随着传统塑料包装膜陷入塑化剂风波，大众对食品包装安全性产生质疑，可食性抑菌保鲜膜因天然、安全的特性，成为食品包装领域研究热点，天然多糖和蛋白质制成的可食用薄膜有望替代塑料薄膜。
桃胶是桃树或山桃树受到外来机械损伤或微生物入侵、害虫危害、气候影响时分泌的半透明块状固体[1]，主要成分为多糖，含阿拉伯糖、半乳糖、木糖、甘露糖和鼠李糖等多种单糖组分[2]。凭借药食同源特性，桃胶在食品加工领域应用广泛，可制成桃胶片[3]、桃胶软糖[4]、桃胶银耳保健饮品[5]等。此外，桃胶的水溶性、吸湿性和成膜性使其具备可食性涂膜潜力，但抗菌性不足限制了其在食品包装中的应用。研究发现，添加壳聚糖可增强桃胶基薄膜的机械性能与抗菌性[6]，将玉米醇溶蛋白与桃胶复合成膜，既能改善玉米醇溶蛋白膜的脆性和运载体系稳定性问题，还能赋予复合膜吸湿溶胀性，利于冷鲜肉保鲜[7]。可见，不同材料之间的复配可弥补单一膜基材存在的不足。
明胶来源广泛、生物相容性好且成膜性佳，在可生物降解食品包装材料中备受关注[8]。明胶膜虽透明度高、阻氧，但在阻隔紫外线和机械性能方面存在不足。通过不同材料复配开发复合型多功能可食性包装膜，可弥补这些短板。例如，在明胶基质中添加玉米醇溶蛋白能提高膜的机械性能与表面疏水性[9]，基于明胶、葡萄糖和活性物质（香茅醛、α-生育酚）制备的复合膜具有抗菌和抗氧化活性[10]，用壳聚糖、明胶、恰玛古（又名芜菁）提取物制成的复合膜有助于新鲜新疆褐牛肉保鲜[11]。
十三香精油（thirteen-spices essential oil，TSEO）由包括山柰、肉桂、丁香、花椒、八角、白芷、陈皮、姜、小茴香、砂仁、木香、茴香、甘草在内的13 种纯天然植物香辛料制成[12]，有良好抑菌作用，能在食品周围营造一种抑菌环境，是天然食品防腐剂，在食品保鲜中应用广泛[13]。已有研究表明，桃胶替代聚环氧乙烷制成掺有山苍子精油的保鲜膜，可改善力学性能，在牛肉保鲜中抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长[14]；将柑橘精油掺入羧甲基壳聚糖和桃胶多糖复合膜能改善紫外线阻隔性与抗菌性[15]，但TSEO在可食性保鲜膜中应用较少。
单一桃胶膜或明胶膜因机械性能和阻隔性较差，应用存在局限。研究[16]显示，桃胶多糖与明胶能缔合形成氢键，增强凝胶网络结构。将二者复合制膜，可改善缺陷，形成互穿网络，提升交联密度、水阻隔性与活性成分负载能力，适用于高水分食品包装。若同时负载TSEO，可发挥其抑菌性、挥发性，赋予薄膜抗菌功能。综上，本研究以明胶和桃胶为原料，制备可负载TSEO的可食性抗菌复合保鲜膜，通过测定膜厚度、溶胀度、挥发性成分质量分数、TSEO的保留率和释放率及复合膜抑菌性等指标，优化复合比例，开发出性能优异的可食用膜，并应用于实际冷鲜猪肉保藏中，通过对菌落总数、pH值、色差和外观结果进行分析，评价复合膜的应用效果，为明胶、桃胶和TSEO在食品抑菌保鲜领域应用及新型可食性保鲜膜设计提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜猪肉：选用新乡本地市售冷鲜猪肉，选取背最长肌部位，采购后于4 ℃下24 h内运送至实验室。共采购3 条独立肌肉条（来自3 头不同的猪），每条肌肉均分为7 份，随机分配至7 个不同的处理组进行后续实验。
桃胶 武汉宋桃农业科技发展有限公司；TSEO（MY7003） 郑州雪麦龙食品香料有限公司；明胶（食品级） 国药集团化学试剂公司。
无水乙醇、甘油、正己烷 天津市大茂化学试剂厂；金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli） 本实验室保藏菌种。
1.2 仪器与设备
HH-6B恒温磁力搅拌器 常州鸿泽实验科技有限公司；FE28 pH计 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；TU-1810紫外分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；CR-400色差计 柯尼卡美能达科技有限公司；ULTRA-TURRAX高性能分散机 艾卡（广州）仪器设备有限公司；KQ5200DE数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；平头测厚仪（量程0～10 mm，精度 0.1 mm） 香港鼎好工具量有限公司。
1.3 方法
1.3.1 复合膜的设计与制备
明胶（G）膜溶液和桃胶（P）膜溶液的制备：称取一定质量明胶或桃胶分别溶于去离子水中，制备质量分数5%的明胶和桃胶膜溶液，在60 ℃恒温水浴磁力搅拌条件下溶解2 h，添加1 g/100 mL TSEO，并继续在磁力搅拌条件下混合15 min；二者制备过程中均设置不添加TSEO的膜液作为对照。
