納米抗菌包裝袋內(nèi)微環(huán)境對(duì)胚芽米儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響

李容容 陳亞婷 王素雅 曹崇江

[摘要]胚芽米營(yíng)養(yǎng)豐富，但由于其留有胚芽和經(jīng)過加工，常溫條件下儲(chǔ)藏極易變質(zhì)，為了提高胚芽米的儲(chǔ)藏品質(zhì)，本研究在常溫條件下（25℃、相對(duì)濕度65%），以普通包裝為對(duì)照，用納米抗菌包裝儲(chǔ)藏胚芽米35d，每隔7d取一次樣，測(cè)定包裝袋內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)、脂肪酶和脂氧合酶以及淀粉酶活性、脂肪酸和直鏈淀粉含量、氨基酸組成及含量、胚芽米的霉菌菌落總數(shù)以及色澤變化，分析納米抗菌包裝袋內(nèi)微環(huán)境對(duì)胚芽米儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，添加了抗菌劑納米銀及納米二氧化鈦等物質(zhì)制備而成的納米抗菌包裝袋，能顯著抑制胚芽米儲(chǔ)藏期間霉菌的滋生。納米抗菌包裝通過抑制霉菌生長(zhǎng)以及自主調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境影響酶活性，進(jìn)而降低脂肪和氨基酸氧化速率，保證了胚芽米的口感和色澤，有效延緩了胚芽米在儲(chǔ)藏期間發(fā)生的品質(zhì)劣變。

[關(guān)鍵詞]納米抗菌包裝;微環(huán)境;胚芽米;儲(chǔ)藏品質(zhì)

中圖分類號(hào)：TS201.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190509

胚芽米是指留有胚芽和較低加工精度的一種米，又稱留胚米，其不僅富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素以及礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分，能滿足消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)膳食的多元需求，還含有大量對(duì)人體有益的不飽和脂肪酸和必需氨基酸等，受到大眾的青睞[1]。胚芽米由于經(jīng)過碾磨加工，使胚芽失去了糠粉層的保護(hù)，直接暴露于空氣中，易受到氧氣、溫度和濕度等因素的影響，在儲(chǔ)藏過程中容易吸濕和氧化酸敗，發(fā)生品質(zhì)劣變，再加上胚芽米有強(qiáng)烈的自主呼吸作用，分泌大量的脂肪酶、淀粉酶以及蛋白酶等，使得胚芽米中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生代謝，導(dǎo)致其品質(zhì)變差。胚芽米在常溫條件下僅能儲(chǔ)藏30 d左右，無法達(dá)到常規(guī)市場(chǎng)上生產(chǎn)加工以及運(yùn)輸銷售的需求[2]。如何有效延緩胚芽米儲(chǔ)藏期間的品質(zhì)劣變和延長(zhǎng)保質(zhì)期是當(dāng)前胚芽米儲(chǔ)藏亟待解決的問題，影響以后胚芽米的市場(chǎng)推廣。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)胚芽米的研究主要集中在胚芽米加工工藝方面，關(guān)于胚芽米儲(chǔ)藏方法的研究則較少。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上只是出現(xiàn)了小規(guī)模的采用塑料復(fù)合薄膜真空包裝儲(chǔ)藏胚芽米，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)采用充CO2包裝儲(chǔ)藏胚芽米，日本專門設(shè)計(jì)了低溫庫來儲(chǔ)藏胚芽米，但這些方法存在成本高、不宜推廣、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)[3]。納米抗菌包裝材料因具有抗菌性的納米銀（Ag）和具有高度光催化活性的納米二氧化鈦（TiO2）的添加，使其自身具有低透氧、低透濕率、高阻隔性等優(yōu)秀性能，成為近年來一大研究熱點(diǎn)[4-5]。目前，納米抗菌包裝應(yīng)用于果蔬、肉類和糧食等的儲(chǔ)藏保鮮，并取得了有效的保鮮效果，但是將納米抗菌包裝應(yīng)用于胚芽米儲(chǔ)藏的研究則較少[6-9]。謝駿琦等[10]研究過納米包裝對(duì)胚芽米陳化的抑制，而對(duì)其作用機(jī)理未有研究。通過使用納米抗菌包裝儲(chǔ)藏胚芽米，測(cè)定胚芽米儲(chǔ)藏過程中酶活性及營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)變化，對(duì)探究納米抗菌包裝袋內(nèi)微環(huán)境延緩胚芽米在儲(chǔ)藏過程中品質(zhì)劣變的機(jī)理以及進(jìn)一步推廣納米抗菌包裝的應(yīng)用具有重要理論指導(dǎo)意義。

