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开发具有良好稳定性和抗菌性能的牛至精油纳米乳液:延长冷藏猪肉保质期的解决方案
导 读
近日,东北农业大学的研究团队在食品权威期刊《Food Chemistry: X》(IF=8.2)发表题为“Development of oregano essential oil nanoemulsions with considerable stability and antibacterial properties: A solution for extending the shelf life of chilled pork”的研究性论文。该论文由东北农业大学食品学院完成,孔保华教授为该论文的通讯作者。
冷藏肉是指屠宰后迅速冷却至0–4°C,并在脱酸、储存、运输及销售过程中保持在约4°C的肉类产品。由于其高品质和营养价值,冷藏肉已广受消费者青睐。然而,由于其水活度高且营养成分丰富,冷藏肉易受微生物污染,这不仅会导致巨大的经济损失,还可能引发食源性疾病风险。防腐剂被认为是延长食品保质期和提高食品安全性的有效手段。如今,随着消费者健康意识的增强,关于天然防腐剂作为传统化学防腐剂替代品的研究日益受到关注。
本研究旨在构建含牛至精油(OEO)的纳米乳液(OEO-NEs),并结合大豆蛋白分离物/茶皂苷纳米颗粒(STNPs),用于冷藏猪肉的保鲜。首先,制备了不同牛至精油浓度(0%、1%、2%、3%和4%)的OEO-NEs,并对其进行了全面表征。结果表明,随着牛至精油浓度的增加(从0%至4%),OEO-NEs的液滴尺寸减小(从235.1 nm降至170.8 nm),表面电荷增加(从−15.30 mV升至−27.42 mV),且物理稳定性增强(从△BS 7.06%升至△ BS 0.08%),且物理稳定性显著提升(从△BS 7.06% 至 △BS 0.08%)。此外,在油水界面观察到 OEO 与 STNPs 之间存在氢键、疏水作用及静电作用。这些界面相互作用有助于促进 STNPs 的吸附、降低界面张力并形成坚固的界面层。当OEO浓度为4%时,界面张力降至1.03 mN/m。随着OEO浓度的增加,OEO-NEs的释放速率加快,抗菌活性增强。OEO表现出持久的抗菌功效,因为在15天的储存期间,它并未从纳米乳液体系中完全释放出来。此外,储存实验结果表明,4% OEO-NE在延缓冷藏猪肉品质劣化方面最为有效,将其保质期延长了6天。总体而言,本文制备的OEO-NE可在整个储存过程中确保冷藏猪肉的安全性和感官品质,为肉类行业的活性保鲜提供了有前景的解决方案。
基于上述发现,我们推测OEO可能在油水界面与STNPs发生相互作用,从而影响OEO-NE的界面结构和稳定性。OEO-NE的界面性质可能进一步影响其抗菌功效。本研究旨在验证上述假设,并据此确定制备具有稳固界面层和强效肉类保鲜能力的纳米乳液所需的最佳OEO浓度。目前,已有大量研究探讨了精油纳米乳液在肉类保鲜中的应用,但关于纳米乳液界面性质与其保鲜能力之间关联性的探索尚显不足。
在此,我们首先制备了不同OEO浓度(0%、1%、2%、3%、4%)的OEO-NEs,并通过测定平均液滴尺寸、表面电荷、微观形态及物理稳定性来表征OEO-NEs。随后,通过测量表面张力、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及荧光光谱,研究了OEO与STNPs之间的界面相互作用。为评估其实际应用潜力,深入分析了OEO-NEs的释放特性及抗菌性能。最终,我们全面评估了OEO-NEs对冷藏猪肉在储存期间品质变化的影响。本研究将为未来构建用于肉类保鲜的抗菌纳米乳液体系提供可行的策略。

研究亮点
★OEO与STNPs之间存在氢键、疏水作用及静电作用。
★界面相互作用促进了STNPs的吸附。
★4% OEO-NE 表现出最佳的液滴分布和物理稳定性。
★4% OEO-NE 有效将冷藏猪肉的保质期延长了6天。
研究结论与意义
★在本研究中,成功利用STNPs制备了含不同OEO浓度(0%、1%、2%、3%和4%)的OEO-NEs。由于OEO与STNPs之间的界面共价和非共价相互作用,随着OEO浓度从0%增加到4%,OEO-NEs的液滴尺寸减小,表面净电荷增加,物理稳定性得到改善。随后,OEO-NEs的释放曲线和抗菌活性表现出剂量依赖性效应,显示出作为天然防腐剂的显著应用潜力。最终,将OEO-NEs与气调保鲜(MAP)技术结合用于冷藏猪肉的保鲜。在4℃条件下为期15天的储存期间,OEO-NEs有效延缓了冷藏猪肉pH值、总菌落数(TVC)、总挥发性基质氮(TVB-N)、总色原酸(TBARS)及色泽特性的变化。其中,4% OEO-NE在维持猪肉品质及延长保质期方面表现最佳,可将保质期延长6天。总体而言,本研究结果表明,OEO-NEs作为生物活性抗菌剂在实际肉类保鲜中具有广阔前景。未来研究将利用电子鼻/舌和气相色谱-质谱(GC–MS)系统评估OEO-NEs对肉类感官特性的影响。此外,还将开发保质期预测模型,以实现对冷藏肉类质量和保质期的智能监测与管理。
图文赏析

图1STNP的外观、微观形态(A)、粒径(B)和zeta电位(C)。

图2不同浓度的OEO-NEs的超分辨率显微镜图像(A)、冷冻扫描电子显微镜图像(B)、液滴尺寸(C)和zeta电位(D)。

图3OEO-NEs(牛至精油纳米乳液)光谱中后向散射光强变化(%)(A)及Turbiscan稳定性指数(TSI)(B)。

图4 OEO-NEs的表面张力(A);OEO、SPI、TS、STNP及4% OEO-NE的FTIR光谱(B);OEO-NEs的荧光强度(C)及界面相互作用(D)。

图5 OEO-NEs的包封效率(EE)(A)和释放率(B);OEO-NEs对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和嗜热假单胞菌的抑菌圈(C)。OEO-NEs:牛至精油纳米乳液。

图6 经牛至精油纳米乳液(OEO-NEs)处理的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和嗜热假单胞菌的扫描电子显微镜照片。

图7 OEO-NEs对在4℃下冷藏15天的猪肉的总可溶性氯(TVC)(A)、总可溶性碱性氮(TVB-N)(B)、丙二醛(TBARS)(C)及外观(D)的影响。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.fochx.2026.103787
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