壳聚糖/猪小肠黏膜蛋白复合膜负载姜黄素用于延长鸡胸肉货架期的研究

《Foods》:Development and Characterization of Chitosan/Porcine Small Intestinal Mucosal Protein Composite Film Incorporated with Curcumin to Extend the Shelf-Life of Chicken Breast

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月29日 来源:Foods 6.0

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  研究人员通过将壳聚糖(CS)、猪小肠黏膜蛋白(PSIMP)与姜黄素(CUR)共混,成功开发了基于多糖/蛋白/多酚的复合膜,用于鸡胸肉的短期冷藏保鲜。结果表明,添加2% CUR使断裂伸长率提升18.4%,3% CUR将水接触角从53.4°显著升至72.5°。CS

  
研究人员通过将壳聚糖(CS)、猪小肠黏膜蛋白(PSIMP)与姜黄素(CUR)共混,成功开发了基于多糖/蛋白/多酚的复合膜,用于鸡胸肉的短期冷藏保鲜。结果表明,添加2% CUR使断裂伸长率提升18.4%,3% CUR将水接触角从53.4°显著升至72.5°。CS/PSIMP/CUR3膜的水蒸气透过率与吸油率分别降低30%与64%。在鸡胸肉全冷藏期内,相较对照组,CS/PSIMP/CUR3膜包装使细菌增殖降低34%;贮藏7 d后,其总活菌数(TVC)为5.57 log CFU/g,挥发性盐基氮(TVB-N)为13.36 mg/100 g,均低于腐败阈值(6 log CFU/g与15 mg/100 g)。此外,离心损失与蒸煮损失分别下降19%与32%。该复合膜还显著减缓了冷藏鸡胸肉中肌苷酸(IMP)的降解。所提策略可为开发具抗菌与阻隔性能的新型易腐肉制品包装提供借鉴。
研究背景方面,全球环境关切与传统石油基塑料包装不可降解之间的矛盾日益突出,白色污染与食品腐败高损耗率制约食品工业可持续发展。天然大分子如壳聚糖(CS, chitosan)虽具备生物相容、可降解与成膜性,但强亲水性导致纯CS膜在高湿冷链下吸水膨胀、氧与水蒸气阻隔差。复合改性成为优化CS膜的核心路径,但与多糖、蛋白、纳米粒等复配时常面临界面相容差、微孔缺陷及过量填料损伤力学稳定性等问题。猪小肠黏膜蛋白(PSIMP)源自肝素提取废弃物,富含黏蛋白与活性肽,可通过氢键、静电与疏水交联优化CS基质;植物多酚姜黄素(CUR)含α,β-不饱和β-二酮结构,具抗氧化、抗菌与自由基清除能力。研究人员假设PSIMP与CUR可协同改善CS膜理化性质并借CUR活性延长食品货架期,因而开展本研究。论文发表于《Foods》。
关键技术方法上,研究人员以CS为基质、PSIMP经木瓜蛋白酶酶解制备为改性组分、CUR为功能活性物,按CS:PSIMP质量比4:1共混浇铸成膜(CUR添加量0、1、2、3% w/w,相对CS与PSIMP干重)。鸡胸肉样本取自广州江村黄鸡(75日龄),切片2 cm厚,分四组薄膜包装于4℃冷藏,于0、1、3、5、7 d(TVB-N增测9 d)取样。膜表征涵盖厚度、拉伸强度(TS)与断裂伸长率(EB)、水接触角(WCA)、色度(Lab*)、水蒸气透过率(WVTR)、吸油率(OAR)、溶胀与溶解度、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC);肉品指标含TVB-N(微量扩散法)、TVC(GB 4789.2-2016)、离心损失、蒸煮损失、IMP与次黄嘌呤(Hx, hypoxanthine)(HPLC法)。
研究结果部分,3.1膜物理性能中,厚度随CUR增至3%由90升至120 μm;TS由34.2 MPa降至23.3 MPa(2% CUR)后持平,EB于2% CUR达83.1%(增18.4%)后回落,表明低量CUR起增塑作用、3%聚集损紧凑性;WCA由53.4°升至72.5°(3% CUR),跨过65°亲疏水分界。色度上L略升、a由负转正、b*与黄度指数Y1显著增大,源于CUR本征橙黄。WVTR与OAR随CUR上升而降,CUR3组较无CUR组WVTR降30%、OAR降64%;含水量、溶胀度、溶解度同步下降,证CUR酚羟基与CS/PSIMP形成氢键封闭亲水基团。3.2结构表征中,SEM显示无CUR膜截面多孔裂痕,CUR3组截面更密实但存局部CUR结晶聚集;FTIR未现新峰,表明以物理相互作用为主;DSC吸热峰由92.8℃移至98.2℃,反映分子链运动受限;XRD于17.2°出新弱峰且原8.3°/11.8°峰强减弱,间接证氢键扰动晶序。3.3实肉应用中,TVB-N于7 d时CUR3组13.36 mg/100 g(低于15阈值),9 d升至15.53;TVC于7 d CUR3组5.57 log CFU/g,较CS/PSIMP组8.41降34%;离心损失20.83%、蒸煮损失增幅32.45%,均低于对照;IMP 7 d残留率CUR3组最高(降61.66%),Hx积累最低(8.44 mg/100 g),证CUR缓释抑菌抗氧化减缓IMP→Hx。
讨论与结论部分,研究人员指出CUR与CS/PSIMP间氢键微调原晶序、优化网络,使力学与疏水性提升,3% CUR使阻隔性适配冷藏肉包装;CUR3膜抑菌降TVB-N与失水,显著延货架期。PSIMP作为肠黏膜废渣高值化路径具环保与经济双重意义。但作者明言未定量膜内CUR实际留存与释放曲线,无法剥离“释放CUR”与“CS/PSIMP物理阻隔”各自贡献;PSIMP基膜走向产业前需解决原料溯源、初始菌载、提取残留、致敏性、蛋白迁移、宗教饮食限制及中试放大问题。结论确认CUR可作CS/PSIMP活性膜有效改性剂,猪小肠黏膜蛋白具备可食包装原料前景,为肝素副产高值化与壳聚糖基食品包装研发提供参考。
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