation effect of different concentrations of spearmint essential oils on sauced beef is compared. The results show that the combination of chitosan and spearmint essential oil is helpful to the storage and preservation of sauced beef， which can better retain the color， inhibit its oxidative corruption and the growth of bacterial flora on the surface， and prolong the preservation time of sauced beef. Among them， 4% concentration of spearmint essential oil has the best preservation effect. Therefore， chitosan-spearmint essential oil composite film can be used as an innovative preservation material in the packaging of sauced beef， which has provided a reference basis for the development of new natural preservatives.

Key words： chitosan; spearmint essential oil; sauced beef; edible film; preservation

收稿日期：2023-10-11

基金项目：国家自然科学基金项目（32001744）

作者简介：刘雨辰（2001—），男，硕士研究生，研究方向：天然产物的分离提取与结构鉴定。

*通信作者：王东营（1985—），男，副教授，博士，研究方向：调味油脂的生产工艺与质量控制。

在中国，牛肉的消费量仅次于猪肉、禽肉，是第三大肉类食品[1]。随着人们生活水平的提高，牛肉的消费量在逐年增多[2]。生牛肉通过香辛料腌制、卤煮后制成的酱牛肉具有高蛋白、低脂肪、口感丰富等特点，广受消费者的喜爱。但贮藏时间短、易变质等问题影响了其快速发展[3]。目前，市面上常用于酱牛肉的保鲜技术主要有使用食品防腐剂、真空包装、气调包装、超高压处理等[4-6]。然而，防腐剂的使用在安全上存在许多争议；真空包装对肉制品的外观和形状有一定影响；气调包装会增加包装废弃物的产生，污染环境；超高压处理会破坏肉制品中不稳定的营养成分。因此，天然保鲜剂作为高效、低成本的新型保鲜产品具有较高的开发价值，并且也是目前学术界关注的热点。

壳聚糖（chitosan）是由几丁质经脱乙酰反应制得的多糖，其结构类似于纤维素。壳聚糖具有广泛的应用价值。在食品工业中，壳聚糖可以作为保鲜剂、净化剂、增稠剂、稳定剂等，还可以用于制备食品包装材料。在医药领域中，壳聚糖具有独特的生物学特性，例如生物相容性好、毒性低、生物降解性强等[7]，被广泛应用于药物包装、药物传递、生物医用材料等方面。有研究表明，壳聚糖与精油复合制备的可食膜不仅可以提高复合膜的抗菌性能[8]，而且可以发挥壳聚糖对精油的缓释作用，减少精油的挥发，延长抗菌时间[9]，因此壳聚糖-精油复合膜在保鲜上有很高的潜在应用价值。从留兰香茎、叶中提取出的留兰香精油主要化学成分是香芹酮（carvone），还有柠檬烯、月桂烯、桉叶油素等其他成分，这些物质带有特殊的味道，并且具有一定的功能活性，如抗菌、抗炎、抗氧化等[10-11]。留兰香精油在食品工业和医药等领域也具有广泛的用途。目前关于留兰香精油对酱牛肉的保鲜效果还未见报道，本文通过将留兰香精油与壳聚糖相结合制备复合可食膜，通过感官品质、菌落总数等指标测定了在低温储存中不同浓度的留兰香精油可食膜包封对酱牛肉品质的影响，为开发新型天然保鲜剂提供了依据。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

留兰香：产自河南中牟，购自丹尼斯百货科学大道店；酱牛肉：产自河南郑州，购自丹尼斯百货科学大道店；壳聚糖：生物试剂，分子量为2.9×105 g/mol；其余试剂均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2  样品的制备

1.2.1  留兰香精油的制备方法

购买新鲜的留兰香茎、叶，在阴凉处自然风干，粉碎后放入密封袋中备用。称取100 g留兰香粉末，置于水蒸气蒸馏装置中，向圆底烧瓶中加入1 000 mL蒸馏水，用保鲜膜封口浸泡3 h后，蒸馏至没有油状物馏出，取出馏出液，加入正己烷，混匀后分液除去水层，有机层加入无水硫酸钠吸水后，过滤、旋蒸得到精油，留兰香精油得率約为0.53%。

