陸燦強(qiáng),劉遠(yuǎn)華,舒鄧群,盛孝維,占喆文,黃解珠,喬 芳,臧一天,*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江西南昌 330045; 2.山東省榮成市滕家畜牧獸醫(yī)站,山東榮成 264300; 3.江西生物科技職業(yè)學(xué)院,江西南昌 330200)

中國是牛肉生產(chǎn)大國,牛肉在中國屬于第三大肉類消費(fèi)食品,僅次于禽肉和豬肉[1]。新鮮牛肉含水量高、營養(yǎng)豐富,易受到環(huán)境微生物污染而腐敗[2];同時(shí),牛肉中脂類物質(zhì)極易發(fā)生氧化變質(zhì)[3]。目前,牛肉保鮮應(yīng)用最為廣泛的方式有3類[4]:一是通過低溫儲(chǔ)藏、輻射保鮮、氣調(diào)包裝、真空包裝等物理方式,二是通過添加防腐劑和抗氧化劑等化學(xué)方式,三是通過添加從動(dòng)植物或微生物提取的天然物質(zhì)等生物保鮮方式;然而,這些方式存在保鮮效果不佳或成本過高等問題。因此,開發(fā)高效、成本低廉和綠色安全的保鮮方式顯得尤為重要。

微酸性電解水(Slightly acidic electrolyzed water,SAEW;pH5.0～6.5)擁有較高的抗菌性能,因生產(chǎn)成本低廉、作用完全后化為普通水、無毒害,在食品保鮮中極具應(yīng)用潛力[5]。目前多數(shù)研究認(rèn)為電解水殺菌的主要因素是有效氯成份[6-7],有效氯成份主要是Cl2、ClO-以及HClO形成的氯混合物。Guentzel等[6]報(bào)道中性電解水的抗菌性能取決于HClO和ClO-的濃度;Zang等[7]認(rèn)為,SAEW的有效氯成份主要是以HClO形式存在,HClO滲入細(xì)胞內(nèi)部分解,通過形成氯離子和新生態(tài)氧,利用新生態(tài)氧的強(qiáng)氧化性與細(xì)菌蛋白質(zhì)發(fā)生氧化,使細(xì)菌結(jié)構(gòu)蛋白發(fā)生變性,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌失活。Athayde等[8]研究發(fā)現(xiàn)SAEW可以減少冷藏豬肉中嗜溫和嗜冷微生物,從而提高其保鮮時(shí)間;Tango等[9]曾利用SAEW對(duì)新鮮牛肉進(jìn)行預(yù)處理,發(fā)現(xiàn)SAEW可延緩微生物和pH的增長,但其未研究SAEW對(duì)牛肉在保鮮中的抗脂類氧化性能;Sheng等[5]試驗(yàn)SAEW對(duì)冷藏(4 ℃)牛肉的保鮮,并研究其對(duì)牛肉的抗脂類氧化功能,研究發(fā)現(xiàn),SAEW可延長牛肉的保鮮期至14 d,但硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA)與無處理組差異不顯著(P>0.05),其研究認(rèn)為SAEW無法對(duì)牛肉在保鮮期間的脂類氧化起到明顯的抑制作用。然而,抑制脂類氧化是牛肉保鮮的關(guān)鍵。因此,如何提高微酸性電解水對(duì)牛肉在保鮮期間抗脂類氧化效果便成為亟待解決的問題。

微酸性電解水結(jié)合冰溫技術(shù)在水產(chǎn)品的保鮮中體現(xiàn)出較好抗氧化效果。王萌[10]研究發(fā)現(xiàn),微酸性電解水冰(Slightly acidic electrolyzed water ice,SAEW-ice)在一定程度上抑制南美白對(duì)蝦保鮮期間TBA的生成;Xuan等[11]也發(fā)現(xiàn)SAEW-ice在魷魚的保鮮過程中體現(xiàn)出了抗氧化作用。然而,目前對(duì)于SAEW-ice對(duì)畜禽肉產(chǎn)品的保鮮及抗脂類氧化的研究未見報(bào)道,利用SAEW-ice并協(xié)同冰溫對(duì)牛肉進(jìn)行保鮮,可能會(huì)抑制牛肉在保鮮期間的脂類氧化。