本研究采用納米抗菌包裝袋在常溫下儲(chǔ)藏胚芽米，通過研究包裝袋內(nèi)氣體成分變化、胚芽米的霉菌菌落生長(zhǎng)情況、脂肪和蛋白氧化速率、氨基酸組成和含量以及胚芽米色澤的變化情況，分析納米抗菌包裝自主調(diào)控微環(huán)境對(duì)胚芽米儲(chǔ)藏品質(zhì)的影響，為納米抗菌包裝延緩胚芽米儲(chǔ)藏過程中的品質(zhì)劣變提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

五優(yōu)稻4號(hào)產(chǎn)于黑龍江省五常市，由碾谷機(jī)制得胚芽米，留胚率>80%，表面含有少量麩皮。

無水乙醇、酚酞、氫氧化鉀、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、95%乙醇、氫氧化鈉、乙酸、濃鹽酸：分析純;孟加拉紅培養(yǎng)基：青島高科園海博生物技術(shù)有限公司;β-淀粉酶活性測(cè)定試劑盒：南京建成生物工程研究所;納米Ag：南京海泰納米材料有限公司;納米TiO2、低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE）、線型低密度聚乙烯（Linear Low Density Polyethylene，LLDPE）、納米凹凸棒土。

1.2? 儀器與設(shè)備

HD 38888型智能碾谷機(jī)：佛山歐雅西電器有限公司;FOX型多段編程人工氣候箱：寧波東南儀器有限公司;HC-2000型不銹鋼萬能粉碎機(jī)：永康市天琪盛世工貿(mào)有限公司;KTE 20/500間向平行雙螺桿擠出機(jī)、塑料造粒機(jī)：南京科爾擠出裝備有限公司;JFYC-28吹膜機(jī)：金方圓機(jī)械制造有限公司;FS-500型塑料薄膜封口機(jī)：德清拜杰電器有限公司;OXYBABY M+O2/CO2便攜式氣體分析儀：上海眾林機(jī)電設(shè)備有限公司;M2E型多功能酶標(biāo)測(cè)試儀：美谷分子儀器（上海）有限公司;L-8900型高速氨基酸分析儀：日立高新技術(shù)公司;CM-5型色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.3? 試驗(yàn)方法

1.3.1? 包裝袋的制備

由11.66%的納米復(fù)合粉體（4%的納米Ag、48%的納米TiO2、34.3%的納米凹凸棒土、13.7%的納米SiO2），51.64%的LDPE、24.7%的LLDPE、9%的分散劑、1%的潤(rùn)滑劑和2%的偶聯(lián)劑混合均勻后造粒制得納米抗菌母粒;由20%的ZSM-5分子篩、46%的LDPE、22%的LLDPE、9%的分散劑、1%的潤(rùn)滑劑與2%的偶聯(lián)劑混合均勻后造粒制得分子篩母粒;由5.62%的納米抗菌母粒、7.5%的分子篩母粒、43.44%的LDPE、43.44%的LLDPE混合均勻后造粒再經(jīng)吹膜機(jī)吹膜制得納米抗菌包裝袋;由50%的LDPE和50%的LLDPE混合造粒吹膜制得普通包裝袋。包裝袋規(guī)格為35×15 cm，單層厚度為100 μm。參照GB/T 1038-2000[11]和GB/T 16928-1997[12]測(cè)定納米抗菌包裝袋的透氧率、透二氧化碳率和透濕率分別為0.12 cm3/（m2·d·Pa）、0.47 cm3/（m2·d·Pa）和3.79 g/（m2·24h）;普通包裝袋的透氧率、透二氧化碳率和透濕率分別為0.15 cm3/（m2·d·Pa）、0.51 cm3/（m2·d·Pa）和4.53 g/（m2·24h）。

1.3.2? 樣品儲(chǔ)藏

每500 g胚芽米裝入納米抗菌包裝袋和普通包裝袋，然后放入人工氣候箱進(jìn)行儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏條件為溫度25 ℃、相對(duì)濕度65%。每7 d取樣進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，共儲(chǔ)藏35 d。

