静电纺丝纳米纤维抑菌吸水衬垫对气调包装中冷却肉贮藏品质的影响

王芳; 刘骞; 于栋; 连军强; 刘怀伟

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2021080058

静电纺丝纳米纤维抑菌吸水衬垫对气调包装中冷却肉贮藏品质的影响

王芳^1,,
刘骞²,
于栋³,
连军强³,
刘怀伟^3, ,

1.
苏州农业职业技术学院，江苏苏州 215008
2.
东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨 150030
3.
成都希望食品有限公司，四川成都 610000

基金项目: 黑龙江省省属本科高校中央支持地方高校改革发展资金（优秀青年人才项目）（2020YQ15）；科技城人才计划“卓越计划”项目-绿色肉制品加工关键技术研究与应用创新团队。

详细信息

作者简介:
王芳（1981−），女，博士，副教授，研究方向：畜产品加工工程，E-mail：wangfang14@163.com

通讯作者:
刘怀伟（1981−），男，硕士，高级工程师，研究方向：畜产品加工工程，E-mail：liuhuaiwei-1981@163.com

中图分类号: TS206
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出版历程
- 收稿日期: 2021-08-05
- 网络出版日期: 2022-03-12
- 刊出日期: 2022-05-14

Effect of Antibacterial Nanofiber Water-absorbent Mats Prepared by Electrospinning on the Preservation of Modified Atmosphere Packaged Chilled Meat

1.
Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture, Suzhou 215008, China
2.
College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China
3.
Chengdu Xiwang Food Co., Ltd., Chengdu 610000, China

摘要

摘要: 气调包装冷却肉在贮藏过程中会发生汁液流出现象，不仅加速微生物的滋生，缩短货架期，同时也会降低其外观品质。基于此，本文利用静电纺丝技术包埋不同浓度（0%、5%、10%、15%、20%）丁香酚制备了一种高吸湿性抑菌吸水衬垫。在4 ℃气调包装条件下对市售无尘纸吸水垫和抑菌纳米纤维吸水垫的保鲜效果进行验证，并与未使用吸水垫的空白组进行对比。结果表明，在贮藏期内，各处理组样品的pH、硫代巴比妥酸值、TVB-N值、菌落总数、蒸煮损失率、汁液流失率等指标随贮藏时间的延长而呈现上升趋势，但抑菌纳米纤维吸水垫组的增幅显著小于空白组和无尘纸吸水垫组（P<0.05）。色差实验显示，各处理组样品的颜色随贮藏期的延长而呈现差异，其中抑菌纳米纤维吸水衬垫组冷鲜肉的L^*和a^*值显著高于空白组和市售无尘纸吸水垫组（P<0.05）。微生物菌落结构实验显示，15%丁香酚组的腐败菌相对丰度明显低于空白组和市售无尘纸组。综上所述，本方法制备的抑菌纳米纤维吸水垫能有效抑制包装内微生物繁殖，延长气调包装冷却肉的货架期。
- 静电纺丝 /
- 抑菌 /
- 吸水垫 /
- 冷却肉 /
- 货架期
Abstract: The juice outflow of chilled meat during storage, which would not only accelerate the growth of microorganisms, shorten the shelf life, but also reduce its appearance quality in modified atmosphere packaged. Based on this, this article used electrospinning technology to embed different concentrations (0%, 5%, 10%, 15%, 20%) of eugenol to prepare antibacterial nanofiber water absorbent mats. The fresh-keeping effect of air-laid paper pads and antibacterial nanofiber absorbent mats was verified under 4 ℃ modified atmosphere packaging conditions, and compared with the blank group. The research results showed that the pH value, thiobarbituric acid value, TVB-N value, total number of colonies, cooking loss rate, juice loss rate of the samples increased with the extension of storage time. Trend, but the increase of the antibacterial nanofiber absorbent mats group was significantly smaller than that of the blank group and the air-laid paper pads group (P<0.05). The color difference experiment showed that the color of the samples of each treatment group showed differences with the extension of the storage period. Among them, the L^* and a^* values of the cold meat of the antibacterial nanofiber absorbent pad group were significantly higher than those of the blank group and the air-laid paper pads (P<0.05). Microbial colony structure experiments showed that the relative abundance of spoilage bacteria in the 15% eugenol group was significantly lower than that of the blank group and the air-laid paper pads group. In summary, the antibacterial nanofiber absorbent mats could effectively inhibit the propagation of microorganisms in the package and prolonged the shelf life of the modified atmosphere packaged chilled meat.
- electrospinning /
- antibacterial /
- absorption mats /
- chilled meat /
- shelf life

