《Journal of Food Composition and Analysis》：Physicochemical and microbiological qualities of shrimp (
Litopenaeus vannamei) coated with pectin incorporated with green tea spent extract during refrigerated storage
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本研究旨在探究添加绿茶废料提取物（green tea spent extract, GTSE）和/或乳酸链球菌素（nisin）的果胶（pectin, PEC）基可食性涂膜对冷藏（4 °C）条件下南美白对虾（Litopenaeus vannamei）理化性质及黑
本研究旨在探究添加绿茶废料提取物（green tea spent extract, GTSE）和/或乳酸链球菌素（nisin）的果胶（pectin, PEC）基可食性涂膜对冷藏（4 °C）条件下南美白对虾（Litopenaeus vannamei）理化性质及黑变病（melanosis）形成的影响。研究人员制备了四种涂膜溶液：纯果胶（PEC-1）、果胶+GTSE（PEC-2）、果胶+nisin（PEC-3）以及果胶+GTSE+nisin（PEC-4）。理化表征结果显示，PEC-2具有最小的粒径（583.6 nm）和最高的抗氧化活性（DPPH清除率76.73%，ABTS清除率70.95%）。在12天的冷藏贮藏期间，与对照组相比，所有果胶涂膜处理均有效延缓了pH值升高和重量损失，其中PEC-2和PEC-4表现最佳。质构分析表明，PEC-4涂膜能最有效地保持虾肉的硬度、弹性和咀嚼性。PEC-4涂膜还显著降低了脂质氧化（硫代巴比妥酸反应物，TBARS值）和蛋白质降解（总挥发性盐基氮，TVB-N值），并抑制了黑变病的形成。微生物分析显示，PEC-4涂膜处理的对虾总细菌数（total bacterial count, TBC）和嗜冷菌数（psychrotrophic bacterial count, PBC）在整个贮藏期内均保持在最低水平。综合结果表明，含有GTSE和nisin的果胶基复合涂膜（PEC-4）通过协同抗氧化、抗菌和阻隔机制，有效维持了南美白对虾在冷藏期间的整体品质，延长了其货架期，为水产品绿色可持续保鲜提供了可行策略。
论文解读文章
一、研究背景与意义
水产品以其易消化的蛋白质、矿物质、维生素及健康益处而闻名。据预测，到2029年全球水产品产量将达到2亿吨，其中贝类养殖占比超过70%。在对虾中，南美白对虾（Litopenaeus vannamei）以44.3%的市场份额占据主导地位，全球对虾市场预计到2026年底将达到836亿美元。然而，这类高价值对虾在采后极易发生品质劣变，主要归因于微生物快速增殖、内源性蛋白酶解活性以及黑变病的形成，导致采后加工和贮藏过程中的重大经济损失。尽管对虾天然具有甲壳质外骨骼，能在一定程度上提供结构支撑和温和的阻隔性能，但其多孔结构无法有效控制水分流失、氧化变化、微生物增殖、内源酶活性和黑变病形成。
涂膜技术作为一种环境可持续且高效的方法，在延长易腐食品货架期方面受到广泛关注。果胶（pectin, PEC）是一种从植物细胞壁（尤其是柑橘皮和苹果渣）中提取的天然多糖，因其优异的凝胶形成能力、完全可生物降解性、理化与机械性能以及与食品体系的固有生物相容性，在食品保鲜应用中展现出巨大潜力。此外，将绿茶提取物整合到涂膜和包装膜中，已显示出优异的抗菌和抗氧化性能。全球茶叶加工行业产生大量农业工业废弃物，包括废茶渣和加工残渣，这些废弃物保留了高浓度的儿茶素和多酚类化合物，具有公认的抗氧化和抗菌活性。利用绿茶废料作为功能性添加剂来源，不仅为农业副产品增值，还支持可持续食品生产倡议和循环经济原则。然而，目前关于绿茶废料提取物（green tea spent extract, GTSE）与乳酸链球菌素（nisin）联合掺入果胶基涂膜用于对虾品质控制和保鲜的研究鲜有报道。因此，本研究旨在探究添加GTSE和/或nisin的果胶基涂膜对冷藏条件下南美白对虾理化性质及黑变病形成的影响，为绿色生物聚合物涂膜增强对虾品质和延长冷鲜货架期提供理论依据。
二、主要关键技术方法
研究人员采用微波辅助提取法制备绿茶废料提取物（GTSE）粉末，具体为以40%乙醇和0.01%柠檬酸（pH 5.5）为提取溶剂，在400 W微波功率下进行9个循环共3分钟提取，经旋转蒸发浓缩和冷冻干燥获得GTSE粉末。随后配制四种果胶基涂膜溶液：纯果胶（PEC-1）、果胶+GTSE（PEC-2）、果胶+nisin（PEC-3）、果胶+GTSE+nisin（PEC-4），各配方中果胶、GTSE和nisin的最终浓度分别为1%、0.1%和25 ppm，所有涂膜溶液pH调至5.6±0.1，并经高速超声处理获得均匀溶液。对虾样品购自泰国那空帕通府Salaya码头，分为五组（每组50只，每只10±1 g），四组分别浸涂四种涂膜溶液（4 °C下浸涂10分钟，虾与溶液比例为1:2），一组不涂膜作为对照，处理后于4±1 °C贮藏12天，每3天取样分析。采用pH计、色度仪、粒径分析仪、紫外-可见分光光度计、质构分析仪、Conway微量扩散法、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）测定法、倾注平板法及10点评分法分别测定涂膜溶液理化性质、抗氧化活性、对虾pH、重量损失、质构特性、总挥发性盐基氮（TVB-N）、脂质氧化程度、微生物数量及黑变病程度。
