章建浩，喬維維，黃明明，王佳媚

(1.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心，國家肉品質量控制工程技術研究中心，南京農業(yè)大學食品科技學院，江蘇南京 210095)(2.海南大學食品學院，海南?？?570228)

殺菌處理對肉的感官及理化性質會產生不同程度的影響。熱力殺菌不僅引起一定程度的營養(yǎng)損失，同時對生鮮肉的色澤和質構也會產生不利影響，在生鮮肉的殺菌應用中受到限制。非熱源性殺菌處理在生鮮肉中應用廣泛，各種處理方法對生鮮肉的感官性質及理化品質影響程度不同。Zakrys等[1]研究了多種氣調包裝條件下牛排儲藏期間理化性質的變化，結果發(fā)現(xiàn)氣體組分中 O2濃度高時，牛排的汁液流失較多，而O2濃度低時，牛排的韌性較差。Omer等[2]研究了超高壓法殺菌處理對發(fā)酵香腸理化指標、微生物和感官品質的影響，結果顯示，處理后的香腸在儲藏期間重量損失加快，色澤變差?，F(xiàn)行的非熱源性殺菌方法，如輻照殺菌處理、超高壓處理、臭氧氣體處理以及紫外線殺菌處理等方法會對肉的顏色、品質產生不同程度的影響，同時對肉中的脂肪氧化起到不同程度的促進作用。因此，開發(fā)新的非熱源性殺菌方法一直是食品殺菌領域的研究熱點。

低溫等離子體（cold plasma，CP）作為一種新型的冷殺菌方法，對預包裝食品進行殺菌處理，以包裝內的氣體為主要作用介質，無需添加任何其它抑菌成分，有效避免了先殺菌后包裝產生的二次污染，近幾年在食品殺菌領域受到廣泛關注。據(jù)報道低溫等離子體處理對豬肉表面的菌落總數(shù)、酵母菌和霉菌具有良好的抑制作用，而對肉色和pH沒有顯著影響。CP在其它食品中也有相關應用研究，如培根、菠菜、西紅柿、雞肉[3]等。低溫等離子體在鮮牛肉中的殺菌作用已經有相關研究，喬維維等[4]人已經證明CP可以有效殺死牛肉表面的微生物。Reid等[5]人采用低溫等離子體處理鮮牛肉，研究了貯藏條件下牛肉表面微生物菌群的變化，關于處理后牛肉的感官性質及品質的變化未給予相關報道。目前，關于低溫等離子體處理對鮮牛肉感官品質的作用影響報道還很少。本研究通過處理后牛肉的色澤、pH、肌紅蛋白含量、汁液流失率和剪切力等變化，分析低溫等離子體對牛肉冷藏過程中色澤與質構等品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

牛背最長肌購于南京蘇果超市衛(wèi)崗店。

1.2 儀器與設備

MAP-H360復合氣調保鮮包裝機，蘇州森瑞保鮮設備有限公司；BK130/36低溫等離子體發(fā)生器，美國菲尼克斯公司；CR-400型全自動色差儀，柯尼卡美能達控股公司；電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限公司；XC07-II無菌拍打式均質器，南京寧凱儀器有限公司；千分之一天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；C-LM3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀，美國G-R公司；pH計，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

鮮牛肉用冰盒運回實驗室，剔除筋、膜、淤血、碎骨和多余脂肪后，順著肌纖維的方向切成50±5 g的肉塊，隨機分為2組，每組15塊。肉塊用氣調包裝，氣體成分O2:CO2:N2=35%:35%:30%。一組用低溫等離子體處理，處理條件為72 kV，85 s。處理結束，樣品同時置于4 ℃貯藏，第0、1、4、7和10 d分別抽取3盒測定各項指標。另一組不經低溫等離子體處理，作為對照組。

1.3.2 pH值的測定

參照GB 5009.237-2016《食品pH值的測定》的方法進行測定。

1.3.3 色差的測定

打開包裝盒取出樣品，立即將樣品置于光源下，色差計經白板校準后，測定樣品的色差值 L*（亮度值）、a*（紅度值）、b*（黃度值），每塊樣品測定 5個部位，取平均值。

1.3.4 肌紅蛋白含量的測定

取2 g樣品，加入20 mL 0.04 mol/L pH 6.8的磷酸鹽緩沖液，室溫下均質25 s。置于冰浴中1 h，然后在4 ℃下10000×g離心30 min，上清液用Whatman NO.1濾紙過濾，濾液定容至25 mL。使用紫外分光亮度計測定波長為572、565、545和525 nm處的吸光值，分別記作 A572、A565、A545、A525。肌紅蛋白（myoglobin，Mb）總量與高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin，MetMb）含量的計算公式分別如下：