因此,本文利用SAEW和天然保鮮劑茶多酚(Tea polyphenols,Tpp)溶液分別對(duì)牛肉浸泡預(yù)處理后,將其存放在裝有SAEW-ice和茶多酚冰(Tea polyphenols ice,Tpp-ice)的泡沫箱內(nèi),-1 ℃冰溫儲(chǔ)藏;檢測(cè)樣品菌落總數(shù)、pH、揮發(fā)性鹽基總氮(Total volatile basic nitrogen,TVB-N)以及硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA),據(jù)此評(píng)價(jià)SAEW-ice和Tpp-ice對(duì)牛肉的保鮮及抗脂類氧化效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛后臀肉 南昌市銅鑼灣廣場(chǎng)某超市(屠宰分割后冷鏈運(yùn)輸至超市冷庫排酸、宰后約12 h帶至實(shí)驗(yàn)室);茶多酚 金克隆生物安全技術(shù)有限公司,食品級(jí),菌落總數(shù)<100 CFU/g,多酚>99.8%;營養(yǎng)瓊脂 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;2-硫代巴比妥酸 化學(xué)純,江西冠茵生物技術(shù)有限公司。

BSA822電子天平 賽多利斯股份公司;YXQ-LS-50SII高壓滅菌鍋 上海博迅實(shí)業(yè)限公司醫(yī)療設(shè)備廠;YJ-VS超凈工作臺(tái) 無錫一凈凈化設(shè)備有限公司;PYX-DHS-40X50-B5II隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱、DL-CJ-1DN凱氏定氮儀、DK-8D電熱恒溫水槽 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械公司;ZD-85氣浴恒溫振蕩箱 常州榮華儀器制造有限公司;BC/BD-379HK電冰柜 青島海爾特種電冰柜有限公司;752N紫外分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;聚苯乙烯泡沫箱(300 cm×185 cm×150 cm) 南昌市經(jīng)開區(qū)正紅日用商品經(jīng)營部,食品級(jí)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 SAEW-ice的制備 SAEW的制取采用本實(shí)驗(yàn)室自制的裝置,其結(jié)構(gòu)圖見圖1。該裝置基本結(jié)構(gòu)包括以下幾部分:電源系統(tǒng)(可將交流電源轉(zhuǎn)為直流電)和控制器、鈦鉑合金電極、電解槽;板狀鍍鉑鈦合金電極板(長22 cm寬9 cm,厚0.6 cm)、電解槽(長30 cm,寬10 cm,高20 cm,容量6 L)、卡槽(間隔15 cm)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2% NaCl溶液,經(jīng)電解40 min后,SAEW有關(guān)參數(shù)為:有效氯(Available chlorine concentration,ACC)濃度為31.00±1.27 mg/L、pH為6.38±1.25、氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential,ORP)值為870～900 mV。SAEW現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)用,每次實(shí)驗(yàn)前測(cè)量其pH、ORP值和ACC值;隨后將其倒入密封袋,置于-36 ℃冰箱內(nèi)24 h,制成SAEW-ice;最后將冰塊破碎約為1 cm×1 cm×1 cm的碎冰,置于泡沫箱。

圖1 微酸性電解水生成示意圖Fig.1 Schematic diagram of slightly acidic electrolytic water generation

1.2.2 Tpp-ice制備 參考林靜[12]和焦興弘[13],本試驗(yàn)Tpp的濃度設(shè)為0.1%,pH為6.30±0.15;取1.0 g Tpp加入1.0 L的滅菌蒸餾水中,攪拌,溶解后置于密封袋,放入-36 ℃冰箱內(nèi)冰凍,制成Tpp-ice;最后將冰塊敲碎約為1 cm×1 cm×1 cm的碎冰,置于泡沫箱。

1.2.3 滅菌水制冰 取適量滅菌蒸餾水裝于密封袋中,放入-36 ℃冰箱內(nèi)冰凍,制成滅菌水冰塊;最后將冰塊敲碎約為1 cm×1 cm×1 cm的碎冰,置于泡沫箱。