明胶/桃胶复合膜（GP）溶液的制备：将明胶和桃胶分别按以下配方（表1）溶于去离子水中，在60 ℃恒温水浴磁力搅拌条件下充分溶解2 h；添加1 g/100 mL TSEO，并继续在磁力搅拌条件下混合15 min；同时，以不添加TSEO的膜液作为对照。
表1 复合抗菌膜溶液配方
Table 1 Ingredients and formulation of the composite antibacterial films %
组别明胶质量分数桃胶质量分数GP3:13.751.25GP1:12.502.50GP1:31.253.75
使用高性能分散机对膜液进行均质处理，设置转速为9 000 r/min，持续均质2 min。完成后将膜液进行超声脱气处理，脱气时长30 min，且超声过程中功率设置为设备的100%档位。为减少膜液损失对厚度均匀性造成的影响，经上述均质、超声处理后准确量取20 mL处理后的膜液，在室温通风橱内流延成膜。随后于室温下通风干燥8 h后揭膜，并在保鲜盒中平衡48 h备用[17]。
1.3.2 复合膜厚度测定
在成膜过程中，膜样品的厚度会受到膜组分比例、性质和实验条件的影响，进而影响膜的光学、机械、阻水等性能。每个膜样品的厚度通过测厚仪进行测定，在每个膜样品上随机选取5 个位置进行测定。
1.3.3 复合膜色差测定
膜的颜色指标如亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）采用色差计进行测定。将膜样品放置在白色底板上（L*＝92.15，a*＝0.42，b*＝3.74，总色差（ΔE）＝1.47），在其表面随机选取5 个位置进行测定和记录，然后根据式（1）、（2）计算ΔE和白度指数（whiteness index，WI）：
式中：ΔL*为膜样品与白色底板L*差值；Δa*为膜样品与白色底板a*差值；Δb*为膜样品与白色底板b*差值。
1.3.4 复合膜光学性能表征
将复合膜剪切成1 cm×3 cm的长条，贴于比色皿外侧，使用紫外分光光度计在200～800 nm波长范围内测定薄膜的透光率。
1.3.5 复合膜溶胀度测定
将干燥的膜样（质量记为m1/g）放入50 mL烧杯中，在烧杯中装入30 mL去离子水并用塑料保鲜膜封口，使用恒温磁力搅拌器以200 r/min的速率在37 ℃下进行搅拌。5 h后，将溶胀的薄膜取出，并用滤纸轻轻吸干表面水分，称质量（m2/g），根据式（3）计算溶胀度：
1.3.6 复合膜挥发性成分质量分数测定
将膜片裁剪成25 mm×25 mm大小并称质量（ma/g），放入105 ℃烘箱中干燥24 h，记录干燥后质量（mb/g），根据式（4）计算挥发性成分质量分数：
1.3.7 复合膜制备过程中TSEO保留率测定
分别将1 g膜样品置于5 mL相应制膜溶剂中，直至完全溶解。然后将30 mL正己烷加入到各溶液中以提取精油，在600 r/min下连续搅拌24 h后，取0.5 mL上清液并用正己烷稀释100 倍，基于TSEO的标准吸光度曲线校准TSEO含量（标准曲线绘制：在260 nm波长处依次对0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL的系列标准溶液进行吸光度测定，每个质量浓度平行测定3 次，经线性回归分析得到回归方程y＝20.207x+0.000 8（R2＝0.999 5）），采用紫外分光光度计测定稀释后的溶液吸光度，由标准曲线得到稀释后的溶液中TSEO含量。每个样品重复测定3 次，根据式（5）计算TSEO保留率：
式中：m0为1 g复合膜中TSEO剩余质量/g；m为1 g 复合膜中TSEO初始质量/g。
1.3.8 复合膜贮藏过程中TSEO释放率测定
分别选择甘油和正己烷制备水性模拟物和脂肪性模拟物，模拟保鲜膜在食品中的应用，绘制TSEO的释放曲线[18]。根据初步实验，没有采用欧盟和美国食品药品监督管理局推荐的水性食品模拟物（体积分数10%乙醇）和脂肪性食品模拟物（体积分数95%乙醇），因本实验保鲜膜采用蒸馏水作溶剂，上述模拟物会导致明胶/ 桃胶膜在短时间内溶解，影响释放率测定结果。将膜（1 g）切成5 mm×5 mm大小，分别浸入不搅拌的30 mL甘油（80%，V/V）和在600 r/min下持续搅拌的正己烷中。然后在第0、1、3、15、27、39、51、63、75小时分别取0.5 mL溶液，并用3 mL正己烷稀释/提取，同时将0.5 mL 80%甘油或正己烷补充到30 mL模拟液中。基于1.3.7节TSEO的标准吸光度曲线校准TSEO含量，通过紫外分光光度计在260 nm波长处测定稀释后的溶液吸光度，直到读数稳定。每个样品进行3 次重复测定，根据 式（6）计算复合膜中TSEO释放率：
式中：mt为t h时复合膜中TSEO质量/g；m为1 g 复合膜中TSEO初始质量/g。
