高曉冉,劉程惠*,陳立國(guó),蘇曉燕,磨佳琳
1(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連,116600) 2(大商股份有限公司,遼寧 大連,116600)
冷鮮牛肉質(zhì)地細(xì)嫩、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富,含有豐富的蛋白質(zhì)、鉀以及鐵元素,尤其它的肉毒堿和肌氨酸含量更是遠(yuǎn)高于其他肉類,能夠加速人體脂肪的新陳代謝、增強(qiáng)免疫力以及促進(jìn)肌肉的形成,因此冷鮮牛肉已然成為當(dāng)下國(guó)內(nèi)外肉類市場(chǎng)的消費(fèi)主流[1-2]。但是,冷鮮牛肉從原料檢疫、屠宰、分割排酸,再到包裝、運(yùn)輸、貯藏、銷售的整個(gè)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)微生物污染、蛋白質(zhì)氧化、色素降解和脂肪氧化等現(xiàn)象,從而導(dǎo)致其貨架期短[3]。如何解決上述問(wèn)題并延長(zhǎng)冷鮮牛肉的貯藏期,一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
目前,常用的化學(xué)保鮮劑大部分都是人工合成的,使用不當(dāng)會(huì)有一定的副作用,對(duì)人體健康存在潛在危害[4]。因此,作為代替化學(xué)保鮮劑的天然保鮮劑因其安全性高、抗氧化能力強(qiáng)、無(wú)毒副作用日益受到關(guān)注。應(yīng)用于肉類的天然保鮮劑主要有:殼聚糖、殼寡糖、茶多酚、乳酸鏈球菌素、溶菌酶、天然香辛料提取物等[5-10]。其中,殼寡糖(chito-oligosaccharide) 是由殼聚糖經(jīng)過(guò)降解而得的低分子聚合物,研究發(fā)現(xiàn)它的水溶性、抗氧化性及抑菌性均優(yōu)于殼聚糖,同時(shí)它還具有保健的功能,容易被生物體吸收[11-13]。茶多酚有明顯的抗菌、抗氧化作用,且安全無(wú)毒,是一種有推廣價(jià)值的天然保鮮劑[14]。殼寡糖和茶多酚對(duì)肉類的抑菌和保鮮作用已有報(bào)道[15-17]。目前許多研究表明,天然保鮮劑復(fù)合使用比單一使用對(duì)肉類的抑菌和保鮮效果更好。復(fù)合使用將成為未來(lái)天然保鮮劑應(yīng)用研究發(fā)展的趨勢(shì)[18-19]。殼寡糖是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的一種天然保鮮劑,目前關(guān)于殼寡糖與其他天然保鮮劑復(fù)配應(yīng)用于冷鮮牛肉保鮮的研究還鮮少見(jiàn)報(bào)道。因此,為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)殼寡糖在冷鮮牛肉保鮮方面應(yīng)用潛力,本研究將殼寡糖與不同濃度的茶多酚復(fù)配,研究其對(duì)冷鮮牛肉微生物生長(zhǎng)、蛋白質(zhì)和脂肪氧化程度、汁液流失率、硬度和顏色變化的影響,探尋殼寡糖與茶多酚在抑菌和保鮮效果的協(xié)同效應(yīng),以期為殼寡糖復(fù)合保鮮劑在冷鮮牛肉中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考以及科學(xué)指導(dǎo)。
冷鮮牛霖,吉林省長(zhǎng)春市皓月清真肉業(yè)股份有限公司;殼寡糖(分子質(zhì)量<700),西安澤邦生物科技有限公司;茶多酚(純度≥98%),合肥博美生物技術(shù)有限公司;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。
VS-1300超凈工作臺(tái),蘇州市蘇信凈化設(shè)備廠;DNP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;UV-1600型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),上海尤尼柯儀器有限公司;SN-SQ立式壓力蒸汽滅菌器,重慶雅馬拓科技有限公司;Kjeltec-2300凱氏定氮儀,F(xiàn)cssAnalyticalAB公司;CR400/CR410色差計(jì),日本KonicaMinolta公司;ZK600智能真空包裝機(jī),東莞市益健包裝機(jī)械有限公司(真空極限:-0.1MPa);真空包裝袋,廣東省東莞市廣駿電器公司;TGL-20M醫(yī)用離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司;T-25勻漿機(jī),德國(guó)IKA公司;DK-98-II型電熱恒溫水浴鍋,天津市泰斯特儀器有限公司,TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)StableMicroSystem公司。
1.3.1 樣品處理
經(jīng)排酸后的皓月牛霖,剔除筋膜后分割成約1 kg/塊,隨機(jī)分成5組,每組21塊。對(duì)每組牛肉進(jìn)行保鮮處理,添加去離子水的組為對(duì)照1,其余復(fù)合保鮮液添加量如表1。
