針葉櫻桃提取物-聚丙烯膜的制備及其對香腸貨架期的影響

袁靖宇，劉文營，楊 凱，孫運(yùn)金，成曉瑜，賈曉云,*

聚丙烯（polypropylene，PP）因具有良好的力學(xué)性能得以在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，PP的優(yōu)點(diǎn)有力學(xué)性能優(yōu)異、阻隔性好、耐熱性能良好、透明性好等[1-2]，采用共擠、吹塑等方法制備的PP薄膜因良好的應(yīng)用性能拓展到冷凍食品、調(diào)味品等多元化食品包裝中[3-4]，在食品的貯藏和銷售流通環(huán)節(jié)起到物理承重和防護(hù)作用，極大地減少了食品在流通環(huán)節(jié)的浪費(fèi)[5]。

隨著材料學(xué)、包裝保鮮技術(shù)和食品加工等行業(yè)近年來日新月異的飛速發(fā)展，食品活性包裝技術(shù)的研究具有更多的現(xiàn)實(shí)意義，抗菌型活性包裝[6-7]、抗氧化活性包裝[8]、氣調(diào)包裝[9]和智能標(biāo)簽[10]等新技術(shù)可以延長食品的貨架期、提高食品品質(zhì)[11-12]，從而促進(jìn)食品行業(yè)的發(fā)展。

Martínez-Abad等[13]在乙烯-乙烯醇共聚物（ethylene vinyl alcohol copolymer，EVOH）中添加銀離子后澆筑成膜，并研究其抗菌性能，發(fā)現(xiàn)該方法可以抑制肉制品的李斯特菌活性。鄭秋闿等[14]采用迷迭香抗氧化劑對PP的抗氧化作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)添加迷迭香抗氧化劑后，PP體系的抗氧化性能有顯著提升。熱依扎·別坎等[15]對石榴籽抗氧化劑對PP的抗氧化作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)石榴籽抗氧化物的添加可以對PP起到抗氧化作用，并且不影響其熱性能和結(jié)晶性能。

針葉櫻桃提取物（acerola cherry extract，ACE）原產(chǎn)于西印度群島加勒比海地區(qū)，具有良好的抗氧化活性[16]，但是由于ACE在加工過程中極易被氧化從而失去生物活性，限制了其在功能食品方面的廣泛應(yīng)用。

基于此，本研究將ACE抗氧化劑添加到PP母料中，采用擠出吹塑成型方法成膜，制備的包裝膜可以對香腸起到抗氧化作用，從而達(dá)到延長貨架期的目的，為肉制品以及腌臘肉制品的貯藏研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷鮮豬肉 北京二商大紅門肉類食品有限公司；PP中國石油化工集團(tuán)公司；ACE 美國Kemin公司；硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、三氯乙酸、冰醋酸 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、營養(yǎng)肉湯 北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司；其余試劑均為分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DZ-600/2S真空包裝機(jī) 山東小康機(jī)械有限公司；LSC-120吹膜機(jī)、XSS-300轉(zhuǎn)矩流變儀、LSSJ-20雙螺桿擠出機(jī) 上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械廠設(shè)備有限公司；UV2800可見分光光度計(jì) 尤尼柯（上海）儀器有限公司；PAL-CAXXBIOM2超純水系統(tǒng) 美國Pall公司；SG8-ELK便攜式pH測定儀 梅特勒-托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司；CR-400便攜式色差計(jì) 日本日立公司；WGT-S透光率霧度測定儀、GBH電子拉力試驗(yàn)機(jī)廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司；GI54DWS高壓蒸汽滅菌器 美國致微儀器有限公司；F1-45培養(yǎng)箱 日本東洋公司。

1.3 方法

1.3.1 ACE抗氧化膜的制備

采用吹塑法制備ACE抗氧化包裝袋，將ACE分別按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%添加到PP中，將單螺桿擠出機(jī)三區(qū)段溫度參數(shù)分別設(shè)置為121、198、203 ℃，單螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置為30 r/min，擠出模頭溫度參數(shù)設(shè)定為200 ℃，制備的產(chǎn)品記為PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP、1.00% ACE/PP。

1.3.2 樣品處理

乳化香腸加工工藝[17]：豬肉及背脂肪解凍→預(yù)處理→斬拌→灌腸→干燥→蒸煮→冷卻→成品

采用上述方法制備的5 種抗氧化膜包裝袋對樣品分別進(jìn)行真空包裝，采用中溫殺菌技術(shù)，100 ℃、0.175 MPa殺菌20 min，成品分別在貯藏0、5、10、15、18、21、24、27 d時(shí)取樣。

