基于生物可降解材料的活性包装在熟肉制品中的应用进展

发表时间:2021/3/3   来源:《中国电气工程学报》2020年9期   作者:窦瑶
[导读] 肉制品不仅富含营养,而且还是微生物的良好生长介质。
        窦瑶
        成都职业技术学院
        
        
        摘要:肉制品不仅富含营养,而且还是微生物的良好生长介质。在储运过程中,科学合理的包装方法可以有效抑制肉制品变质,保证肉制品的质量。作为迅速发展的新技术之一,活性包装在除氧,二氧化碳含量控制,抗氧化剂和抑菌剂方面取得了具体的研究成果,并已应用于肉类加工行业。同时,可降解的环保材料可以减少塑料污染,符合绿色生态和环境保护的发展理念,实现食品包装行业的可持续发展。在本文中,为了促进活性包装,基于生物可降解成分的活性包装在肉类加工行业中的应用现状以及这种活性包装对熟肉制品的货架期,脂肪氧化和蛋白质氧化及其机理的影响,适用于熟肉制品,并为相关研究提供理论指导。
        关键字:熟肉制品,有效包装,保质期,有效成分,可生物降解成分
        基金项目:成都职业技术学院科研创新团队(20KYTD07),科研平台(19KYPT01)
        
        1可降解活性包装对熟肉制品微生物生长的影响
        1.1可生物降解的活性包装的抗菌性能
        抗菌包装是一种由抗菌剂制成的抗菌包装,可直接添加到护垫,涂层或基质薄膜中。另外,人们也在寻找可以用作包装材料的天然抗菌聚合物,例如壳聚糖,天然可降解多糖和蛋白质。许多天然抗菌剂的主要来源是草药和香料,它们主要以精油和提取物的形式存在,例如迷迭香精油,牛至精油,肉桂精油,百里香提取物,葡萄籽提取物,多边形提取物和柑桔类水果。源自植物的精油(例如提取物)的抗菌作用主要来自酚类物质(例如丁子香酚和百里酚)。研究表明,植物精油的抑菌作用机制主要包括以下几个方面:1)破坏微生物细胞壁和细胞膜结构,增加细胞膜通透性,使内容物渗出,导致细胞失活甚至死亡; 2)影响蛋白质合成和能量代谢进程,使细菌无法正常生长; 3)抑制菌体生长和分生孢子的产生与萌发;薄膜抗微生物材料的释放取决于几个因素,包括抗微生物材料与聚合物链之间的静电相互作用,渗透性,由于抗微生物剂引起的结构变化以及环境条件。天然抗菌物质的抗菌作用主要是通过分子运输,因此需要对当前肉制品中抗菌物质运输的规律进行进一步研究。过量添加抗菌物质会对肉制品的风味产生不利影响,因此确定合适的用量也很重要。它使用可食用的薄膜作为载体,添加活性成分,并且比直接施用所需的抗菌成分更少,因为精油可以在食物表面缓慢释放。由于抗微生物物质和聚合物链之间的静电作用和渗透作用,活性成分的添加量和释放速率也会影响肉类包装聚合物膜的性能。
        1.2可降解活性包装材料的抑菌性在熟肉制品中的应用
        壳聚糖本身能够减少肉类食品中病原微生物的生长,壳聚糖及其衍生物等分子可作为制作抗菌薄膜的优良材料。相关研究者将壳聚糖和真空包装联合使用研究其对烤猪排品质的影响,结果表明:壳聚糖联合真空包装的抑菌性能较传统包装好,并且烤猪排的感官特性也较传统包装更好。由于壳聚糖黏性较大,当壳聚糖添加量大于2.5%时会导致包装薄膜发黏;而添加量低于2.0%时,壳聚糖薄膜的抗菌性和抗氧化活性不显著。因此,壳聚糖薄膜中的壳聚糖添加量为2.0%~2.5%时,壳聚糖薄膜可发挥抗菌、抗氧化功效,有效抑制微生物生长。28 d贮藏期间,与不添加壳聚糖的真空包装对照组相比,烤猪肉中菌落总数降低了2.53~2.67 (lg(CFU/g)),且不存在发黏现象。但由于壳聚糖的抑菌谱较窄,因此其应用范围有限。最新研究发现,以生物可降解材料为基膜,添加天然提取物质的活性包装膜在熟肉制品中的应用具有可行性。已有研究表明,在包装基质中添加细菌素、酶和多肽类物质,能够延缓肉制品中病原微生物和腐败微生物的生长。抗菌化合物的微囊化有助于改善复合物的稳定性,避免与食品的相互作用,提高抗菌物质的有效活性并延长食品的保质期。此外,对抗菌包装的研究不应局限于发现新的抗菌活性成分和开发新的抗菌包装薄膜,而应进行研究,以更好地将抗菌活性物质的抗菌途径和官能团传导应用到实际生产中。


