可食性纖維素薄膜在低溫低溫低溫貯藏豬肉中的應用

山羊的消費和市場需求非常高。與小米和肉相比，2019年中國的牲畜產量為4872kg，具有很大的發展空間。羊肉的營養成分豐富，在日常運輸銷售環節中常以冷卻的方式在0～4℃的環境中貯藏，但冷卻肉的理化指標極易發生改變，易被微生物污染，貨架期較短。目前國內外常用保鮮膜作為肉類保鮮方法不可食性膜，例如我們日常生活中使用的聚乙烯保鮮薄膜（PE），因其出色的機械性能被廣泛的用于食品行業，然而其不能被生物降解，易造成環境污染纖維素來源廣泛，由葡萄糖組成，化學結構穩定，可生物降解，具有優良的機械性能，廣泛應用于多種領域本研究將改性后的羧甲基纖維素（CMC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、羥丙基纖維素（HPC）、甲基纖維素（MC）作為原料制成不同的纖維素膜包裹羊肉，對比市售聚乙烯保鮮膜，模擬0～4℃的超市環境下貯藏，通過測定相關理化指標研究不同纖維素的成膜效果以及對冷卻肉的保鮮效果，為纖維素作為肉質品可食性保鮮膜原料的研究提供理論依據。1材料和方法1.1儀器、試劑與儀器羊肉、聚乙烯保鮮膜購于河北保定市北國超市；食品級羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素河南鑫生源實業有限公司；所用溶劑均為國產分析純。紫外分光光度計UV-2800上海尤尼柯儀器有限公司；食品物性分析儀奧豪斯儀器（上海）有限公司；壓差法氣體滲透儀濟南蘭光機電技術有限公司；數顯測厚儀德力西電氣工控邦有限公司；數顯旋轉粘度計聚創環保集團有限公司。1.2測試方法1.2.1均質、待測膠液稱取2g纖維素分別置于不同的燒杯中，加入100mL去離子水，在室溫下用以15000～20000r/min的轉速均質至完全溶解，超聲脫氣2min，置于溫度25℃、相對濕度60%的恒溫培養箱中待測膠液指標。1.2.2薄膜生產將不同種類纖維素膠液緩慢倒入亞克力材質成膜槽，放入50℃的烘箱24h，冷卻后揭膜，將膜保存在相對濕度40%的干燥箱中待測。1.2.4橡膠溶液的粘度室溫下，使用數顯旋轉粘度計選擇合適的轉子測定樣品的粘度，重復測量5次，并取平均值。1.2.5透光率的測定和測定室溫下，將光滑平整的膜剪成1cm×4.5cm大小，貼緊比色皿內一側，置于紫外分光光度計的樣品池中，測定其在400～800nm波長范圍內的透光率。以空比色皿作為對照，平行測量3次，取其平均值。1.2.6溶解質量測定37℃下，將膜切成2cm×2cm，測定其質量，將膜放入60mL去離子水燒杯中，恒溫37℃下以300r/min攪拌至完全溶解，記錄溶解時間，以單位時間內溶解質量反應溶解性，平行測量3次，并取平均值。計算公式：m′=m/t式中m′為樣品單位時間膜溶解質量（g/min);m為樣品溶解前質量（g);t為溶解時間（min）。1.2.7斷裂拉伸性能測試根據GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定》室溫下對膜進行斷裂伸長率（EB）和拉伸強度（TS）測試，膜形狀為15mm×80mm，夾具間距為50mm，應變速率為200mm/min，平行測量3次，并取平均值。1.2.8測膜厚度的測量根據GB/T1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法壓差法》室溫下測量膜厚度，測量5個點，取平均值。選擇比例模式10%，氣體置換時間60s，上下腔脫氣時間4h，氣體壓力1.01kgf/cm1.2.9ph值根據GB5009.237-2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》進行測定。1.2.10消費鹽氮nb-n根據GB5009.228-2016《食品安全國家標準食品中揮發性鹽基氮的測定》自動凱氏定氮儀法進行操作。1.2.1單因素方差分析和dunpan’s法顯著性分析參考顧月的方法采用IBMSPSSStatistics24統計分析軟件進行單因素方差分析（one-wayANOVA）和Duncan’s法顯著性分析（P<0.05）；用Origin2018軟件繪制圖表，結果為平均值±標準差的形式。2結果與分析2.1薄膜的性能測試由圖1與表1可知，經過纖維素薄膜與PE保鮮膜的宏觀觀察，MC薄膜為淺白色，平均厚度為35nm，無味，無光澤，氣泡較多，硬度偏脆。HPMC薄膜平均厚度為15.9nm，無色無味，無光澤，內有少量氣泡，硬度柔軟。CMC薄膜平均厚度16.1nm，無色無味，有光澤，內部平整無氣泡，硬度柔軟。HPC薄膜平均厚度10.6nm，無色無味，有光澤，內部平整無氣泡，硬度極其柔軟，易撕裂但有韌勁。