《Foods》：Application of Chitosan-Based Coatings Incorporating Sea Fennel Essential Oil and Rosemary Extract on the Chemical and Microbiological Characteristics of Sardine (Sardina pilchardus) and Gilthead Seabream (Sparus aurata)
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可食性涂膜因其生物可降解性、无毒性和通过降低脂质氧化及微生物腐败来延长冷藏鱼类货架期的潜力，在食品工业中引起了越来越多的关注。本研究评估了基于壳聚糖或壳聚糖-明胶、并富含海茴香（Crithmum maritimum L.）精油和迷迭香（Rosmarinus o
可食性涂膜因其生物可降解性、无毒性和通过降低脂质氧化及微生物腐败来延长冷藏鱼类货架期的潜力，在食品工业中引起了越来越多的关注。本研究评估了基于壳聚糖或壳聚糖-明胶、并富含海茴香（Crithmum maritimum L.）精油和迷迭香（Rosmarinus officinalis）水提物的生物活性可食涂膜对鱼类品种依赖性的有效性。研究人员选取了两种生化特性截然不同的亚得里亚海鱼类——富含脂质的中上层沙丁鱼（Sardina pilchardus）和低脂底栖金头鲷（Sparus aurata），对其进行涂膜处理并在4 °C条件下贮藏。通过感官评价、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）、蛋白水解指数、总挥发性盐基氮（TVB-N）及微生物学分析监测品质变化。贮藏期间，脂质氧化、蛋白水解和TVB-N含量均有所增加，尤其在沙丁鱼中更为显著。基于壳聚糖的涂膜在抑制蛋白水解降解方面比壳聚糖-明胶涂膜更为有效，尽管两种配方均未能显著限制沙丁鱼的脂质氧化。相比之下，涂膜在保持金头鲷品质方面效果更佳。这些结果表明，可食涂膜的性能强烈依赖于鱼类品种，反映了生化组成和主要腐败途径的差异。研究结果也强调了涂膜配方的重要性，特别是单一聚合物与共混体系的选择，对于开发不同鱼类产品的有效保鲜策略具有重要意义。
基于壳聚糖及壳聚糖-明胶复合涂膜结合海茴香精油与迷迭香提取物对沙丁鱼和金头鲷冷藏品质影响的系统研究解读
一、研究背景与意义
全球范围内，食物浪费、环境污染以及食品系统的可持续性问题日益严峻，这推动了新型保鲜和包装策略的开发，尤其针对鱼类等高易腐产品。传统鱼类包装多依赖多层不可降解塑料，难以回收且造成长期污染，与循环经济目标和日益严格的环保政策相悖。同时，传统保鲜手段高度依赖冷链资源。因此，亟需转变保鲜系统的设计思路，将部分保鲜功能直接转移至食品表面。在此框架下，可食性涂膜作为保护性屏障和功能性界面，能够调节贮藏期间的理化和微生物过程，有望减少对外部多层塑料包装的依赖，同时维持产品品质与安全。
可食性涂膜不仅可作为半透性屏障限制氧气、水分等环境因素对鱼体表面的影响，减缓氧化及其他劣变反应，还可作为生物活性物质如抗氧化剂和抗菌剂的载体，在腐败反应最集中的食品表面实现靶向递送。然而，其开发需符合欧盟相关法规，如关于食品接触材料中活性物质的法规以及食品添加剂法规。在成膜材料中，壳聚糖和明胶因其成膜能力、生物相容性、抗菌和抗氧化特性而备受关注，但单一聚合物与共混体系（如壳聚糖-明胶聚电解质复合物）的性能差异，及其与活性成分的相互作用仍需系统评估。植物源活性成分方面，迷迭香是公认的抗氧化和抗菌来源，其水提物已被证实具有较高活性；而海茴香作为一种沿海盐生植物，其精油在鱼类保鲜中的应用尚未被充分研究，这为生物多样性利用和新天然成分开发提供了契机。将活性成分包埋于壳聚糖基质中，可借助聚合物网络保护挥发性化合物并实现缓慢释放，从而延长并靶向其生物活性。然而，此前尚无研究全面评估壳聚糖-明胶基涂膜结合迷迭香水提物和海茴香精油对不同腐败机制的鱼类（如沙丁鱼和金头鲷）品质的影响。因此，本研究旨在通过对比不同聚合物基质、活性成分和鱼种间的涂膜性能，为开发可持续的鲜鱼保鲜策略提供更实用的方法和比较评估。