1.3.9 复合膜抗菌活性测定
根据Akyuz等[19]的方法，评估膜液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性，并进行适当修改。采用纸片扩散法，夹取直径6 mm滤纸片分别浸泡在添加/不添加TSEO的膜液中各0.25 h，取100 μL浓度为2×106 CFU/mL的菌液，使用无菌平板涂布珠涂布在含有LB（Luria-Bertani）琼脂培养基的培养皿中，再将处理后的滤纸片贴于培养基上，将培养皿倒置于37 ℃的培养箱中培养8 h，最后用游标卡尺测量抑菌圈直径。选用浸泡过生理盐水的直径6 mm滤纸片作对照。
1.3.10 复合膜应用于冷鲜猪肉的保鲜效果评价
将复合膜剪切成7 cm×7 cm的方形并放置在托盘内。然后，将新鲜的猪背脊肉切成5 cm×5 cm×3 cm的肉块，将复合膜垫于肉块下方并置于密封保鲜盒中。将不采用复合膜包装的猪肉设为空白对照组，使用木纤维纸处理的猪肉作为阴性对照组。各组冷鲜猪肉在4 ℃下贮藏10 d，每隔2 d进行取样并测定以下指标。
1.3.10.1 菌落总数测定
将5 g冷藏猪肉切碎，放入45 mL无菌盐水中0.5 h，并以6 000 r/min匀浆1 min。随后，取上清液进行梯度稀释，并在37 ℃下用平板计数琼脂培养基培养48 h，计算菌落总数。
1.3.10.2 pH值测定
取猪肉5 g于45 mL蒸馏水中，以6 000 r/min匀浆1 min，然后在25 ℃下放置0.5 h，使用定性滤纸过滤，使用pH计测定上清液的pH值。每个样品平行测定3 次。
1.3.10.3 色差测定
同1.3.3节，使用色差计对冷藏猪肉进行色差测定，每组样品重复测定5 次。
1.4 数据处理
每组实验至少重复3 次，采用Origin 2021软件进行绘图，使用SPSS 23.0软件分析数据，通过单因素方差分析进行描述统计和方差齐性检验，结果以平均值±标准差表示，P＜0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果与分析
2.1 复合膜的厚度
如表2所示，未添加TSEO时，不同膜组间的厚度具有显著差异（P＜0.05）。明胶膜与桃胶膜厚度均为（0.07±0.01）mm，二者无显著差异，说明单一明胶、桃胶成膜时，基础厚度相近，GP复合膜中，GP3:1与GP1:1厚度均为（0.09±0.01）mm，GP1:3厚度为（0.08±0.01）mm，均大于单一成分薄膜，这是由于明胶与桃胶分子间发生紧密连接，内部空隙被填充，使厚度增加，其中，GP1:3因桃胶占比较高，分子排列更趋向桃胶的疏松特性，厚度略小，但与桃胶膜无显著差异[20]。添加TSEO后，明胶膜厚度升至（0.10±0.01）mm，表明TSEO渗透进入明胶分子间隙，显著增加了膜厚度（P＜0.05）；桃胶膜厚度仍为（0.07±0.01）mm，这可能是由于TSEO为小分子物质，而桃胶膜分子间存在较多孔隙与通道，加入的TSEO小分子填补了孔隙与通道，使其厚度变化不明显，表明桃胶的多孔结构虽可容纳TSEO，但TSEO未显著改变其分子堆积的疏松状态，厚度无显著变化。GP3:1膜厚度升至（0.11±0.01）mm，TSEO与膜基质发生作用，大幅增加膜厚度；GP1:1膜厚度为（0.08±0.01）mm，GP1:3膜厚度为（0.09±0.01）mm，随着桃胶占比升高，TSEO对膜厚度的影响减弱，表明桃胶分子限制了TSEO对结构的影响。
表2 复合膜的厚度
Table 2 Thickness of the composite filmsmm
注：小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
组别GPGP3:1GP1:1GP1:3未添加TSEO0.07±0.01d0.07±0.01cd0.09±0.01bc0.09±0.01bc0.08±0.01cd添加TSEO0.10±0.01a0.07±0.01cd0.11±0.01a0.08±0.01abc0.09±0.01ab
2.2 复合膜的色差
不同成膜基质会对复合膜的外观产生直接影响，a*为红绿值，其正值越大，表示颜色越偏向红色；b*为黄蓝值，其正值越大，表示颜色越偏向黄色。如表3所示，未添加TSEO的复合膜中，明胶膜的L*和WI最大，a*最小，桃胶膜的L*最大，随着复合膜中明胶添加量减小，桃胶添加量增大，复合膜（GP3:1、GP1:1、GP1:3）的L*和WI显著降低（P＜0.05），b*和ΔE显著增大 （P＜0.05），这种趋势主要是由于桃胶本身具有的黄色调和明胶赋予的增强透明度作用。添加TSEO后，b*显著增大（P＜0.05），这是由于TSEO的黄色特性作用，能影响膜的色差值[21]。其中，GP1:3复合膜的L*为86.58±0.07、a*为-0.05±0.14、b*为24.22±0.70、 ΔE为21.85±0.72、WI为74.53±0.66。这一现象表明，可以通过调整明胶、桃胶比例和TSEO含量来调节膜的颜色特性。