HTML全文

冷却肉是指严格执行兽医卫生检疫制度屠宰后的畜体，迅速进行冷却处理，使肉温在24 h内降为0~4 ℃的生鲜肉，也称之为排酸肉、预冷肉^[1]。冷却肉具有鲜嫩、美味等优点，深受消费者喜爱^[2-3]。但是冷却肉货架期较短，严重影响其商业价值^[4-5]。因此对冷却肉采用适当的包装方法延长其货架期势在必行。目前，对于冷却肉的保鲜方法主要有托盘、真空、气调和活性包装^[6-7]。其中气调包装因其具有良好的护色效果得到了消费者的认可^[8]。但是冷却肉在气调包装中存放一段时间后会渗出大量肉汁降低冷鲜肉感官品质，另外肉汁积聚于包装盒底部会导致微生物快速繁殖使冷鲜肉产生异味，缩短货架期。目前市售无尘纸吸水垫被广泛放置在气调包装中用来吸收渗出的血水，以此来改善包装内部的卫生环境^[9]。其是以全木浆纤维为原料，采用气流成网的技术制备的非织造布，在制作过程中使用空气作为分散和输送纤维的介质，依靠高分子粘合剂或热熔性纤维本身熔融结合使纤维固定在网帘上制成^[10]。市售无尘纸吸水垫的吸附原理是物理吸附，血水可通过毛细作用被运输到材料的内部，但是无尘纸吸水垫吸收血水能力和抑制腐败菌繁殖能力有限，对冷却肉的保鲜效果并不理想^[11]。因此，亟需制备一种兼具高吸水性和抑菌性的吸水垫。

近年来，静电纺丝技术在食品包装领域备受关注。利用静电纺丝技术制备的吸水垫具有孔隙率大、比表面积高等优点^[12-13]，有较强的吸水和锁水能力。即使施加外在压力，吸附的水分也很难流出，其可作为一种新型吸水材料应用于冷却肉保鲜中。另外静电纺丝技术还具备优异的包埋特性，可以有效的将天然抑菌剂（丁香酚、迷迭香酚和肉桂醛等）包埋到纳米纤维吸水垫中制备活性包装材料^[14]。其中，丁香酚是一种从植物中提取的天然香料，具有抗菌和抗氧化等生物活性。Kayaci等^[15]利用静电纺丝技术包埋丁香酚制备了抑菌纳米纤维膜，研究结果表明被包埋的丁香酚可以从纳米纤维膜中缓慢稳定释放，其在活性包装方面具有广阔的应用前景。

本文基于静电纺丝技术制备了包埋丁香酚的抑菌纳米纤维吸水垫。分别对冷却肉使用市售无尘纸吸水垫和抑菌纳米纤维吸水垫进行气调包装保鲜处理，研究比较了市售无尘纸吸水垫和抑菌纳米纤维吸水垫对冷却肉贮藏期内的pH、硫代巴比妥酸值、TVB-N值、菌落总数值、蒸煮损失率、汁液流失率、颜色变化和微生物菌落结构变化等，以期为抑菌纳米纤维吸水垫应用于冷鲜肉贮藏保鲜提供参考。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪里脊肉　哈尔滨比优特超市；市售生鲜无尘纸吸水垫　上海通贝吸水材料有限公司；平板计数琼脂　青岛高科园海博生物技术有限公司；柠檬酸（Citric acid, CA）　国药集团化学试剂有限公司；聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol, PVA）　上海迈瑞尔化学技术有限公司；丁香酚（eugenol）　上海源叶生物科技有限公司；硫代巴比妥酸　纯度97%，上海科丰化学试剂有限公司；三氯乙酸　纯度99%，成都市科龙化工试剂厂；氯化钙　食品级，浙江巨化股份新联化工有限公司。

高压静电纺丝机DFS-001　北京新凯伟科技有限公司；扫描电子显微镜SU8010　日本日立集团；气调包装机　江苏大江智能装备有限公司；FE20K pH计　上海梅特勒-托利多仪器设备有限公司；RW20机械搅拌机　德国IKA公司；电子分析天平　北京赛多利斯仪器系统有限公司；水浴锅　余姚市东方电工仪器厂；ZE-6000型色差仪　日本登宿株式会社。

1.2 实验方法

1.2.1 抑菌纳米纤维吸水垫的制备

根据前期实验结果确定以下实验步骤及设备参数如图1。配制静电纺丝溶液：首先称取1.5 g聚乙烯醇粉末置于20 mL双蒸水中，90 ℃水浴加热2 h，磁力搅拌至完全溶解后得到7.5%（w/v）的聚乙烯醇溶液。然后向聚乙烯醇溶液中加入0.14 g柠檬酸，磁力搅拌至完全溶解后向其中加入一定量的丁香酚，最终配制成含有0%、5%、10%、15%、20%（w/w，以聚乙烯醇质量计）丁香酚的静电纺丝溶液。

图 1 抑菌纳米纤维吸水垫制作流程图

Figure 1. Production flow chart of antibacterial nanofiber absorption mats

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制备抑菌纳米纤维吸水垫：将配制好的溶液转移至10 mL注射器中进行静电纺丝，电压设置为15 kV，推进速度设置为0.24 mL/h，接收距离设置为12 cm。将制备的纳米纤维垫进行加热交联处理（130 ℃，8 min），加热处理后便得到了含有不同丁香酚浓度的抑菌纳米纤维吸水垫。

