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        黑胡椒精油復(fù)合涂層對金華火腿理化特性及食用品質(zhì)安全的影響

        2020-07-23 04:23:26潘道東黨亞麗曹錦軒
        食品科學(xué) 2020年13期
        關(guān)鍵詞:火腿金華肉制品

        常 紅,畢 耀,王 穎,潘道東,黨亞麗,何 俊,曹錦軒*

        (農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江省動物蛋白食品精深加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 寧波 315211)

        金華火腿是中國最著名的傳統(tǒng)干腌肉制品之一,發(fā)酵時(shí)間長達(dá)數(shù)月,期間分解產(chǎn)生多種營養(yǎng)成分,色澤鮮艷,紅白分明,以色、香、味、形“四絕”聞名于世[1]。傳統(tǒng)金華火腿貯藏一般采用吊掛或者堆疊法暴露于空氣中,火腿天然色素易于氧化導(dǎo)致產(chǎn)品色澤變暗、表面脫水、含鹽量升高、質(zhì)構(gòu)變硬和可接受性降低[2-3]。此外,貯藏過程中霉菌等某些微生物易于生長,微生物內(nèi)的脫羧酶表達(dá)導(dǎo)致火腿中游離氨基酸分解產(chǎn)生生物胺,使得產(chǎn)品存在一定的安全隱患[3]。不當(dāng)貯藏引起的脫水、褪色、微生物超標(biāo)和生物胺積累等嚴(yán)重影響了金華火腿的產(chǎn)品品質(zhì),制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。因此,通過一定的工藝處理提高產(chǎn)品可接受度和食用品質(zhì)安全有著極大的意義。

        研究表明,可食性薄膜和保護(hù)性涂層在肉制品氧化、褪色、水分損失和微生物污染引起的異味等方面起到了重要的抑制作用[5]。目前,西班牙和意大利火腿加工過程中,涂層法是常用的品質(zhì)改良方法,在成熟期的火腿表面涂抹一層阻隔介質(zhì),可降低火腿半膜肌與空氣的接觸面積,從而減少火腿水分散失,維持產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定[6]。動植物油及淀粉、殼聚糖是常用的火腿涂層介質(zhì)[7],然而這些涂層存在成膜性差、保水性差以及抗菌范圍窄等不足[8]。植物精油是一類植物次生代謝產(chǎn)物,有研究表明其具有抑菌[9]及抗氧化[10]的作用,已被開發(fā)應(yīng)用于肉制品的保藏[11]。其中,黑胡椒精油(black pepper essential oil,BPEO)作為世界上最受歡迎的肉類調(diào)料之一,主要成分是胡椒堿和胡椒堿異構(gòu)體,還有單帖和半萜類化合物[12],具有良好的抗菌和抗氧化作用[9,13-14]。王穎等[10]的研究結(jié)果表明BPEO具有良好的抗氧化活性,對食品污染菌也有著明顯的抑制作用。Zhang Jing等[15]研究BPEO對鮮豬肉貯藏品質(zhì)的影響,結(jié)果表明革蘭氏陰性菌比革蘭氏陽性菌對BPEO更敏感。將精油與可食性膜制備成復(fù)合涂層,具備潛在預(yù)防脫水、褪色、微生物超標(biāo)和生物胺積累等作用[16-17]。但是將BPEO用于火腿涂層中提高食用品質(zhì)安全的研究較少。因此,本研究擬采用4 種涂層處理金華火腿表面,評價(jià)其貯存4 個(gè)月后色澤、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、菌落總數(shù)以及生物胺含量等理化特性及食用品質(zhì)安全的變化,以期為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        傳統(tǒng)金華火腿(NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%)購自于金華宗澤火腿有限公司,采用自然發(fā)酵條件下加工而成[18]。

        BPEO(純度不低于98%,4 ℃避光保存) 意大利Moellhausen S.p.A.公司。在使用前,用體積分?jǐn)?shù)20%的乙醇溶液將BPEO稀釋至體積分?jǐn)?shù)分別為0.05%和0.1%。