表3 复合膜的色差
Table 3 Color parameters of the composite films
注：同列小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。表4～6同。
膜材料L*a*b*ΔEWIG91.81±0.35a-0.26±0.01b4.29±0.06g1.89±0.34g91.04±0.03aP89.04±0.61d-0.24±0.01b13.10±0.11d9.94±0.09de84.72±0.09d未添加TSEOGP3:191.28±0.39b-0.21±0.04b7.61±0.17f4.74±0.21f89.05±0.12bGP1:189.19±0.27d-0.22±0.03b11.71±0.06e9.29±0.13e85.90±0.05cGP1:390.66±0.27c-0.25±0.02b13.34±0.70d10.28±0.75d84.51±0.60dG88.11±0.11e-0.99±0.07d19.52±0.14c16.95±0.17c78.93±0.13eP88.15±0.05e-1.01±0.03d20.08±0.04c20.04±0.07b78.41±0.04e添加TSEOGP3:187.44±0.20f-0.45±0.06c22.98±0.32b20.44±0.32b75.70±0.31fGP1:187.17±0.05f-0.19±0.03b22.83±0.39b20.37±0.39b75.85±0.37fGP1:386.58±0.07g-0.05±0.14a24.22±0.70a21.85±0.72a74.53±0.66g
2.3 复合膜的光学性能2.4 复合膜的溶胀度
紫外线照射会对食品品质产生影响，因此研制出健康、无害且防紫外线辐射的食品保鲜膜至关重要。如表4所示，所有膜均具有较好的抗紫外线辐射能力。在200～800 nm范围内，桃胶膜的透光率最高，明胶膜和GP复合膜（包括GP3:1、GP1:1和GP1:3）的透光率较低，且明胶、桃胶比例越大，透光率越小。添加TSEO后，透光率得到明显提升，这可能是由于复合膜本身存在一些微小的孔隙或缺陷，TSEO分子进入这些孔隙后，可起到填补作用，使膜的表面更加平整，减少光线在膜表面的散射，在一定程度上提高透光率，表明材料相容性较好[22]。
表4 复合膜的透光率
Table 4 Light transmittance of the composite films %
膜材料200 nm280 nm350 nm400 nm500 nm600 nm700 nm800 nmG0.010±0.001c0.010±0.001e0.620±0.010j38.740±0.020i40.560±0.020j56.313±0.029h67.450±0.079i69.537±0.038iP0.020±0.001b0.030±0.001e10.950±0.017f48.380±0.017f59.727±0.021f61.617±0.097f82.157±0.067e84.307±0.0379e未TS添E加OGP3:10.010±0.002c0.010±0.001e2.310±0.017h30.973±0.042j45.263±0.015i51.863±0.131i57.317±0.023j58.850±0.190jGP1:10.020±0.002b0.030±0.001e4.543±0.015g42.557±0.025h57.650±0.017h60.463±0.038g70.677±0.081h70.450±0.128hGP1:30.020±0.002b0.031±0.001e13.773±0.015e55.673±0.040e62.440±0.026e63.860±0.044e71.977±0.055g73.503±0.348fG0.010±0.001c0.011±0.001e0.943±0.015i43.190±0.017g57.867±0.021g63.810±0.079e72.427±0.025f72.783±0.490gP0.030±0.001a56.450±0.061a93.343±0.031d114.017±0.051b126.783±0.021a135.440±0.314a137.247±0.032a143.207±0.211aT添SE加OGP3:10.029±0.001a34.307±0.040d94.577±0.038c108.610±0.115d110.933±0.080d112.720±0.105d120.200±0.026d127.143±0.171dGP1:10.030±0.001a38.813±0.021c106.567±0.252b111.713±0.110c119.323±0.045c123.410±0.062c124.620±0.105c131.417±0.129cGP1:30.031±0.009a45.347±0.023b112.397±0.035a118.023±0.119a122.823±0.078b124.167±0.038b128.273±0.247b134.623±0.181b
