食品接触材料中成分迁移特性及实践_张双灵_9787511635204

本书从食品接触材料中有害成分迁移会影响内装食品质量安全的角度以及食品接触材料荷载活性成分缓释延长食品的货架期的角度，较为全面地阐述了有害成分迁移、有益成分缓释中的扩散现象以及扩散系数、扩散活化能等问题。可为食品包装材料安全及有益成分缓释提供参考。

前言
随着消费者生活水平的提高，食品的安全问题引起越来越多国内外学者的关注。由此，食品接触材料的安全性及包装在延长食品货架期中的作用越来越受到重视。食品接触材料主要是指食品包装的内层材料，在食品的贮存、流通中，内层材料直接接触食品，其中微量或常量成分会缓慢迁移，影响内装食品的安全性。同时，由于食品内层材料直接接触食品的特性，国外有越来越多的研究针对内层材料中荷载的抗氧化、抑菌活性成分的缓释特性来延长食品的货架期，这种现象被称为活性，具有这种特性的包装通常被称为活性包装。
本书从食品接触材料中有害成分迁移会影响内装食品质量安全的角度以及食品接触材料荷载活性成分缓释延长食品的货架期的角度，较为全面地阐述了有害成分迁移、有益成分缓释中的扩散现象，以及扩散系数、扩散活化能等问题，旨在为同行研究提供一些研究思路和借鉴方法。本书得到的主要结果分为两部分。
（一）食品包装材料中有害成分的迁移部分
食品包装材料的卫生安全是保障食品安全的重要方面，食品级PVC膜中大量使用邻苯二甲酸酯类增塑剂，其潜在迁移性对人体健康的危害引起了社会的关注。本书以食品级PVC膜为研究对象，研究了增塑剂邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）向食品中的迁移特性。本书首先研究了PVC膜中增塑剂DEHP向各类食品模拟液中的迁移，然后，建立了猪肉中DEHP的气相色谱检测方法，研究了温度、时间、脂肪含量、pH值等因素对PVC膜中增塑剂DEHP向猪肉中迁移的影响，随后探讨了微波、紫外照射作用下，PVC膜中增塑剂DEHP向食品中的迁移，最后分析了煮、油炸等烹饪方式对肉中DEHP存留量变化的影响。
建立了常用食品塑料包装材料中增塑剂DEHP的气相色谱检测方法。选用乙醚为提取溶剂，索氏提取4h，该方法回收率为907%～1051％，检出限为67610-4g/mL，折合成样品中的检出限为33810-3mg/kg。
PVC膜中DEHP能溶出到水性食品模拟液中。①相对于乙醚、正己烷，三氯甲烷是萃取水性食品模拟液中溶出的DEHP的最好溶剂；②DEHP在水性食品模拟液中溶出率大小为：65%乙醇＞20%乙醇＞蒸馏水＞4%乙酸；③不同浸泡条件下，DEHP的溶出率范围为019%～038%（蒸馏水）、019%～045%（20%乙醇）、072%～632%（65%乙醇）。
首次建立了猪肉中DEHP的皂化蒸馏检测方法。该方法的工艺参数为：用乙醚提取6h，皂化3h，使DEHP分解为邻苯二甲酸和2-乙基-1-己醇，用水蒸气蒸馏出2-乙基-1-己醇，通过测定2-乙基-1-己醇的含量，换算出DEHP含量。该方法加标回收率为7512％～8495％，检出限为10710-3mg/kg。
首次运用膜/肉接触的比色管模式，成功研究了PVC膜/肉接触时，温度、时间、脂肪含量、pH值对增塑剂DEHP向猪肉中迁移的影响。①DEHP向猪肉中的迁移量随接触时间的延长、温度的升高而增加，温度90℃、接触05h的迁移量为196192mg/kg（7512mg/dm2）；②脂肪含量越高，DEHP迁移量越大。膜/肉接触60h后，脂肪含量452%的肉样中DEHP迁移量达到了2 25591mg/kg（5568mg/dm2，20℃）；③肉样不腐败变质的情况下，pH值为6左右，样品中增塑剂的迁移量最大，最高值为1 28159mg/kg（4900mg/dm2；膜/肉接触48h，20℃）。
紫外、微波作用能够增加PVC膜中增塑剂DEHP向猪肉中的迁移量。①与未照射样品比较，紫外照射12h迁移量增加3955%；②微波功率850W，辐射16s，平均迁移量为53492mg/kg（1376mg/dm2），而未辐射对照样品DEHP未检出。