        丙酮(色譜純) 杭州高晶精細(xì)化工有限公司;乙腈(色譜純) 上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司;高氯酸、丹磺酰氯等試劑均為分析純。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Allerga冷凍離心機(jī) 美國貝克曼庫爾特公司;WH966漩渦攪拌器;M124A電子精密天平、pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;恒溫水浴鍋 天瑞儀器有限公司;高效液相色譜儀 美國安捷倫公司;CR-400色差儀 日本柯尼達(dá)美能達(dá)公司;Micropro2000Reader酶標(biāo)儀 瑞士Tecan公司;XHF-D高速分散器 寧波新芝生物科技公司;Milli-Q型超純水制備系統(tǒng) 德國Merck公司。

        1.3 方法

        1.3.1 涂抹液的制備

        根據(jù)不同的涂抹混合物,將20 只火腿分為4 組:對照組(不涂抹)、基礎(chǔ)配方涂層(base formula coating,BC)組、低劑量黑胡椒精油復(fù)合涂層(low-dose BPEO containing composite coating,LBPEOC)組、高劑量黑胡椒精油復(fù)合涂層(high-dose BPEO containing composite coating,HBPEOC)組?;A(chǔ)配方包括750 g面粉、375 mL植物油、375 g豬油、75 g β-環(huán)糊精;LBPEOC、HBPEOC組在基礎(chǔ)配方上,再分別加上0.6 mL的0.05% BPEO和0.1% BPEO。

        具體涂抹液的制作方法:將豬油在40 ℃熔化,加入面粉、植物油和β-環(huán)糊精,用玻璃棒攪拌均勻,最后將BPEO加入混合物中混勻制備成涂抹液。

        1.3.2 火腿取樣、涂層和樣品制備

        將火腿表面的氧化層剔除,然后按照分組用小刷子將制備的涂抹混合物均勻地涂在火腿表面,厚度約為0.5 cm,平攤,室溫25 ℃和相對濕度60%~70%下貯藏4 個(gè)月。各組均按照每100 g火腿2.1 mL涂抹液進(jìn)行涂抹。貯存4 個(gè)月后,從每組5 條火腿中取出5 塊股二頭肌條,采集肌肉條進(jìn)行指標(biāo)測定。所有樣品待測定色澤后,切成小塊(約1 cm×1 cm×1 cm)測定水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、菌落總數(shù)及生物胺。

        1.3.3 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定

        按照GB/T 9695.15—2008《肉與肉制品 水分含量測定》測定水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。每組平行測定5 次。

        1.3.4 色澤測定

        使用色差儀對樣品進(jìn)行亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)的測定,使用前對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。參數(shù)光源設(shè)置為D65,測定直徑8 mm。4 個(gè)處理樣品隨機(jī)取3 個(gè)點(diǎn),每組樣品平行測定5 次。

        1.3.5 pH值測定

        pH值的測定參照楊帆等[19]的方法。稱取5 g絞碎的火腿樣品,加入20 mL蒸餾水,用高速勻漿機(jī)勻漿1 min,勻漿結(jié)束后,過濾,收集濾液,用pH計(jì)立即測定勻漿液的pH值。

        1.3.6 菌落總數(shù)的測定

        菌落總數(shù)測定參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》的方法進(jìn)行。

        1.3.7 生物胺含量測定

        生物胺含量的測定參照Alberto等[20]的方法,并稍作修改。

        標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:將8 種生物胺的標(biāo)準(zhǔn)品制成1 mg/mL儲備液備用。使用0.4 mol/L高氯酸溶液將以上標(biāo)準(zhǔn)品儲備液配成終質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、2.0、5.0、10、20、50 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。鋁箔避光,-20 ℃冰箱保存。8 種生物胺標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線以溶液的質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo),以各標(biāo)準(zhǔn)溶液生物胺和內(nèi)標(biāo)的峰面積比為橫坐標(biāo)繪制。

        樣品處理:將20 mL高氯酸溶液(0.4 mol/L)加入到5 g絞碎肉樣中,冰上勻漿,4 ℃離心(5 000 r/min、10 min)后收集上清液,沉淀重復(fù)提取一次。將兩次提取的上清液用0.4 mol/L高氯酸溶液定容到50 mL。