1.3.3? 包裝袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定

包裝袋內(nèi)O2和CO2的體積分?jǐn)?shù)由OXYBABY M+O2/CO2便攜式氣體分析儀測(cè)定得到。將儀器校準(zhǔn)后，在包裝袋上貼上密封墊片，檢測(cè)針頭插入密封墊片以測(cè)定袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)，平行測(cè)定3次。

1.3.4? 霉菌總數(shù)的測(cè)定

霉菌總數(shù)參照GB 4789.15-2010[13]測(cè)定得到。

1.3.5? 脂肪酶和脂肪氧合酶活性的測(cè)定

脂肪酶活性參照GB/T 5523-2008[14]測(cè)定得到，脂肪氧合酶活性參照Yalcin等[15]的方法進(jìn)行測(cè)定。將胚芽米樣品脫脂后，加入50 mL磷酸鈉緩沖液（0.2 mol/L、pH值為6.8），在室溫（25 ℃）條件下攪拌2 h，15 000 r/min離心10 min取上清液。用140 mg亞油酸、140 mg吐溫、20 mL和8 mL超純水制備亞油酸儲(chǔ)備溶液，然后用磷酸鈉緩沖液（0.2 mol/L、pH值為6.5）稀釋亞油酸儲(chǔ)備溶液。在280 nm下測(cè)吸光度，每1 min增加一個(gè)吸光度為一個(gè)單位的酶活性，平行測(cè)定3次。

1.3.6? 脂肪酸含量的測(cè)定

脂肪酸含量參照GB/T 5510-2011[16]測(cè)定得到。稱取10 g胚芽米米粉放入裝有50 mL無水乙醇的錐形瓶中，震蕩30 min后3 000 r/min離心10 min獲得上清液，取25 mL上清液加入50 mL超純水和幾滴酚酞，然后用0.007 9 mol/L的KOH-C2H5OH進(jìn)行滴定，平行測(cè)定3次。

1.3.7? α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性的測(cè)定

α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒測(cè)定得到。α-淀粉酶活性（U/g組織）：1 g組織1 min催化產(chǎn)生1 mg還原糖定義為一個(gè)酶活力單位。

1.3.8? 直鏈淀粉含量的測(cè)定

直鏈淀粉含量參照Lu等[17]的方法進(jìn)行測(cè)定。稱取0.1 g脫脂胚芽米米粉放入錐形瓶中，加入1mL無水乙醇和9 mL的1 mol/L氫氧化鈉溶液，混合均勻后在沸水浴中保持10 min，然后加入蒸餾水至100 mL。取5 mL的溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，加入1 mL的0.1 mol/L乙酸溶液和1 mL碘溶液，用蒸餾水定容至100 mL，然后在620 nm處測(cè)吸光度，平行測(cè)定3次。

1.3.9? 氨基酸含量的測(cè)定

氨基酸含量參照GB 5009.124-2016[18]測(cè)定得到。準(zhǔn)確稱取0.2 g樣品于水解管中，加入6 mol/L鹽酸溶液至整瓶，蓋上蓋子后用保鮮膜或者是密封膠密封水解管，放入（110±1）℃烘箱水解24 h，取出樣品后過濾，然后用6 mol/L鹽酸溶液定容至50 mL，取3 mL旋蒸至干。加入30 mL的0.02 mol/L鹽酸溶液，過0.22 μm濾膜后，轉(zhuǎn)移至儀器進(jìn)樣瓶，為樣品測(cè)定液，供儀器測(cè)定用。

1.3.10? 胚芽米色差的測(cè)定

胚芽米的色差由CM-5型色差儀測(cè)定得到，平行測(cè)定10次。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Origin 8.5.1及JMP 10.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，顯著性差異（P<0.05）選用Student t檢驗(yàn)法。每組重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同包裝袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定

普通包裝和納米抗菌包裝的胚芽米在儲(chǔ)藏期間包裝袋內(nèi)O2的體積分?jǐn)?shù)變化情況見圖1，CO2的體積分?jǐn)?shù)變化情況見圖2。

