本发明属于保鲜剂制备与应用技术领域，涉及一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法及应用。
背景技术：
肉制品工业多采用热加工、冷冻及添加防腐剂等方式保鲜，但热加工和冷冻技术对冷鲜肉的质量和营养价值造成一定的损害，化学防腐剂对人体又有潜在的毒性，因此研究和开发绿色环保的保鲜材料和方法已成为广大学者研究的重点。可食用膜是近些年发展起来的一种能有效减少冷鲜肉汁液流失和控制微生物污染的防腐保鲜技术。可食用膜结合天然保鲜剂不仅可以有效增强抑菌效果，还能弥补可食用膜在抑菌性能方面的缺陷，扩大了可食用膜的应用范围。
乳糖酸是发酵乳制品中的一个组分，也是一种功能性食品成分，近些年，作为酸化剂、抗老化剂和矿质元素促吸收剂，其在焙烤行业、乳品行业中的应用越来越广泛。2011年，作为抗氧化剂、稳定剂、凝胶剂，美国FDA已经批准将其使用在糕点类食品中，作为矿质元素强化剂，美国FDA还同意将其应用到功能性饮料和钙补充剂中。在饲料中添加乳糖酸可以促进禽类对钙离子的吸收，提高蛋壳的硬度。此外，在肉及肉制品中加入乳糖酸，冷冻后可以减少水分损失；在冷鲜肉及肉制品的保藏中可以有效的抑制革兰氏阴性菌，延长肉及肉类制品的货架期。丹麦的诺维信公司和美国的学者已经在此方面申报了专利。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法，该制备方法简单方便易于推广，利用该方法制备的复合膜液可食用，绿色环保，可替代传统的化学保鲜方法。
本发明的另一个目的是提供一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂在冷鲜肉保鲜方面的应用，冷鲜肉经复合保鲜剂浸泡处理，可减缓冷鲜肉表面水分流失、微生物繁殖、脂肪氧化及挥发性盐基氮值的增加，还具有一定的护色效果，能保持冷鲜肉特有的风味，延长冷鲜肉的货架期。
本发明所采用的技术方案是，一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法，该方法具体是按照以下步骤进行的：
S1、室温下，将一定量的壳聚糖加入蒸馏水中充分搅拌均匀，边搅边滴加冰醋酸，滴加完毕后，将其放置于55～60℃的水浴中充分搅拌至溶液澄清，搅拌完成后在室温下静置30～60min形成壳聚糖膜液，其中冰醋酸的体积百分比浓度为1％，壳聚糖的浓度为0.01～0.015g/mL；
S2、室温下，将一定量的明胶加入蒸馏水中，将其放置于55～60℃的水浴中充分搅拌直至完全溶解形成明胶膜液，其中明胶的浓度为0.01～0.015g/mL；
S3、将S1所得到的壳聚糖膜液和S2所得到的明胶膜液共混，得到透明的壳聚糖和明胶共混液；
S4、在S3所得到的壳聚糖和明胶共混液中添加乳糖酸，充分搅拌使其混合均匀，得到透明共混膜液，然后用NaOH调节共混膜液至pH为6形成乳糖酸复合成膜保鲜剂，其中乳糖酸的浓度为0.02～0.04g/mL。
进一步地，S3中所述壳聚糖膜液与明胶膜液的体积比为1:1。
进一步地，S4中所述NaOH的浓度为1mol/L。
上述制备方法所得到的乳糖酸复合涂膜保鲜剂在冷鲜肉保鲜方面的应用，该应用具体是按照以下步骤进行的：
(1)冷鲜肉的预处理：将屠宰场里经过冷却、排酸的猪外脊在无菌环境中剔除外脊表面的一层筋膜以及多余的脂肪和结缔组织，将肉分割成290～310g的块状放置于4℃冰箱内冷藏备用；
(2)涂膜处理：将分割完的肉块在预先配制好的保鲜剂溶液中浸泡1～3min，然后取出置于沥水网内沥干3～5min；
(3)冷藏：将沥干后的冷鲜肉置于聚乙烯塑料托盘内在4℃冰箱内冷藏。
本发明的有益效果是：(1)乳糖酸复合涂膜保鲜剂制作简单方便易于推广；(2)乳糖酸复合涂膜保鲜剂可食用，绿色环保，可替代传统的化学保鲜方法；(3)冷鲜肉经乳糖酸复合涂膜保鲜剂浸泡处理，可减缓冷鲜肉表面水分流失、微生物繁殖、脂肪氧化及挥发性盐基氮值的增加，还具有一定的护色效果。能保持冷鲜肉特有的风味，延长冷鲜肉的货架期；(4)在肉及肉制品中加入乳糖酸，冷冻后可以减少水分损失，在冷鲜肉及肉制品的保藏中可以有效的抑制革兰氏阴性菌，延长肉及肉类制品的货架期。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