1.3.3 指標(biāo)測定

1.3.3.1 薄膜厚度測定

參照GB/T 6672—2001《塑料 薄膜和薄片 厚度測定 機(jī)械測量法》[18]。采用薄膜測厚儀測定薄膜厚度，樣品裁剪尺寸為8 cm×8 cm，且光滑無折皺和其他缺陷，距離邊緣50 mm處測量。5 組樣品的每片薄膜隨機(jī)取5 個點(diǎn)，重復(fù)測定取平均值。

1.3.3.2 薄膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率測定

參照GB/T 1040.1—2006《塑料 拉伸性能的測定 第一部分：總則》[19]。將5 組抗氧化膜包裝袋修剪為長10 cm、寬2 cm的樣條，電子拉力試驗(yàn)機(jī)設(shè)置初始間距2 cm、拉伸速率5 cm/min進(jìn)行拉伸性能測試。斷裂伸長率按照公式（1）計(jì)算。每組樣品測3 次平行，取平均值。

1.3.3.3 薄膜透光率和霧度測試

參照GB/T 2410—2008《透明塑料透光率和霧度的測定》[20]測定5 組抗氧化膜包裝袋的透光率和霧度。每組樣品平行測5 次，取平均值。

1.3.3.4 香腸色差測定

便攜式色差計(jì)用白板進(jìn)行校正后，將1.3.2節(jié)制備的香腸切片采用色差計(jì)測量其亮度值（L*）、紅度值（a*）及黃度值（b*），每次測定前將色差計(jì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60 °，每個樣品測5 次平行。參考賈曉云等[21]的方法設(shè)定e值，評定香腸色澤。e值代表在L*和b*影響下樣品的a*，按照公式（2）計(jì)算。

1.3.3.5 香腸pH值測定

參照GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品 pH測定》[22]。取樣方法：無菌條件下將樣品剁碎，取10.0 g與90 mL生理鹽水混勻，攪拌20 min，用手持pH計(jì)測定pH值。每個樣品重復(fù)測定3 次，取平均值。

1.3.3.6 香腸TBA值測定

采用TBA法測定香腸貯藏期間的氧化程度，TBA值以mg丙二醛/kg香腸計(jì)[23]。

1.3.3.7 香腸菌落總數(shù)測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》[23]。5 種抗氧化膜包裝袋包裝的香腸，每種取5 包平行樣品測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.0軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和繪圖，采用SPSS 22.0軟件中的單因素方差分析（analysis of Variance，ANVOA）和Duncan’s多重比較檢驗(yàn)法對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 薄膜厚度

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

由圖1可知，5 組薄膜厚度依次為PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。隨著ACE添加量的增加，5 組薄膜樣品的厚度由0.022 mm增加至0.032 mm，總體呈增加的趨勢。ACE添加量越多，薄膜厚度越厚，這是由于ACE的添加使得空間位阻較大[21]，薄膜的厚度增大。

2.2 薄膜拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率

圖2 不同ACE添加量薄膜的拉伸強(qiáng)度Fig.2 Tensile strength of packaging films with different concentrations of ACE

由圖2可知，5 組薄膜的拉伸強(qiáng)度依次為0.25%ACE/PP＞PP＞0.50% ACE/PP＞0.75% ACE/PP＞1.00% ACE/PP。表明隨著ACE添加量的增加，薄膜的拉伸強(qiáng)度總體呈下降的趨勢。這可能是由于ACE的添加破壞了PP原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使得PP分子鏈間距變大，分子間作用力變小，因此拉伸強(qiáng)度變差。同時(shí)，0.25%ACE/PP組的拉伸強(qiáng)度比PP組高，直觀反映出極少量的ACE添加到PP中可以加強(qiáng)分子鏈間的聯(lián)系，使PP分子鏈間不易發(fā)生滑移現(xiàn)象，因此出現(xiàn)0.25% ACE/PP組薄膜的拉伸強(qiáng)度反常提高的現(xiàn)象[24]。

圖3 不同ACE添加量薄膜的斷裂伸長率Fig.3 Elongation at break of packaging films with different concentrations of ACE

