储存温度和时间对薄膜干燥鸡胸肉的影响:聚合物薄膜在食品保鲜中的新应用
背景
近年来，由于食品中含有人体健康所必需的营养素，消费者对食品的需求量逐渐增加。微生物生长和脂质氧化是食品的主要威胁，不仅减少了食品的保质期，而且对食品工业造成了重大损害。因此，寻找有效的方法来控制或避免食品变质，同时保持高质量和安全是食品工业面临的最重要的挑战之一。因此需要合适的加工和保存技术克服食品中的这一固有问题。
薄膜干燥是利用生物聚合物进行食品保鲜的一种新型干燥方法。由曾晓雄教授和Dr. Fawze Alnadari纳萨尔博士于2021年发现，专利号为CN115536918A已经被公开。近年来，干燥方法越来越普遍，其他干燥方法不仅不利于产品质量特性，还需要高昂的能源成本，特别是对于干燥热敏食品。此外，由于食物有变质的风险，干燥过程通常伴随着其他过程，如腌制、腌制或烟熏，而不是单独应用。因此，加工食品中产生的有害致癌化学物质，如多环芳烃和杂环芳胺，对食品安全构成危害。薄膜干燥技术涉及使用薄膜通过物理和化学吸附和保水来吸收食品中的游离水，为工业应用中抑制微生物生长和延长保质期提供了重要策略。此外，该技术工序简单，同时可用于包装、干燥、食品新鲜度监测和运输。
成果介绍:
图1.图文摘要
图2. SEM表面切片(A)、SEM横截面(B)、AFM-3D高度图像(C)、AFM-3D峰值力误差图像(D)、不同浓度花青素膜的外观(E)、FTIR光谱(F)、X-RD图(G)和DSC热像图(H)
通过使用基于SG和果皮中的花青素（ANC.P）的复合膜，开发了一种在低温（4°C）下干燥牛肉和鸡肉的新方法，同时评估了几种ANC.P浓度（基于SG的0、1、1.5和2%），并通过溶剂浇铸制备了脱水膜。通过TEM、AFM、FT-IR、XRD和DSC对所建立的样品进行了描述，评估了其物理财产、颜色、不透明度、抗菌性、抗氧化性、生物可降解性和pH敏感性财产。与无薄膜的对照样品（分别为4.55%和7.04%）相比，薄膜干燥牛肉和鸡肉在第6天显示出更高的脱水率值（分别为54.58%和72.06%）。结果表明，SG薄膜干燥样品和对照样品相比，SG-ANC.P膜干肉显示出更稳定的pH和颜色、更高的复水率、更好的感官质量和微生物生长抑制，其中对照样品在储存期间显示出最高的总活菌计数值（牛肉和鸡肉分别为6.02和5.16 log CFU/mL）。
图3.不同储存温度对薄膜干燥后鸡肉样品复水率、厚度比、组织结构和复水化的影响
通过15天的薄膜干燥，包括FDCB-（-18）、FDCB-4、FDCB-18、FDCB-28和FDCB-38°C，报告了不同储存温度对薄膜干燥鸡胸肉（FDCB）的影响。除FDCB-（-18）外，储存时间和温度对持水量和含水率都有负面影响。为了确保薄膜干燥鸡肉的质量，对其进行了再水化，并根据颜色值、组织微观结构和硬度进行了评估。结果表明，与低温下的其他样品相比，再水化样品FDCB-28和FDCB-38促进了发红损失并增加了硬度值。此外，低于28°C的储存温度是最好地保持薄膜干燥鸡肉样品的物理化学、抗氧化、微生物和感官质量的最有效策略，其各项指标与鲜肉相似。有趣的是，FDCB-（-18）、FDCB-4和FDCB-18样品在15天内对微生物生长和脂质氧化表现出显著的抑制作用（p < 0.05）。
图4. 不同储存温度下薄膜干燥对鸡肉样品TBARS值(A)和TVC值(C)，电子鼻雷达图(D)，感官属性热图的影响
我们还发现同一时期薄膜干燥对鸡胸肉中微生物的生长和脂肪氧化有明显的抑制作用。原因可能是薄膜干燥的抗氧化性和抗菌特性以及花青素对鸡肉货架期微生物腐败和脂质氧化的抑制作用。此外，不同储存温度对薄膜干燥样品挥发性成分中的有机硫化物、芳香族化合物、有机化合物和甲烷含量也有显著影响。感官分析亦显示，薄膜干燥对鸡肉样品的感官功能没有负面影响，并且增加了鸡肉样品的气味、颜色、质地、外观和整体可接受性。