PE薄膜光滑平整無氣泡，平均厚度為6nm，硬度柔軟有光澤。CMC與HPC粘度較小，薄膜氣泡較少，HPMC與MC粘度較高，烘干后有較多氣泡。MC薄膜氣泡較大，膜外觀顏色發白，感官效果與其他3種纖維素相比較差。MC與HPMC薄膜表面有大量紋路，光滑度較差，HPC薄膜有褶皺，容易皺縮，膜重合后不易分離。2.2平均成膜量圖2為4種纖維素的膠液在不同轉速下的粘度。在同一轉速下，粘度大小順序為：MC>HPMC>CMC>HPC。粘度過大，膠液不易超聲脫氣，不易在亞克力成膜槽中自然延展攤開，成膜干燥時間較長，成膜后容易出現薄厚不均的現象。粘度過小，纖維素薄膜厚度過小，揭膜困難，極易撕裂，比較下來，CMC制膜難度低，成膜效果好。4種纖維素在不同轉速下，粘度隨著轉速提高而減小，說明提高轉速后，分子間纏結網絡結構遭到破壞，并且在一定時間內無法復原，分子間相互作用力減小，分子間的定向性增加，出現剪切變稀的現象，說明這4種纖維素溶膠為非牛頓流體，這點與LIN的研究一致2.3膜的透光率透明度是保鮮膜的重要指標，透光率可間接表示薄膜透明度的大小2.4膜水可食性膜的水溶性是一項重要的指標，可表示出膜的阻水性和吸水率以及水蒸氣透過率等指標2.5pe膜的結構由圖5可知，抗拉強度由大到小排列為CMC>HPMC>PE>MC>HPC，斷裂伸長率由大到小順序為PE膜>CMC膜>MC膜>HPC膜>HPMC膜。PE膜是聚乙烯分子鏈組成的平面結構，彈性模量偏低，具有優秀的斷裂伸長率，但抗拉強度一般。在纖維素薄膜的制備過程中，纖維素膠液在經過鼓風烘干后，水分子不斷流失，分子中的氫鍵不斷結合且越來越牢固，因此分子間的作用力也不斷增加，膜的機械性能不斷提高綜合來看，CMC膜與MC膜的力學性能較優，這與纖維素水溶性結果相一致。2.6薄膜薄膜厚度對薄膜透氣性能的影響由于MC薄膜中間多氣泡，薄膜檢查過程中極易破損，阻氣性能較差，故不考慮。如圖6所示，氣體透過率HPC>PE>HPMC>CMC。CMC膜阻氣性能較好，HPC膜透氣性能較好，這可能與薄膜厚度有關，也可能是因為纖維素種類不同，分子空間結構不同，CMC膜的內部分子結構更加致密，氣體穿透薄膜的路徑更加彎曲復雜，增加了氣體通過的難度，導致氣體透過薄膜的難易程度不同。可根據食品特性不同選擇不同種類的纖維素作為薄膜材料使用。2.7豬肉糖酵解酶活性的變化pH值是檢測羊肉品質的基本指標之一，可以反映屠宰后羊體內糖原酵解和乳酸生成的程度如圖7所示，樣品均呈現先下降后上升的趨勢，這是由于屠宰后羊肉的成熟過程，胴體中發生的糖酵解因供氧中斷而發生無氧分解，分解產物為乳酸，這會使羊肉的pH值發生下降趨勢，直至糖原無氧酵解的酶被乳酸抑制，pH值一般會停留在5.4附近2.8冷藏豬肉tvb-n的變化肉品品質惡化的另一個相關因素是蛋白質氧化的過程。揮發性鹽基氮（TVB-N）可以反映蛋白質結構和組成的改變，結果導致肉制品在營養品質、保水能力和嫩度等方面的下降如圖8所示，羊肉的TVB-N隨冷藏羊肉貯藏時間呈正比增長。在第5天后PE組顯著上升，在第7天超過國標規定變為變質肉，這與pH值變化相似，可能與肉樣的酸敗有關。CMC組與HPMC組效果最佳，相比對照組羊肉保鮮期延長了4d。2.9小鼠臟器常規調味劑對豬肉實際乳液的影響由于在羊肉4℃冷藏的過程中內部發生多糖、蛋白質、脂肪等物質的分解，導致內部結構發生改變，肉原有的持水性將會下降，滲出包含水溶性物質、脂溶性物質的汁液。如圖9可知，PE組在第4天后滴水損失顯著高于其他幾組，肉樣發生酸敗后變粘，汁液渾濁，彈性下降，持水性顯著下降。CMC膜與MC薄膜親水性較好，會吸收羊肉中的自由水，之后會緊貼羊肉表面，隔絕外界環境，降低羊肉的汁液損失，初期滴水損失高于對照組，在第8天后低于對照組。HPC膜機械性能不佳，薄膜吸收了過多的水分后，膜內部的空間結構增大，薄膜的完整性降低，阻隔性能下降，與對照組差異不顯著。3不同纖維素薄膜的制備效果CMC、HPMC、HPC、MC常應用于食品行業中，都可以作為成膜材料，經過改性后纖維素水溶性有了顯著提升，但不同種類的纖維素其他特性也會發生改變，只有充分了解這些纖維素的性能，才能更好地指導不同種類纖維素在食品保鮮中的應用，同時也為可食性復合膜的制備提供理論依據。本研究將這4種作為原料制成不同的纖維素膜包裹羊肉，對比市售聚乙烯保鮮膜，通過測定相關理化指標研究不同纖維素的成膜效果以及對冷藏羊肉的保鮮效果，得出如下結論：(1)HPMC、MC膠液粘度較高，HPC膠液粘度過低，制膜難度較高。CMC、HPMC、PE薄膜感官評價較好，MC薄膜厚度最高為35nm，內部有大量氣泡。CMC薄膜700nm波長透光率為86.15%，優于其他3種纖維素薄膜。CMC、MC薄膜水溶性較好。CMC薄膜力學性能較好，抗拉強度為40.53MPa，斷裂伸長率為12.31