1.2.2 样品准备及贮藏

购买新鲜冷却里脊肉作为实验原料，切成4 cm×4 cm×2 cm的肉块，分别放置在不同托盘包装中。空白组托盘包装中无吸水垫，本实验从超市购买无尘纸吸水垫作对比，记为无尘纸组。实验制备的含有不同丁香酚浓度（0%、5%、10%、15%、20%）的抑菌纳米纤维吸水垫，分别记为AP-0、AP-5、AP-10、AP-15、AP-20。冷却肉样品放置完成后向其中充入气调保鲜气体，气体比例为50%O₂/40%CO₂/10%N₂。包装完成后置于4 ℃贮藏，在贮藏期间内每3 d取样测定理化指标。菌落结构样品选用贮藏时间为15 d的冷却肉进行分析测试。

1.2.3 pH测定

参照GB/T 9695.5-2008《肉与肉制品pH测定》进行测定^[16]。

1.2.4 脂质过氧化值测定

参考Sun等^[17]的方法，测定硫代巴比妥酸反应物含量。将2 g样品放入试管中，加入3 mL硫代巴比妥酸溶液和17 mL三氯乙酸-盐酸溶液，混合均匀后沸水浴加热30 min。待溶液冷却后取4 mL上清液与4 mL氯仿混匀，然后3000 r/min离心10 min。最后取上清液在532 nm波长处测其吸光值。根据以下公式计算：

$\rm TBARS\left( {mg/kg} \right) = \frac{{{A_{532\;nm}}}}{m} \times 9.48$

(1)

式中：A_{532 nm}为溶液吸光度；m为样品的质量，g；9.48为常数。

1.2.5 挥发性盐基氮值测定

参照GB 5009.228-2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》中半微量定氮法进行测定^[18]。

1.2.6 菌落总数值测定

参照GB/T 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行试验^[19]。

1.2.7 色差测定

色泽的测定根据Jia等^[20]所描述的方法，用ZE-6000色差仪（日本东京Juki公司）测量样品的亮度值（L^*）、红度值（a^*）和黄度值（b^*）。使用D65光源和10°观察角8 mm直径测量区域来表示结果。

1.2.8 蒸煮损失值测定

参考Faridnia等^[21]的方法测定蒸煮损失并稍作修改。首先用滤纸擦干样品表面水分，记为W_q（g），然后在85 ℃的水浴锅中加热至样品的中心温度达到75 ℃，冷却至室温后用滤纸擦干样品表面水分，称重记为W_h（g）。蒸煮损失计算如下：

$\rm 蒸煮损失率(\text{%})=\frac{{W}_{\text{q}}-{W}_{h}}{{W}_{q}}\times 100$

(2)

1.2.9 汁液流失值测定

样品的汁液流失率参考Ye等^[22]的方法测量并进行适当修改。包装之前对各组样品进行称重记为W₁（g），然后用滤纸擦干样品表面水分称重记为W₂（g），结果取3次平均值。汁液流失率按如下公式计算：

$\rm 汁液流失率(\text{%})=\frac{{W}_{\text{1}}-{W}_{2}}{{W}_{1}}\times 100$

(3)

1.2.10 微生物菌落结构测定

根据Hu等^[23]的方法，使用NovaSeq6000进行上机测序。对所有样本的全部有效数据以97%的一致性进行操作分类单元聚类和物种分析，通过物种注释及丰度，分析微生物菌群结构。

1.3 数据处理

所有实验进行了三次独立试验，结果表示为平均值±标准差。数据统计分析采用Statistix 8.1（分析软件，St Paul, MN）利用软件包中Linear Models程序进行，差异显著性（P<0.05）分析使用Tukey HSD检验程序。采用Sigmaplot 12.5作图软件进行绘图。

2. 结果与分析

2.1 pH分析

猪肉在冷藏过程中pH的变化如图2所示。七组猪肉样品的pH随贮藏时间的延长均呈现先下降后上升的趋势，贮藏至第6 d时pH最低，这是可能是因为乳酸积累的影响^[24]。另外，气调包装气体中含有二氧化碳，二氧化碳溶于血水中会生成碳酸，也会导致鲜肉表面pH下降。此后微生物和酶分解蛋白质产生碱性物质导致冷却肉pH逐渐上升^[25-26]。在贮藏期内，各处理组pH整体低于空白组，其中无尘纸组和AP-0组pH无显著性差异（P>0.05）。第6至第12 d时含有丁香酚的纳米纤维吸水垫组pH显著低于无尘纸组和AP-0组（P<0.05）。在贮藏过程中，不同丁香酚添加量对冷却肉pH的影响不同。其中，AP-15组的pH低于AP-20组，这可能与纳米纤维吸水垫的吸水效果有关。当丁香酚添加量达到20%时，会影响纳米纤维微观形貌进而降低纳米纤维吸水垫的吸水能力。从而使得AP-15组冷却肉在贮藏期内的pH最低。

