扇贝味道鲜美，口感独特，不仅含有牛磺酸、多糖、必需氨基酸和铁等营养成分，还富含二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸等n-3 长链多不饱和脂肪酸，深受消费者喜爱[1-2]。然而，扇贝同其它水产品一样具有高水分含量和中性pH 值等特性，极易发生腐败变质。此外，水产品中的多不饱和脂肪酸容易氧化损失，降低其营养价值并引发酸败[3-4]。微生物的繁殖和脂质的氧化是导致水产品冷藏期间品质降低的关键原因。因此，开发有效的水产品保鲜技术来抑制微生物活动和脂质氧化具有重要意义。
活性包装可以缓慢释放抗氧化剂和抗菌剂等活性物质，有效控制食品贮藏中的化学和微生物变化，显著延长食品货架期，在食品保鲜领域有良好的应用前景[5-6]。近年来，塑料包装在食品领域得到了广泛应用。然而，废弃塑料包装具有难降解特性，给生态环境造成了严重危害[7]。因此，越来越多的研究人员致力于开发基于多糖、蛋白质等可降解生物材料的活性包装。明胶是一种蛋白质，由胶原蛋白水解而成，具有优异的安全性、成膜性和兼容性，并且可以被微生物降解，被广泛用于可降解活性包装的制备材料[8]。尽管如此，明胶膜也具有一定缺点，如机械性能差、水蒸气阻隔性能弱，这限制了其应用[9]。添加多糖制备明胶-多糖基复合膜可改善其性能[10]。葡聚糖是乳酸菌产生的胞外多糖，安全性高、兼容性好，也具备微生物可降解性，是一种理想的成膜基质材料。葡聚糖基复合膜也具备优异的水蒸气阻隔性能[11]。因此，以明胶和葡聚糖共混为成膜材料有望提升复合膜性能。然而，以明胶和葡聚糖为成膜基材制备复合膜的研究鲜见报道。
精油因其优异的抗菌和抗氧化活性，常用作复合膜中的功能成分[12]。然而，精油是一种复杂的混合物，其化学成分含量和组成因提取方法、生长区域环境和提取部位差异而不同，从而影响其生物活性[13]。因此，以此类精油为活性成分会引发复合膜抗菌和抗氧化性能波动。通过采用高纯度活性物质作为活性成分来构建复合膜，可以有效避免这种缺点。α-生育酚是维生素E 中最具生物活性和最丰富的形式，是经典的脂溶性断链抗氧化剂。香茅醛是香茅精油中的主要化合物，是具有抗菌活性的疏水性醛类化合物。α-生育酚和香茅醛均被单独用作活性包装膜的功能填料，并表现出优异的抗氧化和抗菌活性[14-16]。因此，本研究以香茅醛和α-生育酚分别为抗菌和抗氧化活性成分，以明胶-葡聚糖共混为成膜基质材料，采用流延法制备抗菌抗氧化可降解复合膜。通过扫描电子显微镜、热重分析和红外光谱表征复合膜，分析不同活性成分含量对复合膜的理化、抗菌、抗氧化及扇贝保鲜性能的影响，以期拓宽明胶和葡聚糖的应用范围，为研发新型水产品保鲜包装提供必要的理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜虾夷扇贝：市售，用碎冰覆盖后在1.5 h 内运送至实验室。
乙二胺四乙酸、葡聚糖（70 000 Da）、α-生育酚（96%）、2，2′-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐[2，2′-azinobis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid），ABTS，98%]、1，1-二苯基-2-苦基肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH，98%）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；香茅醛（96%）、三磷酸腺苷（adenosine-5′-triphosphate，ATP，96%）、明胶（来源于鱼）、肌苷酸（inosinic acid，IMP，98%）、二磷酸腺苷（adenosine-5′-diphosphate，ADP，95%）、单磷酸腺苷（adenosine-5′-monophosphate，AMP，98%）、次黄嘌呤核苷（inosine，HxR，98%）、次黄嘌呤（hypoxanthine，Hx，98%）：上海源叶生物科技有限公司；大肠杆菌、腐败希瓦氏菌：上海保藏微生物有限公司。