结论
与其他干燥工艺相比，薄膜干燥技术提供了广泛的定性和定量的新型预处理方法，加快了干燥速度、增加水分扩散、降低能源消耗并改善了最终产品的功能和营养质量属性。此外，传统的干燥方法无法避免细菌污染或储存条件变化造成的损坏，如颜色变化、失去新鲜度和散发气味。
ANC.P的抗氧化和抗菌作用改善了干燥食品的质量特性、安全性和保质期。此外，制备的干燥膜具有正向的生物高分子材料功能，可用于食品包装和干燥应用。本研究为今后干燥装置的研制提供了思路。
创新性/应用前景
储存温度和时间对薄膜干燥鸡胸肉的影响:聚合物薄膜在食品保鲜中的新应用。还有在国际知名学术期刊食品化学(影响因子8.8)发表了题为「一种基于生物高分子脱水膜的食品包装保鲜自然干燥的新方法」的论文。2022-12-30授权发明专利(CN115536918A）。本实用新型专利公开了生物聚合物干燥机作为一种天然的肉类干燥新工艺，可应用于一般食品，推测脱水膜为氧化、微生物抑制提供了关键途径，并且易于生物降解，具有一定广阔的应用前景。医疗和食品行业，以及家庭应用。
学者介绍:
曾晓雄，教授，博士生指导老师。1996年1月至2007年3月在静冈大学、岐阜大学和日本产业技术综合研究所学习与工作，2004年8月作为高层次人才被引进到南京农业大学食品科技学院工作。目前主要从事食品碳水化合物、功能食品与食品纳米技术等方面的教学与科研工作，主持和参与了多项国家自然科学基金、十三五国家重点研究计划、江苏省重点研发计划、教育部博士点基金等项目的研究工作。目前已在Chemical Communications、Molecular Nutrition and Food Research、Journal of Agricultural and Food Chemistry等杂志上发表SCI论文200多篇，论文被引用一万多次，其中14篇论文入选了美国基础科学指标数据库农业科学领域高被引论文，H-指数为63，入选「2022全球食品学者学术影响力TOP100」，入选2020年和2021年度「爱思唯尔2020中国高被引学者」；研究成果获2020年湖南省自然科学奖一等奖；指导的研究生学位论文中有2篇论文获得了江苏省优秀博士学位论文、5篇论文获得了江苏省优秀硕士学位论文。担任International Journal of Biological Macromolecules、Food Materials Research的副主编。
Dr. Fawze Alnadari 纳萨尔，博士，研究员。2019年6月毕业于南京师范大学食品工程专业，获工学硕士学位；2023年6月毕业于南京农业大学食品工程专业，获工学博士学位。在萨那大学农业、食品与环境学院，食品科学与营养系任辅导员、讲师、教辅人员，现任江苏天美健大自然生物工程有限公司研发中心专家。三次在国际教育学获得品学兼优奖（2019-2020、2020-2021，2021-2022）。近5年来，发表SCI论文30多篇，担任Mycology & Mycological Sciences、ACTA scientific agriculture的副主编，担任Food Chemistry, Food Bioscience, Food Chemistry Food Chemistry Advances, Food Security, Ecotoxicology and Environmental Safety Saudi Journal of Biological Sciences的审稿人。研究方向：牛初乳营养成分与其免疫球蛋白，抗衰老胶原蛋白肽营养素，食品功效成分纯化鉴定及营养功能评价，食品风味化学，食品保鲜机制、抗氧化活性、抗微生物。
*感谢论文作者团队的大力支持。
