1、 本科毕业论文 （ 20 届） 生物保鲜抗菌膜的制备及其保鲜南美白对虾的 研究 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 3 ABSTRACT 4 1. 前言 .5 2. 国内外复合生物保鲜膜的研究概述 .6 2.1. 虾类保鲜方法和腐败机理的简介 .6 2.2. 壳聚糖保鲜效果 .7 2.3. 茶多酚保鲜效果 .8 2.4. 复合生物保鲜膜的研究进展 .8 3. 实验材料、主要仪器与试剂 .10 3.1. 实验材料 .10 3.2. 主要仪器 .10 3.3. 主要试剂 .10 4. 实验方法 .11 4.1. 复合生物保鲜膜的制备方法
2、 .11 4.2. 南美白对虾的处理 .11 4.3. 南美白对虾的感官评定 .11 4.4. 南美白对虾 pH 值的测定 .11 4.5. 南美白对虾细菌总数的测定 .12 4.6. 南美白对虾挥发性盐基氮（ TVB-N）的测定 .12 5. 结果和讨论 .13 5.1. 南美白对虾保鲜过程中感官评分 .13 5.2. 南美白对虾保鲜过程中 pH 值的变化 .13 5.3. 南美白对虾保鲜过程中细菌总数的变化 .14 5.4. 南美白对虾保鲜过程中 TVB-N 的变化 .14 6. 结论 .16 参考文献 13 摘要 为了延长 南美白对虾 的保质期，本实验 采用复合生物保鲜的方法，利用水溶性
3、壳聚糖、茶多酚、 L-抗坏血酸配置成保鲜剂，将南美白对虾在保鲜剂中浸泡 3分钟，沥干放入塑料袋中，冷藏在 4度冰箱中，定期采样对其进行感官评定、 pH测定、细菌总数的测定、挥发性盐基氮的测定，观察保鲜膜对南美白对虾贮藏过程中品质变化和细菌的影响。实验结果表明： 10%茶多酚、 5%水溶性壳聚 糖、 10%L-抗坏血酸是最佳复配而成的保鲜剂用于南美白对虾的保鲜效果较好，与空白组相比，可延长细菌总数 2天， 5天内抑制 TVB-N值在 30.0mg/100g以下，维持较低的 pH。 关键词 南美白对虾 ； 茶多酚 ； 壳聚糖 ； L-抗坏血酸；保鲜膜 AbstractIn order to ext
4、end the shelf life of P. vannamei, the present study, complex biological preservation methods, the use of water-soluble chitosan, tea, L-ascorbic acid configured preservative, the preservative vannamei immersed in 3 minutesDrain in a plastic bag, chilled in refrigerator at 4 degrees, regular samplin
5、g and its sensory evaluation, pH determination, the determination of the total number of bacteria, the determination of volatile basic nitrogen were observed on the plastic wrap Penaeus quality during storagechange and Bacteria.The results showed that: 10% polyphenols and 5% water-soluble chitosan,