实施例1
一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法，该方法具体是按照以下步骤进行的：
S1、室温下，称取2.5g的壳聚糖加入150mL蒸馏水中充分搅拌，边搅边滴加2.5mL的冰醋酸，滴加完毕后，用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于60℃的水浴中搅拌60min至溶液澄清，搅拌完成后在室温下静置30min形成壳聚糖膜液；
S2、室温下，称取2.5g的明胶加入150mL的蒸馏水中充分搅拌，搅拌完成后用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于55℃的水浴中充分搅拌直至完全溶解形成明胶膜液；
S3、将S1所得到的壳聚糖膜液和S2所得到的明胶膜液按体积比为1:1共混，得到透明的壳聚糖和明胶共混液；
S4、在S3所得到的壳聚糖和明胶共混液中添加10g乳糖酸，充分搅拌30min使其混合均匀，得到透明共混膜液，然后用浓度为1mol/L的NaOH调节共混膜液至pH为6形成乳糖酸复合成膜保鲜剂。
上述制备方法所得到的乳糖酸复合涂膜保鲜剂在冷鲜肉保鲜方面的应用，该应用具体是按照以下步骤进行的：
(1)冷鲜肉的预处理：将屠宰场里经过冷却、排酸的猪外脊在无菌环境中剔除外脊表面的一层筋膜以及多余的脂肪和结缔组织，将肉分割成300g的块状放置于4℃冰箱内冷藏备用；
(2)涂膜处理：将分割完的肉块在预先配制好的保鲜剂溶液中浸泡1min，然后取出置于沥水网内沥干5min；
(3)冷藏：将沥干后的冷鲜肉置于聚乙烯塑料托盘内在4℃冰箱内冷藏，取4℃冰箱内冷藏0、3、6、9、12天的肉样测定其TVB-N值、TBA值、pH值、汁液流失率、色度值及菌落总数，每个样品做三个重复。空白组(没有经过复合保鲜剂处理)的冷鲜肉的货架期为4天，经复合保鲜剂处理的冷鲜肉较空白组的货架期延长至第6天。
实施例2
一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法，该方法具体是按照以下步骤进行的：
S1、室温下，称取3.75g的壳聚糖加入150mL的蒸馏水中充分搅拌，边搅边滴加2.5mL的冰醋酸，滴加完毕后，用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于60℃的水浴中搅拌60min至溶液澄清，搅拌完成后在室温下静置30min形成壳聚糖膜液；
S2、室温下，称取3.75g的明胶加入150mL的蒸馏水中充分搅拌，搅拌完成后用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于55℃的水浴中充分搅拌直至完全溶解形成明胶膜液；
S3、将S1所得到的壳聚糖膜液和S2所得到的明胶膜液按体积比为1:1共混，得到透明的壳聚糖和明胶共混液；
S4、在S3所得到的壳聚糖和明胶共混液中添加10g乳糖酸，充分搅拌30min使其混合均匀，得到透明共混膜液，然后用浓度为1mol/L的NaOH调节共混膜液至pH为6形成乳糖酸复合成膜保鲜剂。
上述制备方法所得到的乳糖酸复合涂膜保鲜剂在冷鲜肉保鲜方面的应用，该应用具体是按照以下步骤进行的：
(1)冷鲜肉的预处理：将屠宰场里经过冷却、排酸的猪外脊在无菌环境中剔除外脊表面的一层筋膜以及多余的脂肪和结缔组织，将肉分割成300g的块状放置于4℃冰箱内冷藏备用；
(2)涂膜处理：将分割完的肉块在预先配制好的保鲜剂溶液中浸泡1min，然后取出置于沥水网内沥干5min；
(3)冷藏：将沥干后的冷鲜肉置于聚乙烯塑料托盘内在4℃冰箱内冷藏，取4℃冰箱内冷藏0、3、6、9、12天的肉样测定其TVB-N值、TBA值、pH值、汁液流失率、色度值及菌落总数，每个样品做三个重复。空白组(没有经过复合保鲜剂处理)的冷鲜肉的货架期为4天，经复合保鲜剂处理的冷鲜肉较空白组的货架期延长至第6天。