1.2 仪器与设备
扫描电子显微镜（EVO-10）：德国蔡司股份有限公司；热重分析仪（TGA55）：美国TA 公司；傅立叶变换红外光谱仪（Nicolet IS5）：赛默飞世尔科技（中国）有限公司；质构仪（TA.XT plus）：英国Stable Micro Systems公司；高效液相色谱仪（1260）：美国Agilent 公司；磁力搅拌器（DF-101S）：杭州旌斐仪器科技有限公司；数字千分尺（YHT 115847）：深圳市源恒通科技有限公司；pH 计（F-50）：日本Horiba 公司。
1.3 方法
1.3.1 复合膜的制备
在100 mL 烧杯中依次加入明胶（2.0 g）、葡聚糖（2.0 g）、去离子水（25 mL）和甘油（1.0 g），充分混匀，加入磁力搅拌子后，使用磁力搅拌器在80 ℃条件下搅拌20 min，制备空白复合膜溶液。向空白复合膜溶液中分别加入0.5%（质量分数）的香茅醛和0.5% 的α-生育酚、1.0% 的香茅醛和1.0% 的α-生育酚、1.5% 的香茅醛和1.5%的α-生育酚。同时，每种溶液中加入香茅醛和α-生育酚总质量四分之一的吐温20 作为乳化剂，并在磁力搅拌器中搅拌5 min，制得含有不同活性物质浓度的复合膜溶液。分别取16 mL 超声处理5 min 后的复合膜溶液于13 cm×13 cm 方形培养皿中并在45 ℃下烘干4 h 制备得到0%（空白）、0.5%、1.0% 和1.5%活性复合膜。所有复合膜置于温度为（25±1）℃、湿度为（50±5）%的环境中存放48 h，以备进一步使用。
1.3.2 扫描电子显微镜观察
将复合膜裁剪成1 cm×1 cm，导电胶固定，喷金后经扫描电子显微镜观测获得复合膜微观形貌。通过液氮脆断获得复合膜横截面。
1.3.3 热重分析
将复合膜剪碎，取约10 mg 碎片，通过热重分析仪在氮气条件下测定复合膜的失重曲线。加热速率为10 ℃/min，温度范围为50～600 ℃。
1.3.4 红外光谱分析
取100 mg 溴化钾与5 mg 样品粉末（液氮下磨粉并过200 目筛）压片检测，仪器参数：波数范围4 000～500 cm-1；步长4 cm-1。
1.3.5 厚度的测定
采用数字千分尺（0.001 mm）随机测量复合膜6 个位置厚度。
1.3.6 水蒸气透过率的测定
复合膜水蒸气透过率的测定方法与课题组前期研究方法[17]一致。称量瓶尺寸为40 mm×25 mm，放置环境相对湿度为90%，温度为38 ℃。
1.3.7 不透明度的测定
复合膜的不透明度根据Ben 等[18]的方法进行测定。将复合膜裁切为10 mm×30 mm 的长条，测量其600 nm 处吸光值。不透明度（Op，mm-1）按式（1）计算。
式中：A 为复合膜的吸光值；d 为复合膜的厚度，mm。
1.3.8 机械性能的测定
根据Zhang 等[16]的方法测试复合膜的拉伸强度和断裂伸长率。质构仪参数：复合膜尺寸15 mm×60 mm；夹距40 mm；拉伸速率1 mm/s。
1.3.9 抗菌能力的测定
复合膜的抗菌能力测定依据Ahmad 等[19]的纸片扩散法。平板计数琼脂提前接种100µL 大肠杆菌或腐败希瓦氏菌培养液。将6 mm 复合膜圆片放置于培养皿中央，37 ℃培养24 h，测量抑菌圈直径（mm）。
1.3.10 抗氧化能力的测定