污染样品煮制、炸制后，样品中DEHP的含量显著降低。①煮制30min后，样品中DEHP含量下降了5096%，从53680mg/kg下降到26326mg/kg；②炸制3min后，样品中DEHP含量下降了6149%，从53680mg/kg下降到20670mg/kg。
DEHP向各类食品中的迁移量不同。①皂化蒸馏测定方法应用于高脂肪食品中DEHP的检测时，DEHP的回收率在5639%～9740%；②膜/肉接触24h（20℃）后，16份样品中，DEHP的检出率为6875%。检出DEHP的样品中，迁移量范围为63597mg/kg（1771mg/dm2）～89203mg/kg（2558mg/dm2）。
（二）食品活性接触材料部分
提取荷叶中的黄酮成分得到粗黄酮，将粗黄酮添加入LDPE膜中，制得活性LDPE膜。针对制得的活性LDPE膜，本书研究了其在水性/油性/醇性食品模拟溶媒中的迁移和扩散行为。
采用索氏蒸馏法结合NaNO2-Al（NO3）3-NaOH比色法对LDPE膜中黄酮的初始含量及其在蒸馏水中迁移量进行测定。表明，LDPE膜中的黄酮在生产过程中，会有一定的损失，其损失比例随添加黄酮含量增大而增加。05% LDPE膜中实际黄酮含量约为04%，约为原添加黄酮总量的80%；1% LDPE膜中实际黄酮含量约为07%，约为原添加黄酮总量的70%；2% LDPE膜中实际黄酮含量约为13%，约为原添加黄酮总量的65%。迁移研究表明，LDPE膜中的活性成分在蒸馏水中有迁移，24h为(800±0020)g/g，48h为(1600±0020)g/g，72h为(2400±0030)g/g，短时间内没有溶出平衡。较高温度条件下（30、40、50、60℃）LDPE膜中的黄酮向蒸馏水、4%乙酸、30%乙醇和正己烷4种食品模拟物（分别代表水性、酸性、醇性和油性食品）中有迁移。结果表明：浸泡30min,蒸馏水中黄酮迁移率为2%～9%，4%乙酸中14%～11%；30%乙醇中黄酮含量为27%～137%，正己烷中，范围为92%～422%。其中50～60℃浸泡时，正己烷中黄酮迁移率较高，为356%～422%，表明该活性LDPE膜在高脂类食品模拟物中，较高温度条件会引发黄酮高迁移现象。研究了0、15、30℃条件下LDPE膜中黄酮向食品模拟物（蒸馏水、4%乙酸溶液、30%乙醇溶液）中迁移的规律，计算了扩散系数和动态分配系数。研究表明黄酮在食品模拟物中的迁移量受到时间、温度和模拟物极性的影响。通过扩散系数和动态分配系数的计算，表明了黄酮在LDPE膜和食品模拟物之间的迁移特性，不仅取决于温度、食品模拟物的选择，还与三者的极性有一定关系。
在食品模拟物研究的基础上，作者针对活性LDPE膜中的活性芦丁向花生油中的实际迁移行为进行了研究。作者选用甲醇提取法和乙腈饱和正己烷两种提取试剂提取花生油中的芦丁，建立油脂中芦丁的检测方法，甲醇提取法的提取率高于乙腈饱和正己烷提取法。将LDPE活性膜添加至花生油中，研究不同的温度下连续一段时间内，从膜中迁移出的芦丁对花生油抗氧化性的影响，并与向花生油中直接添加芦丁的方法做对比，分析LDPE活性膜的优越性，应用Schaal烘箱法测定花生油货架期，然后采用Arrhenius 经验公式研究活性膜对延长花生油货架期的意义。芦丁/LDPE活性膜比直接添加芦丁对花生油起到的抗氧化效果更为显著，应用Arrhenius方程建立货架期预测模型，预测出在室温下，试验组花生油（添加0%、3%、5% LDPE膜）的货架期，分别为180、226、329d。添加芦丁/LDPE抗氧化活性膜可以明显延长花生油的货架期。