实施例3
一种乳糖酸复合涂膜保鲜剂的制备方法，该方法具体是按照以下步骤进行的：
S1、室温下，称取3.75g的壳聚糖加入150mL的蒸馏水中充分搅拌，边搅边滴加2.5mL的冰醋酸，滴加完毕后，用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于60℃的水浴中搅拌60min至溶液澄清，搅拌完成后在室温下静置30min形成壳聚糖膜液；
S2、室温下，称取3.75g的明胶加入150mL的蒸馏水中充分搅拌，搅拌完成后用蒸馏水将其定容至250mL，然后放置于55℃的水浴中充分搅拌直至完全溶解形成明胶膜液；
S3、将S1所得到的壳聚糖膜液和S2所得到的明胶膜液按体积比为1:1共混，得到透明的壳聚糖和明胶共混液；
S4、在S3所得到的壳聚糖和明胶共混液中添加20g乳糖酸，充分搅拌30min使其混合均匀，得到透明共混膜液，然后用浓度为1mol/L的NaOH调节共混膜液至pH为6形成乳糖酸复合成膜保鲜剂。
上述制备方法所得到的乳糖酸复合涂膜保鲜剂在冷鲜肉保鲜方面的应用，该应用具体是按照以下步骤进行的：
(1)冷鲜肉的预处理：将屠宰场里经过冷却、排酸的猪外脊在无菌环境中剔除外脊表面的一层筋膜以及多余的脂肪和结缔组织，将肉分割成300g的块状放置于4℃冰箱内冷藏备用；
(2)涂膜处理：将分割完的肉块在预先配制好的保鲜剂溶液中浸泡1min，然后取出置于沥水网内沥干5min；
(3)冷藏：将沥干后的冷鲜肉置于聚乙烯塑料托盘内在4℃冰箱内冷藏，取4℃冰箱内冷藏0、3、6、9、12天的肉样测定其TVB-N值、TBA值、pH值、汁液流失率、色度值及菌落总数，每个样品做三个重复。空白组(没有经过复合保鲜剂处理)的冷鲜肉的货架期为4天，经复合保鲜剂处理的冷鲜肉较空白组的货架期延长至第9天。
针对冷鲜肉冷藏过程中易发生腐败变质等问题，通过测定空白组和实施例1-3冷藏过程中挥发性盐基氮(TVB-N)、脂肪氧化度(TBA)、pH、汁液流失率、色度值以及菌落总数等指标，考察乳糖酸复合涂膜保鲜剂对冷鲜肉冷藏过程中各指标的影响。每个实施例均重复3次，试验数据采用SPSS17.0软件进行数据处理和分析。以下各表中的数据均采用平均值±标准差的形式。
下列各表中同行肩标用小写字母表示，同列肩标用大写字母表示。同行肩标小写字母不同表示组内有统计学差异(p＜0.05)；同列肩标大写字母不同表示组间有统计学差异(p＜0.05)；同行肩标小写字母相同表示组内无统计学差异(p>0.05)；同列肩标大写字母相同表示组间无统计学差异(p>0.05)。
p值(P-Value，Probability，Pr)，即概率，反映某一事件发生的可能性大小。统计学根据显著性检验方法所得到的p值，一般以p<0.05为有统计学差异。
表1 4℃贮藏期间不同处理的猪肉菌落总数对数值的变化结果
从表1中可知，0～9天空白组菌落总数一直增加，到第9天时，空白组菌落总数己经超过了冷鲜肉的标准(参照GB/T 9959.2—2008《分割鲜、冻猪瘦肉》：菌落总数≤1×106CFU/g)，而实施例1-3经乳糖酸复合涂膜保鲜剂处理的肉样仍在鲜肉范围内，这可能是因为壳聚糖和明胶的成膜性以及壳聚糖本身的抑菌性，使得部分腐败微生物的繁殖受到抑制。第9天后各组间的菌落总数对数值有统计学差异(p<0.05)，且实施例3处理的肉样，腐败菌的繁殖明显低于实施例1-2和空白组，说明乳糖酸浓度的增加在冷鲜肉冷藏过程中的抑菌能起到增效的作用。其中空白组在第12天时菌落总数对数值呈下降趋势，可能是由于冷鲜肉表面出现干耗使得细菌生长受到抑制。
表2 4℃贮藏期间不同处理的猪肉TVB-N值(mg/100g)的变化结果