根据Li 等[8]的方法，通过DPPH 和ABTS 法测定复合膜的抗氧化能力。复合膜提取液制备：溶解复合膜（100 mg）于50% 乙醇溶液（5 mL）中，8 000×g 离心5 min 获得上清液即为复合膜提取液。DPPH 工作液制备：将DPPH 溶解于乙醇中，使其浓度为0.2 mmol/L。ABTS 工作液制备：取7.4 mmol/L 的ABTS 溶液（50 mL）与2.6 mmol/L 过硫酸钾溶液（50 mL）混合，避光静置12 h，将混合液稀释至吸光值1.1 左右（732 nm）。取0.5 mL 复合膜提取液与1 mL 的DPPH 工作液混合或10 mL 的ABTS 工作液混合，25 ℃避光孵育0.5 h，测定混合溶液在517 nm（DPPH 法）或732 nm（ABTS 法）处的吸光值，同时以50%乙醇溶液为空白进行测定。DPPH自由基和ABTS+自由基清除率（k，%）按式（2）计算。
式中：A0 为50% 乙醇溶液吸光值；A1 为各复合膜样品溶液吸光值。
1.3.11 复合膜在扇贝保鲜中的应用
将从新鲜扇贝中剥出的贝柱随机分为3 组，分别为未包装组、空白复合膜组、1.5%活性复合膜组，每组30 个贝柱。未包装组即扇贝贝柱不包装，空白复合膜组即扇贝贝柱用空白复合膜包装，1.5%活性复合膜组即用含1.5% 活性成分复合膜包装。3 组样品置于4 ℃贮藏，并间隔3 d 取样检测，共贮藏12 d。每次取样随机取6 个贝柱，每2 个为1 组平行试验。贮藏第0 天的样品为3 组混合样品。
1.3.11.1 pH 值
取绞碎样品（2.0 g）和去离子水（20 mL）混合、均质、室温静置30 min 并离心（4 000×g，5 min）后取上清液，用pH 计测定样品pH 值。
1.3.11.2 硫代巴比妥酸值
硫代巴比妥酸值的测定方法与课题组前期研究方法[17]一致。样品用量为2.0 g，最终结果以1，1，3，3-四甲基氧基丙烷制作的标准曲线计算获得。
1.3.11.3 挥发性盐基氮含量
根据GB 5009.228—2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》对样品的挥发性盐基氮含量进行测定。在250 mL 烧杯中加入绞碎的样品（5.0 g）和去离子水（75 mL），均质后转移至消化管，再加入氧化镁，混匀，经自动凯氏定氮仪测定。
1.3.11.4 K 值
根据Dong 等[20]的方法测定样品的K 值。绞碎的样品（2.0 g）与10% 高氯酸（30 mL）混匀并均质。在4 000×g 下离心5 min 后获得上清液。上清液转移至烧杯中，并依次用10 mol/L、1 mol/L 的NaOH 调节pH 值至6.0～6.4。将上述溶液转移至50 mL 容量瓶并定容，取1 mL 过0.22µm 滤膜后进行高效液相色谱分析，仪器条件和K 值计算公式与课题组前期研究方法[17]一致。
1.3.11.5 菌落总数
菌落总数的测定方法与课题组前期研究方法[17]一致。取5.0 g 绞碎的样品与45 mL 的无菌0.85% NaCl溶液混匀，拍打均质，连续稀释10 倍后取1 mL 接种于平板计数琼脂中，30 ℃孵育72 h 后计算菌落总数[lg（CFU/g）]。
1.4 数据分析
样品平行测定3 次，最终结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 22.0 软件进行显著性分析。通过Duncan 多重比较确定差异显著性（P＜0.05）。
2 结果与分析
2.1 明胶-葡聚糖基复合膜的表征
2.1.1 扫描电子显微镜分析
图1 为不同香茅醛和α-生育酚添加量明胶-葡聚糖基复合膜表面及横截面的微观形貌。
图1 明胶-葡聚糖基复合膜的扫描电子显微镜图
Fig.1 Scanning electron microscope images of gelatin-dextranbased composite films
