殼聚糖衍生物分子修飾機理及其在銀鯧魚保鮮中的應用研究.pdf

1、銀鯧魚等水產(chǎn)品因富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、維生素等營養(yǎng)成分，深受廣大的消費者青睞。但魚體死后魚肉極易發(fā)生腐敗變質(zhì)。隨著生活水平的提高，消費者對水產(chǎn)品品質(zhì)的需求也越來越高，傳統(tǒng)的低溫貯藏已經(jīng)不能完全滿足人們對水產(chǎn)品鮮度的要求。因此，延長其貨架期并最大限度保持其原有品質(zhì)和商品價值，已成為國內(nèi)外食品科學領域研究的焦點之一。以天然生物大分子化合物為基質(zhì)的可食性包裝材料是攻克此難題的有效途徑之一。殼聚糖(chitosan，CS)是一種具有良好可生

2、物相容性、可降解性的生物活大分子，但其較弱的抗菌、抗氧化性，在很大程度上限制了其應用?；诖?，本課題以殼聚糖為基質(zhì)，將沒食子酸(gallicacid，GA)嵌入其分子骨架，構(gòu)建其衍生物，并考察衍生物涂膜對冷藏期間銀鯧魚肉品質(zhì)、優(yōu)勢腐敗微生物、揮發(fā)性氣味物質(zhì)及蛋白質(zhì)變化的影響，探索其延長魚肉貨架期的保鮮機理。得到的結(jié)論如下:
　　(1)以H2O2/Vc氧化還原體系引發(fā)自由基接枝法成功制備殼聚糖-沒食子酸衍生物(chitosan-g-

3、gallic acid，CS-g-GA)，考察反應條件對其衍生物中沒食子酸接枝量(DS)的影響。通過紫外可見光譜、紅外光譜、核磁共振、X-衍射等一系列表征手段，探討殼聚糖-沒食子酸的構(gòu)建途徑、分子結(jié)構(gòu)及功能特性。結(jié)果表明殼聚糖衍生物主要通過殼聚糖上的C-6的-OH和C-2的NH2與和沒食子酸分子中的-COOH反應形成。此外，結(jié)果表明殼聚糖衍生物的抗氧化、抗菌活性皆優(yōu)于殼聚糖，有望成為一種新型的生物保鮮劑。
　　(2)制備含不同沒食

4、子酸接枝量的殼聚糖-沒食子酸衍生物及相應的活性包裝薄膜。系統(tǒng)探討沒食子酸接枝量對其相應膜溶液的流變學性質(zhì)及膜的力學性質(zhì)、水蒸氣透過率、水溶性、接觸角、抗氧化性、抗菌性及微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沒食子酸接枝量顯著影響膜溶液的流變學性質(zhì)，修飾后的殼聚糖-沒食子酸膜溶液呈現(xiàn)出典型的含有聚合物鏈糾纏或交聯(lián)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，且在沒食子酸接枝量低的情況下，膜溶液的彈性行為更為明顯;在殼聚糖分子骨架上引入沒食子酸基團后，相應薄膜的力學特性和阻水性隨著沒食

5、子酸接枝量的上升而下降，但薄膜的抗氧化性和抗菌性與沒食子酸接枝量呈正相關(guān);對殼聚糖-沒食子酸衍生物薄膜的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)中薄膜性能變化與其內(nèi)部的分子間相互作用變化有關(guān);通過掃描電鏡和原子力顯微鏡觀察膜的表面微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其變化與膜物理性能改變存在一定的相關(guān)性。在殼聚糖骨架上引入沒食子酸基團后，沒食子酸的-OH能與殼聚糖分子鏈上-OH和-NH2重新形成分子內(nèi)、分子間的氫鍵以及物理連接作用，進而改變膜溶液的流變性質(zhì)及相應膜的物化性質(zhì)。