2.4 复合膜的溶胀度
溶胀度是评价膜材料耐水性能的指标之一，膜的溶胀度主要取决于其亲水基团的存在和组成分子之间的疏水相互作用[23]。如图1所示，无TSEO时，桃胶膜溶胀度（（82.17±3.99）%）显著高于明胶膜（（65.37±4.18）%）（P＜0.05）。这是由于桃胶富含亲水性多糖，分子结构疏松多孔，能为水分子吸附提供充足位点，而明胶分子规整度高、分子间作用力强，限制了水分渗透，导致溶胀度较低。GP复合制膜后，膜的溶胀度随桃胶含量的升高而增加，这是由于桃胶比例提升时，其亲水、多孔结构在复合膜中占主导，增加了水分吸附通道与结合位点；明胶比例高时（GP3:1），桃胶含量较少，抑制了膜的溶胀，因此可通过改变复合膜比例调控膜的溶胀性能。添加TSEO后，所有膜的溶胀度均呈下降趋势，这表明TSEO与成膜基质发生了交联作用且交联程度较高[24]。明胶膜溶胀度从（65.37±4.18）%降至（54.59±3.38）%，表明TSEO可填充明胶分子间隙、通过疏水作用致密膜结构，减少水分通道；桃胶膜溶胀度从（82.17±3.99）%降至（69.06±2.46）%，表明TSEO的疏水性成分覆盖桃胶的亲水基团，抑制膜的吸水作用。复合膜GP3:1的溶胀度从（44.58±2.56）%降至（37.07±1.89）%，GP1:1的溶胀度从（53.26±2.92）%降至（45.07±1.82）%，GP1:3的溶胀度从（70.67±1.24）%降至（58.95±0.47）%，这是由于TSEO起到了强化结构致密性的作用，降低了溶胀度[25]。
图1 复合膜的溶胀度
Fig. 1 Swelling degrees of the composite films
小写字母不同表示不同膜组间差异显著（P＜0.05）。图2、3同。
2.5 复合膜的挥发性成分质量分数
如图2所示，未添加TSEO时，不同膜的挥发性成分质量分数差异显著（P＜0.05）。明胶膜挥发性成分质量分数为（0.121±0.011）%，桃胶膜为（0.074±0.005）%，由此可见，明胶因分子结构、组分特性，比桃胶更易释放挥发性物质。复合膜中，GP3:1的挥发性成分质量分数最高（（0.157±0.005）%），GP1:1（（0.122±0.010）%）、GP1:3（（0.092±0.003）%）依次降低，这是由于随着桃胶含量增加，分子间作用改变，使得复合膜结构变得更加致密，减少了挥发性物质逸出，从而影响挥发性成分质量分数[26]。
图2 复合膜的挥发性成分质量分数
Fig. 2 Volatile component contents of the composite films
添加TSEO后，膜的挥发性成分质量分数均减小。明胶膜的挥发性成分质量分数从（0.121±0.011）%降至（0.117±0.007）%，表明TSEO可与明胶分子通过疏水相互作用、氢键作用结合，减少挥发；桃胶膜从（0.074±0.005）%降至（0.067±0.001）%，表明TSEO可填充桃胶多孔结构，或与桃胶亲水性基团相结合，限制挥发性物质释放[27]。复合膜GP3:1的挥发性成分质量分数从（0.157±0.005）%降至（0.137±0.010）%，GP1:1从（0.122±0.010）%降至（0.103±0.009）%、GP1:3从（0.092±0.003）%降至（0.073±0.007）%，由此可见，随桃胶含量的升高，TSEO与桃胶的作用明显增强。
2.6 复合膜制备过程中TSEO保留率
TSEO的保留率可用于评价膜样品在掺入精油后保留精油的能力。如图3所示，由于明胶分子链含氨基酸残基，可通过氢键等作用包裹TSEO成分，从而形成相对稳定的“分子包裹”结构，有利于提升保留率（（5.79±0.13）%）；桃胶以多糖为主，亲水基团较多且分子间隙大，TSEO易从孔隙或基团间隙释放，导致保留率较低（（3.97±0.17）%）；随着桃胶比例的提高，复合膜中TSEO的保留率呈上升趋势，这可能是由于各组分间可能发生某些化学作用，促进了TSEO和明胶、桃胶分子的有序结合，有利于形成致密的网络结构[28]。随着GP比例的降低，复合膜的结构稳定性得到增强，提高了TSEO的保留率，GP3:1为（5.45±0.22）%、GP1:1为（5.88±0.21）%、GP1:3为（6.13±0.23）%，且与上述溶胀度、挥发性成分质量分数研究结果相对应。这些结果表明，复合膜结构能有效控制TSEO的保留率，体现缓释功能，有利于用作食品保鲜膜[29]。
