论文部分内容阅读
水产品在贮藏过程中极易发生水分流失和蛋白质、脂质的氧化降解,导致其新鲜程度下降、鱼肉腐败变质。传统的石油基塑料包装薄膜已带来了严重的“白色污染”问题,并且无抗菌、抗氧化等功能,在实际应用中不能较好地满足水产品的保鲜需求,因此本课题拟将具有广谱抗菌性和抗氧化活性的柠檬草精油应用于活性包装,通过缓释作用使其缓慢释放到鱼体表面,达到长效保鲜的功效。本文主要研究了将β-环糊精（β-Cyclodextrin,β-CD）及其羟丙基衍生物对柠檬草精油（lemongrass oil,LMO）的包埋作用,以及包埋的LMO与聚乙烯醇/淀粉（poly（vinyl）alcohol/starch,PVA/ST）基材所制得活性薄膜的物理化学性能,以此确定包埋的最佳壁材;使用最佳壁材制备不同包埋比例的薄膜,研究LMO在不同释放模拟液中的释放规律,并确定最佳包埋比例;使用最佳包埋比例制备缓释型活性薄膜,研究具有不同缓释规律的薄膜对大黄鱼保鲜效果的影响;使用上述薄膜包装大黄鱼,研究其对大黄鱼贮藏期间蛋白质、脂质变化的影响。通过本文的研究,为活性缓释/控释薄膜的开发提供重要的理论和实践参考。论文主要研究内容和结论如下:1.通过溶液流延法制备了包埋LMO的PVA/ST薄膜,研究了β-CD和HP-β-CD对LMO的包埋作用,以及包埋LMO对薄膜物理化学性能的影响。在所有薄膜中,不使用包埋材料而直接添加LMO的薄膜抗菌性能为40.8%,然而薄膜横截面会出现裂痕,LMO在薄膜中留存度不高。使用β-CD包埋的LMO,薄膜抗菌性提高至69.2%,其横截面出现块状颗粒,提高了薄膜热稳定性,但力学性能下降,溶解度、溶胀度均明显降低,表明β-CD包埋LMO与薄膜基材相容性不佳。使用HP-β-CD包埋LMO的薄膜抗菌性能高达89.6%,薄膜横截面也有块状颗粒,但颗粒更细小,薄膜热稳定性得到了提高,其力学性能下降,溶解度、溶胀度也明显降低了,说明HP-β-CD对LMO包埋效果更好,与薄膜基材相容性更佳。加入LMO后,在可见光波段薄膜颜色和不透明度几乎没有改变,但在紫外波段,添加了LMO的薄膜不透明度大幅提升,说明LMO赋予了薄膜显著的抗紫外能力。通过研究,考虑对LMO的包埋效果以及薄膜各项理化新能,HP-β-CD是更适合作为LMO的包埋壁材并应用在PVA/ST薄膜的制备中。2.使用HP-β-CD作为包埋壁材制备不同LMO包埋比例（LMO:HP-β-CD=1:2,1:4,1:6,1:8,1:10,w/w）的PVA/ST薄膜,并测定在三种食品模拟液（10%乙醇,50%乙醇和3%乙酸）中的释放规律,以期找到一个最佳的包埋比例。所有薄膜在三种食品模拟液中LMO的释放速率均呈现先快后慢,最后趋于平衡的规律。在三种释放体系中,薄膜中的LMO在10%乙醇中释放量最高释放速率最慢,需要216 h达到释放平衡;在50%乙醇中释放量最低释放速率最快,仅需36h就达到释放平衡;而在3%乙酸中,释放量和释放速率均为中等,需要72 h达到平衡。这说明薄膜在水相食品体系中更易达到LMO缓慢释放的效果,在酸性食品体系中LMO缓释效果一般,而在油相食品体系中LMO释放被抑制。通过抗氧化实验表明,活性薄膜具有显著的抗氧化活性,其DPPH自由基清除率随时间增加的趋势与其释放曲线相似。LMO:HP-β-CD=1:6比例的活性薄膜在三种食品模拟液中释放量均为最高,表明在该比例下薄膜中LMO留存率最高,HP-β-CD对LMO的包埋率最高。使用简化的长期扩散模型对LMO在三种食品模拟液中的释放过程进行拟合,拟合度均在0.8以上,且在水相食品环境中达到0.95以上,说明该模型可以较好地表征LMO的释放。3.将上述制得的薄膜对大黄鱼在4℃进行包装贮藏实验,研究不同薄膜对大黄鱼品质变化的影响。结果表明,对照组大黄鱼货架期仅为9 d,含有5%和10%LMO的薄膜（CR-5%和CR-10%）可以有效抑制鱼肉腐败变质,较好地维持鱼肉的各项品质,在15 d时鱼肉的菌落总数、TVB-N值和K值均未超过限值,并且能够较好地维持鱼肉弹性和硬度,使大黄鱼货架期延长至15 d,相比对照组延长了6 d。贮藏期间鱼肉亮度变暗颜色变红,使用添加了LMO的薄膜包装的鱼肉颜色略微变黄,并且在贮藏后期本该呈现上升趋势的p H值出现下降波动。未包埋组薄膜（NCR-5%和NCR-10%）包装的大黄鱼贮藏后期保鲜效果不佳,15d时菌落总数超标,TVB-N值和K值也均比控释型的CR-5%和CR-10%组高,过量释放的LMO使鱼肉p H值下降且颜色变黄,降低了鱼肉的新鲜度和感官评分。因此,本研究所制备的包埋LMO的缓释型活性薄膜可以较好地延缓大黄鱼的腐败,延长其货架期。4.使用上述薄膜包装大黄鱼,研究薄膜对其水分流失、蛋白质和脂质氧化降解的影响。包埋LMO的CR-5%薄膜可以延缓大黄鱼持水力下降和不易流动水的流失,在15 d相比于CR-5%组,其余组别的低场核磁共振谱图中不易流动水出峰时间明显延后,且CR-5%组的蒸煮损失率和离心损失率在15 d时均为各组最低。在贮藏末期,CR-5%组的α-螺旋占比为各组最高,无规卷曲比例为各组最低,表明它可以较好的保持蛋白质二级结构,蛋白荧光强度在贮藏末期的上升也显示它能减缓蛋白质的降解。在整个贮藏期间,CR-5%组的TBA值均低于其他组别,脂肪酸分析中贮藏后期PUFA含量占比仅次于CR-10%组,其挥发性成分中醛、醇类异味物质产生较少,且持续释放的精油在鱼肉的表面与鱼肉的蛋白质和脂质争夺了氧气,间接降低了蛋白和脂肪被氧化的速率。其他组别中,过量或过快的LMO释放会导致鱼肉变酸,这会加速蛋白质分解产生更多游离氨基酸和挥发性盐基氮,并促进脂质氧化生成多种腐败物质,不利于大黄鱼的保鲜。因此,包埋了LMO的缓释型CR-5%薄膜因其持续、低剂量释放的LMO可以有效降低大黄鱼肉的水分流失,延缓其蛋白质和脂质氧化降解,从而延长了大黄鱼的货架期。