壳聚糖-咖啡酸衍生物涂膜对鲈鱼的保鲜效果研究

唐森 韦浪生 覃逸明 张鹏 吴国勇

摘要 以鲈鱼为试材，用0.20%咖啡酸、2%壳聚糖、0.20%咖啡酸+1.8%壳聚糖、2%壳聚糖-咖啡酸衍生物、无菌水5个不同溶液浸泡处理，通过测定 4 ℃冷藏4 d内挥发性盐基氮、菌落总数、pH、持水力以及感官评价等指标的变化，探讨壳聚糖-咖啡酸衍生物复合涂膜对鲈鱼的保鲜效果。结果表明，4 ℃下贮藏4 d后，相较于以无菌水处理的样品，4种不同处理均能够在一定程度上延缓鲈鱼的挥发性盐基氮含量、菌落总数、pH的升高，降低样品持水力的下降。在5种处理中，2%壳聚糖-咖啡酸衍生物涂膜对鲈鱼的保鲜效果最好。

关键词 贮藏;鲈鱼;壳聚糖;咖啡酸;保鲜

中图分类号 S 984文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）23-0207-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.060

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Preservation Effects of Coating Film with Chitosan caffeic Acid Derivative on Sea Perch during Storage

TANG Sen1，2， WEI Lang sheng1， QIN Yi ming3 et al

（1. School of Food and Biochemical Engineering， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi546199;2. Functional Food Ingredients Engineering Research Center， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi 546199;3.Department of Scientific Research Management， Guangxi Science & Technology Normal University，Laibin，Guangxi546199）

Abstract Sea perch was taken as test materials and soaked with 5 different solutions （0.20% caffeic acid， 2% chitosan， 0.20% caffeic acid and 1.8% chitosan， 2% chitosan caffeic acid derivatives and sterile water）. By determining the changes of total volatile basic nitrogen（TVB N）， total bacterial colonies， pH， water holding capacity and sensory evaluationduring 4 days of cold storage at 4 ℃， the preservation effect of coating with composite film of chitosan and caffeic acid derivatives on sea perch was discussed. The results showed that compared with the samples treated with sterile water， four other treatments could delay the increase of total volatile basic nitrogen content， total bacterial colonies and pH， and reduce the decrease of water holding capacity. Among five treatments， coating with 2% chitosan caffeic acid derivative had the best preservation effect on sea perch.

Key words Storage;Sea perch;Chitosan;Caffeic acid;Preservation

殼聚糖是近些年来兴起的可再生绿色高分子材料，具有许多独特的生物学特性，比如良好的生物相容性、抑菌性、可降解性及成膜性等，此外它获取来源丰富且成本低廉[1-4]。根据壳聚糖的这些生物特点，再结合水产品的腐败特性，可以利用H2O2/VC氧化还原绿色体系接枝改性，引发自由基接枝生成壳聚糖-咖啡酸衍生物，达到改善壳聚糖功能性质的效果，再进行涂膜的操作，目前已有不少研究将这类以生物大分子为基质的涂膜材料应用于海产品的保鲜与贮存[5-7]。

笔者通过接枝反应在壳聚糖中引入咖啡酸，形成具有杀菌抑菌活性的壳聚糖-咖啡酸衍生物，并研究衍生物对鲈鱼冷藏保鲜期间（4 ℃）挥发性盐基氮含量、菌落总数、pH、持水力以及感官评价的变化，探索其延长鱼肉货架期的保鲜机理，以期在未来能延长海产品货架期，推广大分子复合材料的应用，提高海洋产品的经济竞争力提供一定的数据基础和理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活鲈鱼，购于来宾市兴宾区大洋百货商场，约500 g/尾;壳聚糖，购自山东西亚化学股份有限公司;咖啡酸，购自武汉长成化成科技发展有限公司;平板计数琼脂，为上海博微生物科技有限公司产品;抗坏血酸、30%过氧化氢（H2O2）、冰乙酸、氯化钠、氧化镁、硼酸、95%乙醇、甲基红、溴甲酚绿、N2、甲基橙、去离子水等。

1.2 仪器与设备

TYAIB 024/10 立式压力灭菌锅，为宁波久兴医疗器械有限公司产品;SW-CJ-1F 超净工作台，为上海博迅实业有限公司产品;SPX-250B-Z型生化培养箱，为广州深华生物技术有限公司产品;PHS-3E数字式pH计，为上海仪电科学仪器股份有限公司产品;ZNBC-CL 电热套，为巩义市科瑞仪器有限公司产品;FA2004B电子天平，为上海精科仪器有限公司产品;DF-101S 集热式磁力搅拌加热器，为金坛市医疗仪器厂产品;DW-HL218型超低温冷冻储存箱，为中科美菱低温科技股份有限公司产品;FD5-3冷冻干燥机，广西东盟国际集团有限公司产品;半自动凯氏定氮仪等。

