儲存溫度和時間對薄膜幹燥雞胸肉的影響:聚合物薄膜在食品保鮮中的新套用
背景
近年來，由於食品中含有人體健康所必需的營養素，消費者對食品的需求量逐漸增加。微生物生長和脂質氧化是食品的主要威脅，不僅減少了食品的保質期，而且對食品工業造成了重大損害。因此，尋找有效的方法來控制或避免食品變質，同時保持高品質和安全是食品工業面臨的最重要的挑戰之一。因此需要合適的加工和保存技術克服食品中的這一固有問題。
薄膜幹燥是利用生物聚合物進行食品保鮮的一種新型幹燥方法。由曾曉雄教授和Dr. Fawze Alnadari納薩爾博士於2021年發現，專利號為CN115536918A已經被公開。近年來，幹燥方法越來越普遍，其他幹燥方法不僅不利於產品品質特性，還需要高昂的能源成本，特別是對於幹燥熱敏食品。此外，由於食物有變質的風險，幹燥過程通常伴隨著其他過程，如腌制、腌制或煙熏，而不是單獨套用。因此，加工食品中產生的有害致癌化學物質，如多環芳烴和雜環芳胺，對食品安全構成危害。薄膜幹燥技術涉及使用薄膜透過物理和化學吸附和保水來吸收食品中的遊離水，為工業套用中抑制微生物生長和延長保質期提供了重要策略。此外，該技術工序簡單，同時可用於包裝、幹燥、食品新鮮度監測和運輸。
成果介紹:
圖1.圖文摘要
圖2. SEM表面切片(A)、SEM橫截面(B)、AFM-3D高度影像(C)、AFM-3D峰值力誤差影像(D)、不同濃度花青素膜的外觀(E)、FTIR光譜(F)、X-RD圖(G)和DSC熱像圖(H)
透過使用基於SG和果皮中的花青素（ANC.P）的復合膜，開發了一種在低溫（4°C）下幹燥牛肉和雞肉的新方法，同時評估了幾種ANC.P濃度（基於SG的0、1、1.5和2%），並透過溶劑澆鑄制備了脫水膜。透過TEM、AFM、FT-IR、XRD和DSC對所建立的樣品進行了描述，評估了其物理財產、顏色、不透明度、抗菌性、抗氧化性、生物降解力和pH敏感性財產。與無薄膜的對照樣品（分別為4.55%和7.04%）相比，薄膜幹燥牛肉和雞肉在第6天顯示出更高的脫水率值（分別為54.58%和72.06%）。結果表明，SG薄膜幹燥樣品和對照樣品相比，SG-ANC.P膜幹肉顯示出更穩定的pH和顏色、更高的復水率、更好的感官品質和微生物生長抑制，其中對照樣品在儲存期間顯示出最高的總活菌計數值（牛肉和雞肉分別為6.02和5.16 log CFU/mL）。
圖3.不同儲存溫度對薄膜幹燥後雞肉樣品復水率、厚度比、組織結構和復水化的影響
透過15天的薄膜幹燥，包括FDCB-（-18）、FDCB-4、FDCB-18、FDCB-28和FDCB-38°C，報告了不同儲存溫度對薄膜幹燥雞胸肉（FDCB）的影響。除FDCB-（-18）外，儲存時間和溫度對持水量和含水率都有負面影響。為了確保薄膜幹燥雞肉的品質，對其進行了再水化，並根據顏色值、組織微觀結構和硬度進行了評估。結果表明，與低溫下的其他樣品相比，再水化樣品FDCB-28和FDCB-38促進了發紅損失並增加了硬度值。此外，低於28°C的儲存溫度是最好地保持薄膜幹燥雞肉樣品的物理化學、抗氧化、微生物和感官品質的最有效策略，其各項指標與鮮肉相似。有趣的是，FDCB-（-18）、FDCB-4和FDCB-18樣品在15天內對微生物生長和脂質氧化表現出顯著的抑制作用（p < 0.05）。
圖4. 不同儲存溫度下薄膜幹燥對雞肉樣品TBARS值(A)和TVC值(C)，電子鼻雷達圖(D)，感官內容熱圖的影響
我們還發現同一時期薄膜幹燥對雞胸肉中微生物的生長和脂肪氧化有明顯的抑制作用。原因可能是薄膜幹燥的抗氧化性和抗菌特性以及花青素對雞肉貨架期微生物腐敗和脂質氧化的抑制作用。此外，不同儲存溫度對薄膜幹燥樣品揮發性成分中的有機硫化物、芳香族化合物、有機化合物和甲烷含量也有顯著影響。感官分析亦顯示，薄膜幹燥對雞肉樣品的感官功能沒有負面影響，並且增加了雞肉樣品的氣味、顏色、質地、外觀和整體可接受性。
