作为预煮食品类别中的关键部分,预煮肉制品通常依赖冷冻储存来确保安全性、延长保质期并保持整个储存期间的质地质量[1]。然而,在冷冻过程中,肉类及其制品经常经历温度波动,这容易引发冰晶的形成、生长和重结晶,导致肌肉组织结构受到机械损伤并加速品质下降[2],[3]。这种损伤表现为Z线断裂、I带弱化以及纤维间间距增加[4]。冰晶产生的机械应力降低了肌纤维的持水能力,从而在解冻过程中导致滴汁损失增加和品质恶化[5]。
同时,如果包装材料缺乏足够的阻隔性能,食品表面的冰晶会升华,使水分不断从内部迁移到表面。这最终会导致食品结构变得干燥多孔。这种多孔性显著增加了食品与氧气接触的表面积,从而加速了脂质氧化[6],[7]。其宏观表现包括重量减轻、表面出现灰白色斑块、质地变硬以及产生异味(如酸败味)。这些问题严重影响了食品的营养价值、感官品质和消费者的接受度。
涂层处理已成为一种广泛采用的保鲜技术,因为它操作简便、成本低且具有显著的保护效果。明胶(G)作为一种典型的动物蛋白,具有成熟的提取工艺、低成本以及优异的成膜性能、安全性和生物降解性,因此被广泛用于食品级涂层的制备[8]。其他基于蛋白质的涂层(如乳清蛋白和大豆蛋白)也因其良好的成膜能力和功能性而受到广泛研究[9]。然而,与明胶相比,这些蛋白质在凝胶化/热行为以及消费者相关因素(如过敏原标签和潜在风味影响)方面可能存在差异;因此,明胶仍是一种有吸引力的涂层基质[10]。不过,单一的明胶涂层存在延展性差和脆性高的缺点。为了解决这些问题,通常通过添加多糖或酚类化合物来改善其性能[11],[12]。多糖因其独特的功能成分而被广泛使用[13]。海藻糖(TRE)是一种由两个葡萄糖单元通过α-糖苷键连接而成的非还原性二糖,在制药和食品工业中广泛应用[14]。其分子能与明胶形成强氢键,有效提高基于明胶的涂层的柔韧性和润湿性[15]。近年来,海藻糖被用作天然抗冻剂,以提高冷冻食品的品质[16]。它通过破坏冰界附近水分子的有序排列来抑制冰晶的形成和重结晶[17]。此外,海藻糖还可以调节肌肉组织周围水分的分布和迁移,从而减轻冷冻过程中冰晶生长造成的结构损伤。Zhang等人[18]的研究表明,海藻糖通过氢键、疏水相互作用或静电作用嵌入冰晶层之间,从而抑制冰晶的生长,减少了对虾肌肉组织的损伤。
天然植物多酚因其多种健康益处而受到广泛关注,可作为功能性成分来提升食品包装膜的性能[19]。茶多酚(TP)是从茶叶中提取的儿茶素混合物,因其出色的抗氧化效果和安全性而在食品工业中得到广泛应用。此外,茶多酚还可以作为酚类交联剂,增强薄膜的机械性能和功能特性。将茶多酚加入蛋清蛋白薄膜中可显著提高其拉伸强度,并对冷却猪肉中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的抑制效果[20]。另一项研究将黑莓花原花青素和茶多酚结合到壳聚糖-羧甲基纤维素薄膜中用于牛肉保鲜,这种复合薄膜表现出更高的拉伸强度、更低的透气性和更好的牛肉品质保持能力[21]。然而,在长期冷冻储存过程中,预煮肉制品面临冷冻烧伤(表面脱水)、冰晶生长/重结晶引起的结构损伤以及脂质和蛋白质的氧化劣化等问题。不过,目前针对冷冻预煮肉制品(而非冷却预煮肉制品)的含TP明胶/海藻糖复合可食用涂层的专门研究相对较少[22]。
因此,本研究旨在制备并表征含有茶多酚(TP)的明胶/海藻糖(G/TRE)复合涂层,系统研究不同TP含量对G/TRE涂层结构和功能的影响。我们进一步评估了G/TRE基础涂层和G/TRE/TP涂层在-50°C条件下的保护效果。本研究旨在开发并系统表征一种兼具高效防冻保护和抗氧化活性的复合G/TRE/TP涂层系统。通过研究不同TP含量对涂层结构、阻隔性能和抗氧化功能的调节作用,并全面评估其在-50°C冷冻条件下对预煮牛肉中冰晶损伤、蛋白质变性和脂质氧化的协同抑制效果,本研究旨在为冷冻预煮肉制品的开发提供理论和技术基础。