二、主要技术方法
研究人员从克罗地亚萨格勒布鱼市购得沙丁鱼（Sardina pilchardus），从当地水产养殖企业Cromaris d.d.获得金头鲷（Sparus aurata）鱼片。迷迭香水提物通过微波辅助提取制备，海茴香精油购自商业来源。分别配制1.5%（w/v）壳聚糖（CS）和明胶（GEL）溶液，并按25:75比例混合制备壳聚糖-明胶（CS/GEL）复合配方，随后分别添加0.5%（m/v）海茴香精油或20%（v/v）迷迭香提取物。空白对照为含相同浓度乙酸但不含生物聚合物的水溶液。鱼样在捕获当日浸入涂膜液2 min，沥干后于4 °C贮藏。沙丁鱼采用质量指数法（QIM）进行感官评价；脂质氧化程度通过硫代巴比妥酸反应物（TBARS）测试测定；蛋白水解指数通过Cd-茚三酮衍生化法测定；pH值和总挥发性盐基氮（TVB-N）分别采用电位法和直接蒸馏法测定；微生物分析包括总需氧嗜温菌、肠杆菌科、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和亚硫酸盐还原菌的检测，均采用标准化ISO方法。统计分析采用单因素和双因素方差分析（ANOVA）及Tukey多重比较检验。
三、研究结果
3.1 感官分析
所有沙丁鱼样品，无论处理方式如何，均在贮藏第8天达到29个扣分点的拒收限值，表明涂膜未能显著延长沙丁鱼的感官货架期。线性QIM模型拟合度极佳（R2 = 0.9846–0.9964），各处理组斜率相近，其中壳聚糖+迷迭香提取物（CS + R）组斜率略低（a = 3.3627），提示品质劣变速率略有减缓，但未产生实际意义上的货架期延长。这反映了小型中上层鱼类快速腐败动力学带来的保鲜挑战，同时芳香植物提取物中的挥发性及酚类化合物可能对涂膜鱼类的感官属性产生不利影响。
3.2 脂质氧化
沙丁鱼TBARS初始值为0.08–0.20 mg MDA/kg，贮藏期间快速升高，第8天达到7.56–13.84 mg MDA/kg，反映其高脂含量和对氧化腐败的高度敏感性。金头鲷TBARS值全程显著较低（最大2.5 mg MDA/kg），证实其较高的氧化稳定性。这种差异可归因于脂质含量和组成的差异：沙丁鱼平均脂质含量约6.42%，多不饱和脂肪酸（PUFA）占总脂肪酸43.6%，其中二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）合计占38.3%；金头鲷脂质含量约1.88%，PUFA占30.2%，EPA和DHA合计仅占14.4%，以油酸为主的单不饱和脂肪酸占主导（45.9%）。值得注意的是，贮藏结束时对照组TBARS值反而较低，这与TBARS值在贮藏期间先升后降的非线性行为有关，因为丙二醛（MDA）并非终产物，可参与次级反应或因挥发性而损失。双因素方差分析显示，涂膜处理对沙丁鱼TBARS无显著影响（p = 0.677），说明在本实验条件下涂膜未对脂质氧化产生明确的抑制作用。总体上，含迷迭香提取物的涂膜表现出较强且较一致的抗氧化效果，可能归因于其水提物较高的溶解性；海茴香精油效果中等但不稳定。
3.3 蛋白水解指数
沙丁鱼和金头鲷的蛋白水解指数在贮藏期间均呈上升趋势，沙丁鱼最终值（4.32–6.10 mg Leu/g）高于金头鲷（2.57–3.60 mg Leu/g）。在沙丁鱼中，壳聚糖基涂膜抑制蛋白水解降解的效果优于壳聚糖-明胶涂膜，表明单一聚合物体系在控制内源酶介导的蛋白降解方面更为有效。双因素方差分析显示，涂膜处理对沙丁鱼蛋白水解指数有显著影响（p < 0.01），且处理与贮藏时间存在显著交互作用（p = 0.001）。