A～D 分别为0%（空白）、0.5%、1.0%和1.5%活性复合膜的表面扫描电子显微镜图（×5 000）；E～H 分别为0%（空白）、0.5%、1.0%和1.5%活性复合膜的横截面扫描电子显微镜图（×400）。
由图1A 和1E 可知，空白复合膜的表面及横截面光滑、致密、连续、均匀，表明有序网络结构的形成。这是由于成膜基质明胶为亲水性大分子物质，能较好地兼容同为亲水性材料的葡聚糖。图1B～图1D 显示了3 种活性复合膜的表面为不均匀、粗糙和折叠状态，图1F～图1H 展示了3 种活性复合膜的横截面为不连续和多孔的微观形貌，且上述表面和横截面的微观结构状态与活性物质含量成正比。这主要是因为添加的活性物质为疏水性成分，与亲水性基质分子兼容性差导致。疏水性活性物质能够打乱已生成的有序明胶-葡聚糖网络结构，且此种破坏作用与活性物质添加量成正比[10]。此外，由于香茅醛为挥发性醛类化合物，在复合膜制备过程中存在挥发情况，因此活性复合膜横截面呈现多孔结构。在添加阿魏精油的明胶-壳聚糖复合膜中也存在此种蓬松的海绵状微观结构[21]。
2.1.2 热重分析
图2 为不同香茅醛和α-生育酚添加量明胶-葡聚糖基复合膜的热重曲线。
图2 明胶-葡聚糖基复合膜的热重曲线
Fig.2 Thermogravimetric curves of gelatin-dextran-based composite films
图3 为不同香茅醛和α-生育酚添加量明胶-葡聚糖基复合膜的微分热重曲线。
图3 明胶-葡聚糖基复合膜的微分热重曲线
Fig.3 Differential thermogravimetric curves of gelatin-dextranbased composite films
由图2 可知，空白复合膜和3 种活性复合膜均有两个主要的质量损失阶段。第一阶段质量损失为7.01%～9.91%，降解温度为101.82～113.13 ℃，主要由吸收复合膜中的水分挥发导致。其中，空白复合膜（9.91%）的质量损失高于3 种活性复合膜（7.01%～9.03%），可能是因为活性复合膜的疏水性强，吸收的水分少。第二阶段质量损失为62.90%～68.68%，降解温度为248.07～302.11 ℃，主要与基质中甘油、香茅醛、α-生育酚、葡聚糖和明胶的降解有关。如图3 所示，空白复合膜的最大降解温度（Tdmax）为302.11 ℃，略高于3 种活性复合膜的Tdmax（300.44～301.56 ℃）。活性复合膜Tdmax 的降低可能是由于活性成分阻碍了明胶和葡聚糖分子之间的塑化反应[9]。此阶段微小的Tdmax 值变化表明添加香茅醛和α-生育酚对明胶-葡聚糖基复合膜的热稳定性没有影响。添加橙皮精油的明胶-壳聚糖基复合膜中也发现了与本研究相似的热降解图谱[8]。
2.1.3 红外光谱分析
图4 为不同香茅醛和α-生育酚添加量明胶-葡聚糖基复合膜的红外光谱。
图4 明胶-葡聚糖基复合膜的红外光谱
Fig.4 Infrared spectra of gelatin-dextran-based composite films
由图4 可知，917、1 010、1 239、1 540、1 636、2 927、3 285 cm-1 为空白和3 种活性复合膜红外光谱图的典型特征峰。其中1 239、1 540、1 636、2 927、3 285 cm-1分别为酰胺-Ⅲ带的C—N 和N—H 拉伸振动、酰胺-Ⅱ带的N—H 弯曲振动、酰胺-Ⅰ带的C