图 2 冷却肉贮藏过程中pH的变化

Figure 2. Changes in pH value of chilled meat during storage

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2.2 脂质过氧化物分析

脂肪氧化是冷却肉贮藏过程中品质变差的主要原因之一，可使冷却肉颜色改变、风味变差以及营养物质被破坏，TBARS值可以表示脂肪氧化的程度^[27]。如图3所示，随着贮藏时间延长，样品的TBARS值均呈上升趋势。在第6至第18 d时，空白组样品的TBARS值显著高于其他各组（P<0.05），空白组冷却肉的TBARS在第9 d时就已经临近0.5 mg/kg。这是因为吸水垫处理可以吸收冷却肉流出的肉汁，减少脂肪氧化。另外，由于AP-0组吸水垫的吸水能力高于无尘纸组，所以在贮藏期内，AP-0组TBARS值整体低于无尘纸组。添加丁香酚的处理组对脂肪氧化的抑制作用更加明显，在贮藏18 d时TBARS值均低于0.5 mg/kg，其中丁香酚添加量为15%时，样品的TBARS值最低。说明向吸水垫中添加丁香酚可以更好的延缓脂肪氧化。

图 3 冷却肉贮藏过程中TBARS的变化

Figure 3. Changes in TBARS value of chilled meat during storage

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2.3 挥发性盐基氮分析

食品由于酶和细菌的作用，使蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性含氮物质，这些物质被称为挥发性盐基氮^[28]。根据GB 5009.228-2016《食品中挥发性盐基氮的测定》规定，TVB-N值的评价标准为：鲜肉≤20 mg/100 g。由图4可知，空白组TVB-N随着贮藏时间的延长快速上升，其增长速度高于其他处理组。当贮藏第12 d时，空白组肉样中TVB-N含量达到22 mg/100 g。当贮藏第15 d时，无尘纸组和AP-0组TVB-N的值分别为23和21 mg/100 g。但是，添加丁香酚吸水垫组的冷却肉仍未超标。其中，AP-15组TVB-N值最低，在贮藏18 d时其TVB-N值为22 mg/100 g，超出标准。结果说明，静电纺丝工艺可以更大程度发挥材料吸水能力和丁香酚的抑菌作用，抑菌纳米纤维吸水垫对冷却肉有良好的保鲜效果。

图 4 冷却肉贮藏过程中TVB-N的变化

Figure 4. Changes in TVB-N value of chilled meat during storage

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2.4 菌落总数分析

猪肉在贮藏过程中菌落总数变化见图5。菌落总数的对数值lg（CFU/g）≤4时为一级鲜度，在4~6之间为二级鲜度，大于6时为变质肉^[29]。在贮藏过程中，空白组样品的菌落总数明显上升，且增长速度明显高于其它处理组。贮藏至12 d时，空白组中冷却猪肉菌落总数已超过了6.0 lg（CFU/g），说明肉已经变质。此时无尘纸组和AP-0组的菌落总数存在显著性差异（P<0.05），分别为5.95和5.76 lg（CFU/g），这说明使用吸水垫处理可以减少微生物的繁殖。随着丁香酚的加入，抑菌纳米纤维吸水垫组的菌落总数低于无尘纸组和AP-0组。这是因为当抑菌纳米纤维吸水垫发生溶胀时，可以释放出丁香酚至鲜肉表面以此抑制微生物繁殖^[30-31]。冷却肉的菌落总数与吸水垫的吸水能力和丁香酚含量密切相关，虽然AP-20组丁香酚含量最高，但其吸水能力低。故抑菌效果最好的处理组为AP-15组，在贮藏15 d时菌落总数为5.64 lg（CFU/g），明显低于其余各处理组。这也说明抑菌纺丝吸水垫应用在肉类保鲜中可以有效的减缓肉类细菌的增长。

图 5 冷却肉贮藏过程中菌落总数的变化

Figure 5. Changes in TBC value of chilled meat during storage

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2.5 色差分析

在4 ℃的冷藏条件下，测定冷却肉在冷藏过程中色值（L^*：亮度，a^*：红度，b^*：黄度）变化，其结果如表1~表3所示。

表 1 不同肉样在冷藏过程中L^*值的变化

Table 1. Changes of L^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	55.20±0.13^Aa	55.42±0.57^Abc	49.57±0.43^Bc	48.01±0.82^Cd	42.62±0.34^De	39.61±0.68^Ee	37.00±0.16^Fg
无尘纸	55.20±0.13^Aa	55.45±0.69^Abc	53.94±0.69^Bb	50.43±0.38^Cc	48.47±0.20^Dd	44.40±0.27^Ed	41.71±0.59^Ff
AP-0	55.20±0.13^Aa	56.79±0.35^Aab	53.71±0.53^Bb	51.50±0.34^Cc	48.45±0.18^Dd	45.55±0.19^Ed	42.92±0.32^Fe
AP-5	55.20±0.13^ABa	57.35±0.61^Aa	55.79±0.35^Ba	53.37±1.08^Cb	50.43±0.38^Dc	48.03±0.45^Ec	44.47±0.31^Fd
AP-10	55.20±0.13^Aa	56.80±0.77^Aab	54.32±0.49^Bb	53.36±0.40^Bb	51.36±0.31^Cb	51.05±0.26^Cb	48.20±0.56^Db
AP-15	55.20±0.13^Ba	57.56±0.26^Aa	56.41±0.33^Ba	55.45±0.69^Ba	53.40±0.40^Ca	52.52±0.38^Ca	50.67±0.24^Da
AP-20	55.20±0.13^Aa	54.14±0.16^Bc	53.72±0.50^Bb	51.46±0.34^Cc	48.53±0.31^Dd	47.15±0.78^Ec	46.17±0.55^Ec
注：同一行中不同字母A~F表示相同处理组不同贮藏期存在显著性差异（P<0.05）；同一列中不同字母a~g表示相同贮藏期不同处理间存在显著性差异（P<0.05）；表2~表3同。

