郭心灵，陈重，邱婷，陈琼，郭磊磊

信阳农林学院生物与制药工程学院（信阳 464000）

食品在贮藏和运输过程中由微生物引起的腐败问题十分常见，因而要求食品包装材料不仅美观，还要具备易于保藏食品不变质、延长货架期的特点。食品保鲜膜作为食品包装材料里应用最为广泛的品种之一，其安全性和功能性成为了研究的热点之一[1]。在众多食品保鲜膜中，可食性降解保鲜膜因无毒且具有一定的保鲜功能而备受瞩目，刘怡康等[2]以不同浓度的水溶性蜂胶与壳聚糖、氯化钙配制复合涂膜，研究复合涂膜对鲜切苹果的保鲜效果；杜云飞等[3]将牛至精油加入到聚乙烯材料中制备保鲜膜，研究保鲜膜对黑鱼片的保鲜效果。

小麦胚芽油富含丰富的不饱和脂肪酸和维生素E，被称为天然油脂中的精品。在食品、药品、化妆品等方面的应用广泛，其加工、应用以及深加工市场的前景广阔[4-5]。此次试验以乳清蛋白粉为基质，小麦胚芽油为基础油，复配以洋甘菊精油和白芷精油制备可食性降解保鲜薄膜，并研究其对五花肉片的保鲜作用。

1 试验部分

1.1 材料、试剂和仪器

小麦胚芽油，河南鲲华生物技术有限公司；洋白菊精油、白芷精油，深圳市国鑫香精香料有限公司；无水乙醇，济南明星化工有限公司；乳清蛋白粉，中国牧工商集团有限公司；甘油，上海易现实业有限公司；乳酸链球菌素，河南瑞仁生物工程有限公司；丁酸钠，昆山嘉隆生物科技有限公司。

NKSJ-4智能搅拌加热仪，杭州艾普仪器设备有限公司；DL-5C真空抽滤仪，江西龙中机械设备有限公司；GSZ-100单螺杆挤出机，南京国塑挤出装备有限公司；TK-H3恒湿恒温箱，广州市长崎自动化科技有限公司；V-1300分光光度计，天津弗洛拉自动化科技有限公司；Permatran-W3薄膜包装件水蒸气透过率测试仪，北京丹贝尔仪器有限公司；NIR-M-F1微型近红外光谱仪，深圳谱研光电科技有限公司；WDW-20M薄膜力学性能检测仪，上海迅嵘检测设备有限公司。

1.2 复合精油的调配

复合精油样品是由小麦胚芽油为基础油，洋白菊精油和白芷精油为单方油，按照质量比例85∶15∶5调制而成。为了增强彼此之间的相容性，需补加一定比例的去离子水和乙醇。

1.3 活性膜的制备[6-7]

称取一定量的乳清蛋白粉，加入少量的无水乙醇加热至糊状，搅拌使其受热均匀。保持温度为30 ℃，加入一定比例的复合精油，倒入抽滤瓶中真空抽气消除溶液体系中的气泡。添加甘油作为增塑剂的同时，快速加入乳酸链球菌素和丁酸钠制备成膜液，采用单螺杆挤出机将成膜液造膜吹出，保鲜膜存放于相对湿度为70%的恒温恒湿箱中。

1.4 测定与分析

活性膜的水蒸气透过性采用Permatran-W3薄膜包装件水蒸气透过率测试仪测定；红外光谱测试采用NIR-M-F1微型近红外光谱仪测定；活性膜的力学性能测定：拉伸强度按照GB 13022—1991标准，断裂伸长率按照GB/T 1040.3—2006标准，采用WDW-20M薄膜力学性能检测仪测定。

感官评价[8]：根据五花肉片的腐败程度、色泽、弹性等，对五花肉片进行综合评分，评分低于6分时即视为失去食用价值。

TBA测定[9]：将五花肉片捣碎，加入三氯乙酸溶液，充分混合后过滤，加入一定量成膜液，于80 ℃水浴加热1 h，冷却后用离心机采取上清液。利用分光光度计测定不同天数下在532 nm波长处的吸光度A1和600 nm波长处的吸光度A2，此时TBA的质量浓度（mg/100 g）按式（1）计算。

金黄色葡萄球菌的测定[10]：取5.0 mL金黄色葡萄球菌的菌液接种于PDA液体培养基中，保证菌种营养充足的条件下加入10 mL成膜液。在30 ℃条件下摇床振荡培养，每隔5 h取样，在580 nm波长处测其吸光度。以没有添加成膜液的试验组为对照组。

2 结果与讨论

2.1 FT-IR分析

图1为活性膜的红外光谱测试图，其中3 668 cm-1处的吸收峰为羟基的伸缩振动吸收峰，2 984和2 903 cm-1处的吸收峰为饱和C—H键的伸缩振动吸收峰，1 549 cm-1处为N—H键的变形振动吸收峰，1 408 cm-1处为亚甲基的变形振动吸收峰，1 072 cm-1处为C—O键的伸缩振动吸收峰。同时红外光谱还表现出在1 072 cm-1处吸收峰的吸收强度最大，说明活性膜中富含C—O基团，侧面反映了乳清蛋白粉与复合精油的结合情况较为良好。