        標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品的衍生化:分別取1 mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣液,加入200 μL NaOH溶液(2 mol/L)使之呈堿性,加入300 μL飽和NaHCO3溶液進(jìn)行緩沖,然后加入2 mL的丹磺酰氯溶液(10 mg/mL,溶劑為色譜級丙酮,現(xiàn)配現(xiàn)用),于40 ℃水浴中暗反應(yīng)處理30 min后加入100 μL氨水終止反應(yīng),去除殘留的丹磺酰氯溶液。最后用乙腈定容至5 mL,0.22 μm有機(jī)濾膜過濾,然后進(jìn)行高效液相色譜分析。

        色譜條件:ZORBAX XDB-C18反相柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),柱溫:40 ℃,流速:1.0 mL/min,進(jìn)樣體積:20 μL,紫外檢測波長:254 nm,流動相:水(A相)、乙腈(B相)和0.1 mol/L乙酸銨(C相)。洗脫程序見表1。

        表1 高效液相色譜儀分析生物胺的梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution program for high performance liquid chromatography analysis of biogenic amines

        1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

        采用SAS 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,結(jié)果取平均值,采用One-way ANOVA(Duncan’s Multiple Range Test模型)進(jìn)行顯著性分析,P<0.05表示差異顯著。采用Origin 8.5軟件作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同涂層處理對火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

        圖1 不同涂層處理對金華火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig. 1 Effects of different coating treatments on moisture content of Jinhua ham

        由圖1可知,貯存4 個(gè)月后,對照組以及BC、LBPEOC和HBPEOC涂層組的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為33.88%、35.66%、37.48%和39.36%。相比于對照組,涂層處理顯著提高了產(chǎn)品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.05),精油復(fù)合涂層組保水效果更好一些,且保水性改善效果取決于精油使用量。結(jié)果表明,涂抹處理顯著降低了火腿樣品水分流失。

        傳統(tǒng)金華火腿質(zhì)構(gòu)較硬,使得消費(fèi)者的可接受程度大大降低[4],因此,貯藏期間鎖住火腿的水分十分重要。動植物油具有良好的阻水特性,通常添加到多糖等可食性膜中,可提高膜的抗水性,減少食物水分流失;同時(shí)具有較好的機(jī)械性能和屏障作用[21];BPEO涂抹液是一類黏稠的油狀液體,能阻隔火腿表面的水分過度揮發(fā),提高樣品的持水性。Menon[22]、Zengin[23]和李文茹[24]等報(bào)道,BPEO主要化合物是萜類化合物,其多為有特殊氣味的疏水性物質(zhì),具有一定的阻水性。各涂層組火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)從小到大為BC組<LBPEOC組<HBPEOC組,可能是因?yàn)锽PEO具有更強(qiáng)的抗氧化能力,使得大部分蛋白質(zhì)水解程度降低,細(xì)胞的完整性遭到較少的破壞。然而對于對照組,肌纖維收縮,擠壓內(nèi)部細(xì)胞,從而進(jìn)一步加速胞內(nèi)物質(zhì)的流出,導(dǎo)致水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低[25]。

        2.2 不同涂層處理對火腿色澤的影響

        表2 不同涂層處理對金華火腿色澤的影響Table 2 Effects of different coating treatments on color of Jinhua ham