O 拉伸振动、C—H 拉伸振动和酰胺A 带的N—H 拉伸振动[22-25]，而特征峰917、1 010 cm-1 对应于葡聚糖中的醚键[26]。与空白复合膜的红外光谱图相比，3 种活性复合膜的红外光谱图中未发现明显位移的特征峰，整体红外光谱图与空白复合膜相似，这表明活性成分添加后并未与基质聚合物形成新的作用力。然而，随着活性成分添加量增加，与CH3和CH2中C—H 的对称及非对称伸缩振动对应的特征峰2 927 cm-1 强度增加。通常，甲基及亚甲基中C—H 的对称及非对称伸缩振动多出现在脂类和疏水性物质中[27]。因此，添加活性成分增强了复合膜的疏水性。牛至精油-明胶-壳聚糖复合膜中也未发现峰位移和新特征峰产生，但对比于空白明胶-壳聚糖复合膜，2 928 cm-1和2 864 cm-1处的峰强度有所增强[10]。
2.2 明胶-葡聚糖基复合膜的理化性能
不同香茅醛和α-生育酚添加量对复合膜厚度、水蒸气透过率和不透明度的影响见表1。
表1 含不同浓度香茅醛和α-生育酚复合膜的厚度、水蒸气透过率和不透明度
Table 1 The thickness，water vapor permeability，and opacity of composite films containing different concentrations of citronellal and α-tocopherol
注：同列不同字母表示样本间存在显著性差异（P＜0.05）。
活性成分添加量/%0 0.5 1.0 1.5厚度/mm 0.120±0.002d 0.151±0.004c 0.219±0.007b 0.288±0.011a水蒸气透过率/[×10-11 g/（m·s·Pa）]7.45±0.11a 6.66±0.09b 5.42±0.16c 4.13±0.08d不透明度/mm-1 0.99±0.03d 2.28±0.07c 2.89±0.05b 3.11±0.03a
2.2.1 厚度
由表1 可知，复合膜的厚度与活性物质含量成正比。复合膜基质中葡聚糖和明胶分子间形成相互作用力，基质网络结构紧密，香茅醛和α-生育酚加入后减弱作用力并蓬松网络结构，最终增加复合膜厚度。此外，活性物质含量增加也增加了复合膜基质物质总含量，进一步促使复合膜厚度增加。
2.2.2 水蒸气透过率
水蒸气透过率越低表明复合膜阻隔水蒸气能力越强，可限制被包装食品与环境之间水分转移，抑制食品劣化[8，29]。由表1 可知，复合膜的水蒸气透过率由（7.45±0.11）×10-11 g/（m·s·Pa）显著降低至（4.13±0.08）×10-11 g/（m·s·Pa）（P＜0.05）。这可能是由于疏水性香茅醛和α-生育酚的加入引起油滴聚集，增加了水蒸气通过复合膜扩散的曲折系数，限制了水蒸气的转移[8，29]。Li 等[8]和Walid 等[30]研究发现橘子皮和迷迭香精油也显著降低了明胶-壳聚糖基复合膜的水蒸气透过率。
2.2.3 不透明度
复合膜的不透明度不仅能够直接影响食品的感官，还能够影响光引发的脂质氧化，进而影响被包装食品的品质。由表1 可知，添加1.5%（质量分数）活性成分的复合膜的不透明度是空白复合膜的3.14 倍。较高的不透明度可以有效抑制食品中光敏感性成分的降解，保持食品品质[31]。脂滴会引发光散射，因此基质中以脂滴形式存在活性成分会增加复合膜的不透明度[32]。相似的结果也发现于精油-明胶-壳聚糖复合膜中[28]。
2.3 机械性能
不同香茅醛和α-生育酚添加量对复合膜拉伸强度和断裂伸长率的影响见表2。
表2 含不同浓度香茅醛和α-生育酚复合膜的拉伸强度和断裂伸长率
Table 2 The tensile strength and elongation at break of composite films containing different concentrations of citronellal and α-tocopherol
注：同列不同字母表示样本间存在显著性差异（P＜0.05）。
活性成分添加量/%0 0.5 1.0 1.5拉伸强度/MPa 11.45±0.87a 6.01±0.45b 4.64±0.18c 2.84±0.11d断裂伸长率/%64.16±6.94a 49.55±5.34b 29.27±3.32c 21.58±2.01d