三、研究结果
3.1 果胶基涂膜溶液的理化性质
粒径分析结果显示，不同涂膜配方的Z-平均粒径分别为PEC-1 784.6 nm、PEC-2 583.6 nm、PEC-3 983.5 nm和PEC-4 653.6 nm。PEC-2表现出最小粒径，表明GTSE的掺入增强了果胶基质中的分散性并减少了颗粒聚集；而PEC-3粒径最大，提示nisin的阳离子特性促进了果胶网络中的颗粒聚集。多分散指数（polydispersity index, PDI）值趋势为PEC-3 > PEC-4 > PEC-2 > PEC-1。颜色参数测定显示，GTSE的添加显著降低了涂膜溶液的亮度值（L=47.55），同时提高了红度（a=9.83）和黄度（b*=49.05）值，使其呈现更暗、更偏红黄色的特征，这归因于绿茶提取物中的天然色素。PEC-4表现出中间色值，表明GTSE与nisin的联合添加在保持功能性的同时最小化了对颜色的影响。白度指数（whiteness index, WI）计算显示PEC-2显著低于其他配方（P < 0.05），而PEC-1、PEC-3和PEC-4的WI值在56–60范围内。
3.2 果胶基涂膜溶液的抗氧化活性
DPPH自由基清除活性测定结果显示，PEC-1、PEC-2、PEC-3和PEC-4的抑制率分别为4.67%、76.73%、12.47%和33.04%；ABTS自由基清除活性分别为6.06%、70.95%、17.06%和25.89%。PEC-2对两种自由基均表现出最高的抗氧化活性，表明GTSE的掺入显著增强了自由基清除能力。标准没食子酸对DPPH和ABTS自由基清除的IC50值分别为1.10 μg/mL和1.0 μg/mL。绿茶提取物含有高浓度的酚类化合物，尤其是表没食子儿茶素没食子酸酯和没食子酸等儿茶素类，其抗氧化特性已被充分证实。
3.3 冷藏期间涂膜对虾的理化性质变化
pH测定结果显示，对照组样品的pH从6.64逐渐升高至7.85，在第9天即超过7.6的可接受阈值；所有果胶涂膜处理组的初始pH值较低且pH升高进程更为平缓，其中PEC-2和PEC-4表现出最稳定的pH曲线。pH值的升高与微生物活性及TVB-N形成密切相关。重量损失评估显示，所有处理组在贮藏期间均出现逐渐的水分流失，对照组重量损失最高（从0%至6.43%），而所有果胶涂膜处理组的失水率均有所降低，表明果胶作为有效的阻湿屏障延缓了产品表面水分子的扩散。PEC-2和PEC-4的重量损失低于PEC-1和PEC-3，可能归因于GTSE与果胶中羟基和甲氧基分子的交联作用，从而保持了对虾肉的水分保持特性。
3.4 质构特性
质构分析结果显示，对照组样品的硬度值从2240 g下降至1312 g；而果胶基涂膜在贮藏前6天内有效减缓了硬度变化，贮藏结束时涂膜对虾的硬度范围为1510–1723 g。其中PEC-4涂膜对虾的硬度最高，PEC-3涂膜对虾的硬度最低（P < 0.05）。GTSE与果胶的交联作用保留了对虾的蛋白质完整性，同时PEC-2降低了重量损失、氧化变化和微生物生长，从而抑制了蛋白水解酶活性。内聚性参数在所有处理组中保持相对稳定（0.40–0.45范围），弹性值维持在0.75–0.79范围，表明果胶涂膜有效保护了对虾肌肉结合力。对照组的咀嚼性从929.6 g急剧下降至342.87 g，而果胶基涂膜有效保持了咀嚼性（458.66–578.26 g），其中PEC-4和PEC-2涂膜对虾的咀嚼性显著高于PEC-1和PEC-3（P < 0.05）。
3.5 微生物分析
微生物计数结果显示，对照组的总细菌数（total bacterial count, TBC）和嗜冷菌数（psychrotrophic bacterial count, PBC）在整个贮藏期间持续上升，而所有果胶涂膜处理均有效抑制了微生物增殖。PEC-4涂膜处理的对虾在整个12天贮藏期内TBC和PBC均保持在最低水平，表明GTSE与nisin的协同抗菌作用最为显著。PEC-2也表现出较强的抑菌效果，而PEC-3的效果相对较弱，提示GTSE的抗菌贡献可能大于nisin。
3.6 黑变病评估
黑变病评分结果显示，对照组对虾在冷藏期间黑变病形成最为严重，而果胶涂膜处理均不同程度地延缓了黑变病的发生。其中PEC-4涂膜对虾的黑变病评分最低，表明GTSE与nisin的联合添加在抑制多酚氧化酶介导的黑变病形成方面具有协同效应。
四、讨论与结论
综合讨论表明，果胶基涂膜通过对气体和水分提供阻隔、降低细胞呼吸作用、减少微生物污染和繁殖等机制，有效延长了对虾的冷藏货架期。GTSE的掺入通过氢键和疏水相互作用与果胶形成复合物，增强了涂膜的抗氧化能力；nisin作为一种阳离子抗菌肽，通过与阴离子果胶骨架的静电相互作用发挥抗菌功能。PEC-4配方中GTSE与nisin的协同作用在粒径控制、抗氧化活性、pH稳定性、水分保持、质构维持、脂质氧化抑制、蛋白质降解延缓、微生物控制及黑变病抑制等方面均表现出最佳综合性能。研究结论表明，含有GTSE和nisin的果胶基复合涂膜（PEC-4）通过协同抗氧化、抗菌和阻隔机制，有效维持了南美白对虾在冷藏期间的整体品质，延长了其货架期，为水产品绿色可持续保鲜提供了可行策略，同时实现了绿茶加工废弃物的增值利用，符合循环经济理念。
