负载紫苏醛的纳米纤维抗菌膜的制备及其在冷鲜鸡肉保鲜中的应用研究
作者单位：江苏大学
学位级别：硕士
导师姓名：刘芳
授予年度：2023年
学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 083201[工学-食品科学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 0702[理学-物理学]
摘 要：近年来,随着肉鸡产业的转型升级,肉鸡的交易方式已由传统的热鲜鸡转变为冷鲜鸡。相比于热鲜鸡,冷鲜鸡在口感、品质和风味上都具有很大的优势。然而,由于鸡肉营养丰富、水分充足、低脂肪含量,即使在低温冷藏条件下,也极易遭到微生物的污染。因此,降低细菌污染水平、延缓冷鲜鸡的腐败变质、延长产品货架期,已成为冷鲜鸡保鲜领域的研究热点。本论文对冷鲜鸡中的腐败微生物进行体外蛋白水解活性和原位腐败潜能评估,找出冷鲜鸡中的优势腐败菌。然后,通过静电纺丝技术制备明胶-壳聚糖/明胶-紫苏醛/明胶-壳聚糖（GC/GP/GC）抗菌纳米纤维薄膜,并对其结构和抗菌性能进行表征。最后,将其应用于冷鲜鸡的抗菌保鲜,研究其实际保鲜效果。本课题的研究内容及结果如下:1.冷鲜鸡肉中腐败菌的腐败潜能评估腐败细菌是导致冷鲜鸡肉腐败的关键因素,本实验对从冷鲜鸡分离的42株细菌菌株进行了研究。首先,利用脱脂乳琼脂培养基对所分离的细菌进行体外蛋白水解酶活性评估,发现不同腐败细菌的体外蛋白水解能力存在差异。其中,隆德假单胞菌J8具有最强的体外蛋白水解酶活性。为了进一步研究腐败菌在鸡肉中的原位腐败潜能,筛选出6株体外蛋白水解能力差异显著的腐败菌,分别是隆德假单胞菌J7和J8、嗜水气单胞菌Q20、中间气单胞菌Q23、热死环丝菌R1和R9,用于原位培养下的腐败潜能评估。结果表明:在鸡肉上培养时,隆德假单胞菌J8表现出最强的原位腐败潜力,具体表现为生长快速、p H、挥发性盐基氮（TVB-N）和多肽增长快速。仅储藏1天,隆德假单胞菌J8的菌落总数就达到6.49 log CFU/g,超过国标允许的上限。当贮藏结束时,隆德假单胞菌J8的菌落总数(9.71±0.04 log CFU/g)、p H（6.50±0.02）、TVB-N（51.42±0.94 mg/100 g）和多肽含量（16.57±0.18 mg/g）都显著高于其他腐败菌。此外,10℃贮藏期间,所有腐败细菌都产生了多种挥发性气味成分,包括硫化物、芳烃化合物、有机硫化物和氢化物等。综合体内外腐败潜能评估结果,发现隆德假单胞菌J8表现出最强的致腐能力。***/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜的制备、表征及其抗菌性能评价以明胶、壳聚糖为载体基质、紫苏醛为抗菌剂,通过静电纺丝技术制备抗菌纳米纤维薄膜。该膜的外层为明胶壳聚糖（GC）抗菌纳米纤维薄膜,中间层为负载紫苏醛的明胶（GP）抗菌纳米纤维薄膜。然后,对GP、GC和GC/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜的微观形态、化学结构和热稳定性等性能进行表征。微观形态结果表明,所有的GP抗菌纳米纤维薄膜的纤维均是光滑的,且随着紫苏醛含量的增加,纤维的平均直径增加;当紫苏醛的添加量为1%、2%（w/v）和3%时,纤维的平均直径分别为105.50±3.15 nm、122.06±3.11 nm和141.98±3.37 nm。根据红外光谱结果,发现负载紫苏醛的GP纳米纤维在2935 cm、2855 cm和1442 cm处出现了紫苏醛的特征峰值,表明紫苏醛被成功地包埋进明胶纳米纤维,但是没有生成新的化学结构。然而,热稳定性结果表明紫苏醛的添加使得抗菌纳米纤维薄膜的热稳定性降低。根据前一章实验结果,以隆德假单胞菌J8、嗜水气单胞菌Q20和热死环丝菌R9作为抑菌对象,评估抗菌纳米纤维薄膜的抑菌效果,发现GP抗菌纳米纤维薄膜具有良好的抑菌性能。为了进一步提高抑菌效果,选用GC抗菌纳米纤维薄膜作为外层,制备GC/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜。结果发现GC/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜对隆德假单胞菌J8、嗜水气单胞菌Q20和热死环丝菌R9均具有明显的抑制区,抑菌圈直径分别为15.93±0.32 mm、17.51±0.23 mm、17.63±0.21 mm。此外,选用GC抗菌纳米纤维薄膜作为外层,还可以显著提高GP纳米纤维薄膜的热稳定性。***/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜在冷鲜鸡肉贮藏中的实际保鲜效果评估将鸡胸肉分别采用托盘（空白对照）、GC/GP/GC和GC/GP/GC包装后,4℃贮藏,通过菌落总数（TVC）、p H、TVB-N等品质指标评估GC/GP/GC的实际抗菌包装效果。结果表明:与空白对照和GC/GP/GC相比,GC/GP/GC包装可以显著延缓鸡肉在贮藏期间的品质恶化。冷藏至第6 d,空白对照组的TVC为6.13 log CFU/g,已超过国标上限;而冷藏至第10 d,GC/GP/GC组的TVC为5.76 log CFU/g,仍低于国标上限。此外,GC/GP/GC组的p H、TVB-N和多肽在贮藏期的变化均显著低于空白对照组。因此,GC/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜在冷鲜鸡肉的保鲜中具有显著的抑菌作用。综上所述,本研究所制备的GC/GP/GC抗菌纳米纤维薄膜对冷鲜鸡具有较好的抗菌保鲜效果,在食品包装领域具有良好的应用前景。
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