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表 2 不同肉样在冷藏过程中a^*值的变化

Table 2. Changes of a^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	9.70±0.23^Ba	10.54±0.23^Aabc	8.76±0.17^Cc	7.52±0.14^Dc	5.47±0.29^Ec	4.81±0.15^Ff	4.43±0.28^Fd
无尘纸	9.70±0.23^Aa	10.38±0.36^Abc	9.81±0.16^Ab	7.79±0.18^Bc	6.36±0.38^Cc	5.77±0.09^CDe	5.27±0.19^Dc
AP-0	9.70±0.23^Ba	11.28±0.37^Aa	10.73±0.27^Aa	8.44±0.22^Cb	7.49±0.20^Db	6.44±0.24^Ed	5.53±0.21^Fc
AP-5	9.70±0.23^Ba	10.60±0.12^Abc	10.64±0.24^Aa	9.62±0.32^Ba	8.61±0.21^Ca	7.70±0.23^Dc	6.38±0.19^Eb
AP-10	9.70±0.23^Ca	10.89±0.21^Ab	10.50±0.23^ABa	10.07±0.20^BCa	9.54±0.25^Ca	8.62±0.15^Da	6.46±0.24^Eb
AP-15	9.70±0.23^BCa	10.10±0.19^ABCc	10.70±0.17^Aa	10.20±0.13^ABa	9.53±0.28^Ca	8.49±0.30^Dab	7.48±0.27^Ea
AP-20	9.70±0.23^ABa	10.66±0.31^Aabc	10.57±0.29^Aa	9.63±0.29^ABa	8.84±0.76^BCa	7.95±0.31^Cbc	6.68±0.23^Db

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表 3 不同肉样在冷藏过程中b^*值的变化

Table 3. Changes of b^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	13.32±0.20^Aa	12.41±0.55^Bc	12.08±0.12^Bd	12.52±0.23^Bb	9.65±0.21^Cc	8.53±0.18^Db	7.62±0.29^Eb
无尘纸	13.32±0.20^Ba	14.00±0.11^Aa	13.66±0.21^ABa	12.42±0.37^Cb	12.07±0.19^Cb	11.87±0.27^CDa	11.28±0.18^Da
AP-0	13.32±0.20^ABa	13.89±0.13^Aa	13.07±0.11^BCbc	13.55±0.19^ABa	12.62±0.26^Ca	11.99±0.21^Da	11.47±0.34^Da
AP-5	13.32±0.20^Aa	13.11±0.21^ABbc	12.61±0.24^BCcd	12.47±0.17^Cb	12.41±0.17^Cab	12.34±0.13^Ca	11.47±0.22^Da
AP-10	13.32±0.20^Aa	13.57±0.28^Aab	12.62±0.23^Bc	12.50±0.14^Bb	12.37±0.15^Bab	12.38±0.16^Ba	11.69±0.21^Ca
AP-15	13.32±0.20^Ba	14.06±0.17^Aa	13.52±0.18^Bab	13.26±0.09^Ba	12.58±0.25^Cab	12.02±0.17^Da	11.70±0.21^Da
AP-20	13.32±0.20^Aa	13.34±0.14^Aab	12.70±0.23^Bc	12.45±0.10^BCb	12.34±0.06^BCab	12.21±0.16^Ca	11.51±0.24^Da

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由表1可知，各处理组的L^*值均逐渐减小，说明各处理组亮度值降低，这是因为肉样在微生物的作用下减弱自身还原体系，仅有少量高铁肌红蛋白被还原为肌红蛋白，从而导致亮度值下降^[32]。空白组亮度下降速度最快，在第18 d时亮度值由55.20降为37.00，降低幅度为32.9%。在18 d时，无尘纸组肉样的L^*值降低了54.4%，AP-0组降低了22.2%。添加丁香酚可以延缓亮度值下降，具体表现为AP-5组、AP-10组、AP-15组、AP-20组的L^*值分别降低了19.4%、12.7%、8.2%、16.4%。

从表2中可以看出，各处理组的a^*值随贮藏时间延长呈现先上升后下降的趋势，鲜肉颜色上升可能是包装内部氧气浓度高于空气，促使鲜肉中氧合肌红蛋白快速生成。随着贮藏期延长，a^*值又开始逐渐下降，并且所有处理组下降幅度各不相同。其中，空白组的下降速率最快，在第9 d的时候，其肉表面颜色已呈现褐色，这是由于冷却肉中氧合肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋白，导致颜色呈褐色。a^*值的下降速率从高到低依次为空白组>无尘纸组>AP-0组>AP-5组>AP-10组>AP-20组>AP-15组。