表1 復(fù)合保鮮液添加量 單位:g/100mL
5組肉樣分別在上述保鮮液中浸泡50 s后取出,擺放于滅菌的盤篩中,瀝干,然后將其真空包裝,于0~4 ℃的冷庫(kù)中貯藏。分別在0、5、10、15、20、25、30 d測(cè)定各項(xiàng)微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)。每個(gè)處理抽取3個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定,取平均值。
1.3.2 菌落總數(shù)和大腸菌群的測(cè)定
菌落總數(shù)按照GB/T 4789.2—2016測(cè)定[20],結(jié)果以菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)(lg CFU/g)表示。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為:新鮮肉為104CFU/g以下,次鮮肉為104~106CFU/g,變質(zhì)肉為106CFU/g以上[21]。
大腸菌群參照GB/T 4789.3—2016中的第二法平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果以大腸菌群的對(duì)數(shù)(lg CFU/g)表示[22]。
1.3.3 色差的測(cè)定
用濾紙吸干冷鮮牛肉樣品表面的水分,將其放于光源下,使用色差計(jì)測(cè)定肉樣的L*(亮度)值和a*(紅度)值,分別對(duì)每個(gè)樣品的不同部位測(cè)定6次,取平均值。
1.3.4 肌紅蛋白氧化狀態(tài)測(cè)定
參考郭新穎的方法[23],結(jié)果用高鐵肌紅蛋白(MetMb)百分含量表示。
1.3.5 脂肪氧化程度的測(cè)定(TBARS法)
參考郭新穎的方法[23],數(shù)據(jù)結(jié)果用mg/kg表示。
1.3.6 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測(cè)定
按照GB/T 5009.44—2003采用半微量定氮法測(cè)定冷鮮牛肉揮發(fā)性鹽基氮的含量。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下:新鮮肉為15 mg/100g以下,冷鮮肉為20 mg/100g以下,變質(zhì)肉為20 mg/100g以上[24]。
1.3.7 硬度的測(cè)定
將肉樣切割成高約20 mm,底面積約40 mm×40 mm的方塊狀,采用TPA模式加載P-0.5探頭進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定(texture profileanalysis,TPA),測(cè)試前、測(cè)試中及測(cè)試后速度均為1.0 mm/s,2次壓縮距離均為10 mm,2次間停頓時(shí)間為2 s,通過(guò)分析力量-時(shí)間曲線,再根據(jù)參數(shù)定義及計(jì)算方法得到肉樣的硬度[25]。
將肉樣浸漬保鮮液瀝干后對(duì)每塊肉樣進(jìn)行稱質(zhì)量(m1),并使用真空包袋分裝。測(cè)試時(shí)拆開(kāi)包裝,用濾紙吸干樣品表面的汁液,稱量質(zhì)量(m2)。
(1)
1.3.9 數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)均重復(fù)3次,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。用Origin 8.0進(jìn)行作圖分析,SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著分析和相關(guān)性分析。
如圖1所示,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),所有組冷鮮牛肉的菌落總數(shù)均逐漸增加(P<0.05),但處理組的菌落總數(shù)均顯著低于對(duì)照組1(P<0.05)。
圖1 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on aerobic plate count of chilled beef
對(duì)照1的初始菌數(shù)為4.23 (lg CFU/g),對(duì)照2的初始菌數(shù)為4.05 (lg CFU/g),各處理組的初始菌落總數(shù)分別比對(duì)照1下降了7.52%、5.06%、10.85%。在第20天,對(duì)照1的菌落總數(shù)達(dá)到6.03 (lg CFU/g),屬于變質(zhì)肉。第25天,對(duì)照2、處理1、處理2的菌落總數(shù)分別達(dá)到6.62、6.20、6.31 (lg CFU/g),均屬于變質(zhì)肉。第30天,處理3的菌落總數(shù)為6.77 (lg CFU/g),超過(guò)牛肉二級(jí)鮮度的標(biāo)準(zhǔn)??梢?jiàn),單獨(dú)使用殼寡糖對(duì)冷鮮牛肉有抑菌作用,但與茶多酚復(fù)配的抑菌效果更好,且處理3能有效抑制冷鮮牛肉中的微生物繁殖,并將菌落總數(shù)控制在25 d內(nèi)不超標(biāo)。