6、10% L-ascorbic acid is the best compound from the preservative for the preservation of Penaeus better, compared with the control group,total number of bacteria may be extended to 2 days, 5 days, TVB-N value in the inhibition of 30.0mg/100g the following with a low pH. Key wordsPenaeus vannamei; TP;
7、chitosan; L-ascorbic acid;Plastic wrap 1. 前言 随着人们生活水平的日益提高，人们对饮食的要求不断提高。南美白对虾其口味鲜美、营养丰富，深受 消费者的青睐。我国南美白对虾的产量一年比一年高，但是由于虾类水分和蛋白质含量高 (含有约 77%的水分、 20%的蛋白质 )、体型小、死后僵硬期短、体内酚酶含量高，这些特点极易 导致腐败变质，而且很难维持其外观色泽，严重影响经济价值和营养价值。在长距离运输虾类或在大型超级市场出售时，很难对其进行保活，由于目前人们更愿意选择肉质口感比较好的冰鲜保藏虾，所以如何在 0-4的低温条件下延长虾类的保鲜期、维持其感官品质是目
8、前水产工作者广为关注的一大课题。本文研究目的是以壳聚糖、茶多酚、 L-抗坏血酸作为原料做保鲜剂，将虾浸泡在溶液中，使保鲜剂作为膜液覆盖在南美白对虾的表面。尽量使虾体阻氧阻湿。不但满足消费者的需求，更加节省了经济效益。 2. 国内外复合生物保鲜膜的研究概述 2.1. 虾类保鲜方法和腐败机理 的简介 虾因为营养丰富、味道鲜美、经济价值较高，在人们消费水平越来越高的今天，受到了广大消费者的喜爱，它的特点是蛋白质含量高、脂肪含量低，已成为合理膳食结构中不可缺少的重要组分。而我国水产品产量几年来持续保持在 4500 万吨上下，占世界渔业总产量的三分之一左右，连续 15 年居世界第一 1 。在国际贸易中，
9、虾类是竞争较激烈的产品，每年贸易量约为 50 多万吨，贸易额约为 35 亿美元。在世界市场上，特别是在一些经济发达国家，虾类产品的需求量很高。其中鲜度是虾最主要的品质指标，是决定其价格的主要因素。从港台、日本、东南亚等 国际、国内市场对虾类产品需求来看，鲜度好的虾不仅畅销，且价格高；鲜度差的虾恰恰相反。与畜禽类动物和其他一些水产品相比，虾类的特点是： (1)虾类的捕捞或收获期大多为微生物易于生长繁殖的高温季节，且起捕量大，起捕点分散或远离收藏与加工点； (2)产品具有多样性； (3)极容易腐败变质，虾类捕捞后一般很快死亡。虾的头胸部酶活性很强，微生物种类多，由于虾肉水分含量高，营养丰富，适宜腐
10、败微生物的生长繁殖，如果不及时处理，虾体很快变黑，腐败变质。 2 所以如何延长虾类的保鲜期，是重点关注的问题。 虾死后一般可以分为死后僵硬 、自溶和腐败变质 3 个阶段。在开始阶段，虾体内血液循环停止，随即体内氧的供应也停止，因为虾属无脊椎水产动物，其肌肉中的高能磷酸化合物是磷酸精氨酸，所以虾体内糖元经过酵解途径的产物为丙酮酸，丙酮酸在体内蓄积，肌肉 pH 值下降；此时肌肉中的 ATP 分解释放出能量，使虾体温上升，导致蛋白质酸性凝固和肌肉收缩，使肌肉失去弹性而变硬。当体内 ATP 分解完后肌肉逐渐软化而解硬，进入自溶阶段，这时候蛋白质在体内酶的作用下分解成一系列的中间产物及氨基酸和可溶性含氮