        色澤是衡量肉類食品非常重要的食用品質(zhì)參考指標(biāo),直接從視覺上決定了肉制品的感官品質(zhì)。色澤測定結(jié)果如表2所示。相比對照組和BC組,LBPEOC和HBPEOC組的亮度(L*值)和紅度(a*值)顯著升高(P<0.05),而黃度(b*值)顯著降低(P<0.05)。說明與對照和BC處理相比,BPEO復(fù)合涂層處理提高了金華火腿的亮度和紅度,降低了黃度。肉制品的色澤直接影響著消費(fèi)者的感官感受,金華火腿中主要色素為亞硝基肌紅蛋白,該蛋白賦予干腌火腿鮮艷的玫瑰紅色[26]。隨著貯藏時(shí)間的延長和自由基生成,亞硝基肌紅蛋白容易轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白[27],一些還原性物質(zhì),如異抗壞血酸鈉可以起到穩(wěn)定亞硝基肌紅蛋白的作用。此外,干腌肉制品貯藏過程中的脂質(zhì)氧化會導(dǎo)致黃度升高[26]。BPEO由于富含萜類化合物,具有較強(qiáng)的抗氧化作用,BPEO復(fù)合涂層處理可以在一定程度上穩(wěn)定亞硝基肌紅蛋白。郭莎莎等[27]發(fā)現(xiàn)將4 種抗氧化劑添加在火腿中,能顯著提高亞硝基肌紅蛋白穩(wěn)定性和抑制脂質(zhì)氧化,使得火腿產(chǎn)品的紅度升高。Zhang Jing等[15]研究結(jié)果表明,使用BPEO降低了高鐵肌紅蛋白的含量,使得豬肉的整體亮度穩(wěn)定提升。BPEO復(fù)合涂層處理顯著降低了火腿的黃度,可能歸因于精油中萜類化合物可以有效減緩脂質(zhì)氧化[26]。戴照琪等[6]研究結(jié)果表明,復(fù)合精油涂層對火腿半膜肌的脂質(zhì)氧化有較好的抑制作用。

        2.3 不同涂層處理對火腿pH值的影響

        圖2 不同涂層處理對金華火腿pH值的影響Fig. 2 Effects of different coating treatments on pH of Jinhua ham

        pH值與肉制品的保水性有關(guān),肉制品pH值越偏離于肌原纖維蛋白的等點(diǎn)電,其保水性越好。由圖2可知,貯存4 個(gè)月后,與對照組相比,BC組和BPEO復(fù)合涂層組的pH值均升高,且HBPEOC組的pH值顯著升高(P<0.05)??赡苁怯捎谳祁惢衔锬軌蚪档臀⑸锬る娢?,破壞其膜結(jié)構(gòu)完整性[24,28-30],特別是對于革蘭氏陽性細(xì)菌有較強(qiáng)的抑制作用[31]。乳酸菌廣泛存在于肉制品中,是一類典型的革蘭氏陽性細(xì)菌,其厭氧發(fā)酵在一定程度上受到了BPEO組高劑量復(fù)合涂層處理的抑制。Fan Wenjiao等[32]研究了殼聚糖涂層對冷藏期間鯉魚品質(zhì)和保質(zhì)期的影響,發(fā)現(xiàn)pH值的增加與在內(nèi)源或微生物酶的作用下蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮物質(zhì)被分解有關(guān)??傊珺PEO復(fù)合涂層處理金華火腿,能夠在火腿表面形成一層疏水性膜,抑制產(chǎn)品水分損失,同時(shí)也一定程度抑制了乳酸菌等微生物的發(fā)酵,從而使得pH值升高。

        2.4 不同涂層處理對火腿菌落總數(shù)的影響

        圖3 不同涂層處理對金華火腿菌落總數(shù)的影響Fig. 3 Effects of different coating treatments on aerobic plate count in Jinhua ham

        菌落總數(shù)常作為一項(xiàng)重要指標(biāo),用于評價(jià)肉制品的安全性[33]。由圖3可知,與對照組和BC組相比,兩個(gè)精油復(fù)合涂層處理能夠顯著降低火腿的菌落總數(shù)(P<0.05),主要由于BPEO的疏水性使其在微生物的細(xì)胞膜和線粒體的脂質(zhì)中分配,增加了微生物細(xì)胞膜通透性,使得細(xì)胞內(nèi)容物滲漏,從而有效使微生物致死[15,34];另一方面由于面粉、β-環(huán)糊精和動植物油等載體可能有一定吸附BPEO的能力,起到緩慢釋放的效果,從而達(dá)到長效抑菌作用。對照組的菌落總數(shù)在4 組中最高。因此,涂層對火腿中微生物數(shù)量有一定的抑制作用,高劑量精油復(fù)合涂層組的抑菌效果最好。