为了进一步探讨活性成分的迁移问题，作者将鼠尾草酸(carnosic acid，CA)添加至LDPE膜中制成新型食品抗氧化活性包装材料鼠尾草酸/LDPE活性膜(CA/LDPE)，用于包装鸡肉丸，进行鸡肉丸品质特性试验，为食品包装领域尤其是鸡肉丸的包装提供新的思路和理论依据。作者建立了索氏提取高效液相色谱测定CA/LDPE膜中CA含量的方法。使用该方法对生产的CA/LDPE膜进行含量测定，初始添加量为05%（g/g）的CA/LDPE膜中CA的实际含量为（43069±00312）mg/g，即所含CA量为043%，说明在实际生产过程中，CA会有所损失，损失率为14%。这个现象同添加芦丁到LDPE膜中类似。利用差示扫描量热仪（DSC）分析了CA/LDPE膜的热力学性能，并采用傅里叶红外变换光谱（FTIR）表征CA添加前后LDPE膜的官能团变化，进而判断CA对LDPE膜结晶结构的影响。由DSC及红外吸收光谱结果可以看出，CA/LDPE膜的熔点及融化热基本保持不变，且官能团增加了羟基和羰基。说明CA成功添加到LDPE膜中，并且对LDPE膜的晶体结构和晶体形态没有影响，可用于食品的包装。在不同温度条件下，分析30d内CA/LDPE膜中CA向脂肪食品模拟体系（异辛烷）中的迁移特性，结果表明，3个温度条件下迁移初期的迁移率较大，第6d以后，各温度条件下的CA迁移率逐渐趋于平衡；温度对迁移率有显著影响，随着温度的升高，CA的迁移率增大。通过响应面设计建立了鸡肉丸中CA的提取测定方法。通过单因素试验选用甲醇、乙醇和乙醚3种提取溶剂，索氏提取6、8、10h 3种时长，3个温度条件（提取溶剂沸点、提取溶剂沸点 5℃、提取溶剂沸点 10℃）进行响应面试验设计，将CA从鸡肉丸中提取出来，采用高效液相色谱对提取到的CA进行测量。作者指出，提取溶剂选用乙醇、提取时间为86h、提取温度为844℃条件下，理论回收率最高为9615%，且试验值与预测值非常相近。
研究中分别使用CA/LDPE活性膜和LDPE空白膜对新鲜鸡肉丸进行真空包装，于4、20、37℃下进行贮存试验，测定了不同时期鸡肉丸的感官指标、酸价、过氧化值、色差、质构及硫代巴比妥酸值（TBARS）的变化。CA/LDPE膜包装的鸡肉丸各项指标均优于LDPE空白膜，说明CA/LDPE膜能够提升包装鸡肉丸的品质特性。
利用建立的鸡肉丸中CA提取测定方法，测定了CA/LDPE活性膜包装贮存鸡肉丸过程中迁移量的变化趋势，表明3个温度条件下CA/LDPE膜中CA均向鸡肉丸中发生部分迁移。贮藏初期，随着贮藏时间的延长，迁移至鸡肉丸中的CA含量均呈现明显上升趋势，且温度越高CA含量越高，而在贮藏后期，鸡肉丸中测得的CA含量出现降低趋势，进一步说明CA/LDPE膜CA参与了鸡肉丸中成分的抗氧化反应，使CA/LDPE膜在保持鸡肉丸品质方面优于空白LDPE膜。利用4、20、37℃贮藏温度下测定的TBARS值，应用Arrhenius方程建立了鸡肉丸货架期预测模型，预测出4、20、37℃条件下，CA/LDPE膜比LDPE膜包装的鸡肉丸货架期分别延长了73、39、20d，作者指出，在试验温度范围内，CA/LDPE膜可以明显延长鸡肉丸的货架期，且温度越低，货架期延长时间越长。
作者以天然高分子为原料制备纳米粒子，将其作为天然抗氧化/抗菌活性成分的载体。利用反溶剂法制备荷载芦丁的纳米玉米醇溶蛋白粒子(ZR)。以粒径、电位、得率、包埋率等为指标研究了纳米粒子的物理、机械与包埋特性。结果表明：SC浓度为1%、乙醇体积分数为80%、芦丁与zein的质量比为011时，制备的纳米ZR粒子各项性能良好。
利用流延法制备纳米ZR粒子/玉米淀粉膜，以抗拉强度、断裂伸长率、水溶性、水蒸气透过率和抗氧化能力为指标，研究纳米ZR粒子对玉米淀粉膜性能的影响。结果表明：纳米ZR粒子的添加可以有效提高玉米淀粉膜的抗拉强度和断裂伸长率，降低水溶性和水蒸气透过率，并使复合膜具有抗氧化性。
以玉米淀粉为基质，制备纳米ZR粒子/玉米淀粉液态膜，并使用液态膜涂膜保鲜双孢菇（4℃和20℃）。结果表明：纳米ZR粒子/玉米淀粉涂膜处理能有效减少双孢菇在贮藏过程中水分和可溶性蛋白的损失，降低呼吸强度，较好地保持菇体硬度，减少双孢菇的营养损失，阻隔双孢菇与外界空气的接触，对双孢菇起到较好的保鲜效果。在贮藏期间，纳米ZR粒子参与双孢菇的抗氧化反应，能有效降低其PPO活性，在一定程度上维持SOD活性，从而保证纳米ZR粒子/玉米淀粉涂膜处理能有效延缓菇体衰老。

著者2018年1月

你还可能感兴趣

我要评论