由圖3可知，5 組薄膜的斷裂伸長率依次為1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP。隨著ACE添加量的增加，5 組抗氧化薄膜材料的斷裂伸長率呈現(xiàn)降低趨勢，表明ACE的添加降低了PP薄膜的柔韌性和延伸性，與拉伸強(qiáng)度的測定結(jié)果一致。

2.3 薄膜透光率和霧度

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

圖5 不同ACE添加量薄膜的霧度Fig.5 Haze of packaging films with different concentrations of ACE

透光率代表透過材料的光通量和入射材料的光通量之比[25-26]。透明程度直接影響產(chǎn)品的外觀，決定薄膜的透明清晰度，對薄膜包裝產(chǎn)品的開發(fā)和食品包裝使用有較大意義。由圖4～5可知，5 組樣品透光率的變化趨勢為1.00% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.25% ACE/PP＜PP，5 組樣品霧度的變化趨勢為PP＜0.25% ACE/PP＜0.50% ACE/PP＜0.75% ACE/PP＜1.00% ACE/PP。隨著ACE添加量的增加，薄膜的透光率隨之下降，且變化趨勢逐漸減小，薄膜的霧度隨之上升。透光率下降說明，隨著ACE添加量的增加，薄膜透明性能變差，清晰度下降。霧度指標(biāo)與薄膜通透性為反比關(guān)系，霧度值的增高意味著5 組樣品薄膜的透明程度變差。

霧度和透光率與薄膜的厚度也有極大關(guān)系，5 組樣品薄膜的厚度增加導(dǎo)致薄膜透光率下降、清晰度下降和霧度增高。因此，5 組薄膜的透光率和霧度變化受ACE添加量和薄膜厚度2 個因素的共同影響。

2.4 不同包裝香腸的色差

圖6 貯藏時(shí)間對不同包裝香腸e值的影響Fig.6 Effect of different packaging films on e value of sausages during storage

e值是反應(yīng)香腸色澤變化趨勢的指標(biāo)，受L*和b*共同影響，可以直觀反映香腸等肉制品的色澤。由圖6可知：貯藏前期（0～10 d），香腸e值變化趨勢較為緩慢；隨著貯藏時(shí)間的延長，香腸e值迅速下降，這是由于隨著香腸貯藏時(shí)間的延長，氧合肌紅蛋白與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，香腸a*降低，香腸中的脂肪發(fā)生氧化的同時(shí)，香腸中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而導(dǎo)致b*上升，香腸e值下降。

PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75%ACE/PP、1.00% ACE/PP組香腸分別在第15、18、21、24、27天時(shí)色澤明顯變差。在貯藏期后半段，1.00% ACE/PP組薄膜包裝的香腸e值顯著優(yōu)于其他組別，說明1.00% ACE/PP薄膜包裝的肉制品脂肪氧化程度低，蛋白質(zhì)變性不明顯，因此e值優(yōu)于其他組別。采用1.00% ACE/PP組薄膜對肉制品進(jìn)行包裝能夠起到良好的抗氧化和延長貨架期的作用。

2.5 不同包裝香腸的pH值

肉制品的pH值是反應(yīng)微生物腐敗的關(guān)鍵指標(biāo)，反映貯藏期間細(xì)菌繁殖的情況[27-28]。由圖7可知，隨著香腸貯藏時(shí)間的延長，pH值總體呈下降趨勢，且pH值下降速率為PP＞0.25% ACE/PP＞0.50% ACE/PP＞0.75%ACE/PP＞1.00% ACE/PP。香腸初始pH值為6.15，較高，香腸較易滋生微生物，貨架期較短，流通時(shí)間短。貯藏15 d后，香腸中的微生物繁殖加快，發(fā)酵產(chǎn)酸，香腸pH值下降；貯藏24 d后，1.00% ACE/PP組香腸的pH值為（5.98±0.02），仍然較高，說明該類型薄膜可以對延長香腸貨架期起到一定作用，采用1.00% ACE/PP薄膜包裝的香腸整體指標(biāo)優(yōu)于其他組別。

圖7 貯藏時(shí)間對不同包裝乳化香腸pH值的影響Fig.7 Changes in pH value of sausages packaged with different films during storage

2.6 不同包裝香腸的TBA值

圖8 貯藏時(shí)間對不同包裝乳化香腸TBA值的影響Fig.8 Effect of different packaging films on TBA value of sausages during storage