據(jù)圖1、圖2可知，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，兩種包裝袋內(nèi)O2的體積分?jǐn)?shù)均在不斷地降低，CO2的體積分?jǐn)?shù)在漸漸地升高，這是因?yàn)榕哐棵缀写罅康呐哐?，在?chǔ)藏期間會(huì)進(jìn)行強(qiáng)烈的有氧呼吸作用，消耗O2產(chǎn)生CO2。儲(chǔ)藏至28 d，與普通包裝相比，納米抗菌包裝袋內(nèi)始終維持著更低的O2和更高的CO2水平，這是因?yàn)榧{米抗菌包裝袋比普通包裝袋有更好的阻隔性、較低的透氧率和透二氧化碳率，減緩了納米抗菌包裝袋內(nèi)外氣體交換量。此外，納米抗菌包裝袋內(nèi)的納米Ag和納米TiO2會(huì)與O2共價(jià)鍵結(jié)合，消耗O2，納米Ag的氧化也會(huì)消耗O2，ZSM-5分子篩具有吸附氧氣的作用，也會(huì)消耗O2。納米抗菌包裝袋能自主調(diào)節(jié)袋內(nèi)氣體成分，維持低氧高二氧化碳水平[19-21]。儲(chǔ)藏至35 d，納米抗菌包裝袋內(nèi)O2的體積分?jǐn)?shù)略高于普通包裝，CO2的體積分?jǐn)?shù)和普通包裝接近，這可能是由于普通包裝袋內(nèi)胚芽米到儲(chǔ)藏后期產(chǎn)生了大量霉菌，而霉菌是好氧性真菌，霉菌的生長(zhǎng)消耗了大量的O2產(chǎn)生CO2，納米抗菌包裝由于納米Ag具有很好的抗菌性以及低氧高二氧化碳的環(huán)境，有效抑制了霉菌的生長(zhǎng)。在儲(chǔ)藏后期，會(huì)出現(xiàn)納米抗菌包裝袋內(nèi)O2的體積分?jǐn)?shù)略高于普通包裝，CO2的體積分?jǐn)?shù)和普通包裝接近的現(xiàn)象[22]。與普通包裝相比，納米抗菌包裝內(nèi)低氧高二氧化碳的環(huán)境能有效抑制胚芽米在儲(chǔ)藏期間的有氧呼吸作用，延緩胚芽米的品質(zhì)劣變。

2.2? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米霉菌總數(shù)的測(cè)定

胚芽米因留有胚芽和較低的加工精度，大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)暴露在外，在儲(chǔ)藏期間易發(fā)生霉變，具體見圖3。

據(jù)圖3可知，不同包裝袋內(nèi)胚芽米的霉菌數(shù)量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而升高。儲(chǔ)藏前期，普通包裝和納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的霉菌數(shù)量差異不大;儲(chǔ)藏28 d后，普通包裝袋內(nèi)胚芽米的霉菌數(shù)量明顯高于納米抗菌包裝（P<0.05）;儲(chǔ)藏35 d時(shí)，普通包裝袋內(nèi)胚芽米的霉菌總數(shù)為5×105 CFU/g，納米抗菌包裝袋僅為2.4×105 CFU/g，說明納米抗菌包裝袋具有很好的抑菌效果。曲鋒等[23]研究報(bào)道納米Ag是很好的抗菌材料，納米Ag發(fā)生氧化產(chǎn)生銀離子，進(jìn)而激活空氣中的氧氣，產(chǎn)生羥自由基以及活性氧離子，能抑制或殺滅細(xì)菌。此外，納米Ag還可以通過改變菌體細(xì)胞膜的通透性，使得大量新陳代謝所必需的物質(zhì)泄漏，最終導(dǎo)致細(xì)菌的死亡[24-25]。納米TiO2具有很強(qiáng)的光催化作用，產(chǎn)生有高度氧化性的羥基自由基（·OH）和超氧負(fù)離子（O2-），有效破壞霉菌的生長(zhǎng)[26]。霉菌中含有大量的脂肪酶和蛋白酶，隨著霉菌的大量滋生，胚芽米中的脂肪和蛋白質(zhì)會(huì)被快速分解為脂肪酸和氨基酸，并被進(jìn)一步氧化成小分子物質(zhì)，導(dǎo)致胚芽米的品質(zhì)劣變。納米抗菌包裝的雙重抗菌效果以及低氧高二氧化碳的環(huán)境有效抑制了霉菌的生長(zhǎng)，維持了胚芽米的品質(zhì)。