1.2.2  复合可食膜的制备

参考Wang等[12]的制备方法，在壳聚糖膜的制备过程中，将15.0 g壳聚糖（CS）粉溶于1.0 L 0.7%冰乙酸溶液中，在40 ℃下，用磁力搅拌器搅拌，直到CS粉完全溶解，加入甘油（0.15 g甘油∶1 g CS）至溶液中，搅拌10 min。加入不同浓度的留兰香精油（0%、1.0%、2.0%、4.0%）和0.2% Tween-80作为乳化剂，分别制备成MS/A0、MS/A1.0、MS/A2.0、MS/A4.0成膜液。随后，将所有成膜液用均质器以1.2×104 r/min匀浆5 min，使留兰香精油均匀分布，超声处理10 min，去除气泡。最后，分别从MS/A0、MS/A1.0、MS/A2.0、MS/A4.0成膜液中取100 mL，在直径为60 cm的培养皿中浇注，得到壳聚糖-留兰香精油复合膜CS/A0、CS/A1.0、CS/A2.0、CS/A4.0。于37 ℃干燥48 h后，从培养皿中取下，在温度（25±1） ℃和湿度（60±5）%的标准条件下保存48 h。

1.3  低温储存实验设计

酱牛肉在购买后立即用含冰袋的聚苯乙烯盒封装运送至河南工业大学粮油食品学院实验室，在无菌条件下，将酱牛肉用刀切碎（直径小于8 mm），将牛肉放入5个PET容器中，PET盖子的内部分别粘贴CS/A0、CS/A1.0、CS/A2.0、CS/A4.0的CS膜，制备成浓度为0%、1%、2%、4%的样品，另设制一个没有CS包装的样品空白组，每份样品约200 g。将样品于4 ℃冷藏，进行贮藏实验，并且在第0，6，12，18，24天时测定样品的色泽、pH值、TVB-N值、大肠菌群、菌落总数等指标。

1.4  表面色度的测定

以精密色差仪在室温下测定酱牛肉表面的a*值（红度）、L*值（亮度）。

1.5  pH值的测定

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》进行酱牛肉pH值的测定。

1.6  挥发性盐基氮（TVB-N）值的测定

参照GB 5009.228—2016，采用自动凯氏定氮法测定挥发性盐基氮（TVB-N）值。

1.7  菌落总数的测定

参照GB 4789.2—2022进行菌落总数的测定，以稀释倒平板法于第0，6，12，18，24天分别从各处理组中取出一组，对冷藏处理后的酱牛肉制品进行菌落总数分析。

1.8  大肠菌群的测定

参照GB 4789.3—2016中的方法测定酱牛肉中大肠菌群。

1.9  感官评价

将准备好的样品于4 ℃冰柜中进行为期24 d的贮藏实验，于第24天取出样品置于洁净的白色盘中，由12名食品专业学生组成的感官评价小组对酱牛肉样品的外观、气味、色泽、口感质地进行评价，并用温水漱口，对样品进行感官评价，具体评价标准见表1。

1.10  数据处理

实验均重复3次，结果用平均值±标准差表示。采用Origin 20.0绘图，采用单因素方差分析（ANOVA）进行统计分析，显著水平符合95%（有统计学意义，P＜0.05）和99%（极显著，P＜0.01）的置信水平。

2  结果与分析

2.1  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉色泽的影响

a*值主要由肉中肌红蛋白的颜色和氧化状态决定[13]，酱牛肉的颜色越红，a*值越大，表明被氧化的程度越低。由图1可知，随着贮藏时间的增加，各组a*值均呈下降趋势，其中空白组下降最快，其他依次为0%、1%、2%、4%。在贮藏结束时，0%、1%、2%、4%与贮藏开始时相比分别降低了44.93%、41.68%、28.99%、11.15%。

由图2可知，L*值的变化趋势与a*值较相似，这是因为随着贮藏时间的增加，酱牛肉的色泽由红转为暗红，亮度和红度均呈现下降的趋势。空白组和实验组L*值的变化趋势和a*值基本一致。低温贮藏协同精油保鲜酱牛肉可以较好地保留肉色，并且对酱牛肉的氧化有较强的抑制作用。4%浓度的留兰香精油保留的色泽显著优于其他几组（P＜0.05），这可能是由于留兰香精油中含有萜类物质，这类天然活性物质可以有效地延缓肉制品发生氧化反应[10]。