1.2.4 樣品準(zhǔn)備與處理 在無菌操作臺(tái)中,將樣品修整成10.0 g左右,約5 cm×5 cm×1 cm的切塊,共90塊,分3組,每組30塊。樣品預(yù)處理及儲(chǔ)藏方式(見表1):處理組樣品分別經(jīng)SAEW和Tpp溶液浸泡(約5 min),取出后置于無菌操作臺(tái)中瀝水(約30 min),對(duì)照組樣品無預(yù)處理;將各組樣品分別放入裝有SAEW-ice、Tpp-ice及滅菌水冰塊的泡沫箱;最后將所用泡沫箱存放于-1 ℃電冰柜(牛肉冰點(diǎn)溫度參考付麗等[14]的研究)。每隔3 d記錄一次各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

表1 三組樣品預(yù)處理及儲(chǔ)藏方式表Table 1 Pretreatment and storage methods of three groups of samples

1.2.5 指標(biāo)測(cè)定

1.2.5.1 微生物總數(shù)的測(cè)定 參考GB/T 9695.19-2008《肉與肉制品取樣方法》[15]。在無菌條件下,稱量25.0 g樣品加入225 mL無菌生理鹽水,均質(zhì)后制成1∶10的樣品勻液,并依次進(jìn)行10倍遞增稀釋處理。按照GB 4789.2-2016《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[16]的方法檢測(cè)樣品菌落總數(shù)。

1.2.5.2 pH測(cè)定 參考GB/T 9695.5-2008《肉與肉制品 pH測(cè)定》[17]。取5.0 g樣品,加入45 mL蒸餾水后,均質(zhì),過濾后用pH計(jì)測(cè)出濾液pH。

1.2.5.3 TVB-N的測(cè)定 參考GB 5009.228-2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[18]的自動(dòng)凱氏定氮法進(jìn)行檢測(cè)。稱取10.0 g絞碎均勻的樣品置于錐形瓶中,加入100 mL水,振蕩30 min后過濾,稱取5 mL濾液于全自動(dòng)凱氏定氮儀進(jìn)行蒸餾;然后將吸收液用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.01 mol/L)滴定,終點(diǎn)為紅紫色。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.2.5.4 TBA的測(cè)定 參考GB/T 5009.181-2003《豬油中丙二醛的測(cè)定》[19]的方法。取10.0 g肉樣,加入50 mL的三氯乙酸混合液,均質(zhì),振搖30 min,雙層濾紙過濾2次;取5 mL濾液,加入5 mL TBA溶液,90 ℃水浴40 min,取出冷卻1 h;8000 r/min離心5 min,加入5 mL三氯甲烷,搖勻,靜止;待分層后吸取上清液于532 nm波長處比色(空白組對(duì)照)。同時(shí)按照上述步驟做標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=0.624x+0.0267,R2=0.9897式中:y為TBA值,x為樣品在532 nm波長處的吸光度)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次,數(shù)據(jù)用X±SD形式表示。采用Origin 9.0軟件中的“ANOVA and t-test”進(jìn)行差異顯著性分析。P>0.05差異不顯著,P<0.05差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理組牛肉在貯藏期間微生物菌落數(shù)的變化

鮮肉腐敗變質(zhì)最直接的原因是遭受微生物污染,鮮肉表面微生物的代謝活動(dòng),會(huì)分解蛋白質(zhì),并且產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)[20-21]。微生物菌落總數(shù)可用來判斷食品污染的程度[22]。從圖2可以看出,初始菌落總數(shù)在3.23～3.38 lgCFU/g;到第3 d,SAEW-ice組和Tpp-ice組的菌落總數(shù)顯著低于對(duì)照組(P<0.05);這說明SAEW-ice和Tpp-ice能有效抑制微生物初期的代謝和繁殖活動(dòng)。新鮮肉中菌落總數(shù)低于6.0 lg CFU/g[23]。對(duì)照組牛肉的菌落總數(shù)在第6 d已然超標(biāo),而 SAEW-ice組到第12 d(5.76 lg CFU/g)菌落總數(shù)才接近6.0 lg CFU/g;其原因是SAEW-ice的穩(wěn)定性高,發(fā)揮了良好的抑菌作用。第18 d,SAEW-ice組菌落總數(shù)為6.75 lg CFU/g,而對(duì)照組已達(dá)8.72 lg CFU/g(P<0.05);這趨勢(shì)與Sheng等[5]研究相似。這些均表明SAEW-ice(ACC 31 mg/L,pH6.38)在牛肉保鮮期抑菌效果明顯。