11、物。同时，虾体内及其体表沾染上的各种微生物的分解作用也逐渐活跃，产生 了各种酶，在这些酶的作用下，虾的成分进一步被分解，产生腐败分解物，虾体色改变，发出异味，体表失去光泽，呈现“腐败”状态，不堪食用 4 。 由于虾体内存在多酚氧化酶，所以虾类在变质的过程中体表会有明显的黑斑。虾体内的多酚氧化酶主要存在于头胸部和足部，这种酶在冷冻、冰藏和解冻期间仍然保持着活性。在有氧存在的条件下，多酚氧化酶将虾类表面的无色化合物单酚氧化成无色的双酚，进而双酚化合物转变成有色的酮类物质。酚类有很高的活性，极易与氨基酸或蛋白质结合生成黑色素 3 。 虾类的保鲜技术主要是应用化学、物理、生物 等手段对其进行处理，以此
12、来保持其原有的新鲜程度 5 。目前应用于虾类的保鲜技术有低温保鲜、化学保鲜、气调保鲜、生物保鲜、辐射保鲜等。要提高虾类的新鲜度，可以采取一些措施使酶钝化，使微生物失活，以及使各种化学反应速度变慢甚至停止等等。 化学保鲜是利用各种化学物质来抑制或杀死微生物，能够单独使用或与其它保鲜方法配合使用。化学保鲜虽然能够达到一定的效果，但采用化学保鲜这种手段，虾体内某些物质很容易被残留。在当今世界，随着食品安全的越来越被重视，很多化学添加剂已经被禁止使用。化学保鲜在 20 世纪 60 年代之前研究很多， 50 年代时，国内外曾广泛使用广谱性抗菌素 (四环素、金霉素、土霉素等 )对虾类进行保鲜并具有一定的效
13、果；针对虾容易出现的“褐变”现象，常常采用亚硫酸钠等试剂对其进行处理 6 ；近年来国内外先后开发出一些商品用的虾类保鲜护色产品如“虾鲜宝”、“保而鲜”等 6，这些产品的主要有效成分也是具有抗菌和抗氧化作用的化学试剂。然而化学保鲜法具有许多不足之处。 在低温保鲜、化学保鲜、辐射保鲜、气调保鲜、生物保鲜等方法中，以低温保鲜应用得最为广泛。低温保鲜又分为冷冻保鲜和冷藏保鲜。冷冻保鲜是将虾类产品快速冷冻到 -30左 右，进行包冰衣处理，然后再在 -18 -4的低温下保存，在该温度下，虾体的微生物生长受到抑制，虾体内的各种酶反应和化学反应基本上处于停顿状态，因此可以抑制虾的腐败变质 6 。但是采用这种方
14、法的缺点是虾本身的蛋白质在冷冻条件下也会发生一些变性，此外在冷冻过程中虾的肌肉中水分容易挥发丧失，这对解冻后虾的外观和口感带来了不良影响。冷藏保鲜是将虾放于 0 4条件下贮藏，通常有冰藏和冰箱冷藏两种。在该温度条件下，虾体内酶及微生物的活性降低，虾原有的性质得到最大程度的保持，新鲜度改变得很小，其独特的风味得到保证。然 而，冷藏保鲜的最大缺点就是保鲜期短，不利于长距离运输。 6 生物保鲜是利用天然无毒的具有抗菌、抗氧化性的物质，或者采用能够改善虾的品质并且对环境和人体无危害的保鲜技术对食品进行保鲜。主要包括酶技术、可食用膜技术等；或者是使用一些天然的或从动植物内提取的抗菌物质，如乳酸链球菌素、
15、双歧杆菌、壳聚糖、精油等。生物保鲜技术最大的优点就是对环境无污染、对食品无不良影响和对人体无危害，食品科学家们也开始积极拓展生物保鲜的应用范围，努力改善生物保鲜方法的效果。因此在人们越来越关心食品安全性的今天，生物保鲜法具有非常广阔 的前景。 4 气调保鲜则是通过在食品包装内充入惰性气体，抑制食品微生物的生长和酶的作用，从而延长其保鲜期 6 ；辐射保鲜主要是通过对食品进行射线照射以杀灭微生物，达到保鲜的作用。这两种保鲜方法已在果蔬、饮料、乳品、肉制品等以及一些鱼类的保鲜上得到了应用。 4在虾类的保鲜上，刘春泉等曾对虾仁进行辐射保鲜 7；何耀辉等对草虾 12、江津津等对罗氏沼虾 9曾进行过气调保