2.3? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酶及脂肪氧合酶活性的測(cè)定

脂類是稻谷的組成成分之一，含量雖少且多集中在米糠層和胚芽中，但具有重要的生理功能。胚芽米由于留有胚芽和較低的加工精度，脂肪含量高于精米。脂肪易發(fā)生自動(dòng)氧化反應(yīng)而分解，同時(shí)通過酶促反應(yīng)而降解，即脂肪酸敗。胚芽米脂肪發(fā)生酸敗之后，會(huì)產(chǎn)生部分有毒有害物質(zhì)和特殊氣味。脂肪酶是一種以脂肪為作用底物的水解酶，水解反應(yīng)產(chǎn)生游離脂肪酸，脂氧合酶催化脂肪酸產(chǎn)生過氧化氫和氧自由基，導(dǎo)致胚芽米品質(zhì)裂變。在儲(chǔ)藏期間，不同包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酶和脂肪氧合酶活性都在升高，不同包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酶活性變化見圖4，脂肪氧合酶活性變化見圖5。

據(jù)圖4、圖5可知，納米抗菌包裝內(nèi)脂肪酶活性由3.79 mg/g升到6.82 mg/g，低于普通包裝的9.85 mg/g，脂肪氧合酶活性由0.48 U升到0.73 U，低于普通包裝的0.96 U。脂肪酶和脂肪氧合酶活性越高，脂肪氧化反應(yīng)越劇烈，胚芽米品質(zhì)劣變程度越明顯，脂肪酶是水解酯鍵的一類酶的總稱，在有水的條件下才能發(fā)生水解反應(yīng)，納米抗菌包裝材料有很好的阻隔性，能減少袋外水分的進(jìn)入，使脂肪的水解反應(yīng)速率有所下降。同時(shí)，納米抗菌包裝袋內(nèi)低氧環(huán)境能夠延緩脂肪氧化速率和抑制酶活性，納米TiO2的光催化作用產(chǎn)生的·OH和O2-也能夠抑制酶的活性。此外，霉菌能產(chǎn)生大量的脂肪酶，納米抗菌包裝的抗菌性使得納米包裝內(nèi)霉菌數(shù)量較少，脂肪酶也較少，因此納米抗菌包裝維持了較低的酶活性，降低脂肪氧化速率，有效延緩了胚芽米的品質(zhì)劣變。

2.4? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酸含量的測(cè)定

脂肪酸是脂肪的水解產(chǎn)物，是反映胚芽米品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。不同包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酸含量見圖6。

據(jù)圖6可知，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪酸含量由19.48 mgKOH/100g上升到73.32 mgKOH/100g，低于普通包裝的116.33 mgKOH/100g（P<0.05）。胚芽米由于含有豐富脂類的胚芽暴露于空氣中，極易受氧氣和微生物影響，發(fā)生氧化酸敗生成脂肪酸，同等環(huán)境下胚芽米的脂肪酸含量高于去胚后的精米和帶殼的稻谷，略低于糙米。脂肪酸含量越高，胚芽米的品質(zhì)劣變程度越高，在儲(chǔ)藏期間脂肪水解反應(yīng)是一直進(jìn)行著的，脂肪酸含量在儲(chǔ)藏期間是一直增加的。脂肪酸含量對(duì)胚芽米品質(zhì)有著很大影響，其發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生異味，使胚芽米失去香味，納米抗菌包裝通過調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境，降低脂肪酶活性，使得納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米脂肪水解反應(yīng)速率低于普通包裝。李新華等[22]研究指出，胚芽米的脂肪酸含量與霉菌含量關(guān)系成正比，霉菌生長(zhǎng)過程中會(huì)分泌脂肪酶，使得胚芽米中的脂肪水解為脂肪酸，而納米抗菌包裝的抗菌性能，抑制了霉菌的滋生，減少了脂肪酸含量的增加，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的脂肪酸含量低于普通包裝袋，有效保護(hù)了胚芽米的品質(zhì)。