1.3 试验方法

1.3.1 壳聚糖-咖啡酸衍生物的制备[8]。

基于过氧化氢/抗坏血酸（H2O2/VC）是水溶性体系，可通过配制1∶100（g/mL）的比例将精确称量的10.0 g壳聚糖溶于离子水（含1%的醋酸）中，经长时间（约8 h）不停搅拌，待壳聚糖溶液完全溶解定容后置于4 ℃冰箱中储存备用。取体积为100 mL的壳聚糖溶液置于250 mL三颈烧瓶中，加入足够量的过氧化氢（H2O2）和抗坏血酸（VC），经过搅拌30 min后再加入适量咖啡酸，整个氧化还原反应的过程需要N2来保护完成。待反应结束后再透析反应液，以此除去那些未反应的咖啡酸、抗坏血酸等小分子化合物，经过透析72 h（每12 h对透析水进行更换）后冷冻干燥，即得到壳聚糖-咖啡酸衍生物。

1.3.2 涂膜溶液的配制。

①空白组：用去离子水清洗鲈鱼后，不做其他处理。

②咖啡酸组：用去离子水配制0.20%的咖啡酸溶液（含1%的冰醋酸）。

③壳聚糖组：用去离子水配制成2%的壳聚糖溶液（用1%的冰醋酸）。

④壳聚糖咖啡酸混合物组：用去离子水配制含0.20%的咖啡酸以及1.8%的壳聚糖水溶液，制成混合涂膜液。

⑤壳聚糖咖啡酸接枝物组：用去离子水配制2%壳聚糖-咖啡酸衍生物的生物涂膜液。

1.3.3 涂膜保鲜设计。

参照SC/T 3016—2004方法取样，除去鱼鳞、鱼皮等部分，取其腹部及背部肌肉，再将其肌肉搅碎，称取适量的样品置于烧杯中，并分别加入5种涂膜处理溶液，浸泡0.5 h，沥干水分，晾干后用杀菌后的自封袋分装，分别贴好标签，全部置于冰箱中冷藏（4 ℃）保鲜。此后，每24 h取处理后的5组样品，测定其挥发性盐基氮（TVB-N）含量、菌落总数、pH、持水力等理化指标，并进行感官评价。

1.4 理化指标的测定

1.4.1 感官评价。

参考雷志方等[9]的方法并稍做修改，将鲈鱼样品的感官表现转化成感官评价分值，进行全面的感官评分判定。挑选7名经过专业培训的食品相关专业本科生（3男4女，来自全国不同地区），按照设定标准（表1）对在贮藏期间不同鲈鱼样品的外观、气味、品质进行全面感官评分，各项目最高分为10分，总计最高分30分，每天测评1次，结果取总分值的平均值，最后对总评分结果进行综合分析。

1.4.2 TVB-N含量的测定。

按GB 5009.228—2016 《食品中挥发性盐基氮的测定》半微量定氮法测定保鲜期间鲈鱼的挥发性碱基氮（TVB-N）含量。

1.4.3 菌落总数的测定。

按照GB 4789.2—2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》要求操作测定鲈鱼冷藏保鲜期间的菌落总数。

1.4.4 pH的测定。

参考谢晶等[10]对带鱼pH的测定方法，并稍做修改。将10 g待测样品放入带有瓶塞的锥形瓶中，并加入100.0 mL去离子水，不停摇晃，使样品在试液分布均匀，浸泡0.5 h后，用校正后的pH计测定其pH，重复3次，取其平均值。

1.4.5 持水力的测定。

取待测的样品，置于双层滤纸之间，向其施加 5 kg重的砝码，并保持 2 min，测定其持水力。持水力按照以下公式计算：

持水力（%）=100%-（w1-w2）/（w1×w）×100%

式中，W1为鱼肉质量;W2为除水后的质量;w为样品水分含量，需要测定。

每组参数重复测量3次，按公式计算后取平均值。

2 结果与分析

2.1 鲈鱼保鲜期间感官鉴定评分

从图1可以看出，在整个试验过程中各试验组的感官评分均呈下降趋势，下降最快的是未做涂膜处理的空白对照组，而下降最慢的是壳聚糖咖啡酸衍生物组，咖啡酸组、壳聚糖组、壳聚糖+咖啡酸混合组的评分差距较小。第2天对照组综合评分为26.02，壳聚糖咖啡酸衍生物组综合评分为28.12;第4天对照组的综合评分下降到16.23，而壳聚糖咖啡酸衍生物组综合评分为25.31，衍生物组的鱼肉从外观、气味、质地还能保持很好的状态。由此可见，壳聚糖咖啡酸衍生物可以更好地抑制微生物繁殖，使鱼肉腐败减慢，使鱼的品质得到更好地保留，延长其货架期。