2.2  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉pH值的影响

根据肉制品pH参考标准，pH 5.8～6.2为一级鲜度，pH 6.3～6.6为二级鲜度，pH 6.7以上为变质肉。由图3可知，酱牛肉的初始pH值在5.7左右，随着贮藏时间的增加，所有样品的pH值均有不同程度的增加，其中空白组上升最快，贮藏第18天时，空白组酱牛肉的pH值達到了变质肉的程度，而壳聚糖精油包裹的酱牛肉的pH值较低，最低的仅有6.0，仍属于一级鲜度，贮藏第24天时，只有空白组和未加精油的0%组达到腐败程度，并且高浓度精油的pH值显著低于低浓度精油组和空白组，表明留兰香精油能够较好地保持酱牛肉的pH值，且pH值升高的程度与精油的浓度呈负相关。

2.3  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉挥发性盐基氮（TVB-N）值的影响

挥发性盐基氮（TVB-N）指动物性食品在酶和细菌的作用下逐渐腐败，其中的蛋白质分解产生的氨以及胺类等碱性含氮物质，这类物质具有一定的挥发性，含量高表明食品中的氨基酸（特别是蛋氨酸和酪氨酸）被破坏的多，因此营养大量流失。通常新鲜的食品中TVB-N值较低，而腐败的食品中TVB-N值较高。作为判断肉新鲜度的重要指标，TVB-N值大于25 mg/100 g的酱牛肉即为腐败肉。由表2可知，各组的TVB-N值均随着贮藏时间的延长而逐渐增加。未添加精油的纯壳聚糖膜对酱牛肉的TVB-N值无影响，而添加精油的壳聚糖-留兰香复合膜减缓了酱牛肉TVB-N值的上升速度，且与精油添加浓度呈正相关。贮藏第24天时，只有添加4%精油的可食膜处理的酱牛肉仍保持可食用的状态，其余均已腐败变质，说明随着精油浓度的增加，壳聚糖-留兰香复合膜能够有效抑制蛋白质氧化分解和微生物代谢，对酱牛肉的低温贮藏保鲜有更好的效果。

2.4  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉菌落总数的影响

菌落总数对食品安全和质量控制非常重要，菌落总数高表明样品受污染的程度严重，不宜食用或者储存。由图4可知，在贮藏过程中，菌落总数随着贮藏时间的延长而增加，与空白组相比，复合膜组中菌落总数均明显下降，并且随着留兰香精油浓度的增加，酱牛肉的菌落总数逐渐降低，且含有4%精油的复合膜抑菌性能最好，说明该复合膜能够显著抑制微生物的繁殖。

2.5  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉大肠菌群的影响

大肠菌群主要寄生于动物和人类的肠道内，在食品中检测到大肠菌群说明储存或加工过程处于不良的卫生条件下，或被粪便污染。由图5可知，留兰香精油能够抑制大肠菌群的生长，实验组的抑菌效果均优于空白组，并且随着精油浓度的增加，抗菌效果更明显，且添加4%留兰香精油的复合膜效果最好。这可能是由于精油中含有较多的萜烯类物质，破坏了菌体的细胞结构，影响了菌体的生长[14]。张赟彬等[15]的研究同样表明，随着肉桂精油浓度的增加，菌落数逐渐降低，延长了酱牛肉的保质期。

2.6  壳聚糖-留兰香精油复合膜对酱牛肉感官品质的影响

由图6可知，随着留兰香精油浓度的增加，口感、外观、色泽、气味等指标均上升，酱牛肉的综合可接受度提高。随着贮藏时间的延长，添加留兰香精油的酱牛肉的口感和气味保持较好，而未添加留兰香精油的酱牛肉已经腐败变质，无法食用。从感官雷达图可以看出，复合膜对酱牛肉的口感和气味保留较好，这可能是因为留兰香-壳聚糖复合膜的封装隔绝了空气的进入，减少了酱牛肉的水分损失，避免了酱牛肉因失水而变硬，从而保留了酱牛肉较好的口感。

3  结论

本实验表明，壳聚糖-留兰香精油复合膜在酱牛肉的保鲜上有明显的效果。通过对酱牛肉的色泽、pH值、TVB-N值、微生物指标等的测定，发现复合膜可以减缓脂肪的氧化速度，保持酱牛肉的色泽，抑制微生物的生长，并延长酱牛肉的贮藏时间。通过对比发现纯壳聚糖膜对酱牛肉的保鲜效果弱于复合膜，且保鲜效果与留兰香精油的浓度密切相关。因此，壳聚糖-留兰香精油复合膜可以作为一种新型保鲜材料应用在酱牛肉的保鲜上。

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