1.3.5 汁液流失率的測定

牛肉樣品在包裝前測定質量；在每一測定點拆除包裝，測定吸水紙吸除表面汁液后的質量，包裝前后測定所得質量差與包裝前牛肉質量的比值，即為牛肉的汁液流失率。

1.3.6 剪切力的測定

將樣品沿肌纖維平行方向切取10 mm×10 mm×10 mm 肉樣，使用肌肉嫩度儀沿肌纖維垂直方向剪切，測定樣品的剪切力值（kg）。每個肉樣剪切5次，記錄讀數(shù)，最終結果取5個測定值的平均值為一個肉樣的嫩度。

1.3.7 質構測定

采用物性測定儀應用質構剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式測定樣品的硬度、彈性、內聚性、膠黏性、咀嚼性和回復性。將樣品進一步切成大小為10 mm×10 mm×10 mm的肉樣，室溫條件下用物性測試儀進行測定。測試前速率為2 mm/s，測試速率為1 mm/s，測試后速率為1 mm/s，觸發(fā)力為5 g，樣品高度為10 mm，壓縮比75%，測定間隔時間為5 s，探頭型號為P/50。每種樣品測試均重復3次，結果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本文數(shù)據(jù)表示形式采用平均值±方差，實驗重復3次，用origin 8.5作圖，采用SPSS軟件進行ANOVA方差分析，不同處理間差異采用Duncan's 多重比較，顯著水平為p<0.05。

2 結果與分析

2.1 冷藏過程中牛肉色澤與肌紅蛋白含量變化

表1所示隨著冷藏時間延長，牛肉的L*值逐漸降低。處理組牛肉的L*值波動范圍較小，在10 d后依然保持較高亮度，達到47.84，顯著高于對照組（45.47）（p<0.05）。冷藏前4 d，處理組與對照組的L*值相近（都在48左右），無顯著差異。處理組的表面濕潤，牛肉表面的水分含量相對較高，增加對光的折射，導致牛肉L*值上升，即增加牛肉表面亮度。貯藏4 d后，L*值開始下降明顯，可能與牛肉汁液流失、水分含量減少有關。低溫等離子體對L*值的促進作用在培根中有報道，Kim 等[6]人采用等離子體處理培根，發(fā)現(xiàn)處理后培根的L*值顯著增加。

表1 牛肉儲藏期間色差、肌紅蛋白總量及高鐵肌紅蛋白含量的變化Table 1 The color, myoglobin and metmyoglobin content of beef during storage

表1顯示隨著貯藏時間延長，牛肉樣品的a*值呈先升高后降低的趨勢，在第4 d達到最高值。處理組的a*值在第4 d時達到22.91低于對照組（24.12），冷藏過程中處理組牛肉的a*始終低于對照組，說明低溫等離子體處理促進牛肉a*值降低。貯藏初期，牛肉中的肌紅蛋白主要為不穩(wěn)定的鮮紅色氧合肌紅蛋白，牛肉整體顏色發(fā)亮、發(fā)紅。

隨著貯藏時間延長，處理組牛肉的肌紅蛋白總量顯著降低（p<0.05），而MetMb含量呈顯著增加趨勢（p<0.05），處理組的 MetMb含量顯著高于對照組（p<0.05），低溫等離子體處理促進MetMb含量的升高，可能是等離子體中部分活性物質與氧合肌紅蛋白發(fā)生氧化反應，破壞高鐵肌紅蛋白還原酶系統(tǒng)，引起MetMb不能及時被還原而含量增加，導致牛肉a*值下降[7]。

牛肉 b*值隨著貯藏時間延長呈顯著增加（p<0.05），處理組b*值第10 d時高達14.43，顯著高于對照組（13.59）（p<0.05），說明經低溫等離子體處理后牛肉表面有變黃趨勢。

綜上所述，在一定貯藏時間內，低溫等離子體殺菌處理能使鮮牛肉保持較好的亮度（L*值），同時紅度（a*值）下降，對牛肉的紅色具有不利影響。

2.2 冷藏期間牛肉pH值變化

圖1 牛肉儲藏期間pH值的變化Fig.1 The changes of pH values of beef during storage

圖1在冷藏過程中牛肉的pH值波動范圍不大，對照組與處理組的pH值比較接近且變化趨勢一致，處理組牛肉的pH值一直略低于對照組。冷藏過程中，牛肉的pH變化原因有多種，一種可能的原因是：低溫等離子體處理過程中產生含氧、含氮活性基團，這些活性基團與牛肉中的水分反應，形成酸性基團，使牛肉酸性增強；同時，由于等離子體中活性自由基的直接殺滅以及低pH的抑制反饋作用，致使微生物生長緩慢，其分解蛋白質產生的堿性成分降低，導致牛肉的pH始終保持在較低的水平[7]。