2.2 鱸鱼保鲜期间TVB-N含量

鱼肉中挥发性盐基氮含量是判断鱼肉腐败程度的重要技术指标之一。Duan等[11]研究表明鱼肉因为腐败分解的作用生成NH4、H2S、吲哚和三甲氨等挥发性碱性物质，它们随着时间的推移堆积在鱼肉中，鱼肉内的含氮量因此增高。由图2可知，鲈鱼样品挥发性盐基氮含量随时间的延长而增加。从第2天起各处理组的鲈鱼样品中挥发性物质含量的变化都很明显，此前对照组和咖啡酸组、壳聚糖组、混合组的差异不大，复合材料组挥发性盐基氮的含量（12.6 mg/kg）则远低于其他组。第3～4天，处理组的曲线上升趋势除了复合材料组最缓慢外，其他组均大幅度上升。随着试验时间的增长，复合材料组中挥发性含基氮的含量一直偏低，在曲线上升趋势最缓慢，表明复合材料组的挥发性碱性物质生成较少，堆积量最小，具有抑制鲈鱼体内挥发性盐基氮生成的能力，保鲜效果在所有处理组中最佳。

2.3 鲈鱼保鲜期间菌落总数的变化

菌落总数的计数来源于样品中微生物的繁殖数量，最能直接反映鱼肉因微生物的作用而发生的腐败程度，从其变化速度中可以预测出鱼肉的货架期[12]。

从图3可以看出，菌落总数随着时间的延长而逐渐增多，第2天各处理组菌落总数差距不大，都在4.0 log（CFU/mL）左右。第3天，复合材料组的菌落总数低于其他处理组。第4天，复合材料组菌落总数远远低于其他处理组，对照组最高，达7.1 log（CFU/mL）。在整个试验时间，复合材料组菌落总数的增长速度最缓慢，其他组增长较快，尤其是对照组其菌落总数在第4天达到最高。由此可见，壳聚糖咖啡酸接枝物对鱼肉中微生物的繁殖具有抑制效果，能够有效阻止微生物细菌的生长。

2.4 鲈鱼保鲜期间pH的变化

从图4可以看出，鲈鱼样品经过不同处理液的涂膜过程，第1天鲈鱼样品已获得处理液的完全浸泡，鲈鱼样品的pH明显接近处理液;第2天鲈鱼样品pH呈下降趋势，主要是因为鲈鱼在死后微生物分解了鱼肉内的蛋白质物质，生成了小分子氨基酸，从而导致pH下降;第3天，随着鱼肉中挥发性盐基氮等碱性物质的生成，pH显著增加，随着这类物质的堆积过多，在未来时间内pH呈上升趋势。这说明鲈鱼样品的pH在短暂下降后会随着新鲜度的降低而升高。pH上升趋势最明显的是对照组，其次是咖啡酸组，而壳聚糖组和混合组上升较为缓慢，复合材料组上升趋势最为缓慢，在整个过程中pH的变化也趋于稳定，明显达到了保鲜效果。

2.5 鲈鱼保鲜期持水力的变化

持水力是从侧面反映鲈鱼样品中氨基酸分解能力的一个重要指标，也是直接反映出鲈鱼样品腐败程度的重要指标。因为氨基酸是蛋白质中的主要物质，其氨基属于亲水基团，同时鲈鱼样品中的自身水分和外加水分的保持比率直接影响样品的腐败速度，持水力越强，鲈鱼样品的质量就越好[13]。因为经过涂膜处理后鲈鱼样品会水分流失，持水力会随着时间的延长而降低，鱼肉的新鲜度也随之降低。从图5可以看出，第1天各处理组鲈鱼样品的持水力都呈下降的趋势;第3天，各处理组鲈鱼样品的持水力大小分布明显，复合材料组的持水力仍然最高，其他处理组的持水力都远低于复合材料组;第4天，复合材料组持水力还保持最高，而对照组最低（80.2%）。在整个储藏过程中，复合材料组的变化趋势最为缓慢。由此可见，经处理的鲈鱼样品质量以复合材料组最好，在试验期间相较其他处理组持水力下降的趋势十分缓慢，表明复合材料组的鲈鱼样品保持着新鲜度，证实复合材料组起到了保鲜效果。

3 结论

以壳聚糖为主体，利用壳聚糖上氨基和羟基作为接枝点，通过接聚共聚反应引入咖啡酸，形成新的壳聚糖咖啡酸衍生物。以挥发性盐基氮、菌落总数、pH、持水力以及感官评价作为评价指标，分析了0.20%咖啡酸、2%壳聚糖、0.20%咖啡酸+1.8%壳聚糖、2%壳聚糖-咖啡酸衍生物对鲈鱼的保鲜 效果。结果表明，在试验0～4 d，对照组鲈鱼样品的pH上升快、挥发性盐基氮含量高（最高达332 mg/kg）、菌落总数对数值最高达7.1 log（CFU/mL）、持水力下降快（降到最低80.2%）、感官评价最低。其他处理组只有壳聚糖复合材料处理组达到预期效果：pH上升速度最慢，挥发性盐基氮含量的升高速度最慢（含量低至126 mg/kg，直到试验结束时为196 mg/kg）、菌落总数增长最低[试验结束只增长至4.8 log（CFU/mL）]、持水力一直保持最强、感官评分一直稳定在各组的最高分值。壳聚糖复合材料对4 ℃冷藏的鲈鱼样品具有保鲜效果。壳聚糖复合材料抑制了腐败微生物的繁殖，减缓了鲈鱼样品新鲜度的下降速度，可以延长鲈鱼样品的货架期。

参考文献

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