从表2中可知，在整个冷藏期间内，空白组和实施例1-3的TVB-N值均呈现上升趋向，是因为肉中蛋白质在酶和微生物的作用下，被降解为氨及胺类代谢产物，使TVB-N值增加。实施例1-3的TVB-N值低于对照组(p<0.05)，可能是因为壳聚糖-明胶的成膜性，以及壳聚糖本身的抑菌性抑制了部分好氧微生物的繁殖，使TVB-N值增加缓慢。第3天到第12天实施例2TVB-N值明显低于实施例1，说明在乳糖酸添加量相同的条件下，增加壳聚糖-明胶的浓度对冷鲜肉保鲜有增效的作用。根据GB2707-2016《食品安全国家标准鲜(冻)畜、禽产品》挥发性盐基氮(mg/100g)≤15，空白组在第9天超过了15mg/100g指标值。实施例1-3在第9天仍处于鲜肉范围内。
表3 4℃贮藏期间不同处理的猪肉TBA值(mg/kg)的变化结果
从表3中可知，实施例1-3与空白组比较，TBA值增加缓慢，这是因为复合膜的成膜性使得肉表面覆盖了一层保护屏障，减少了肉表面空气的流通从而降低了脂质的氧化。第3天后，实施例3的TBA值低于实施例1-2和空白组(p＜0.05)，说明含0.04g/mL浓度的乳糖酸复合涂膜液能降低脂质的氧化。通常鲜肉制品的最大TBA值在0.7～1，超过即认为是产生氧化酸败，不能食用，空白组在第6天时，已经开始发生酸败，不可食用，而实施例1-3仍在新鲜肉制品的最大TBA范围内，仍可食用。且实施例组3在第9天后才开始发生腐败。
表4 4℃贮藏期间不同处理的猪肉pH值的变化结果
从表4中可知，3～12天空白组pH呈现增加趋势(p<0.05)。第9天到12天，实施例1-3的pH增加缓慢，明显低于空白组(p<0.05)。
表5 4℃贮藏期间不同处理的猪肉汁液流失率(％)的变化结果
从表5中可知，第3天到第12天实施例1-3的汁液流失率值低于空白组(p<0.05)，说明壳聚糖-明胶复合膜液能减少冷鲜肉表面水分的流失。且实施例3与实施例1-2和空白组间有统计学差异，说明乳糖酸浓度的增加对减少冷鲜肉的汁液流失可能起一定的作用。在整个冷藏期间实施例1-3和空白组的汁液流失率值变化有统计学差异(p<0.05)，实施例1-3与空白组相比增加缓慢。
表6 4℃贮藏期间不同处理的猪肉色度L*值的变化结果
L*值表示亮度值，L*值越大表示肉品的光泽度越好。从表6中可以看出，第6天到第12天空白组的L*变化存在差异(p<0.05)，实施例1-3的L*值下降的幅度较空表组小，亮度值较为稳定。实施例3能维持冷鲜肉储藏过程中较好的亮度。
表7 4℃贮藏期间不同处理的猪肉色度a*值的变化结果
a*值表示红度值，主要取决于肉中肌红蛋白的颜色和氧化状态。从表7中可以看出，空白组的a*值整体呈现显著性增加。而实施例1-3较空白组增加缓慢，说明涂膜处理能减缓肉的氧化程度。实施例3红度值的增加速度明显低于实施例1-2(p<0.05)，说明乳糖酸浓度的增加能减缓肉冷藏过程中的氧化。
表8 4℃贮藏期间不同处理的猪肉色度b*值的变化结果
b*表示黄度，b*值过高表明肉品氧化加剧，有大量细菌繁殖。从表8中可以看出，空白组b*值较实施例1-3增加明显(p<0.05)，说明涂膜处理能抑制冷鲜肉冷藏过程中的肉品的氧化。其中实施例2和实施例3的b*值无统计学差异(p>0.05)，说明乳糖酸的添加量对冷鲜肉冷藏过程中的b*值影响不大。
感官评定
感官评定小组由10名人员组成，通过感官评定观察肉的色泽、气味、粘液和整体的接受程度。感官评价分为十个阶段：颜色(10＝无变色；7＝轻微变色；0＝极不可接受)；气味(10＝非常可取；7＝轻微的异味；0＝极不可接受的)；粘液形成(10＝无粘液形成；7＝轻微的粘液形成；0＝非常不可接受的)，和整体的接受程度(10＝非常可取；7＝轻微不可接受的；0＝极不可接受的)。评分得分低于4定义为不可接受。所得评分去掉相差异最大的数值，取几何平均值。结果如下：
表9 4℃贮藏期间不同处理的猪肉感官品质变化的结果
-表示肉样已腐败未评定。
从表9中可以看出，颜色评分随贮藏期增加而下降，空白组颜色得分均低于实施例1-3(p<0.05)，且空白组在第6天已经达到了不能接受的分数。实施例1-3在第6天感官评分仍在可接受的范围内。猪肉在保藏时期颜色的变化是由于食物的保藏期间微生物生长和脂质氧化所致。所以乳糖酸对于抑制微生物生长和脂质氧化有一定促进作用。
综合以上感官、理化及微生物指标可知，实施例1和实施例2能使冷鲜肉的货架期能延长至第6天。实施例3能使冷鲜肉的货架期延长至第9天。