图3 复合膜制备过程中TSEO保留率
Fig. 3 Retention rates of TSEO during preparation of the composite films
2.7 复合膜贮藏过程中TSEO释放率
TSEO在食品贮藏过程中的释放率与膜的抗菌能力直接相关。将80%甘油作为水性食品模拟物，正己烷作为脂肪性食品模拟物，模拟复合膜中TSEO在食品贮藏过程中的释放率曲线。如图4所示，TSEO在水性（图4a）和脂肪性（图4b）食品模拟物中的释放曲线在前3 h内表现出初始爆发释放，其中在水性模拟物中，GP3:1组前3 h内TSEO释放率达到（0.28±0.02）%，GP1:1组为（0.25±0.20）%，GP1:3组为（0.12±0.03）%；在脂肪性模拟物中，GP3:1组前3 h释放率为（2.90±0.71）%，GP1:1组为（3.29±0.52）%，GP1:3组为（3.87±0.46）%，这与TSEO从基质表面的快速扩散有关。随后是逐渐、持续的释放阶段，当时间达到75 h时，在水性模拟物中，GP3:1组TSEO释放率为（0.73±0.02）%，GP1:1组为（0.62±0.06）%，GP1:3组为（0.52±0.03）%；在脂肪性模拟物持续释放阶段，75 h时GP3:1组释放率为（4.85±0.28）%，GP1:1组为（6.70±0.41）%，GP1:3组为（9.42±0.76）%，这是由于TSEO从交联明胶/桃胶网络的内部区域迁移到表面的速率较慢[30]。复合膜中TSEO的释放率介于明胶膜（75 h时在水性模拟物中释放率为（0.93±0.03）%，脂肪性模拟物中为（12.56±0.59）%）和桃胶膜（75 h时在水性模拟物中释放率为（0.39±0.01）%，脂肪性模拟物中为（3.37±0.64）%）之间。在水性食品模拟物中，TSEO的释放率顺序为GP3:1＞GP1:1＞GP1:3。相反，在脂肪性食品模拟物中为GP1:3＞GP1:1＞GP3:1。与脂肪性食品模拟物中的释放率相比，暴露于水性食品模拟物时，所有膜样品中TSEO的释放率均下降，这可能是由于TSEO与膜基质明胶和桃胶发生强相互作用，形成了更加致密的复合结构，为TSEO提供了良好的保护屏障，减缓了TSEO向外部溶液中的释放，该结构对TSEO缓慢释放起着重要的作用[31]。但在脂肪性食品模拟物中表现较好，用于保存富含脂质和水分的食物（如冷鲜肉等）时，它可能会表现出强吸水性和抗菌性，可通过其控释特性延长冷鲜肉的保质期。GP1:3在脂肪食品模拟物中体现出TSEO的高释放率，是保存脂肪类食品的较优选择。将TSEO负载于高分子聚合物材料中，制备成具有缓释能力的活性包装，既能弱化TSEO的感官刺激，又能拓宽其在食品保鲜中的应用。
图4 复合膜贮藏过程中TSEO在80%甘油（a）和 正己烷（b）中的释放率
Fig. 4 Release rates of TSEO incorporated in the composite films in contact with 80% glycerol (a) or n-hexane (b)
2.8 复合膜的抗菌活性
如图5和表5所示，膜样品（G、P、GP3:1、GP1:1、GP1:3）的抗菌活性超过了对照组。添加TSEO膜的抑制圈大于未添加TSEO的膜，表明TSEO掺入膜中会放大其抗菌功效。其中，桃胶膜的抑菌圈直径最大（未添加TSEO时，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别为（8.73±0.92）、（8.80±1.00）mm），显著大于明胶膜和GP复合膜（GP3:1、GP1:1、GP1:3）（P＜0.05），表明桃胶本身对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性优于明胶。负载TSEO的复合膜中，GP1:3的抑菌效果较好，其中，对大肠杆菌的抑制作用更强，抑菌圈直径为（8.13±0.50）mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为（8.11±0.50）mm。有研究[32]表明，将精油添加到食品包装材料基质中，可以通过与薄膜聚合物发生协同作用显著增强其抗菌性能。本研究中TSEO的加入增强了GP复合膜的抗菌特性，使其成为创新食品包装材料的有前途的候选者。
图5 添加和不添加TSEO复合膜的抗菌活性
Fig. 5 Antimicrobial activities of the composite films with and without TSEO
表5 添加和不添加TSEO复合膜的抑菌圈直径