圖2 不同處理組牛肉在貯藏期間微生物菌落數(shù)的變化Fig.2 Changes in total viable count of different groups beef during storage

茶多酚抗菌成分主要是兒茶素,兒茶素影響細(xì)胞的滲透壓、改變細(xì)胞形態(tài)并且干擾細(xì)胞膜的形成,最終導(dǎo)致細(xì)菌失活;兒茶素也可改變細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)酶的活性,引起細(xì)菌細(xì)胞失活[24]。本試驗(yàn)中,Tpp-ice組菌落總數(shù)到第9 d(5.83 lg CFU/g)才接近6.0 lg CFU/g,這結(jié)果與焦興弘[13]的研究基本一致;該研究指出,白牦牛肉經(jīng)0.1% Tpp預(yù)處理后,明顯延緩了4 ℃冷藏過程中腐敗微生物增長速率,到第10 d菌落總數(shù)仍然在食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2 不同處理組牛肉在貯藏期間pH的變化

pH是衡量肉質(zhì)好壞的重要依據(jù)[25]。不同處理組牛肉在貯藏期間pH變化見圖3,初始pH為5.44～5.56,在正常范圍內(nèi);而且初始菌落總數(shù)低(見圖2),說明初期牛肉新鮮。SAEW-ice組pH在試驗(yàn)期變化不大,到第18 d其pH僅為5.83;其原因除了冰溫環(huán)境對(duì)微生物的抑制作用外,SAEW-ice的穩(wěn)定性高,在較長一段時(shí)間還具有抑菌作用;這與王萌[10]研究相似,該研究指出SAEW-ice對(duì)南美白對(duì)蝦腐敗微生物具有抑制作用,第9 d后SAEW-ice組的pH顯著(P<0.05)低于對(duì)照組。

圖3 不同處理組牛肉在貯藏期間pH的變化Fig.3 Changes in pH value of different groups beef during storage

Tpp-ice組pH前6 d與SAEW-ice組區(qū)別不大而后逐漸上升,主要原因是Tpp有抗菌作用[26];而且,嗜冷微生物在冰溫環(huán)境需要一定時(shí)間適應(yīng)才能恢復(fù)活力,分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生堿性物質(zhì)[11]。對(duì)照組前期以緩慢的趨勢(shì)增長,這趨勢(shì)與崔英麗等[27]、齊文等[28]以及Sheng等[5]的研究相似;然而,這與徐宏蕾等[29]發(fā)現(xiàn)冷鮮牛肉前期pH會(huì)出現(xiàn)下降的結(jié)果不同,該研究認(rèn)為冷鮮牛肉前期肌糖原糖酵解繼續(xù)產(chǎn)生乳酸以及腐敗微生物的酸化作用會(huì)引起pH下降。本實(shí)驗(yàn)中,并未出現(xiàn)pH下降的情況,可能是由于不同牛個(gè)體體質(zhì)以及屠宰方式存在差異;部分牛由于宰前出現(xiàn)應(yīng)激,可導(dǎo)致牛肉中肌糖原含量降低,初期牛肉pH下降不明顯[30]。

2.3 不同處理組牛肉在貯藏期間TVB-N的變化

TVB-N是蛋白質(zhì)在微生物或酶的分解作用下,生成帶有異味的含硫化合物、胺類等含氮物質(zhì);TVB-N是評(píng)價(jià)肉質(zhì)新鮮度的重要指標(biāo)[31]。不同處理組牛肉在貯藏期間TVB-N的變化見圖4,TVB-N初始值集中在7.65～7.96 mg/100 g,第6 d后SAEW-ice組和Tpp-ice組TVB-N顯著低于對(duì)照組(P<0.05),其原因是SAEW-ice和Tpp-ice都能有效抑制微生物以及酶的活力,減緩TVB-N的產(chǎn)生。這趨勢(shì)與付麗等[14]利用天然保鮮劑對(duì)牛肉冰溫(-1 ℃)保鮮的研究相似,其研究認(rèn)為,初期牛肉新鮮且溫度較低,微生物和酶的活力較低,而后期微生物數(shù)量增多,加速了TVB-N的生成。一級(jí)新鮮牛肉的TVB-N值不高于15.0 mg/100 g[32];由此可知,對(duì)照組牛肉的TVB-N在第6 d已經(jīng)超標(biāo)(17.5 mg/100 g);而Tpp-ice組的TVB-N在第9 d、SAEW-ice組的在第12 d才接近其最大限量值;SAEW-ice、Tpp-ice對(duì)牛肉的保鮮作用明顯,這與徐宏蕾等[29]的報(bào)道相似。儲(chǔ)藏期間,SAEW-ice組、Tpp-ice組TVB-N值上升較為緩慢,而對(duì)照組一直呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì);第18 d,對(duì)照組TVB-N高達(dá)58.5 mg/100 g。這些都表明,SAEW-ice(ACC 31 mg/L,pH6.38)和濃度為0.1%的Tpp-ice有效減緩TVB-N的積累,且SAEW-ice優(yōu)于Tpp-ice。