3.4 pH值和TVB-N
沙丁鱼初始pH值为6.25–6.54，金头鲷为5.98–6.48。贮藏期间所有处理组pH值均略有升高，贮藏结束时对照组pH值普遍高于涂膜组。涂膜样品pH值上升较慢可能与微生物和蛋白水解活性降低有关。TVB-N初始值沙丁鱼为17.50–19.61 mg/100 g，金头鲷为14.74–16.12 mg/100 g，证实了良好的初始品质。贮藏结束时，沙丁鱼TVB-N升至23.04–33.43 mg/100 g，金头鲷升至18.93–24.54 mg/100 g。壳聚糖涂膜结合海茴香精油或迷迭香提取物的处理组在两种鱼中均表现出比壳聚糖-明胶涂膜更低的TVB-N值，表明壳聚糖基质可能是更有效的活性成分载体，通过抑制微生物生长延缓了氨、三甲胺等挥发性腐败代谢物的积累。
3.5 微生物学分析
沙丁鱼对照组在第8天可视为腐败，而壳聚糖+海茴香精油（CS + SF）处理组表现最佳，第8天后仍无可检出微生物，这归因于壳聚糖与海茴香精油的协同抗菌作用。其他处理组第8天总需氧嗜温菌水平约为104 CFU/g，均未超过国际食品微生物规格委员会（ICMSF）设定的105 CFU/g上限。金头鲷初始微生物载量较低，对照组第7天达到105 CFU/g上限；空白组货架期维持至第11天，表明初始冲洗步骤有效去除部分微生物负载。壳聚糖处理组抗菌效率最高，第11天总需氧嗜温菌计数为6.30 × 104 CFU/g。肠杆菌科细菌仅在部分样品中检出且随时间增加，提示可能来自处理或取样过程中的污染。所有样品均未检出沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和亚硫酸盐还原梭菌。
四、讨论与结论
研究讨论指出，壳聚糖涂膜优于壳聚糖-明胶共混涂膜可能归因于共混体系中壳聚糖的部分质子化氨基与明胶结合，减少了可用于抗菌作用的游离阳离子位点；同时明胶作为蛋白质可能被蛋白水解性腐败菌利用，成为鱼体表面的额外营养源。此外，涂膜与鱼体的接触方式存在差异：金头鲷鱼片中涂膜直接接触肌肉组织，而整条沙丁鱼中涂膜仅接触皮肤。整条未去内脏沙丁鱼的感官变化（如眼睛、鳃和腹部完整性）主要由自溶过程驱动，包括消化酶活性，表面涂膜难以有效控制，这解释了为何CS + SF涂膜完全抑制微生物生长却未能延长沙丁鱼感官货架期。
研究结论表明，壳聚糖和壳聚糖-明胶可食涂膜的有效性具有物种和生物聚合物依赖性，凸显了腐败机制和鱼类内在组成的重要性以及应用匹配组合的必要性。在沙丁鱼中，所有涂膜均未显著延长感官货架期（第8天均达QIM拒收限值），也未显著限制脂质氧化（TBARS高达13.84 mg MDA/kg）；尽管壳聚糖+海茴香精油涂膜在贮藏期间使需氧嗜温菌保持在检出限以下，但未延长这种富含脂质的中上层鱼类的货架期。在金头鲷中，壳聚糖单独处理使需氧嗜温菌计数在第11天前保持在105 CFU/g以下，而对照组第7天即超过此限值；金头鲷脂质氧化保持较低水平（TBARS ≤ 2.5 mg MDA/kg），壳聚糖基涂膜更为有效，含海茴香精油或迷迭香提取物的处理组优于壳聚糖-明胶涂膜，表明单一聚合物体系是所测活性成分更合适的载体。贮藏时间是影响两种鱼品质变化的主要因素，显著影响所有评估参数（p < 0.001）。涂膜处理显著影响沙丁鱼的蛋白水解指数、pH和TVB-N，而金头鲷所有测量参数均受样品类型显著影响。处理与时间的显著交互作用表明涂膜有效性随贮藏时间变化。两种鱼中，涂膜样品通常比对照表现出更低的pH和TVB-N值，壳聚糖涂膜在限制蛋白水解、TVB-N形成和微生物生长方面优于壳聚糖-明胶涂膜。这些结果表明，仅靠微生物抑制可能不足以大幅延长沙丁鱼货架期，强调了小型中上层鱼类快速腐败动力学和高易腐性。可食涂膜应针对目标鱼种进行优化，尤其需重视富脂鱼种的抗氧化保护。由于样品物种、来源和形态存在差异，观察到的差异应视为趋势而非纯粹的物种特异性响应。
