负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜监测猪肉新鲜度_赵文鹏.pdf

第 14 卷 第 2 期 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 Vol.14 No.2 2023 年 1 月 Journal of Food Safety and Quality Jan.,2023 基金项目:国家自然科学基金项目(82000791)、江苏省自然科学基金项目(BK20220585)、中国博士后自然科学基金面上项目(2022M712692)、扬州市“绿扬金凤计划”优秀博士项目(YZLYJFJH2021YXBS172)、扬州市重点研发计划(社会发展)项目(YZ2022076)、扬州大学大学生科技创新基金项目(X20220894)Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China(82000791),the Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20220585),the Postdoctoral Science Foundation of China(2022M712692),the“Lvyang Jinfeng Plan”Excellent Doctoral Program of Yangzhou(YZLYJFJH2021YXBS172),the Yangzhou Key Research and Development Plan(Social Development)Project(YZ2022076),and the Undergraduate Science and Technology Innovation Fund Project of Yangzhou University(X20220894)*通信作者:李松南,博士,助理研究员,主要研究方向为食品生物化学。E-mail: 王 君,博士,讲师,主要研究方向为食品营养与代谢。E-mail:*Corresponding author:LI Song-Nan,Ph.D,Assistant Professor,Institutes of Agricultural Science and Technology Development,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China.E-mail: WANG Jun,Ph.D,Lecturer,School of Tourism and Cuisine,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China.E-mail: 负载花青素的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜 监测猪肉新鲜度 赵文鹏1,刘雅楠1,张 迅1,李松南2*,王 君1*(1.扬州大学旅游烹饪学院,扬州 225127;2.扬州大学农业科技发展研究院/教育部农业与 农产品安全国际合作联合实验室,扬州 225009)摘摘 要要:目的目的 静电纺丝“绿色”制备负载花青素(anthocyanin,A)的玉米醇溶蛋白(zein,Z)纳米纤维膜,通过对其颜色变化达到可视化和实时监测肉制品新鲜度的效果。方法方法 以 A 为指示剂,Z 为纺丝原料,通过静电纺丝法制备 A/Z 纤维膜,表征其基本结构,验证其在盐酸和氨水环境中的颜色响应,并进一步将其应用于猪肉新鲜度监测。结果结果 A/Z 纤维膜的表观为粉红色,平均厚度为 98.6 m,由平均纤维直径为 646.5 nm 的光滑均匀纳米纤维构成,并在盐酸和氨水环境中具有明显的颜色响应。猪肉 4贮藏实验中,第 4 d 的 A/Z 纳米纤维膜的猪肉总挥发性盐基氮(total volatile basic-nitrogen,TVB-N)含量达到 21.9 mg/100 g,达到腐败阈值,并且其色差与猪肉 TVB-N 含量具有显著关联(r2=0.9652)。结论结论 A/Z 纳米纤维膜可作为一种潜在的通过色差变化监测肉制品新鲜度的智能标签,为实现绿色、环保和安全地监测肉类新鲜度提供了良好的研究思路。关键词关键词:花青素;玉米醇溶蛋白;静电纺丝;智能标签;猪肉新鲜度;总挥发性盐基氮 Monitoring pork freshness using zein nanofibrous film loaded with anthocyanin ZHAO Wen-Peng1,LIU Ya-Nan1,ZHANG Xun1,LI Song-Nan2*,WANG Jun1*(1.School of Tourism and Cuisine,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China;2.Institutes of Agricultural Science and Technology Development/Joint International Research Laboratory of Agriculture and Agri-product Safety of the Ministry of Education of China,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China)ABSTRACT:Objective To prepare zein(Z)nanofibrous film loaded with anthocyanin(A)by a“green”electrospinning,and achieve visualization and real-time monitoring of the freshness of meat products via color change.Methods With A as the indicator