Table 5 Diameters of inhibitory zones of the composite films with and without TSEO mm
金黄色葡萄球菌大肠杆菌GP3:16.90±0.26b7.26±0.49bc6.006.83±0.57b7.53±0.31b6.00GP1:17.00±0.62b7.56±0.20bc6.007.10±0.20b7.93±1.01b6.00GP1:37.23±0.41b8.11±0.50ab6.007.66±0.49b8.13±0.50b6.00膜材料未添加添加生理盐水未添加添加生理盐水TSEOTSEO对照TSEOTSEO对照G6.16±0.83b7.13±0.58c6.006.60±0.20b7.00±0.52b6.00P8.73±0.92a8.96±0.51a6.008.80±1.00a9.90±0.41a6.00
2.9 复合膜在冷鲜猪肉保鲜中的应用
2.9.1 菌落总数测定结果
如图6所示，冷鲜猪肉初始菌落总数为（4.396±0.046）（lg（CFU/g）），在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，所有组的菌落总数均明显增加。空白对照组和木纤维纸处理组的菌落总数始终高于膜处理组，表明膜处理组具有较强抗菌活性，这与抑菌圈实验结果一致。当猪肉菌落总数大于6（lg（CFU/g））时，表示猪肉已经腐败变质[33]，空白对照组和木纤维纸处理组在第8天的菌落总数分别达到（6.200±0.226）、（6.170±0.069）（lg（CFU/g）），已经发生腐败变质，而膜处理组在第10天发生变质，由此可以推断掺有TSEO的复合膜能有效抑制微生物的生长和繁殖，且至少延长2 d保质期，其中复合膜GP1:3的保鲜效果最好。
图6 冷鲜猪肉贮藏过程中的菌落总数变化
Fig. 6 Changes in TVC values of chilled pork during storage
2.9.2 pH值测定结果
如图7所示，冷鲜猪肉初始pH值为5.47±0.02，在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，所有组的pH值均明显增加。这主要是由于猪肉中的腐败微生物和内源蛋白酶将肌肉蛋白降解并释放出碱性物质，使得猪肉中的氮和胺类累积，导致pH值上升。一般来说，鲜肉、次鲜肉和变质肉的pH值分别为5.8～6.2、6.3～6.6和≥6.7[34]。空白对照组和木纤维纸处理组的pH值在第8天均超过6.7，分别达到6.71±0.18、6.73±0.07，属于变质肉。膜处理组的pH值在第10天达到变质肉阈值。研究结果表明，复合膜有助于延缓冷鲜猪肉pH值的升高，可延长冷鲜猪肉保质期2～3 d。这与菌落总数测定结果一致。
图7 冷鲜猪肉贮藏过程中的pH值变化
Fig. 7 Changes in pH values of chilled pork during storage
2.9.3 色差测定结果
由表6可知，不同处理组的猪肉样品在贮藏期间L*、a*和b*整体呈下降趋势，这是由于鲜肉中含有的肌红蛋白被微生物和活性酶氧化成高铁肌红蛋白，使肌红蛋白含量降低，颜色逐渐变黄，导致L*、a*和b*降低[35]。其中，GP1:3复合膜的a*高于空白对照组和木纤维纸处理组，b*增幅较小，有效抑制了鲜红度下降和黄变现象。
表6 冷鲜猪肉贮藏过程中的L*、a*、b*
Table 6 Changes in L*, a* and b* of chilled pork during storage
贮藏L*a*b*时间/d空白对照木纤维纸GPGP3:1GP1:1GP1:3空白对照木纤维纸GPGP3:1GP1:1GP1:3空白对照木纤维纸GPGP3:1GP1:1GP1:3056.78±0.42a56.78±0.42a56.78±0.42a56.78±0.42a56.78±0.42a56.78±0.42a56.78±0.42a8.44±0.10a8.44±0.10a8.44±0.10a8.44±0.10a8.44±0.10a8.44±0.10a8.44±0.10a13.36±0.07a13.36±0.07a13.36±0.07a13.36±0.07a13.36±0.07a13.36±0.07a13.36±0.07a255.68±0.59b55.98±0.41b56.76±0.26a56.73±0.20a56.66±0.41a56.60±30.20a56.46±0.12a7.64±0.11b7.39±0.22b7.48±0.31b7.76±0.13b7.92±0.10b8.08±0.23b8.21±0.09a12.20±0.13b12.19±0.08b12.15±0.05b12.55±0.18b12.61±0.02b12.64±0.11b12.68±0.16b454.96±0.40