另外，pH值變化可以在一定程度上反應微生物生長繁殖狀態(tài)。通常在貯藏初期，由于糖元的分解產生大量乳酸，乳酸使pH值降低。隨著貯藏時間延長，牛肉中的微生物開始大量繁殖，微生物生長繁殖過程中分解營養(yǎng)成分產生堿性物質，生成一些堿性的含氮化合物，如生物胺等，這些化合物會引起pH值升高。低溫等離子體處理能抑制牛肉表面微生物生長，減少肉中蛋白質成分被分解，阻礙堿性化合物的生成，從而抑制pH升高，最終表現(xiàn)為處理組pH值低于對照組。

2.3 冷藏期間牛肉保水性變化

圖2 牛肉冷藏期間汁液流失率的變化Fig.2 The change of drip loss of beef during storage

保水性是評價牛肉品質的一項重要指標，保水性降低會影響牛肉的外觀，也會造成營養(yǎng)物質流失。圖2所示隨著冷藏時間延長，牛肉的汁液流失率呈上升趨勢，10 d后處理組和未處理組分別達到 1.88%和2.05%。汁液流失率增加可能與冷藏過程中隨著微生物生長蛋白質被分解，導致肌肉纖維組織結構松散，網絡結合力減弱，水分狀態(tài)發(fā)生變化，自由水增多并向細胞外擴散有關。低溫等離子體對保水性影響微弱，可能是低溫等離子體處理引起肌原纖維結構改變，或者處理過程中產生帶電的粒子、基團，促進了牛肉結合水分子的能力。

上述結果表明低溫等離子體處理對牛肉的保水性負面影響不大，低溫等離子體作為冷殺菌處理技術對牛肉的保水性影響微弱，優(yōu)于超高壓和熱處理技術。超高壓和加熱法處理真空包裝牛肉，結果顯示在貯藏期間，牛肉的保水性嚴重下降，重量損失嚴重[8]。

2.4 冷藏期間牛肉剪切力變化

牛肉嫩度是評價可食用程度的重要指標，剪切力越小，表明牛肉越嫩。圖3可知，隨著冷藏時間延長，處理組和非處理組牛肉剪切力呈現(xiàn)不同變化趨勢。非處理組剪切力顯著升高可能是由于 O2促進蛋白質間形成二硫鍵并且抑制蛋白降解，造成嫩度下降。處理組牛肉剪切力第1 d和第10 d時分別比對照組降低了6.76%和13.48%。牛肉嫩度與含水量呈正相關，這與前面等離子體處理減少汁液流失率，提高保水性的結果一致。低溫等離子體激發(fā)形成的部分活性成分能與肌原纖維蛋白反應，引起肌原纖維變性或降解，在一定程度上改善牛肉嫩度。

圖3 牛肉貯藏期間剪切力的變化Fig.3 The change of shear force of beef during storage

2.5 冷藏期間牛肉質構變化

牛肉冷藏期間質構變化見表 2，隨著貯藏時間延長，牛肉的硬度值顯著降低（p<0.05）。整個貯藏期內，處理組的牛肉硬度值顯著低于對照組（p<0.05），10 d后硬度值降至1655.73，比對照組降低了4.78%；各處理組牛肉的彈性呈升高趨勢，處理組與對照組間的彈性值差異不顯著；內聚性隨著貯藏時間延長呈增加趨勢，處理組的內聚性與對照組無明顯區(qū)別；處理組與對照組牛肉的膠黏性以及咀嚼性都呈下降趨勢，在第10 d時，等離子體處理組樣品的膠黏性和咀嚼性比未處理組分別降低了 2.97%和6.13%。貯藏期內，處理組的膠黏性及咀嚼性的數(shù)值始終顯著低于對照組，處理組和對照組組牛肉的回復性貯藏時間延長呈顯著下降（p<0.05），處理組的回復性數(shù)值低于對照組，但差異不顯著。

傳統(tǒng)的高溫高壓殺菌處理對肉的質構具有明顯負面影響，引起肉的彈性、黏聚性、回復性、咀嚼性和硬度等降低。趙冰等[9]認為高溫高壓殺菌處理嚴重破壞了肌肉纖維和肌肉組織的內部結構，從而導致肉的質構下降。而低溫等離子體處理能夠提高牛肉嫩度，增強彈性，降低膠黏性和咀嚼性，對牛肉的膠黏性、咀嚼性和硬度影響相對較大，對其它質構參數(shù)影響不大。低溫等離子體處理能降低牛肉的膠黏性、咀嚼性、硬度、彈性、內聚性和回復性等質構參數(shù)，從而提高了牛肉的嫩度，改善口感。與熱源性殺菌相比較，低溫等離子體能維持牛肉良好質構，因此，低溫等離子體在鮮牛肉的非熱源性殺菌應用方面具有良好的開發(fā)前景。