目前,國(guó)標(biāo)對(duì)冷鮮牛肉中的大腸菌群數(shù)量還沒(méi)有限量規(guī)定,但大腸菌群仍是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量安全的重要指標(biāo)之一,其數(shù)值越大表明肉樣受污染程度越大。由圖2可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),所有組的大腸菌群數(shù)量均呈逐漸上升趨勢(shì)。第0~10天,各組之間的大腸菌群數(shù)量變化差異不明顯,從第15天之后,對(duì)照組1的大腸菌群數(shù)明顯高于對(duì)照組2和處理組(P<0.05)。第30天,對(duì)照1的大腸菌群數(shù)為7.20 (lg CFU/g),對(duì)照2的大腸菌群數(shù)達(dá)到6.89 (lg CFU/g),而處理1、處理2和處理3的大腸菌群數(shù)比對(duì)照1分別減小了1.17、0.95、1.27 (lg CFU/g),與對(duì)照2相比分別降低了0.85、0.63、0.95 (lg CFU/g)??梢?jiàn),殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理能夠有效抑制大腸菌群數(shù)量上升,減緩冷鮮牛肉的受污染程度。
本研究中,0.06 g/100mL殼寡糖與0.3 g/100mL茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉微生物的抑菌作用明顯優(yōu)于單獨(dú)使用殼寡糖處理,證明殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理冷鮮牛肉可以產(chǎn)生良好的協(xié)同抑菌效應(yīng),這可能是因?yàn)闅す烟桥c茶多酚的殺菌和抑菌作用所針對(duì)的優(yōu)勢(shì)菌不同,兩者復(fù)合使殺菌和抑菌的作用范圍擴(kuò)大,并且殼寡糖能夠增加細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性,使更多的茶多酚通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,與遺傳物質(zhì)結(jié)合,阻斷或延緩了細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。
圖2 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉大腸菌群的影響Fig.2 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on coliform of chilled beef
牛肉的色澤是消費(fèi)者直觀判斷其新鮮程度的重要依據(jù)。L*值和a*值分別表示肉樣的亮度和紅度,L*值越大表明肉樣顏色越深,a*值越大表明肉樣顏色越紅。由圖3可知,各處理組與對(duì)照組冷鮮牛肉的L*值都隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而減小,肉色穩(wěn)定性不斷降低,失色現(xiàn)象逐漸加重。對(duì)照1的L*值始終低于其他組,處理3的L*值在整個(gè)貯藏過(guò)程中最穩(wěn)定。由圖4可知,第0~5天,所有組冷鮮牛肉的a*值下降較快,之后下降速率減緩,從20 d開(kāi)始對(duì)照1的a*顯著低于對(duì)照2和各處理組(P<0.05)。
中國(guó)是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主的國(guó)家,當(dāng)前許多地區(qū)始終沿襲傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,部分地區(qū)因?yàn)樾畔⑶啦煌〞?,無(wú)法了解到市場(chǎng)的最新動(dòng)態(tài),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也與市場(chǎng)發(fā)展的要求不一致,農(nóng)業(yè)回報(bào)率始終處于較低的水平。伴隨社會(huì)的不斷前進(jìn),部分先進(jìn)科技已運(yùn)用到農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,有效提升了農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)效益,然而國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式依舊較為滯后。
圖3 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)牛肉L*值的影響Fig.3 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on L* of chilled beef