圖4 不同處理組牛肉在貯藏期間TVB-N的變化Fig.4 Changes in total volatile basic nitrogen of different groups beef during storage

2.4 不同處理組牛肉在貯藏期間TBA的變化

脂類氧化后容易使?fàn)I養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味丟失,并產(chǎn)生難聞的氣味,引起食物保質(zhì)期縮短;食物中TBA含量代表著脂類氧化程度[33]。不同處理組牛肉在貯藏期間TBA變化見圖5,初始TBA值為0.19～0.23 mg MDA/kg,說明初期牛肉脂類物質(zhì)的氧化作用弱。儲(chǔ)藏期間,Tpp-ice組TBA值上升緩慢,到第18 d的TBA僅為0.46 mg MDA/kg,其原因是Tpp-ice對(duì)牛肉具有抗脂類氧作用;大部分氧化酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),茶多酚可與氧化酶絡(luò)合,使其含量下降,從而減弱脂類氧化作用[34]。Tpp-ice組的試驗(yàn)結(jié)果與林靜[12]用0.1%的茶多酚可顯著抑制微凍(-2.5 ℃)泥鰍脂類氧化的研究相似。

圖5 不同處理組牛肉在貯藏期間TBA的變化Fig.5 Changes in thiobarbituric acid of different groups beef during storage

然而,SAEW-ice組TBA值在儲(chǔ)藏期間上升明顯,趨勢(shì)與對(duì)照組基本一致;到18 d,SAEW-ice組和對(duì)照組TBA值高達(dá)1.21和1.28 mg MDA/kg,兩者差異不顯著(P>0.05)。這表明,SAEW-ice對(duì)牛肉抗脂類氧化效果不明顯,這與王萌[11]將SAEW-ice用于南美白對(duì)蝦的研究結(jié)果不同;原因可能是試驗(yàn)對(duì)象的脂類物質(zhì)含量存在較大差異[35-36];王水晶[37]研究認(rèn)為,脂肪含量對(duì)牛肉在儲(chǔ)藏期間的脂類氧化有顯著影響。

值得注意的是,儲(chǔ)存期間SAEW-ice組的TBA增長趨勢(shì)和對(duì)照組基本相似,其菌落總數(shù)(見圖2)卻比對(duì)照組低一個(gè)數(shù)量級(jí);可見,SAEW-ice的抑菌性能與其抗脂類物質(zhì)氧化性能可能并不存在相關(guān)性。

3 結(jié)論

利用SAEW(ACC 31 mg/L、pH6.38)和0.1% Tpp溶液分別對(duì)牛肉浸泡預(yù)處理后,將其存放在裝有SAEW-ice和Tpp-ice的泡沫箱內(nèi),-1 ℃冰溫儲(chǔ)藏。SAEW-ice、Tpp-ice均有效抑制牛肉儲(chǔ)藏期間微生物數(shù)量增長的速度、減緩pH和TVB-N的增長速度,Tpp-ice組菌落總數(shù)在第9 d(5.83 lg CFU/g)接近國家標(biāo)準(zhǔn),而SAEW-ice組第12 d的菌落總數(shù)為5.76 lg CFU/g,此時(shí)并未超標(biāo);第12 d的Tpp-ice組TBA僅為0.3 mg MDA/kg,然而SAEW-ice組此時(shí)已達(dá)0.97 mg MDA/kg。SAEW-ice和Tpp-ice處理牛肉的貨架期可分別達(dá)到12 d和9 d;SAEW-ice對(duì)牛肉具有很好保鮮效果,但抗氧化效果不明顯。