表2 牛肉儲藏期間質構變化Table 2 The change of texture of beef during storage

2.6 品質指標的相關性分析

牛肉感官品質可從多個方面評價，包括pH、色差值、肌紅蛋白含量、汁液流失率、剪切力、硬度、彈性、內聚性和咀嚼性等。剪切力、硬度、彈性、內聚性和咀嚼性等參數(shù)是評價肉口感質量的重要指標，與肉的水分含量及肌原纖維狀態(tài)相關。硬度可較好地反映牛肉的嫩度，硬度值越高說明牛肉嫩度越差；彈性反映牛肉受外力作用時的形變及撤力后的恢復能力，牛肉越嫩其彈性就越好；膠黏性數(shù)值上等于硬度與內聚性的乘積，咀嚼性數(shù)值上等于硬度、彈性與內聚性的乘積，內聚性反映牛肉內部鍵力對咀嚼抵抗性的大小，內聚性越高，牛肉的口感越細膩，其變化趨勢與彈性相一致。用SPSS軟件對牛肉冷藏期間的色差、保水性及質構等指標間的相關性進行分析，結果見表3。

L*值與汁液流失率呈極顯著負相關（p<0.01），相關性系數(shù)為-0.894；肌紅蛋白總量與汁液流失率呈極顯著負相關（p<0.01），相關性系數(shù)為-0.855，其與高鐵肌紅蛋白含量呈顯著負相關（P<0.05）。

肉色是影響消費者選購新鮮肉的重要因素，肉色主要與肉中的肌紅蛋白有關。當肌紅蛋白總量降低時，牛肉色會變暗。當肌肉中氧氣含量較少時，肌紅蛋白會與水分子結合，呈暗紅色；當肉再次與氧氣接觸時，會生成鮮紅色的氧合肌紅蛋白，即消費者較喜歡的顏色；如果氧氣接觸時間過長，則會生成高鐵肌紅蛋白，肉色呈褐色，品質開始下降[10]，影響消費者的消費態(tài)度。汁液流失率是評價鮮肉保水性的重要指標，其與肉中蛋白質結構有關，如果蛋白質結構遭到破壞將會導致肌肉中水分存儲空間減小，致使保水性能下降[11]。汁液流失率越高，牛肉的保水性越差，引起表面失去明亮色澤，同時會造成部分營養(yǎng)成分損失。而趙菲等[12]采用氣調包裝牛羊肉并在冰溫下貯藏，發(fā)現(xiàn)隨著儲藏時間延長，肉的汁液流失率逐漸增加，色澤a*值逐漸降低。本研究中低溫等離子體處理對牛肉保水性無顯著影響，而汁液流失率下降能適度提高牛肉貯藏期內的嫩度。

肌紅蛋白總量與牛肉的硬度、膠黏性和咀嚼性有極顯著正相關性（p<0.01），相關性系數(shù)分別是0.867、0.878和0.837；硬度與彈性呈極顯著負相關性，與膠黏性和咀嚼性呈極顯著正相關（p<0.01），相關性系數(shù)分別為0.986和0.943。

研究顯示，水分含量在一定范圍內降低時，導致肉的剪切力、硬度、內聚性和咀嚼性等增加，而超出一定范圍，則會下降[13]。路立立等[14]研究氣調包裝中豬肉品質變化，發(fā)現(xiàn)豬肉保水性差造成剪切力增大、嫩度降低。此現(xiàn)象與本研究結果一致，低溫等離子體處理使牛肉汁液流失率和剪切力降低，嫩度相對增加。

表3 牛肉冷藏期間品質參數(shù)相關性分析Table 3 Correlation analysis of beef sensory quality during refrigerator storage

3 結論

牛肉經低溫等離子體處理后在 10 d冷藏過程中pH無顯著變化且相對穩(wěn)定，b*值持續(xù)升高至14.43，a*值呈先升高后降低趨勢，在第4 d達到最高值22.91，汁液流失率僅為1.88%，剪切力呈下降趨勢，10 d后降低了13.48%，同時硬度也呈現(xiàn)下降趨勢，而彈性未發(fā)生明顯變化。說明低溫等離子體處理對牛肉的色澤有一定負面影響，而對汁液流失率影響作用不明顯，對維持牛肉的剪切力、增強嫩度、提高彈性、降低牛肉的膠黏性與咀嚼性有良好作用。低溫等離子體處理對牛肉品質無顯著不良影響，在牛肉冷殺菌應用領域具有潛在發(fā)展前景。