        2可降解活性包装材料对熟肉制品氧化的影响
        2.2可降解活性包装材料的抗氧化性在熟肉制品中的应用
        为了抑制熟肉制品中脂质和蛋白质的氧化,必须在加工或包装中添加抗氧化剂。Atarts等从13种常用的香料提取物中选择了6种丁香,肉桂,肉豆蔻,豆蔻,迷迭香和甘草的提取物,它们具有较高的总酚含量,并测定其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活性、铁还原能力、金属螯合力和硫代巴比妥酸值,最终选择添加量为0.05%的迷迭香、肉桂和丁香提取物作为熟肉饼贮藏期间的抗氧化剂,结果发现,与对照组相比,添加3 种提取物均能抑制熟肉饼中的脂肪氧化,其效果与添加0.05%丁羟基茴香醚相当,贮藏7 d时处理组肉饼的硫代巴比妥酸值约为对照组的65%。迷迭香萃取物喷涂、迷迭香提取物活性包装薄膜、牛至提取物活性包装薄膜和普通薄膜4 种处理方式对羊排贮藏过程中品质变化的影响。羊肋骨的脂肪氧化程度存在显着差异,其中添加牛至提取物的活性包装膜表现出最强的抗氧化能力,与普通膜相比,添加活性成分的包装膜可以更好地保持样品的感官风味,随着活性成分的添加量的增加,脂质氧化抑制作用增强,并且直接接触活性包装膜的样品的脂肪氧化速率明显低于从顶部空间释放抗氧化剂的样品的脂肪氧化速率,在向可降解薄膜中添加精油并研究了其对脂肪氧化的抑制作用后得出了类似的结论。
        尽管许多研究表明,含有天然抗氧化剂活性成分的薄膜可以有效地延迟氧化过程,但目前尚无关于薄膜制造方法对活性成分的抗氧化能力的影响的报道。与肉制品相关的研究中使用了不同的抗氧化剂,聚合物和肉类基质,因此很难进行整合和比较。因此,未来对肉制品抗氧化剂活性包装的研究倾向于确定抗氧化剂,聚合物和肉制品的类型和含量,并研究成膜方法对肉制品氧化的影响。
        3可降解活性包装材料对熟肉制品肉色的影响
        肉色是影响消费者购买欲望的重要因素,消费者通常通过肉色来评估肉的新鲜度和饮食。影响肉制品颜色的因素很多,包括pH值、加工方法、包装方法、储存条件(温度和时间)和微生物,所有这些因素都会通过改变加工前后肌红蛋白的状态和含量来影响熟肉产品的颜色。肌红蛋白状态的变化高度依赖于氧含量,因此不同的包装方法对肉色的影响更大。当前市场上常用的包装方法是真空包装和气调包装。研究表明,与高氧气调包装相比,一氧化碳改性气氛包装可以更好地保持牛排在存储过程中的肉色稳定性。球蛋白转化为氧肌红蛋白,再被氧化为肌红蛋白,发现乳酸增强剂可与气调包装一起使用,以确保肉的颜色稳定性。近年来,研究人员开始探究活性包装对肉品品质的影响,结果表明,添加绿茶提取物的壳聚糖薄膜能够提高薄膜的抗氧化和抑菌性能,有效抑制冷藏过程中猪肉肠的脂肪氧化和微生物生长,从而保证香肠感官品质和肉色稳定性。Ribeiro-Santos等使用乳清蛋白作为基膜,添加肉桂和迷迭香混合精油(1%~5%)作为抗氧化剂,将其用于包装意大利腊肠,腊肠的脂肪氧化值显著降低,同时增加了肉色稳定性,最终达到延长保质期的效果。
        4结语
        与传统的包装方法相比,基于生物可降解材料的主动包装在改善肉制品质量和延长保质期方面具有明显的优势,但在应用中仍然存在问题。活性成分的添加会改变薄膜的微观结构,从而降低薄膜的拉伸强度。同时,活性成分对高温和高压条件更加敏感,因此其在工业生产中的应用仍然是一个巨大的挑战。并且一些活性包装在体外实验中表现出较高的抑菌抗氧化活性,而在实际应用过程中却出现活性减弱或丧失的现象,因此如何有效保持活性成分的稳定性有待进一步研究。然而,已发现的天然活性成分非常有限,因此需要努力发现更多的天然活性成分,以研究包装和储存期间的作用机理,以及在工业化生产过程中的高温条件下,维持薄膜中天然提取物的抑菌、抗氧化功效及良好的物理性能。
        参考文献:
        [1]周光宏.肉品加工学[M].北京:中国农业出版社,2008:100.
        [2]ATARTS L,CHIRALT A. Essential oils as additives in biodegradable films and coatings for active food packaging[J].Trends in Food Science&Technology,2016,48:51-62.DOI:10.1016/j.tifs.2015.12.001.
        [3]NOGUEIRA A R,KULAY L,et al. Environmental and energy analysis of biopolymer film based on cassava starch in Brazil[J].Journal of Cleaner Production,2017,143:76-89.DOI:10.1016/j.jclepro.2016.12.147.
       
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