16、鲜。虽然对虾类采用辐射保鲜和气调保鲜能够取得一定的效果而且安全性高，但是在使用不当的时候还会降低虾的营养品质，对虾的风味有一定的负面影响 。 2.2. 壳聚糖保鲜效果 壳聚糖来自于甲壳素，甲壳素是地球上仅次于纤维素的多糖。壳聚糖是无毒天然的保鲜剂。将甲壳素经化学处理脱乙酰基后即得到壳聚糖。壳聚糖是呈半透明状得固体，颜色为白色或灰白色，略有珍珠光泽，其结构与纤维素相似，是 D-氨基葡萄糖经过 1,4键连接而形成的一种天然的线性阳离子生物聚合物。它无毒、无害、可食用、安全可靠、易于生物降解，不污染环境，有良好的成膜性和光谱抗菌性，其来源广泛，主要来自甲壳类动物，目前广泛用于医药、食品、日用化工、国
17、防、环保、农业等科技领域 15。世界各国的科学家对壳聚糖的开发 及应用研究越来越感兴趣。 壳聚糖是一种具有高效抗菌作用、良好成膜性的高分子聚合物，易于在病原菌细胞壁表明堆积，因此，其抑制机制可能以阻断代谢为主。从而抑制或直接杀灭一些病原菌的生长。壳聚糖分子中的羟基与氨基可与水分子相互作用。具有很高的持水性和保湿型，可以阻碍水产品只能够水分的蒸腾作用，减少水分散失，降低失重率，延缓皱缩。壳聚糖具有较好的吸附性，分子中的羟基和氨基可与许多金属离子发生络合，生成稳定的络合物，是一种天然高分子螯合剂。添加到食品中，易与一些助氧化的金属离子如 Cu2+、Fe3+等相互络合，防止食品 变色，延缓脂肪和富含
18、脂肪食品的氧化酸败和营养质量下降。14其在食品保鲜中具有较高的应用价值， 因其良好的性能已经被广泛的应用于果蔬以及肉制品过得贮藏，它通过在果蔬表面形成聚合物薄膜，一直果蔬的呼吸作用、蒸腾作用、水分蒸发、物质代谢和国色转化等生理生化过程，推迟生理衰老，延长贮藏期，起到保鲜、保持颜色、减低水分散失和延长货架期的作用；另一方面，它是一种植物抗毒素，具有天然抑菌性，可抑制多种食品表面的真菌、细菌。人们对它在多种食物上的涂膜保鲜效果也开始了广泛的研究，并取得了不错的效果。 2.3. 茶多酚保鲜效果 茶多酚 是茶叶中多羟基酚类化合物的混合物，占茶叶干重的 15-30%。茶多酚为白色晶体，由于易发生氧化通常
19、呈淡黄色或红褐色，对热、酸较稳定，略有吸潮性，水溶性的 pH 值在 3-4 之间，碱性条件下易氧化褐变 16。近年来研究表明，茶多酚具有抗氧化和清除自由基、抑制微生物生长的生理活性，在第十一届全国添加剂标准化技术委员会上，我国把茶多酚正式列为食品添加剂。 茶多酚具有良好的抑菌和抗氧化性 ,酚羟基和疏水苯环与蛋白质结合可阻止细菌侵染 ,同时含有的多酚类能提供还原氢 , 起着抗氧化作用。经过预实验和查阅文献资料发现，南美白对虾 的黑变明显超前理化指标的变化，这会严重影响消费者的购买欲。 2.4. 复合生物保鲜膜的研究进展 我国对大多数蛋白质型、多糖型和复合型可食用膜有比较深入的研究和实际应用。但是
20、对可食性生物保鲜抗菌膜的研究却很少，虽然有少量对抗菌剂进行微胶囊化以及在可食用膜中添加一些抗菌剂对食品进行保鲜的应用实例，但是对以多糖为基质的可食性抗菌膜性质的研究以及制备工艺的确立，目前还未见报道。 将抗菌剂混入一种或几种可食性成膜材料中可以制成可食性抗菌膜。在这种膜中，抗菌剂按一定规律缓慢的释放，在较长的时间内逐渐作用于食品，从而持久的抑制或 防止微生物生长 17。 可食性抗菌膜中常用的抗菌剂有：有机酸及其盐、抗菌素等，其它具有防腐效果的化学防腐剂、气体、酶制剂和天然成分也被用于添加到成膜材料中。很多食品腐败变质的重要原因在于其表面微生物的生长和繁殖，如肉品、水产品、果蔬类产品等。而另外一