2.2 活性膜的力学性能

小麦胚芽油和乳清蛋白粉作为活性膜的主要成分，二者的结合决定着活性膜的力学性能。小麦胚芽油与乳清蛋白粉的质量比对膜材料力学性能的影响如表1所示。当质量比为0.8∶1时，断裂伸长率达到37.8%；当质量比为1∶1时，拉伸强度达到5.2 MPa。当质量比较小时，小麦胚芽油与乳清蛋白粉之间的氢键作用较弱，活性膜的力学性能表现不佳。当质量比上升到合适比例时，乳清蛋白粉分子有序地与小麦胚芽油相结合，小麦胚芽油均匀地包覆在乳清蛋白粉表面，充分地浸润有利于活性膜刚性结构的排列，拉伸强度和断裂伸长率随之增大。

图1 活性膜的红外光谱图

表1 小麦胚芽油与乳清蛋白粉质量比对力学性能的影响

2.3 活性膜的水蒸气透过性

试验考察了小麦胚芽油添加量对活性膜水蒸气透过性的影响，结果如表2所示。活性膜的水蒸气透过率刚开始时随小麦胚芽油的增加而缓慢下降，当小麦胚芽油添加量超过20%时，水蒸气透过率开始明显降低。小麦胚芽油属于憎水性油脂混合物，而活性膜的基质——乳清蛋白粉的亲水性能良好。小麦胚芽油的加入在基质上形成了憎水型片段，水蒸气只能从亲水性部位通过，故小麦胚芽油添加量的增大会降低活性膜的水蒸气透过率。此外，试验还发现小麦胚芽油分散在基质体系当中会对透射光的强度产生影响，可降低活性膜的透明度等级。

表2 小麦胚芽油添加量对活性膜水蒸气透过性的影响

2.4 对五花肉片的保鲜效果

2.4.1 感官评价

将活性膜与聚乙烯醇保鲜膜对五花肉片常温下的保鲜性能进行对比，结果如图2所示。随着试验时间的延长，两种保鲜膜的保鲜性能均有下降。试验时间延长，五花肉片因腐败加剧而导致的色泽、弹性等感官方面表现均会变差。聚乙烯醇保鲜膜在超过9 d时，感官评分低于6分，表明失去保鲜作用。而此次试验制备的活性膜在保鲜时间超过12 d时才会明显失去保鲜功效。由此可见，活性膜的抑菌保鲜性能表现较为良好，能满足一般条件情况下对五花肉片的贮藏需求。

图2 不同保鲜膜对五花肉片的保鲜效果对比图

2.4.2 TBA分析

TBA（硫代巴比妥酸）值可以用来表征肉类氧化腐败变质的程度，说明肉类的当前品质层次。通常，TBA值小于0.35 mg/100 g时可以认为该肉类可以食用，保鲜效果较为良好。试验将成膜液加入五花肉片样品中，考察保存时间与TBA值的变化关系，结果如图3所示。随着保存时间的增加，五花肉中的脂肪不断被氧化，肉质逐渐腐败，TBA值也随之增大。当保存时间达到12 d时，其TBA值为0.37 mg/100 g，已经大于安全食用标准的TBA值（0.35 mg/100 g），因此活性膜保存该五花肉片的保鲜时间不宜超过12 d。

图3 样品的TBA值随时间的变化关系

2.4.3 对金黄色葡萄球菌生长的抑制作用

金黄色葡萄球菌为五花肉腐败变质时的常见菌种之一，其菌落的大小可以反映五花肉的变质程度。试验采用测定样品最大吸收波长处的吸光度的大小来说明金黄色葡萄球菌菌落的大小，成膜液对金黄色葡萄球菌生长的抑制作用如图4所示。在未添加成膜液的对照组中，金黄色葡萄球菌在经过初步的适应期后，开始进入菌体数量急剧增大的暴发式生长期，生长程度因营养成分不足和环境限制等因素有所趋缓。而成膜液试验组的金黄色葡萄球菌的生长受到了明显的抑制作用，25 h时的吸光度比对照组低64.18%，这充分说明成膜液中的精油成分对菌种生长期的细胞分裂起到了抑制作用。

图4 成膜液对金黄色葡萄球菌生长的抑制作用曲线图

3 结论

此次试验先以小麦胚芽油、洋白菊精油和白芷精油以85∶15∶5的比例调配复合精油，再加入乳清蛋白粉、乳酸链球菌素和丁酸钠，以甘油为增塑剂，利用单螺杆挤出机造膜吹出制备活性膜。对该活性膜进行FT-IR分析，结果显示在1 072 cm-1处吸收峰的吸收强度最大，说明活性膜中富含C—O基团，侧面反映了乳清蛋白粉与复合精油的结合情况较为良好。小麦胚芽油的用量可以显著影响活性膜的力学性能和水蒸气透过性，经试验探讨比较，确定小麦胚芽油的添加量20%较为适宜，此时水蒸气透过率为2.17×10-10g/（m·s·Pa），活性膜透明度等级为2；小麦胚芽油与乳清蛋白粉的质量比0.8∶1较为合适，此时活性膜的拉伸强度为4.6 MPa，断裂伸长率为37.8%。将活性膜与成膜液应用于对五花肉片的保鲜研究，发现此次试验制备的活性膜或成膜液保鲜时间超过12 d时，感官评分会低于6分，TBA值大于安全食用标准。同时进行金黄色葡萄球菌生长的抑制试验时发现，与对照组相比较，成膜液试验组的金黄色葡萄球菌的生长受到明显的抑制作用，25 h时的吸光度比对照组低64.18%。因此，此次试验制备的活性膜结构稳定，力学性能和水蒸气透过性较为良好，将活性膜和成膜液应用于对五花肉片的保鲜抑菌的试验效果较为理想。