Food Hydrocolloids│开发基于海藻酸钠/钾掺杂碳点的活性水凝胶吸水垫，用于冷鲜肉的保鲜

政务 2024-08-02 12:30 江苏

冷鲜肉因其丰富的膳食蛋白质、矿物质和其他营养成分等优点而受到中国消费者的喜爱。但冷鲜肉容易受到微生物污染，且相对较高的含水量使其在储存过程中容易渗出血水，从而不仅影响其质量，促进微生物生长，还会进一步缩短其保质期。因此，采用适当的方法来改善冷鲜肉的贮存质量并延长其保质期势在必行。

东北农业大学食品学院刘骞教授团队在Food Hydrocolloids 期刊上发表了题为Development of active hydrogel absorbent pads based on sodium alginate/potassium-doped carbon dots for chilled pork preservation.（开发基于海藻酸钠/钾掺杂碳点的活性水凝胶吸水垫，用于冷鲜肉的保鲜）的研究论文。该研究将掺钾碳点（K-CDs）添加到海藻酸钠（NaAlg）水凝胶中，以产生高强度、抗菌、抗氧化的NaAlg水凝胶吸水垫（NaAlg/K-CD），旨在为传统冰鲜猪肉吸水垫提供了另一种解决方案，进一步推动了鲜肉保鲜技术的进步。

研究成果

图2.（A）经冷冻干燥循环的样品的断裂表面形貌；（B）NaAlg/K-CDs和NaAlg/GDL吸水垫的水接触角；（C）NaAlg/K-CDs和NaAlg/GDL吸水垫的溶胀率和吸水率；（D）NaAlg/K-CDs吸水垫的DPPH和ABTS自由基清除活性。不同的字母表示显著差异（P < 0.05）。

水凝胶吸水垫的表征包括物理表征和化学表征。吸水垫的断裂表面形态、水接触角、溶胀比和吸水率可以从不同角度反应吸水垫的理化性质。实验结果表明，掺杂碳点的海藻酸钠水凝胶抗菌吸水垫（NaAlg/K-CDs）相比于海藻酸钠水凝胶吸水垫（NaAlg/GDL）具有更小的孔隙和更加紧密的三位网络结构，且自疏水K-CD的存在以及NaAlg/CaCO3体系中的Ca²⁺的释放均显著增加了制备吸水垫的吸水性能，从而在储存过程中更好地保持冷鲜猪肉的质量。同时吸水垫中K-CDs优异的释放能力赋予了吸水垫一定抗氧化活性。

图3. （A）冷鲜猪肉的TVC值；（B）冷鲜猪肉贮存过程中的主坐标分析；（C）相对丰度；（D）铜绿假单胞菌（前）、霉菌和酵母菌（后）菌落计数。

将制备的水凝胶吸水垫应用于冷鲜猪肉的包装中，分别与木纤维纸组和不处理进行对照。结果显示冷鲜猪肉在贮藏期间，吸水垫猪肉TVC的含量低于对照组，表明吸水垫有利于抑制细菌生长。且与对照样品相比，NaAlg / K-CDs吸水垫包装中的冷鲜猪肉保质期延长了2天。冰鲜猪肉的PcoA分析结果显示NaAlg/K-CDs吸水垫组冰鲜猪肉中铜绿假单胞菌的相对丰度低于对照组、木纤维纸组和NaAlg/GDL吸水垫组，表明K-CDs可抑制腐败生物的生长，从而提高冷鲜猪肉的储存稳定性。

图4. 在摄氏4度贮存期间的冷鲜猪肉（A）pH值；（B） TBARS值；（C）TVB-N值

在贮藏期间，由于NaAlg水凝胶膜的强溶胀特性和强吸水能力，以及K-CDs的抗菌作用，储存在NaAlg/K-CDs吸收垫中的冷鲜猪肉在第8天仍保持良好的新鲜度。与对照组相比，NaAlg/K-CDs吸收垫可将冷鲜猪肉的保质期延长2天。

图5. 在4°C下储存期间冷藏猪肉的外观

4℃下储存期间冷鲜猪肉的顶部和底部图像显示在第8天时对照组和木纤维纸吸水垫组的冰鲜猪肉呈深褐色，有明显的恶臭，粘液形成，汁液流失严重。而NaAlg/K-CDs吸水垫组的冷鲜猪肉仍然保持着良好的外观。表明在NaAlg水凝胶薄膜吸水垫中添加K-CDs在延长冰鲜猪肉保质期2天方面具有广阔的应用潜力。

图 6. 4°C贮藏时冷鲜肉的（A）烹饪损失；（B）剪切力。

为评估保鲜条件对肉质的影响，对冷鲜猪肉进行蒸煮损失和剪切力的测定。结果表明，在储存过程中所有样品的蒸煮损失随着储存时间的增加而逐渐增加，但NaAlg/K-CDs吸水垫组冷鲜猪肉的蒸煮损失值和剪切力值均显著低于其他3组。这主要是因为从吸水垫中释放的K-CD抑制了肉中的微生物生长，从而减缓了肌肉组织结构的退化，并在蒸煮过程中最大限度地提高了保水性，使其能够保持更好的组织结构，并使蛋白质形成更致密的交联结构。

图 7.不同处理组对电鼻测量冷鲜肉气味评估（A）和PCA（B）的影响

电子鼻是一种仿生嗅觉分析技术，可以快速准确地评估不同组分冷鲜肉的挥发性气味信息。储存时间达到第6天和第10天时，所有处理组的W2S、W1W、W1S、W6S和W5S传感器的响应值都发生了显著变化。然而，相比于其他组分，NaAlg/K-CDs组的响应值变化最小。这表明NaAlg/K-CDs吸水垫可以有效抑制冰鲜猪肉挥发性气味的变化，延缓其变质。基于PCA分析的各处理组之间挥发性气味的相关性发现NaAlg/GDL和NaAlg/K-CDs处理组冷鲜肉的挥发性气味与第6天新鲜猪肉的挥发性气味较近，且样本仍处于新鲜状态。

图 8.冷鲜肉指标的聚类分析（A）和相关性分析（B）

随着储存时间的增加，相关性矩阵可以更好地说明性状指标与冷鲜肉质量之间的关系。对冷鲜肉的形状指标进行聚类分析发现TBARS值与结构指标呈负相关，如L*、a*、b*、蒸煮损失和剪切力值。此外，TVB-N值与蒸煮损失和剪切力值呈显著正相关，且TVB-N与结构指标的相关系数均超过pH、TVC、P等其他化学指标。因此，TVB-N可能反映了猪肉在储存过程中的变质程度。肉的品质是按贮存时间分类的，进一步以TVB-N值为标准，进行相关性分析得到冷藏猪肉从第6天开始陆续变质而NaAlg/K-CDs 组的猪肉在第6天仍保持新鲜。

结论

该研究评估了抗菌水凝胶膜作为吸水垫在冷鲜猪肉托盘包装中的应用效果。结果表明，CD不仅增强了NaAlg水凝胶的机械和溶胀性能且赋予了NaAlg水凝胶薄膜良好的抗氧化和抗菌特性，为传统冷鲜猪肉吸水垫提供了新的解决方案，进一步推动了鲜肉保鲜技术的进步。

原文链接

Sun, Pengyuan, et al. "Development of active hydrogel absorbent pads based on sodium alginate/potassium-dohttps://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110229ped carbon dots for chilled pork preservation." Food Hydrocolloids (2024): 110229.

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110229

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