結論
與其他幹燥工藝相比，薄膜幹燥技術提供了廣泛的定性和定量的新型預處理方法，加快了幹燥速度、增加水分擴散、降低能源消耗並改善了最終產品的功能和營養品質內容。此外，傳統的幹燥方法無法避免細菌汙染或儲存條件變化造成的損壞，如顏色變化、失去新鮮度和散發氣味。
ANC.P的抗氧化和抗菌作用改善了幹燥食品的品質特性、安全性和保質期。此外，制備的幹燥膜具有正向的生物高分子材料功能，可用於食品包裝和幹燥套用。本研究為今後幹燥裝置的研制提供了思路。
創新性/套用前景
儲存溫度和時間對薄膜幹燥雞胸肉的影響:聚合物薄膜在食品保鮮中的新套用。還有在國際知名學術期刊食品化學(影響因子8.8)發表了題為「一種基於生物高分子脫水膜的食品包裝保鮮自然幹燥的新方法」的論文。2022-12-30授權發明專利(CN115536918A）。本實用新型專利公開了生物聚合物幹燥機作為一種天然的肉類幹燥新工藝，可套用於一般食品，推測脫水膜為氧化、微生物抑制提供了關鍵途徑，並且易於生物降解，具有一定廣闊的套用前景。醫療和食品行業，以及家庭套用。
學者介紹:
曾曉雄，教授，博士生指導老師。1996年1月至2007年3月在靜岡大學、岐阜大學和日本產業技術綜合研究所學習與工作，2004年8月作為高層次人才被引進到南京農業大學食品科技學院工作。目前主要從事食品碳水化合物、功能食品與食品奈米技術等方面的教學與科研工作，主持和參與了多項國家自然科學基金、十三五國家重點研究計劃、江蘇省重點研發計劃、教育部博士點基金等計畫的研究工作。目前已在Chemical Communications、Molecular Nutrition and Food Research、Journal of Agricultural and Food Chemistry等雜誌上發表SCI論文200多篇，論文被參照一萬多次，其中14篇論文入選了美國基礎科學指標資料庫農業科學領域高被引論文，H-指數為63，入選「2022全球食品學者學術影響力TOP100」，入選2020年和2021年度「愛思唯爾2020中國高被引學者」；研究成果獲2020年湖南省自然科學獎一等獎；指導的研究生學位論文中有2篇論文獲得了江蘇省優秀博士學位論文、5篇論文獲得了江蘇省優秀碩士學位論文。擔任International Journal of Biological Macromolecules、Food Materials Research的副主編。
Dr. Fawze Alnadari 納薩爾，博士，研究員。2019年6月畢業於南京師範大學食品工程專業，獲工學碩士學位；2023年6月畢業於南京農業大學食品工程專業，獲工學博士學位。在薩那大學農業、食品與環境學院，食品科學與營養系任輔導員、講師、教輔人員，現任江蘇天美健大自然生物工程有限公司研發中心專家。三次在國際教育學獲得品學兼優獎（2019-2020、2020-2021，2021-2022）。近5年來，發表SCI論文30多篇，擔任Mycology & Mycological Sciences、ACTA scientific agriculture的副主編，擔任Food Chemistry, Food Bioscience, Food Chemistry Food Chemistry Advances, Food Security, Ecotoxicology and Environmental Safety Saudi Journal of Biological Sciences的審稿人。研究方向：牛初乳營養成分與其免疫球蛋白，抗衰老膠原蛋白肽營養素，食品功效成分純化鑒定及營養功能評價，食品風味化學，食品保鮮機制、抗氧化活性、抗微生物。
*感謝論文作者團隊的大力支持。