        2.5 不同涂層處理對生物胺含量的影響

        圖4 生物胺混合標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖Fig. 4 Chromatographic profiles of standard solution of biogenic amines

        本實(shí)驗(yàn)使用高效液相色譜儀測定了8 種生物胺的含量。8 種生物胺標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積與其質(zhì)量濃度呈良好的線性關(guān)系,R2均大于0.99。圖4為8 種生物胺標(biāo)準(zhǔn)品的高效液相色譜圖。在5 min內(nèi)可以洗脫出全部溶劑峰和雜質(zhì)峰,30 min內(nèi)可以洗脫并有效分離全部生物胺標(biāo)準(zhǔn)品。因此該方法能較好地分析各生物胺的含量。對照單標(biāo)色譜圖以及保留時(shí)間可以確定8 種生物胺的出峰順序。

        表3 不同涂層處理對金華火腿生物胺含量的影響Table 3 Effects of different coating treatments on biogenic amine contents of Jinhua ham

        不同涂層處理的金華火腿貯存4 個(gè)月后生物胺的含量如表3所示。對照組的總生物胺含顯著高于其他在4 個(gè)涂層處理組。在BPEO復(fù)合涂層處理組中,與對照組相比,苯乙胺、腐胺和尸胺的含量顯著降低,未檢測到色胺,且酪胺僅在高劑量組中未檢測到。在所有生物胺中,組胺的毒性最強(qiáng),是發(fā)酵肉類產(chǎn)品中重要的生物胺,對人類健康具有很大的威脅[35]。在對照組中,組胺所占總生物胺的比例最低,涂層處理的火腿中均未檢測到組胺。精胺和亞精胺是存在于新鮮豬肉中的天然生物胺[36]。與對照相比,BPEO復(fù)合涂層處理能顯著降低精胺和亞精胺的含量。綜上所述,涂層處理對火腿中的生物胺產(chǎn)生具有較強(qiáng)的抑制作用,BPEO復(fù)合涂層組能起到很好的抑制效果,提高產(chǎn)品的安全性。

        生物胺的產(chǎn)生歸因于存活的微生物和由微生物產(chǎn)生的脫羧酶的殘余活性[37]。在發(fā)酵肉制品中有生物胺產(chǎn)生能力的微生物主要有:乳桿菌屬、腸桿菌科、假單胞菌屬和腸球菌[38]。與對照組和BC組相比,BPEO復(fù)合涂層處理能使得火腿中的菌落總數(shù)顯著下降。Zhang Xin等[11]研究發(fā)現(xiàn),在新鮮香腸的貯存期間,肉桂精油可以降低微生物的數(shù)量防止生物胺的形成。此外,BPEO的抑菌作用也可能通過抑制氨基酸脫羧酶的活性進(jìn)一步阻止生物胺的形成。Zhang Xin等[11]研究發(fā)現(xiàn)BPEO能顯著抑制大腸桿菌的繁殖,并進(jìn)一步抑制賴氨酸和鳥氨酸脫羧酶活性,從而抑制尸胺和腐胺的生成,使總生物胺水平顯著下降。高鹽食品中的氯化鈉含量高,可以提高精油的效果,增加細(xì)菌細(xì)胞的滲透性,降低脫羧酶的活性[39]。金華火腿13%的含鹽量一定程度上也能抑制微生物的生長,降低脫羧酶的活性,從而抑制生物胺的生成。朱志遠(yuǎn)等[40]的研究結(jié)果表明使用高鹽量腌制對生物胺的產(chǎn)生有抑制作用。

        3 結(jié) 論

        本研究結(jié)果表明,BPEO復(fù)合涂層處理金華火腿,能通過在火腿表面形成一層疏水性膜并提高pH值,抑制產(chǎn)品水分損失;通過抑制色素、脂質(zhì)氧化,改善了產(chǎn)品色澤;通過抑制微生物繁殖,極大程度上降低了生物胺帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此,BPEO復(fù)合涂層處理是一種有效的金華火腿貯藏方法。

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