圖4 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉a*值的影響Fig.4 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on a*of chilled beef
綜合L*值、a*值的結(jié)果可見(jiàn),殼寡糖與茶多酚復(fù)配可以延緩冷鮮牛肉的L*值和a*值下降,能有效防止色澤劣變。
冷鮮牛肉在貯藏過(guò)程中發(fā)生的顏色變化主要受肌紅蛋白的影響,其在不同的氧化狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的顏色[26]。貯藏初期,冷鮮牛肉細(xì)胞中的肌紅蛋白和氧氣反應(yīng)生成氧合肌紅蛋白,使肉色呈鮮紅色,但氧合肌紅蛋白不穩(wěn)定,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),進(jìn)一步氧化為高鐵肌紅蛋白,肉色逐漸呈暗紅色,高鐵肌紅蛋白積累到一定程度牛肉發(fā)生褐變[27]。
由圖5可知,在0~5 d,各處理組與對(duì)照組冷鮮牛肉的MetMb %快速增加,之后增加速率均減小。整個(gè)貯藏期間,對(duì)照1組冷鮮牛肉的MetMb %始終顯著高于其他組(P<0.05);在5~30 d,各處理組的MetMb %含量開(kāi)始低于對(duì)照2,但只有處理3的MetMb %含量顯著低于對(duì)照2(P<0.05)。
圖5 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉MetMb%的影響Fig.5 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on MetMb% of chilled beef
冷鮮牛肉在貯藏期間,其中的不飽和脂肪酸會(huì)發(fā)生酸敗反應(yīng),生成丙二醛(MDA),通過(guò)測(cè)定硫代巴比妥酸值能夠評(píng)價(jià)脂肪氧化的程度[28]。由圖6可知,在整個(gè)貯藏期間,對(duì)照1組冷鮮牛肉的TBARS值呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.05),其他組冷鮮牛肉的TBARS值在貯藏前15 d緩慢增加,從第20天開(kāi)始顯著增加(P<0.05)。從貯藏第10天,對(duì)照1組冷鮮牛肉的TBARS值顯著高于其他組(P<0.05)。在第30天時(shí),各處理組冷鮮牛肉的TBARS值分別比對(duì)照2組減少了0.25、0.16、0.29 mg/kg。
圖6 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉TBARS值的影響Fig.6 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on TBARS of chilled beef
UTRERA等研究證實(shí),牛肉蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)生的羰基和脂肪氧化產(chǎn)生的自由基能夠與肌肉蛋白質(zhì)褐色素中的自由氨基反應(yīng),從而加速褐色素物質(zhì)的生成[29]。結(jié)合本研究中L*值、a*值的結(jié)果可以得出,冷鮮牛肉中肌紅蛋白和脂肪的氧化程度與肉色穩(wěn)定性成負(fù)相關(guān)。
TVB-N值是反映鮮肉腐敗程度的重要指標(biāo)。TVB-N值越大表明肉的腐敗程度越大。由圖7可知,貯藏第0~5天,所有組冷鮮牛肉的TVB-N值基本沒(méi)變化,第5天之后,對(duì)照組與各處理組的TVB-N值均開(kāi)始增加,其中對(duì)照1組的TVB-N值快速上升,顯著高于其他組(P<0.05)。貯藏20 d時(shí),對(duì)照1組冷鮮牛肉的TVB-N值達(dá)到20.14 mg/100g,已變質(zhì);第30天時(shí),對(duì)照2、處理1、處理2組的TVB-N值分別20.53、21.06、22.08 mg/100g,均已變質(zhì),而處理3組的TVB-N值達(dá)到19.07 mg/100g,未變質(zhì)。可見(jiàn),殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理對(duì)抑制揮發(fā)性氨基氮的生成有很好的作用,并且0.06 g/100mL殼寡糖復(fù)配0.3 g/100mL茶多酚的抑制效果最佳。
圖7 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)牛肉TVB-N值的影響Fig.7 Effects of chitosano ligosaccharide and tea polyphenols on TVB-N of chilled beef
由圖8可知,在貯藏0~5 d,所有組冷鮮牛肉的硬度基本沒(méi)有變化,從貯藏第10天,對(duì)照2和各處理組冷鮮牛肉的硬度均低于對(duì)照1,且處理3組的硬度顯著低于對(duì)照1(P<0.05),從貯藏第25天,處理3組的硬度顯著低于對(duì)照2(P<0.05)。在貯藏第30 天,對(duì)照1的硬度達(dá)到18.15 N,對(duì)照2的硬度達(dá)到15.04 N,而處理1、處理2和處理3的硬度比對(duì)照1分別低4.78、3.55、5.70 N,比對(duì)照2分別低1.67、0.45、2.60 N。