bc54.72±0.02c55.93±0.90b54.37±0.43b55.52±0.23b55.68±0.50b55.88±0.36b5.82±0.11c6.05±0.06c6.08±0.04c6.20±0.05c6.43±0.08c6.72±0.05c7.04±0.09b11.65±0.35c11.20±0.01c11.27±0.39c11.86±0.08c11.94±0.08c12.20±0.09c12.33±0.03c654.46±0.35cd54.46±0.35cd53.65±0.15c53.30±0.38c54.14±0.10c54.30±0.34c53.94±0.28c3.44±0.33d3.67±0.19d3.65±0.30d3.98±0.14d4.18±0.07d4.88±0.05d5.47±0.45c10.44±0.07d10.70±0.15d10.54±0.35d11.32±0.13d11.42±0.17d12.08±0.07c12.24±0.12c853.60±0.72d53.97±0.38d53.74±0.03c51.37±0.61d53.28±0.80d53.69±0.21d54.01±0.16c2.87±0.16e2.82±0.29e2.93±0.34e3.42±0.18e3.87±0.04e4.45±0.03e5.12±0.07cd8.93±0.36e9.24±0.26e8.95±0.68e10.56±0.18e11.28±0.25d11.55±0.47d11.60±0.07d1052.45±0.51e52.26±0.18e49.14±0.19d51.03±0.07d52.61±0.31d52.71±0.15e52.84±0.21d2.56±0.13e2.63±0.15e2.68±0.26e3.42±0.44e3.86±0.11e4.14±0.12f4.80±0.07e7.70±0.05f7.59±0.51f7.36±0.21f9.13±0.09f11.01±0.15e11.19±0.05d13.34±0.07e
如图8所示，所有实验组的冷鲜猪肉颜色、组织状态均随贮藏时间延长而改变，其中，与空白对照组和木纤维纸组相比，保鲜膜组的冷鲜猪肉样品在整个贮藏期间表现出较慢的颜色变化。随着贮藏时间的延长，冷鲜猪肉的表观颜色逐渐变差，空白对照组颜色最深。空白对照组和用木纤维纸处理的样品，从第4天开始，冷鲜猪肉表面出现黏腻和失汁迹象，且外观颜色明显变深，保鲜膜组在第6天开始出现色变现象。本研究中L*、a*和b*的下降与冷鲜猪肉品质劣变密切相关，这与已有研究[36]一致，这些色差参数的下降通常表现为猪肉颜色暗淡、表面发黏、组织结构柔软且没有弹性，并伴有异味产生。保鲜膜处理组的a*下降缓慢，这是由于保鲜膜能够在一定程度上减缓肌红蛋白的氧化[37]，这表明添加TSEO的GP复合膜可能通过影响冷鲜猪肉中肌红蛋白和血红蛋白的稳定性，从而维持肉品良好色泽并延缓腐败变质。
图8 冷鲜猪肉贮藏过程中的顶部（a）和底部（b）表观图
Fig. 8 Top (a) and bottom (b) views of chilled pork during storage
3 结 论
本研究以明胶和桃胶为成膜基质，以TSEO作为抑菌剂，成功制备了负载TSEO的可食性抗菌复合膜，对复合抑菌膜的性能进行了表征，并应用于冷鲜猪肉保鲜中。结果表明，添加1 g/100 mL TSEO的GP1:3复合膜性能最佳：厚度为（0.09±0.01）mm，色差值可通过调节明胶、桃胶比例和TSEO添加量实现定向调控，且该复合膜兼具抗紫外线辐射与透光性，溶胀度达（58.95±0.47）%，挥发性成分质量分数为（0.073±0.007）%，TSEO保留率为（6.13±0.23）%，在脂肪性食品模拟物中TSEO释放率最佳，达到（9.42±0.76）%，并且抑菌性表现最好，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别达到（8.11±0.50）mm 和（8.13±0.50）mm。相比于普通的木纤维纸，本研究制备的复合膜不仅能延缓肉质腐败变质，还能作为吸水垫吸收冷鲜猪肉保存过程中渗出的汁液，菌落总数和pH值在第10天达到腐败阈值，延长猪肉保质期2～3 d，能够有效延缓其腐败，抑制微生物的生长，且冷鲜猪肉色差值中a*高于空白对照组和木纤维纸处理组，b*增幅较小，有效抑制了肌红蛋白氧化导致的鲜红度下降和黄变现象，保持了良好的外观品质，延长货架期。本研究制备的复合膜展现出优异的理化性能、抗菌活性及保鲜效果，不仅为天然可降解食品保鲜材料的开发提供了创新性思路，还有望替代传统塑料保鲜膜，为生鲜食品包装领域的绿色化发展提供了切实可行的解决方案。
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