由表3可以看出，各处理组的b^*值均逐渐减小，说明冷却肉黄度值降低。空白组下降速率显著高于其余各组（P<0.05）。第18 d时黄度值由13.32降为7.62，降低幅度为4.3%。其余各组的b^*值下降幅度不明显，到第18 d时各组黄度值没有显著性差异（P˃0.05）。

综合以上结果，可以得出AP-15组对气调包装中冷却肉保鲜效果最为明显，因此选择空白组、无尘纸组和AP-15组进行微生物菌落结构分析。进一步探究气调包装中冷却肉细菌多样性和菌落结构的变化。

2.6 蒸煮损失分析

图6表示各组冷却肉在贮藏期间蒸煮损失的变化情况。由图6可知，各组的蒸煮损失随贮藏时间的延长而增加，其中空白组上升速率最大。贮藏前3 d各组冷却肉的持水能力无显著性差异（P˃0.05）。在贮藏过程中，空白组蒸煮损失显著高于其他处理组（P<0.05）。这是因为吸水垫处理可以吸收血水，抑制微生物生长繁殖，减少肌肉组织中蛋白质的分解腐败，改善鲜肉的pH从而降低鲜肉的蒸煮损失。添加丁香酚的纳米纤维吸水垫可以更好的抑制微生物生长繁殖，在贮藏过程中AP-15组冷却肉蒸煮损失最低。

图 6 冷却肉贮藏过程中蒸煮损失的变化

Figure 6. Changes in cooking loss value of chilled meat during storage

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2.7 汁液流失分析

冷却肉在贮藏的过程中，会渗出血水产生汁液流失，导致蛋白质氧化，还会直接影响产品感官品质和经济效益。图7为不同吸水垫处理对冷却肉汁液流失率的影响。由图7可知，冷却肉的汁液流失率随贮藏时间的增加而增大，其中空白组汁液流失上升速率最大。从图中可以看出使用吸水垫可以降低冷却肉的汁液流失，其中AP-0组吸水垫的汁液流失率低于无尘纸组。添加丁香酚后，冷却肉的汁液流失率增长缓慢。汁液流失的根本原因在于蛋白质氧化后其胶体结构发生了不可逆的变化使原来处于凝胶结构中的水分流出^[33]。而抑菌吸水垫中加入丁香酚可以延缓蛋白质氧化，进而减少汁液流失。其中，AP-10组和AP-15组控制冷却肉汁液流失的效果相对较好。

图 7 冷却肉贮藏过程中汁液流失的变化

Figure 7. Changes in drip loss value of chilled meat during storage

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2.8 微生物菌落结构分析

2.8.1 Alpha多样性分析

Alpha多样性指数可以对微生物物种丰富度和均匀度进行评估^[34]。如表4所示，所有样品的物种覆盖率均高于0.99，说明所建立的文库科学有效，能反映冷却肉中微生物的多样性。观测到AP-15组的物种数、Chao1指数和ACE指数最高，其次是空白组。表明AP-15组的菌群丰度和菌群多样性最高。与之相比空白组有所降低，无尘纸组则明显低于其他两组。稀释曲线是依据测序量与对应物种数目构建的，如图8所示，随着横坐标的增加，三条曲线都趋于平坦，说明新检测到的菌群物种越来越少，测序深度科学合理。

表 4 Alpha多样性指数

Table 4. Alpha diversity indices

样本	检测物种数	Shannon指数	Chaol指数	ACE指数	物种覆盖指数
空白	1288	2.642	1462.900	1474.102	0.993
无尘纸	490	3.096	537.000	549.294	0.998
AP-15	3097	10.097	3165.566	3182.961	0.995

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图 8 样品稀释曲线

Figure 8. Sample of dilution curve

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2.8.2 物种相对丰度

冷却肉中最常见的污染菌主要包括：微球菌、葡萄球菌、肠杆菌科、棒杆菌属、热死环丝菌、假单胞菌和乳杆菌属。结果表明本实验应用NovaSeq测序平台方法鉴定冷却肉冷藏过程中菌相结果与大多数传统微生物培养方法的研究报告相一致^[35]。物种相对丰度柱形累加图如图9所示，其可以直观体现每组样品属水平上相对丰度较高的物种及其比例。从空白组中可以看出热死环丝菌属、假单胞菌属和发光杆菌属相对丰度明显高于其他菌属，分别占据62.17%、13.68%和12.87%。无尘纸组相对丰度较高的菌属分别是热死环丝菌属（40.88%）、链球菌属（5.42%）和发光杆菌属（4.93%）。AP-15组的优势菌属和另外两组明显不同，其中鞘氨醇单胞菌和乳酸杆菌属相对丰度较高，分别占据3.85%和2.76%。相对丰度柱形图可以说明空白组的主要腐败菌是热死环丝菌属、假单胞菌属和发光菌属。添加无尘纸吸水垫处理可以降低热死环丝菌属、假单胞菌属和发光菌属的相对丰度，这可能是吸水垫处理提高了冷却肉包装内部卫生环境导致的。由于丁香酚具有良好的抑菌效果，使用抑菌纺丝吸水垫处理后热死环丝菌属、假单胞菌属和发光菌属的相对丰度明显低于空白组和无尘纸组。