2.5? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性的測(cè)定

在儲(chǔ)藏期間，不同包裝袋內(nèi)的胚芽米α-淀粉酶活性變化見圖7、β-淀粉酶活性變化見圖8。

據(jù)圖7、圖8可知，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，普通包裝和納米抗菌包裝袋內(nèi)的胚芽米α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性均呈不斷下降趨勢(shì)，但普通包裝袋內(nèi)的胚芽米α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性下降的趨勢(shì)更大，在儲(chǔ)藏35 d后，納米抗菌包裝袋內(nèi)的胚芽米α-淀粉酶活性降低了8.49%，而普通包裝袋內(nèi)的胚芽米α-淀粉酶活性降低了15.87%（P<0.05）;納米抗菌包裝袋內(nèi)的胚芽米β-淀粉酶活性降低了11.92%，而普通包裝袋內(nèi)的胚芽米β-淀粉酶活性降低了18.99%（P<0.05）。α-淀粉酶是一種內(nèi)切酶，能作用于不同位點(diǎn)的α-1，4-糖苷鍵，把直鏈淀粉水解成葡萄糖和麥芽糖，把支鏈淀粉水解成葡萄糖、麥芽糖和糊精;β-淀粉酶是一種外切酶，從淀粉非還原性末端水解α-1，4-糖苷鍵。研究結(jié)果表明，納米抗菌包裝能延緩胚芽米在儲(chǔ)藏期間α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性的下降，一方面，在納米抗菌包裝袋的制備過程中加入了親水性的ZSM-5分子篩，降低了納米抗菌包裝袋內(nèi)的濕度，以及納米TiO2吸附氧氣的性能，使得納米抗菌包裝袋內(nèi)維持著一個(gè)低濕低氧的環(huán)境，納米抗菌包裝中胚芽米呼吸作用較低，進(jìn)而延緩了α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性的降低;另一方面，巰基是淀粉酶催化活性的必須基團(tuán)，其易被氧化形成二硫鍵，導(dǎo)致淀粉酶活性的降低，而納米抗菌包裝能顯著抑制胚芽米的巰基氧化，延緩了胚芽米在儲(chǔ)藏期間α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性的下降。兩種包裝袋內(nèi)胚芽米的β-淀粉酶活性高于α-淀粉酶活性，這可能是由于α-淀粉酶主要存在于胚芽米麩皮中，胚乳中含量較低，但β-淀粉酶大都集中在胚芽米的胚芽中。在胚芽米中，β-淀粉酶活性要高于α-淀粉酶活性。

2.6? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米直鏈淀粉含量的測(cè)定

淀粉是胚芽米含量最高的物質(zhì)，其中直鏈淀粉是淀粉的主要成分，其含量是影響胚芽米食用品質(zhì)的關(guān)鍵因素。不同包裝袋內(nèi)胚芽米直鏈淀粉含量的變化情況見圖9。

據(jù)圖9可知，普通包裝和納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的直鏈淀粉含量均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的直鏈淀粉含量由13.18%增加到14.05%，而普通包裝袋增加到15.46%，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米直鏈淀粉的增量顯著低于普通包裝袋（P<0.05），說明納米抗菌包裝能顯著抑制胚芽米在儲(chǔ)藏期間直鏈淀粉含量的增加。胚芽米中直鏈淀粉由支鏈淀粉脫支而成，而α-淀粉酶作用于淀粉分子的α-1，4-糖苷鍵，使胚芽米直鏈淀粉水解成為小分子糖或糊精，直鏈淀粉含量越高，胚芽米淀粉硬度越大，口感越差。納米抗菌包裝自主調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境，使其袋內(nèi)維持低氧低濕的水平，降低胚芽米支鏈淀粉的脫支反應(yīng)速率，而α-淀粉酶活性高于普通包裝，直鏈淀粉水解反應(yīng)速率較快，消耗的直鏈淀粉較多。納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米直鏈淀粉含量低于普通包裝，維持了胚芽米的食用品質(zhì)。

2.7? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米氨基酸含量的測(cè)定

氨基酸種類和含量是胚芽米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要特征。胚芽米儲(chǔ)藏過程中不同包裝袋內(nèi)胚芽米氨基酸含量見表1。