and Z as the spinning material,A/Z fibrous film was obtained by DOI:10.19812/ki.jfsq11-5956/ts.2023.02.01284 食 品 安 全 质 量 检 测 学 报 第 14 卷 electrospinning,then its basic structure was characterized,its color responses to hydrochloric acid and ammonia environment were verified,and its application in monitoring pork freshness was further explored.Results A/Z fibrous film showed pink in appearance with an average thickness of 98.6 m,which was composed of smooth uniform nanofibers with an average fiber diameter of 646.5 nm,and its color responses were observed apparently in both hydrochloric acid and ammonia environment.In the experiment of pork storage at 4,the total volatile basic-nitrogen(TVB-N)content of pork with A/Z nanofibrous film reached 21.9 mg/100 g on the 4th day,reaching the threshold of spoilage,and its chromatism was significantly related to the TVB-N content of pork(r2=0.9652).Conclusion A/Z nanofibrous film can be used as a potential intelligent label to monitor the freshness of meat products through chromatism change,which provides a good research idea for monitoring of meat freshness greenly,environmentally friendly,and safely.KEY WORDS:anthocyanin;zein;electrospinning;intelligent label;pork freshness;total volatile basic-nitrogen 0 引 言 肉类是人们膳食结构中较为重要的一类食品,可提供人体每天所需的大部分蛋白质、脂肪、无机盐和维生素等营养物质,具有较高的营养价值1。但肉类中含有较高含量的蛋白质(10%20%)和脂肪(10%30%),很容易发生腐败变质,从而引发食品安全问题2。肉类在腐败变质过程中,由于致腐微生物的滋生及蛋白质和其他含氮物质的分解等一系列生物或化学反应会产生挥发性胺类(二甲胺、氨气和三甲胺等),导致贮藏环境 pH 发生变化,可通过一些对环境 pH 敏感的化学或天然指示剂的颜色响应变化得以呈现,从而可实现智能化和可视化监测肉类新鲜度3。利用指示剂颜色变化的监测方法可增强肉眼观测的可视化程度,更为简单快捷;随着环境 pH 的变化而引起指示剂不同的颜色变化,更为实时智能,在食品智能包装领域中极具应用潜力4。静电纺丝是一种利用高压电场将高分子聚合物加工形成微/纳米级超细纤维的技术5。若将指示剂负载到静电纺丝纤维膜上,可赋予其随周围环境 pH 改变而发生颜色变化的特点,以提高其对肉类新鲜度的智能监测效果6。张星晖等7以溴麝香草酚蓝为指示剂结合静电纺丝技术制备出了一种玉米醇溶蛋白(zein,Z)纤维膜,其对金枪鱼肉的新鲜度具有优良的指示效果:随着金枪鱼肉的贮藏时间延长,其响应颜色逐渐由橙黄色变为墨绿色最后变为深蓝色。潘凯等8以溴甲酚紫为指示剂结合聚乳酸和聚乙烯基吡咯烷酮作为静电纺丝原料制备了一种高敏感指示肉类新鲜度的纤维膜并应用于肉类保鲜中,结果发现,当肉类处于新鲜状态时,纤维膜为黄色;肉类逐渐变质后,纤维膜变为紫色。上述研究表明,静电纺丝纤维膜负载指示剂可实现通过观测颜色变化达到实时、直观、智能监测肉类新鲜度的效果,但上述指示剂或静电纺丝原料存在着生物相容性和食品安全等问题5,还需要进一步优化升级。花青素(anthocyanin,A)是自然界中植物果实和鲜花色彩的重要来源,主要来自于蓝莓、桑葚、黑枸杞、葡萄、玫瑰和兰花等深色植物9。在一定 pH 范围内,花青素呈现不同的颜色和分子结构(红色的黄烊盐离子、蓝色的醌式碱、无色的甲醇假碱和黄色查尔酮),是一种天然 pH 响应的颜色指示剂10。A 负载于静电纺丝纳米纤维膜作为智能标签并应用于肉类新鲜度监测的研究也有相关报道,如静电纺丝 A/聚乳酸纳米纤维膜监测羊肉新鲜度(红粉色浅粉色白色)11和静电纺丝紫苏 A/醋酸纤维素纳米纤维膜监测猪肉新鲜度(玫瑰红蓝紫色浅黄色)12,但上述静电纺丝所使用的有机溶剂和合成高分子聚合物均涉及食用安全和绿色环保等问题4,均不适合应用于食品贮藏与保鲜领域中,天然生物基聚合物和绿色溶剂是未来静电纺丝纳米纤维膜的重要发展方向之一。Z 是玉米蛋白中重要组分之一,是一种天然高分子生物聚合物,来源丰富,安全无毒,具有良好的生物降解性、生物相容性以及成膜性,是一种优良的静电纺丝原料13。因此,本研究基于静电纺丝“绿色”制备了一种负载 A 的 Z 纳米纤维膜,即“食品级”A/Z 纳米纤维膜,表征了其基本结构(表观、厚度分布、微观形态和纤维直径分布),并验证了其在盐酸和氨水环境中的颜色响应行为,最后将其应用于猪肉新鲜度监测,深入解析了肉制品腐败变质过程中 A/Z 纳米纤维膜颜色变化的响应机制,