图 9 冷却肉贮藏15 d微生物属水平相对丰度柱形累加图

Figure 9. Histogram of relative abundance on microbial genus level in chilled meat storage for 15 days

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3. 结论

本文基于静电纺丝技术制备了包埋丁香酚的抑菌纳米纤维吸水垫。包装盒中内置吸水垫处理可以提高包装内部的卫生条件，延缓微生物繁殖，达到延长货架期的效果。而丁香酚和吸水垫共同作用对抑制微生物生长繁殖和脂质氧化效果更佳。储藏实验结果表明，抑菌纳米纤维抑菌吸水垫可有效抑制冷却肉中细菌的生长、降低腐败优势菌的相对丰度、维持冷却肉的保水性，还可以延缓冷却肉TVB-N值、硫代巴比妥酸和pH增加。同时，抑菌纳米纤维抑菌吸水垫还具有良好的护色效果，可延缓冷却肉的氧化变色。其中丁香酚含量为15%时，抑菌纳米纤维吸水垫对冷却肉的保鲜效果最佳。AP-15组相比于无尘纸处理组可使冷却肉贮藏期延长3~4 d，相比于空白组可延长冷却肉贮藏期5~6 d。本实验以期为将抑菌纳米纤维吸水垫应用于冷却肉贮藏保鲜中，延长冷却肉货架期提供一定的理论支撑和技术指导。

图 1 抑菌纳米纤维吸水垫制作流程图

Figure 1. Production flow chart of antibacterial nanofiber absorption mats

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图 2 冷却肉贮藏过程中pH的变化

Figure 2. Changes in pH value of chilled meat during storage

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图 3 冷却肉贮藏过程中TBARS的变化

Figure 3. Changes in TBARS value of chilled meat during storage

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图 4 冷却肉贮藏过程中TVB-N的变化

Figure 4. Changes in TVB-N value of chilled meat during storage

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图 5 冷却肉贮藏过程中菌落总数的变化

Figure 5. Changes in TBC value of chilled meat during storage

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图 6 冷却肉贮藏过程中蒸煮损失的变化

Figure 6. Changes in cooking loss value of chilled meat during storage

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图 7 冷却肉贮藏过程中汁液流失的变化

Figure 7. Changes in drip loss value of chilled meat during storage

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图 8 样品稀释曲线

Figure 8. Sample of dilution curve

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图 9 冷却肉贮藏15 d微生物属水平相对丰度柱形累加图

Figure 9. Histogram of relative abundance on microbial genus level in chilled meat storage for 15 days

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表 1 不同肉样在冷藏过程中L^*值的变化

Table 1 Changes of L^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	55.20±0.13^Aa	55.42±0.57^Abc	49.57±0.43^Bc	48.01±0.82^Cd	42.62±0.34^De	39.61±0.68^Ee	37.00±0.16^Fg
无尘纸	55.20±0.13^Aa	55.45±0.69^Abc	53.94±0.69^Bb	50.43±0.38^Cc	48.47±0.20^Dd	44.40±0.27^Ed	41.71±0.59^Ff
AP-0	55.20±0.13^Aa	56.79±0.35^Aab	53.71±0.53^Bb	51.50±0.34^Cc	48.45±0.18^Dd	45.55±0.19^Ed	42.92±0.32^Fe
AP-5	55.20±0.13^ABa	57.35±0.61^Aa	55.79±0.35^Ba	53.37±1.08^Cb	50.43±0.38^Dc	48.03±0.45^Ec	44.47±0.31^Fd
AP-10	55.20±0.13^Aa	56.80±0.77^Aab	54.32±0.49^Bb	53.36±0.40^Bb	51.36±0.31^Cb	51.05±0.26^Cb	48.20±0.56^Db
AP-15	55.20±0.13^Ba	57.56±0.26^Aa	56.41±0.33^Ba	55.45±0.69^Ba	53.40±0.40^Ca	52.52±0.38^Ca	50.67±0.24^Da
AP-20	55.20±0.13^Aa	54.14±0.16^Bc	53.72±0.50^Bb	51.46±0.34^Cc	48.53±0.31^Dd	47.15±0.78^Ec	46.17±0.55^Ec
注：同一行中不同字母A~F表示相同处理组不同贮藏期存在显著性差异（P<0.05）；同一列中不同字母a~g表示相同贮藏期不同处理间存在显著性差异（P<0.05）；表2~表3同。