由表2 可知，本研究制备的空白复合膜的拉伸强度与Hosseini 等[9]构建的空白明胶-壳聚糖复合膜拉伸强度相似，分别为（11.45±0.87）MPa 和（10.57±0.19）MPa，但高于以明胶为基质制备的复合[（4.40±0.26）MPa][33]。加入活性成分后，复合膜的拉伸强度显著降低（P＜0.05），这可能与葡聚糖分子与明胶分子间作用力被加入的活性物质降低有关。活性物质会促使复合膜形成不连续网络结构，导致复合膜基质单元承担的作用力差异化，最终导致拉伸强度降低[8]。添加活性物质后复合膜的断裂伸长率显著降低（P＜0.05），与空白复合膜相比，活性复合膜的断裂伸长率降低了22.7%～66.4%。Karami 等[34]构建的3% 西洋蓍草精油-明胶-海藻酸钠复合膜的断裂伸长率为（19.37±1.77）%，低于本研究制备的含1.5% 活性物质的复合膜[（21.58±2.01）%]。断裂伸长率的降低可能与复合膜网络结构中存在的破裂点有关，这些破裂点的形成与以油滴形式存在的活性物质有关[35]。Wu 等[36]发现添加肉桂精油后明胶复合膜的断裂伸长率显著降低。
2.4 明胶-葡聚糖基复合膜的抗菌和抗氧化性能
2.4.1 抗菌性能
图5 为不同香茅醛和α-生育酚添加量明胶-葡聚糖基复合膜对大肠杆菌和腐败希瓦氏菌的抑菌圈直径。
图5 明胶-葡聚糖基复合膜对大肠杆菌和腐败希瓦氏菌的抑菌圈直径
Fig.5 Inhibition zone diameter against Escherichia coli and Shewanella putrefaciens of gelatin-dextran-based composite films
同一指标不同字母表示样本间存在显著性差异（P＜0.05）。
大肠杆菌和腐败希瓦氏菌分别是典型的食品食源性致病菌和水产品特定腐败菌。因此，本研究针对上述两种致病菌和腐败菌进行抗菌性能测试。由图5 可知，空白复合膜和添加0.5%（质量比）活性成分复合膜对大肠杆菌的抑菌圈直径为0，而添加1.0% 和1.5%活性成分的复合膜对大肠杆菌的抑菌圈直径分别为（10.67±1.25）mm 和（16.02±0.82）mm，表明只有在高浓度活性成分（主要是香茅醛，不低于1.0%）条件下复合膜才有大肠杆菌抑制效果。空白复合膜对腐败希瓦氏菌的抑菌圈直径为0，表明其无抑制效果。随着活性成分添加量增加，复合膜对腐败希瓦氏菌的抗菌效果显著增强（P＜0.05）。复合膜对上述两种微生物抑制效果主要源于香茅醛的抗菌活性，香茅醛能够破坏细菌细胞膜的完整性，使细胞内部的物质外泄，最终导致其死亡。
2.4.2 抗氧化性能
采用DPPH 和ABTS 法对复合膜的抗氧化性能进行评价，结果见图6。
图6 明胶-葡聚糖基复合膜的DPPH 自由基和ABTS+自由基清除率
Fig.6 DPPH and ABTS+radical scavenging activity of gelatindextran-based composite films
同一指标不同字母表示样本间存在显著性差异（P＜0.05）。
由图6 可知，空白复合膜具有抗氧化能力，其DPPH 自由基清除率为（14.12±2.67）%，ABTS+自由基清除率为（7.77±1.55）%。其抗氧化能力主要源于基质成分明胶（主要是多肽和氨基酸）和葡聚糖，能够提供电子配对DPPH 自由基和ABTS+自由基，淬灭自由基[26，37]。前期研究同样发现空白明胶膜有DPPH 自由基和ABTS+自由基清除能力[27]。添加香茅醛和α-生育酚显著增强了复合膜的抗氧化能力（P＜0.05），且添加量与抗氧化能力成正比，这主要源于α-生育酚优异的抗氧化性能。前期研究报道含α-生育酚的可降解复合膜具有优异的抗氧化性能[38]。
