壳聚糖负载沙棘油纳米乳对虹鳟鱼片保鲜效果的协同机制研究

《JOURNAL OF FOOD QUALITY》：Biopolymer-Based Encapsulation Approach: The Effect of Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) Oil Carried by Chitosan on Fish Fillet Quality

本文创新性地采用超声乳化法制备壳聚糖（Ch）负载沙棘（Hippophae rhamnoides L.）精油（HrEo）的纳米乳（NE），系统探究其对虹鳟鱼片冷藏期间微生物、理化及感官品质的调控作用。研究表明，该纳米乳具备水包油（O/W）型稳定结构、低多分散指数（PDI=0.24）及酸性pH（4.10），通过壳聚糖与精油的协同效应显著抑制TVB-N、TBARS等腐败指标上升（p<0.0001），并将货架期延长至12天，为天然活性成分在水产品保鲜中的应用提供新策略。

　　

1. 引言

水产品因富含不饱和脂肪酸易发生氧化变质，缩短货架期。近年来，植物精油等天然活性成分与纳米技术结合成为食品保鲜研究热点。沙棘（Hippophae rhamnoides L.）油富含生育酚、类胡萝卜素等生物活性物质，具备强抗氧化和抗菌特性；壳聚糖（Chitosan, Ch）作为天然聚合物，可通过静电相互作用稳定纳米乳液并控制活性成分释放。本研究首次将沙棘油与壳聚糖通过超声乳化法制备纳米乳（HrEo-N），系统评估其对虹鳟（Oncorhynchus mykiss）鱼片冷藏期间品质的影响。

2. 材料与方法

2.1 纳米乳制备与表征

纳米乳组分包括2%壳聚糖、6%沙棘油、24%吐温80（Tween 80）和68%蒸馏水。将壳聚糖溶于1.5%乙酸溶液后与吐温80混合，滴加沙棘油并以400 rpm均质3分钟，再经超声处理（20 kHz, 15分钟）获得水包油型纳米乳。表征结果显示：纳米乳pH为4.10±0.01，电导率188±1.00 μS/cm，粘度240.70±4.50 MPa·s，浊度104±1.41 NTU，表明体系具有酸性环境和均匀分散特性。色度参数L^*=85.92±2.35（高亮度），b^*=16.94±1.32（偏黄色调），白度指数（WI）达83.69±2.15。

2.2 纳米乳稳定性与结构分析

动态光散射分析显示纳米乳液滴平均尺寸为180.69±1.73 nm，多分散指数（PDI）为0.24±0.01，表明液滴分布均匀。Zeta电位为-6.53±0.36 mV，提示体系主要依靠空间位阻而非静电斥力稳定。透射电镜（TEM）图像证实纳米颗粒呈球形，直径约100 nm，且油相核心被壳聚糖包覆。FT-IR光谱中壳聚糖酰胺I带（1634 cm^-1）与沙棘油酯羰基（1744 cm^-1）的峰位偏移，证实二者通过分子间相互作用形成稳定结构。

2.3 鱼片处理与贮藏实验

将虹鳟鱼片分为三组：对照组（C，纯水处理）、壳聚糖组（Ch）和纳米乳组（HrEo-N）。鱼片浸涂处理后于4±1°C贮藏12天，定期检测微生物总数、理化指标（TVB-N、TBARS、pH、持水力WHC、水分活度a_w）及感官特性。微生物分析包括嗜温需氧菌、嗜冷菌、乳酸菌和肠杆菌科计数，感官评价由21名训练有素的评审员按9分制亨氏量表进行。

3. 结果与讨论

3.1 纳米乳特性与保鲜机制

纳米乳的酸性环境（pH 4.10）源于壳聚糖在乙酸中的质子化氨基（-NH₃⁺），其高电导率（188 μS/cm）证实为水包油型结构。小尺寸液滴（180.69 nm）和高亮度（L^*>85）赋予体系良好透光性，这与吐温80的乳化作用及超声能量输入密切相关。壳聚糖通过形成正电荷界面层增强与微生物膜的相互作用，而沙棘油中的黄酮类化合物进一步破坏细胞膜完整性，协同抑制腐败菌生长。

3.2 鱼片品质变化

贮藏末期，HrEo-N组鱼片的总挥发性盐基氮（TVB-N）和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值显著低于对照组（p<0.0001），表明脂质氧化和蛋白质降解受抑制。纳米乳组鱼片持水力（WHC）下降缓慢，感官评分在贮藏12天时仍保持5.67分（满分9分），显著优于对照组（3.67分）。微生物方面，HrEo-N组肠杆菌科计数在第9天较对照组降低2 log CFU/g（p<0.0001），而乳酸菌未检出增长，可能与壳聚糖对革兰氏阳性菌的特异性抑制有关。

3.3 局限性分析

感官评价虽能反映品质变化，但受限于主观性且成本较高；纳米乳的负电性（-6.53 mV）提示静电稳定性有限，需通过调节壳聚糖浓度或添加阴离子聚合物优化。此外，沙棘油的天然黄色调轻微影响鱼片b^*值，但对消费者接受度无显著影响。

4. 结论

壳聚糖-沙棘油纳米乳通过协同抗菌抗氧化作用，有效延缓虹鳟鱼片冷藏期间的品质劣变，货架期延长至12天。该研究为天然成分在水产品保鲜中的应用提供理论依据，且纳米乳的可生物降解特性符合绿色包装趋势。未来需深入探究纳米乳在复杂食品基质中的释放动力学及规模化生产工艺。