丙二醛是脂質(zhì)發(fā)生過氧化的產(chǎn)物，TBA值表征肉制品的脂質(zhì)氧化，可以反映肉制品的氧化變質(zhì)程度，TBA值越高意味著香腸的脂質(zhì)氧化程度越高，品質(zhì)越不好[29]。由圖8可知：香腸貯藏期的初始TBA值為0.47 mg/kg；隨著貯藏時(shí)間的延長，5 組香腸的TBA值均顯著上升，即香腸脂肪氧化程度加深；貯藏15 d以后，貯藏時(shí)間相同時(shí)，添加ACE組香腸的TBA值均低于未添加組，這說明ACE可以減輕肉制品的脂肪氧化程度。1.00%ACE/PP組香腸的TBA值明顯低于其他組，香腸脂肪氧化程度最輕。這是由于貯藏初期，薄膜包裝袋里殘余的氧氣可以加速香腸等肉制品中脂肪的部分氧化，造成香腸失水，肉制品脂肪氧化程度進(jìn)而加深。ACE的添加可以較大程度地對肉制品中的脂肪氧化起到抗氧化作用。1.00% ACE/PP組薄膜包裝的抗氧化性能最好，可以減少肉制品中TBA的生成，顯著延長香腸貯藏期至27 d。

2.7 不同包裝香腸的菌落總數(shù)

參照GB 4789.1—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 總則》[30]對香腸進(jìn)行3級采樣，參照GB 2726—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 熟肉制品》[31]中的微生物限量規(guī)則分析數(shù)據(jù)。同批次樣品采集數(shù)為5，能夠超出最大允許值的樣品數(shù)為2，微生物指標(biāo)可接受水平限量為104CFU/g，微生物指標(biāo)最高安全限量為105CFU/g。

圖9 貯藏時(shí)間對不同包裝乳化香腸菌落總數(shù)的影響Fig.9 Changes in total plate count of sausages packaged with different films during storage

由圖9可知：貯藏15 d時(shí)，未經(jīng)處理的PP組香腸菌落總數(shù)為（4.73±0.16） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數(shù)為5，超標(biāo)；貯藏18 d時(shí)，0.25% ACE/PP組香腸的菌落總數(shù)為（4.15±0.02） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數(shù)為5，超標(biāo)；貯藏21 d時(shí)，0.50% ACE/PP組香腸的菌落總數(shù)為（4.33±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數(shù)為5，超標(biāo)；貯藏24 d時(shí)，0.75%ACE/PP組香腸的菌落總數(shù)為（4.31±0.03）（lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數(shù)為5，超標(biāo)；貯藏27 d時(shí)，1.00% ACE/PP組香腸的菌落總數(shù)為（4.34±0.08） （lg（CFU/g）），超出最大允許值的樣品數(shù)為5，超標(biāo)。香腸的菌落總數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長而顯著增加，貯藏時(shí)間相同時(shí)，未添加ACE的PP對照組香腸菌落總數(shù)最高。隨著ACE添加量的增加，香腸的貨架期明顯延長。0.25% ACE/PP組香腸的貨架期延長至18 d，0.50% ACE/PP組延長至21 d，0.75% ACE/PP組延長至24 d，1.00% ACE/PP組延長至27 d。

3 結(jié) 論

本研究對ACE-PP膜的制備、性能及在香腸貨架期延長中的應(yīng)用進(jìn)行討論。ACE的添加有較好的抗氧化效果，并可以延長香腸的貨架期。采用擠出吹塑法制備PP、0.25% ACE/PP、0.50% ACE/PP、0.75% ACE/PP和1.00% ACE/PP 5 組抗氧化薄膜，比較分析不同組別抗氧化薄膜的厚度、力學(xué)性能和透光率等指標(biāo)，同時(shí)表征香腸的色澤、pH值、TBA值和菌落總數(shù)等指標(biāo)。結(jié)果表明：在香腸貯藏期間，1.00% ACE/PP薄膜包裝可以顯著降低香腸TBA值和菌落總數(shù)，使香腸保持良好的品質(zhì)，延長香腸的貨架期至27 d。香腸中脂肪氧化程度加深，香腸失水，從而導(dǎo)致香腸中微生物繁殖加快，影響產(chǎn)品貨架期。本研究為香腸等肉制品的生產(chǎn)及貯藏提供了可行的解決方案，有助于解決肉制品貨架期短的問題，可以進(jìn)一步應(yīng)用在肉制品及腌臘肉制品的包裝上，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。