【摘 要】
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由于冷鲜肉具有良好的口感和较高的营养成分而在全球范围内越来越受欢迎。但与此同时,其丰富的营养成分和高水分含量使其适合微生物的生长和增殖,从而导致牛肉容易变质,甚至威胁食品安全。活性气凝胶通常具有较高的吸水能力和负载潜力,既可以通过这些多孔结构材料吸收冷鲜肉中多余液体,又可以作为抑菌剂的载体提高包装抗菌活性,在食品包装中有很大的应用潜力。本研究以羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulo
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“鸡肉成熟过程中microRNA介导细胞凋亡的嫩度调控机制”(编号:32072142); 国家自然科学基金面上项目“氯化钠和茶多酚交互干预蛋白微凝胶颗粒拓扑结构调控肌球蛋白在冰模板上自组装成胶的机制”(编号:32172143)
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由于冷鲜肉具有良好的口感和较高的营养成分而在全球范围内越来越受欢迎。但与此同时,其丰富的营养成分和高水分含量使其适合微生物的生长和增殖,从而导致牛肉容易变质,甚至威胁食品安全。活性气凝胶通常具有较高的吸水能力和负载潜力,既可以通过这些多孔结构材料吸收冷鲜肉中多余液体,又可以作为抑菌剂的载体提高包装抗菌活性,在食品包装中有很大的应用潜力。本研究以羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)为基材,细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)为机械性能增强剂,柠檬酸(Citric acid,CA)为交联剂,使用CMC原位合成的CMC@Ag NPs为抑菌剂,通过冷冻干燥制备一种可降解、具有高吸水性和抑菌性能的生物活性气凝胶CMC@Ag NPs/BC/CA,用于冷鲜牛肉的保鲜。具体内容及研究结果如下:(1)通过单因素试验,探究了海藻酸钠(Sodium alginate,SA)、羧甲基纤维素、壳聚糖(Chitosan,CS)三种多糖在不同基质浓度、反应温度和反应时间下,对合成银的紫外吸收光谱、合成银的稳定性以及抑菌性能的影响,选定CMC为合成基质并确定其合成的最佳条件,最优条件为:CMC基质浓度为1.5%、温度为90℃下反应18 h。在此基础上,以CMC为还原剂和稳定剂,原位合成制备了能稳定存在的纳米银颗粒。用场发射扫描电镜、X射线衍射以及红外光谱证明了纳米银颗粒(Ag NPs)的合成以及成功坠在CMC上,其平均粒径分布在10-60 nm之间,平均粒径为28±9 nm;使用圆盘扩散法评估合成的纳米银颗粒的抗菌活性,证明了原位合成的CMC@Ag NPs具有较强的抑菌性能可以用作抑菌剂。(2)以通过单因素试验,将不同质量分数的BC和CA含量添加到CMC基质中,加入CMC@Ag NPs作为抑菌剂,探究其对机械性能、吸水性能和水蒸气吸附性能的影响。当CA添加量为0.25%时,吸水率达到5000%以上。过量(1%)的CA制备的气凝胶导致交联过度,吸水量反而下降为834.1%。BC的加入能有效提高气凝胶的械性能,随着BC含量从0%增加到0.3%,气凝胶的硬度从1272 g增加到2676 g。综合气凝胶的机械性能、吸水性能和水蒸气吸附性能选定0.15%BC和0.25%CA为最佳条件,制备得到了抑菌气凝胶垫CMC@Ag NPs/BC/CA。(3)制备得到的CMC@Ag NPs/BC/CA气凝胶是一种极轻的材料,其密度在5-6mg/cm~3范围内。通过场发射扫描电镜观察研究气凝胶微观结构并通过傅里叶红外光谱扫描探究其交联的相互作用,发现BC和CA的加入会强烈影响气凝胶细胞结构和形态。CMC@Ag NPs/BC/CA气凝胶对大肠杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌菌具有良好的抗菌性能。此外,通过原子吸收光谱法测量了气凝胶中的银在水中的迁移,发现CMC能很好的固定一部分Ag NPs,使其在水中累积释放速率很慢,仅有20%,且释放的Ag NPs为20.2μg/kg,低于欧洲食品安全局的迁移限值,证明了抑菌气凝胶的安全性。(4)以最佳比例下制备的CMC@Ag NPs/BC/CA气凝胶为肉类吸水垫用于牛肉保鲜,通过在1 d、2 d、4 d以及7 d对冷鲜牛肉样品进行取样,并测定贮藏损失、色度、p H值以及菌落总数评估冷鲜牛肉的理化性质和微生物性质,结果表明抗菌气凝胶第7d时菌落总数为5.05 log CFU/g,远低于对照组和国家标准,能有效地提高将牛肉的货架期。CMC@Ag NPs/BC/CA气凝胶上样品的细胞存活率在80%以上,进一步证明其可以应用于牛肉保鲜。
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