6、>　　(3)將殼聚糖-沒食子酸衍生物(chitosan-g-gallic acid，CG)涂膜應用于銀鯧魚的保鮮研究，考察其對冷藏期間銀鯧魚肉品質(zhì)變化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與殼聚糖，沒食子酸及殼聚糖+沒食子酸相比，CG處理能顯著抑制微生物的生長繁殖（以TVC和TPC表征），降低魚肉中TVB-N值，延緩脂質(zhì)氧化作用(POV和TBARS)，并且抑制鯧魚中ATP的分解（K值），延長貨架期3-6d。此外，相對于其他組的處理，CG涂膜處理的魚肉的持水

7、性和感官品質(zhì)更佳。
　　(4)采用HS-SPME-GC-MS技術(shù)分析冷藏期間銀鯧魚肉的揮發(fā)性物質(zhì)的變化，并探索殼聚糖衍生物(chitosan-g-gallic acid，CG)涂膜對銀鯧魚肉的揮發(fā)性物質(zhì)成分。結(jié)果表明魚肉冷藏期間的揮發(fā)性物質(zhì)醛類、酯類、醇類含量總體呈下降而酮類、芳香類及胺類物質(zhì)呈上升趨勢。同時，CG涂膜能降低銀鯧魚肉的醛類、酯類、醇類、酮類、芳香類物質(zhì)的變化速率，延緩腥味物質(zhì)以及其他不良揮發(fā)性物質(zhì)（對二甲苯、三甲胺

8、和二甲胺）的生成。這些結(jié)果表明CG涂膜可以抑制銀鯧魚肉中脂肪氧化，從而影響很多揮發(fā)性成分的變化，較好地保持魚肉的品質(zhì)，延長其貨架期。
　　(5)采用PCR-DGGE技術(shù)手段分析冷藏期間銀鯧魚菌相的動態(tài)變化，探討殼聚糖衍生物涂膜(chitosan-g-gallic acid，CG)對冷藏期間鯧魚特定腐敗菌變化的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)新鮮銀鯧魚肉中主要的菌種有假單胞菌（Pseudomonas）、不動桿菌屬(Acinetobacter sp.)

9、和摩根氏菌（Morganella），而貯藏末期魚肉中除了這3種菌種數(shù)目增加多外，還出現(xiàn)了惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida）、熒光假單胞菌（Psychrobacter fluorescens）、黃桿菌（Flavobacterium）、嗜冷桿菌（Psychrobacter glacincola）、普羅維登斯菌（Providencia）、熱殺索絲菌（Brochothrix thermosphacta）、腐敗希瓦氏菌（Shew

10、anella putrefaciens）和波羅的海希瓦氏菌（Shewanella baltica）;而經(jīng)過CG涂膜處理的魚肉樣品的微生物種類和數(shù)目減少，在貯藏中后期細菌種類無明顯增加，貯藏末期的主要優(yōu)勢腐敗菌是假單胞菌（Pseudomonas）、惡臭假單胞菌（Pseudomonas putida）、不動桿菌（Acinetobacter）、嗜冷桿菌(Psychrobacter glacincola)，這些結(jié)果表明CG涂膜具有一定延緩腐敗、

11、抑菌保鮮的效果。
　　(6)從冷藏期間魚肉蛋白質(zhì)變性和降解角度出發(fā)，以魚肉中肌原纖維蛋白鹽溶性、Ca2+-ATPase活性、總巰基含量、表面疏水性和魚肉TCA可溶性肽為指標，探索鯧魚肉在CG涂膜保鮮處理下其蛋白質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對于CK組，殼聚糖衍生物涂膜(chitosan-g-gallic acid，CG)涂膜處理可以延緩肌原纖維蛋白中疏水基團的暴露、巰基的氧化，降低其變性程度。同時借助于雙向電泳技術(shù)探索貯藏期間魚肉

12、蛋白質(zhì)的降解規(guī)律發(fā)現(xiàn)，CG涂膜組中共鑒定出17個差異蛋白質(zhì)點。通過MALDI-TOF/TOF和Mascot search數(shù)據(jù)庫鑒定出5種同源蛋白，即Cyprinus carpio的肌球蛋白重鏈(myosin heavy chain)、骨骼肌α-肌動蛋白(Actin)、 Ictalurus punctatus的磷酸甘油酸酶-1、Fundulus heteroclitus的肌酸激酶同工酶M和Takifugu rubripes的磷酸甘油酸激酶