據(jù)表1可知，在儲(chǔ)藏期間，普通包裝和納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中氨基酸種類齊全，氨基酸總量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，新鮮胚芽米中氨基酸總量最高，為69.54 mg/g;儲(chǔ)藏21 d后，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中氨基酸總量降低至68.46 mg/g，而普通包裝袋降低至66.72 mg/g;儲(chǔ)藏35 d后，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中氨基酸總量為62.80 mg/g，普通包裝袋內(nèi)氨基酸總量為60.05 mg/g。在所有種類的氨基酸中，谷氨酸含量最高，這是因?yàn)楣鹊鞍渍寂哐棵字械鞍踪|(zhì)總量的80%以上，谷蛋白是易被人體消化吸收的優(yōu)質(zhì)蛋白，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中谷氨酸的含量要高于普通包裝袋。必需氨基酸是指人體不能合成但又必不可少，必須從食物屮獲取的氨基酸，包括賴氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸。研究結(jié)果表明，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中必需氨基酸的總含量高于普通包裝袋。與普通包裝對(duì)比，納米抗菌包裝能減緩胚芽米中氨基酸總量的下降，這可能是因?yàn)樵趦?chǔ)藏期間蛋白質(zhì)發(fā)生氧化分解，氨基酸暴露進(jìn)而也被氧化，納米抗菌包裝通過調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境降低氨基酸氧化速率，維持了胚芽米中氨基酸含量。賴氨酸、脯氨酸、組氨酸和精氨酸被氧化后能夠形成羰基。羰基含量的增加，影響了胚芽米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，納米抗菌包裝的低氧環(huán)境能降低氨基酸氧化速率，延緩羰基含量的增加，有效延緩了胚芽米品質(zhì)劣變[23]。天冬氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸是胚芽米蛋白質(zhì)合成的重要氨基酸，其含量是評(píng)價(jià)胚芽米蛋白品質(zhì)的重要指標(biāo)，研究結(jié)果表明，這些氨基酸在納米抗菌包裝袋內(nèi)含量較高，說明納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米中蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于普通包裝袋。

2.8? 不同包裝袋內(nèi)胚芽米色差的測(cè)定

色澤是衡量胚芽米品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，用ΔE來反映胚芽米的總色差。不同包裝袋內(nèi)胚芽米色差的變化情況見圖10。

據(jù)圖10可知，普通包裝和納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的色差值均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而升高，納米抗菌包裝袋內(nèi)胚芽米的色差值由0.25升高到1.41，普通包裝袋內(nèi)胚芽米的色差值升高到2.24，差異顯著（P<0.05），色差值越大，說明儲(chǔ)藏期間胚芽米的色澤變化越大。研究結(jié)果表明，與普通包裝相比，納米抗菌包裝能夠抑制胚芽米在儲(chǔ)藏期間的色澤變化。胚芽米在儲(chǔ)藏期間，一些酶會(huì)與酚類底物接觸發(fā)生酶促褐變反應(yīng)，胚芽米在加工過程中細(xì)胞膜易受損傷，使還原糖與氨基酸接觸，或者由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致氨基酸基團(tuán)裸露在外，與還原性糖接觸后發(fā)生非酶褐變反應(yīng)，酶促褐變和非酶褐變反應(yīng)最終導(dǎo)致胚芽米色澤變深。由于胚芽直接暴露在外，其含有大量的脂肪，易發(fā)生氧化反應(yīng)，也會(huì)導(dǎo)致胚芽米色澤的變化。此外，霉菌的滋生也會(huì)影響胚芽米的色澤。納米抗菌包裝的抗菌性，抑制了霉菌的生長(zhǎng)，低氧環(huán)境抑制了酶的活性，進(jìn)而延緩了脂肪氧化速率，減少了胚芽米色澤的變化，有效保護(hù)了胚芽米的品質(zhì)。

3? 結(jié)? 論

研究結(jié)果表明，納米抗菌包裝由于添加了抗菌劑納米Ag以及納米TiO2等物質(zhì)能抑制胚芽米中霉菌的生長(zhǎng)，還通過調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境，使袋內(nèi)維持著一種低氧低濕高二氧化碳的水平，抑制了脂肪酶活性，進(jìn)而減少脂肪酸的積累;延緩淀粉酶活性的下降，抑制直鏈淀粉含量的增加，有效保持了胚芽米的食用品質(zhì);延緩氨基酸氧化速率，保持氨基酸總含量，維持了胚芽米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì);霉菌的減少和脂肪氧化速率的降低，最終保持了胚芽米的色澤。納米抗菌包裝通過雙效抗菌及自主調(diào)節(jié)袋內(nèi)微環(huán)境，有效延緩胚芽米儲(chǔ)藏期間的品質(zhì)劣變，對(duì)胚芽米的儲(chǔ)藏保鮮作用具有重要意義。

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收稿日期：2019-05-19

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD040090106）;江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）。

作者簡(jiǎn)介：李容容，女，碩士，研究方向?yàn)榧Z食儲(chǔ)藏。

通信作者：曹崇江，男，博士，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。