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表 2 不同肉样在冷藏过程中a^*值的变化

Table 2 Changes of a^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	9.70±0.23^Ba	10.54±0.23^Aabc	8.76±0.17^Cc	7.52±0.14^Dc	5.47±0.29^Ec	4.81±0.15^Ff	4.43±0.28^Fd
无尘纸	9.70±0.23^Aa	10.38±0.36^Abc	9.81±0.16^Ab	7.79±0.18^Bc	6.36±0.38^Cc	5.77±0.09^CDe	5.27±0.19^Dc
AP-0	9.70±0.23^Ba	11.28±0.37^Aa	10.73±0.27^Aa	8.44±0.22^Cb	7.49±0.20^Db	6.44±0.24^Ed	5.53±0.21^Fc
AP-5	9.70±0.23^Ba	10.60±0.12^Abc	10.64±0.24^Aa	9.62±0.32^Ba	8.61±0.21^Ca	7.70±0.23^Dc	6.38±0.19^Eb
AP-10	9.70±0.23^Ca	10.89±0.21^Ab	10.50±0.23^ABa	10.07±0.20^BCa	9.54±0.25^Ca	8.62±0.15^Da	6.46±0.24^Eb
AP-15	9.70±0.23^BCa	10.10±0.19^ABCc	10.70±0.17^Aa	10.20±0.13^ABa	9.53±0.28^Ca	8.49±0.30^Dab	7.48±0.27^Ea
AP-20	9.70±0.23^ABa	10.66±0.31^Aabc	10.57±0.29^Aa	9.63±0.29^ABa	8.84±0.76^BCa	7.95±0.31^Cbc	6.68±0.23^Db

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表 3 不同肉样在冷藏过程中b^*值的变化

Table 3 Changes of b^* value of different meat samples during refrigeration

处理组	贮藏时间（d）
处理组	0	3	6	9	12	15	18
空白	13.32±0.20^Aa	12.41±0.55^Bc	12.08±0.12^Bd	12.52±0.23^Bb	9.65±0.21^Cc	8.53±0.18^Db	7.62±0.29^Eb
无尘纸	13.32±0.20^Ba	14.00±0.11^Aa	13.66±0.21^ABa	12.42±0.37^Cb	12.07±0.19^Cb	11.87±0.27^CDa	11.28±0.18^Da
AP-0	13.32±0.20^ABa	13.89±0.13^Aa	13.07±0.11^BCbc	13.55±0.19^ABa	12.62±0.26^Ca	11.99±0.21^Da	11.47±0.34^Da
AP-5	13.32±0.20^Aa	13.11±0.21^ABbc	12.61±0.24^BCcd	12.47±0.17^Cb	12.41±0.17^Cab	12.34±0.13^Ca	11.47±0.22^Da
AP-10	13.32±0.20^Aa	13.57±0.28^Aab	12.62±0.23^Bc	12.50±0.14^Bb	12.37±0.15^Bab	12.38±0.16^Ba	11.69±0.21^Ca
AP-15	13.32±0.20^Ba	14.06±0.17^Aa	13.52±0.18^Bab	13.26±0.09^Ba	12.58±0.25^Cab	12.02±0.17^Da	11.70±0.21^Da
AP-20	13.32±0.20^Aa	13.34±0.14^Aab	12.70±0.23^Bc	12.45±0.10^BCb	12.34±0.06^BCab	12.21±0.16^Ca	11.51±0.24^Da

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表 4 Alpha多样性指数

Table 4 Alpha diversity indices

样本	检测物种数	Shannon指数	Chaol指数	ACE指数	物种覆盖指数
空白	1288	2.642	1462.900	1474.102	0.993
无尘纸	490	3.096	537.000	549.294	0.998
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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 抑菌纳米纤维吸水垫的制备
1.2.2 样品准备及贮藏
1.2.3 pH测定
1.2.4 脂质过氧化值测定
1.2.5 挥发性盐基氮值测定
1.2.6 菌落总数值测定
1.2.7 色差测定
1.2.8 蒸煮损失值测定
1.2.9 汁液流失值测定
1.2.10 微生物菌落结构测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 pH分析
2.2 脂质过氧化物分析
2.3 挥发性盐基氮分析
2.4 菌落总数分析
2.5 色差分析
2.6 蒸煮损失分析
2.7 汁液流失分析
2.8 微生物菌落结构分析
2.8.1 Alpha多样性分析
2.8.2 物种相对丰度
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 抑菌纳米纤维吸水垫的制备
1.2.2 样品准备及贮藏
1.2.3 pH测定
1.2.4 脂质过氧化值测定
1.2.5 挥发性盐基氮值测定
1.2.6 菌落总数值测定
1.2.7 色差测定
1.2.8 蒸煮损失值测定
1.2.9 汁液流失值测定
1.2.10 微生物菌落结构测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 pH分析
2.2 脂质过氧化物分析
2.3 挥发性盐基氮分析
2.4 菌落总数分析
2.5 色差分析
2.6 蒸煮损失分析
2.7 汁液流失分析
2.8 微生物菌落结构分析
2.8.1 Alpha多样性分析
2.8.2 物种相对丰度
3. 结论

参考文献(35)

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静电纺丝纳米纤维抑菌吸水衬垫对气调包装中冷却肉贮藏品质的影响

作者简介: 王芳（1981−），女，博士，副教授，研究方向：畜产品加工工程，E-mail：wangfang14@163.com

通讯作者: 刘怀伟（1981−），男，硕士，高级工程师，研究方向：畜产品加工工程，E-mail：liuhuaiwei-1981@163.com

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