2.5 明胶-葡聚糖基复合膜对虾夷扇贝贝柱冷藏保鲜效果
2.5.1 pH 值
图7 为明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱pH 值的影响。
图7 明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱pH 值的影响
Fig.7 Effects of gelatin-dextran-based composite films on pH value of refrigerated scallop
由图7 可知，4 ℃贮藏12 d 后，扇贝贝柱的pH 值从6.12±0.04 分别逐渐升高至7.11±0.06（未包装组）、6.99±0.04（空白复合膜组）和6.49±0.06（1.5% 活性复合膜组）。pH 值上升是由于蛋白质及非蛋白含氮物质的降解，以及微生物作用引发的碱性物质（如三甲胺和氨）的积累[17]。从贮藏第3 天开始，1.5% 活性复合膜组的pH 值低于未包装组和空白复合膜组，这主要是由于香茅醛的抗菌作用抑制了微生物的活动，减弱了碱性物质的产生。因此，添加1.5%活性物质复合膜对扇贝贝柱具有较好的保鲜效果。
2.5.2 硫代巴比妥酸值
图8 为明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱硫代巴比妥酸值的影响。
图8 明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱硫代巴比妥酸值的影响
Fig.8 Effects of gelatin-dextran-based composite films on thiobarbituric acid value of refrigerated scallop
脂质氧化会导致水产品酸败并加速蛋白质降解[19]。因此，本研究采用硫代巴比妥酸值评价扇贝贝柱冷藏期间的脂质氧化程度。由图8 可知，3 组扇贝贝柱的硫代巴比妥酸值在贮藏过程中均呈上升趋势，表明不饱和脂肪酸发生了氧化。与未包装组和空白复合膜组相比，1.5%活性复合膜包裹的扇贝贝柱硫代巴比妥酸值呈较低的上升态势，表明1.5%活性包装膜对扇贝贝柱冷藏过程中的脂质氧化可以起抑制作用。这与复合膜中添加的可以淬灭脂质氧化过程中的烷基、过氧自由基等自由基的α-生育酚有关[39]。
2.5.3 挥发性盐基氮含量
图9 为明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱挥发性盐基氮含量的影响。
图9 明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱挥发性盐基氮含量的影响
Fig.9 Effects of gelatin-dextran-based composite films on total volatile base nitrogen of refrigerated scallop
挥发性盐基氮含量是评价水产品腐败的常用指标，是三甲胺、氨和其它挥发性碱性含氮物质的总和[20]。由图9 可知，扇贝贝柱挥发性盐基氮含量的初始值为（10.01±0.79）mg/100 g，与Wu 等[40]的研究结果相似（[10.38±0.20）mg/100 g]。在4 ℃下贮藏12 d 后，未包装组、空白复合膜组和1.5%活性复合膜组的挥发性盐基氮含量分别升高至（36.90±1.28）、（33.30±1.19）、（22.24±1.28）mg/100 g，表明扇贝贝柱品质劣化。上述结果源于微生物产生的外源酶和内源酶的共同作用。通常，挥发性盐基氮含量超过30 mg/100 g 表明水产品已腐败，而低于20 mg/100 g 表明水产品新鲜[41]。结果显示，在贮藏第9 天，未包装组挥发性盐基氮含量超过30 mg/100 g，而整个贮藏时间段的活性复合膜组挥发性盐基氮含量一直未超过30 mg/100 g，这说明1.5%活性复合膜能够保持扇贝贝柱的新鲜度。