21、些食品在加工过程中虽然已经有过灭菌处理，但是在贮运和开封后仍然容易被微生物污染。为了避免这些情况的发生，传统的加工方法是在食品中或者在食品的表面添加大量的抗菌剂。但是在实验研究和生产应用中发现，直接将抗菌物质应用于食品的保鲜效果很有限，一方面在抗菌剂与食品的接触 中，抗菌剂很容易与食品中的某些成分发生相互作用而失效，另一方面抗菌剂很快渗透到食品内部，在食品表面这个微生物最易滋生和繁殖的部位不能保持足够的抗菌浓度。 4 可食性抗菌膜中常用的抗菌剂有 :有机酸及其盐、抗菌素等，其它具有防腐效果的化学防腐剂、气体、酶制剂和天然成分也被用于添加到成膜材料中。 可食性抗菌膜是一种比较新颖的概念，现在外国
22、学者在这方面已有一定研究和应用， Sirugusa 将 pediocin 和乳酸链球菌素添加到大豆蛋白和玉米醇溶蛋白膜中，将有机酸添加到海藻酸钙膜中，对肉制品进行涂膜保鲜，试验结果表明 ，这种膜能够抑制病原菌和腐败菌的生长 8;此外， Ming 采用含有丙酸和山梨酸的乳清蛋白膜对法兰克福香肠进行涂膜保鲜，有效的抑制了 L.monocytogenes 的生长 9； Padgett 等人将食品级乳酸链球菌素、溶菌酶加入大豆分离蛋白和玉米醇溶蛋白为基质的膜液，形成的膜具有很好的抑制乳酸菌的效果 ,Dickson 将各种有机酸加入海藻酸钙凝胶，涂膜于牛肉表面，在抑制假单胞杆菌的效果上比直接浸渍有机酸更
23、好 10；也有学者将不同的抗菌物质如有机酸、精油、溶菌酶、乳酸链球菌素等加入各种成膜基质 (蛋白质、多糖、脂质 )，均形成了具有抗菌效果的涂膜。 11 可食性抗菌膜应用于食品时主要有两种方式，一是食品与可食性抗菌膜直接接触，这通常是指直接用于浸渍或喷涂食品的膜液，添加到成膜溶液中的抗菌剂一般是非挥发性的，抗菌剂通过在膜材料与食品之间的扩散而不断进入食品中，起到持久的抑菌作用 ;二是食品与可食性抗菌膜之间存在缝隙，这主要是指经过制膜工艺制备的独立的膜，混入膜材料中的抗菌剂具有挥发性并且耐热性比较好，在这种方式下，抗菌剂主要通过在缝隙、膜材料和食品中的蒸发和迁移达到平衡分布，在食品外部形成一个抑菌
24、的环境。使用可食性抗菌膜 保鲜食品，不仅要使膜具有优良的机械性能和阻隔性能，还需要保证抗菌剂在膜中具有较高的包埋率，同时还要控制抗菌剂从膜材料中释放出的速率与迁移数量，从而使膜具有最佳的抗菌效果。在设计可食性抗菌膜系统时，必须考虑抗菌剂对食品中微生物的生长抑制机制及动力学，使膜中释放出的抗菌剂浓度长期维持在临界抑制浓度之上。 4 3. 实验材料、主要仪器与试剂 3.1. 实验材料 南美白对虾：购自舟山市定海南珍菜场，其平均体长为 910cm，重量为 3242。活着运回实验室，用清水对其清洗除去杂质后，用冰水使虾休眠，作为生虾样品。 碎冰：试验 室自制 壳聚糖、茶多酚、 L-抗坏血酸 均为市售化
25、学试剂。 3.2. 主要仪器 全自动立式压力蒸汽灭菌器 DGC-9140A 上海森信实验仪器有限公司 精密数显酸度计 HHS 型 上海第二分析仪器厂 电子分析天平 BS110S 北京赛多利斯天平有限公司 恒温培养箱 HWS-270 宁波东南仪器有限公司 无菌操作台 SW-CJ-1F 苏州净化设备厂 冰箱 BCD-216E/B 海尔 康卫皿 上海市跃进医疗器械一厂 . 3.3. 主要试剂 试剂 （规格） 厂家 壳聚糖 国药集团化学试剂有限公司 凡士林 （分析纯） 南京金陵石油化工公司 L-抗坏血酸 国药集团化学试剂有限公司 茶多酚 国药集团化学试剂有限公司 亚甲基蓝 (分析纯） 国药集团化学试剂有限公司 甲基红（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司 95%乙醇 （分析纯） 国药集团化学试剂有限公司