圖8 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉硬度的影響Fig.8 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on hardness of chilled beef
由于貯藏過(guò)程中冷鮮牛肉中的蛋白質(zhì)膠體發(fā)生不可逆的水解,使得冷鮮牛肉的組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)變得極為松散,細(xì)胞內(nèi)水分等物質(zhì)不斷向外擴(kuò)散,造成汁液流失現(xiàn)象[30]。汁液流失率越大表明冷鮮牛肉的營(yíng)養(yǎng)流失越多,肉質(zhì)越差,新鮮程度越低。由圖9可知,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)所有組冷鮮牛肉的汁液流失率逐漸快速增加。貯藏第0~20天,所有組冷鮮牛肉的汁液流失率無(wú)顯著差異。第25天開(kāi)始,對(duì)照1顯著高于處理組(P<0.05)。貯藏第30天,對(duì)照1組冷鮮牛肉的汁液流失率增加到13.94%,而對(duì)照2、處理1、處理2、處理3組的汁液流失率分別比對(duì)照1組降低了1.23%、3.09%、3.06%、5.26%。可見(jiàn),殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理能夠抑制冷鮮牛肉汁液流失,并且作用優(yōu)于單獨(dú)殼寡糖處理。
圖9 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對(duì)冷鮮牛肉汁液損失率的影響Fig.9 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on dripping loss of chilled beef
如表2所示,冷鮮牛肉在冷藏條件下微生物及各相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)都發(fā)生了變化,通過(guò)pearson相關(guān)系數(shù)反應(yīng)微生物指標(biāo)與各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性。冷鮮牛肉貯藏期間菌落總數(shù)與大腸菌群呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),表明它們會(huì)協(xié)同促進(jìn)數(shù)量增長(zhǎng);微生物數(shù)量(包括菌落總數(shù)和大腸菌群)與L*值、a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與MetMb %、TBARS、TVB-N、硬度、汁液流失率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),表明冷鮮牛肉貯藏過(guò)程中微生物數(shù)量的增加會(huì)加速牛肉顏色變暗變深,還會(huì)促進(jìn)高鐵肌紅蛋白和揮發(fā)性氨基氮生成,加速脂肪氧化,破壞冷鮮牛肉的保水性,促使牛肉變硬。
表2 冷鮮牛肉腐敗指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2 Pearson correlation coef?cients of colorimetric value, microorganism content and anticorruption capacity
注:*-顯著相關(guān)(P<0.05);**-極顯著相關(guān)(P<0.01)。
此外,L*值、a*值與MetMb %、TBARS、TVB-N呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),進(jìn)一步說(shuō)明高鐵肌紅蛋白和揮發(fā)性氨基氮積累越多,脂肪氧化程度越高,冷鮮牛肉的色澤越差。
在貯藏期內(nèi),殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理對(duì)冷鮮牛肉的微生物總數(shù)、色澤(L*值、a*值)、MetMb %、脂肪氧化、蛋白質(zhì)氧化、硬度、汁液損失率均產(chǎn)生有利影響。綜合試驗(yàn)結(jié)果的理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)判斷,本研究中各處理組均能延長(zhǎng)冷鮮牛肉的貨架期,其中單獨(dú)0.06 g/100mL殼寡糖組可將冷鮮牛肉保質(zhì)期延長(zhǎng)至20 d,0.06 g/100mL殼寡糖復(fù)配0.3 g/100mL茶多酚處理組對(duì)冷鮮牛肉的保鮮效果最好,可將冷鮮牛肉控制在25 d不變質(zhì),說(shuō)明殼寡糖與茶多酚具有協(xié)同抑菌效應(yīng),對(duì)冷鮮牛肉的防腐保鮮具有良好的作用。