2.5.4 K 值
图10 为明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱K 值的影响。
图10 明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱K 值的影响
Fig.10 Effects of gelatin-dextran-based composite films on K value of refrigerated scallop
K 值是评价水产品鲜度的重要指标[12]。由图10可知，新鲜扇贝贝柱的K 值与新鲜草鱼相近[42]，为（7.28±1.15）%。未包装组、空白复合膜组和1.5%活性复合膜组的K 值随贮藏时间延长逐渐升高。K 值升高主要是因为ATP 及其衍生物被降解，而降解过程主要是微生物产生的外源酶和扇贝贝柱的内源酶共同作用引起的[43]。通常，腐败水产品K 值会超过60%，新鲜水产品则低于20%[44]。未包装组的K 值在贮藏的第6 天为（62.88±4.60）%，高于60%，而1.5%活性复合膜组K 值在贮藏的第12 天为（48.40±2.51）%，仍不高于60%。上述结果说明1.5% 活性复合膜能够抑制ATP降解，此作用源于香茅醛的抑菌活性，抑制了微生物产生与ATP 降解相关的酶。
2.5.5 菌落总数
图11 为明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱菌落总数的影响。
图11 明胶-葡聚糖复合膜对冷藏扇贝贝柱菌落总数的影响
Fig.11 Effects of gelatin-dextran-based composite films on total viable count of refrigerated scallop
微生物是影响水产品冷藏品质的重要因素，水产品菌落总数的安全限定值是7.0 lg（CFU/g）[4]。由图11 可知，扇贝贝柱初始菌落总数为（3.18±0.15）lg（CFU/g）。随贮藏时间延长，各组菌落总数逐渐上升，未包装组贮藏第6 天即超过安全限值，为（7.05±0.45）lg（CFU/g）。1.5%活性复合膜组贮藏第6 天比空白复合膜组和未包装组分别低2.20 lg（CFU/g）和2.95 lg（CFU/g）。贮藏第12 天，这一差值进一步分别扩大至2.62 lg（CFU/g）和3.77 lg（CFU/g）。1.5% 活性复合膜组第12 天的菌落总数（[4.50±0.29）lg（CFU/g）]仍低于限定值。结果表明，在明胶-葡聚糖基膜中添加香茅醛和α-生育酚可显著减缓微生物的生长。就菌落总数而言，1.5%活性复合膜可将冷藏扇贝贝柱的货架期延长至少6 d。
3 结论
本研究基于明胶、葡聚糖和不同添加量活性物质（香茅醛和α-生育酚）制备了具有抗菌和抗氧化活性的复合膜，并对其扇贝保鲜性能进行了评价。结果显示，明胶和葡聚糖具有很好的兼容性，而活性物质的加入导致复合膜结构变得不均匀、不连续，同时提升了复合膜的疏水性但未影响其热稳定性。活性物质含量与复合膜的厚度、不透明度、抗菌活性和抗氧化活性成正比，与水蒸气透过率、拉伸强度和断裂伸长率成反比。1.5% 活性复合膜组比未包装组有更好的化学和微生物稳定性。菌落总数结果显示，1.5%活性复合膜可将冷藏扇贝贝柱货架期由6 d 延长至12 d。因此，本研究构建的香茅醛-α-生育酚/明胶-葡聚糖基复合膜在水产品冷藏保鲜方向有良好的应用前景。
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