片美惠，張燕，沈選舉，葉秀友，王碩*

（1.南開大學(xué)醫(yī)學(xué)院，天津市食品科學(xué)與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300350；2.浙江優(yōu)食環(huán)境科技有限公司，浙江 寧波 315336）

臭氧被認(rèn)為是食品工業(yè)中氯化合物消毒劑的有效替代品[1]和能提高食品安全和質(zhì)量最有前途的綠色技術(shù)之一[2]。自被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)為可直接接觸的食品消毒劑以來，O3被廣泛用于食品工業(yè)，如應(yīng)用于果蔬加工中減少果蔬品質(zhì)的劣變、抑菌、延長貨架期[3]；應(yīng)用于乳品加工中減少微生物污染，減緩液態(tài)乳或奶酪產(chǎn)品質(zhì)量的惡化[4]；應(yīng)用于畜產(chǎn)加工中家禽屠宰場中為胴體消毒，延長貨架期[4]；應(yīng)用于水產(chǎn)加工抑制微生物生長、漂白去異味、維持鮮度等[5]。

近年來隨著消費(fèi)者對食品安全的關(guān)注，以及對高品質(zhì)生活的追求，以O(shè)3為核心技術(shù)的食品凈化設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。食品凈化設(shè)備利用電暈放電等方法產(chǎn)生O3，有的設(shè)備還引入微納米氣泡技術(shù)提高O3在水中的穩(wěn)定性[6]，該類食品凈化設(shè)備主要利用O3的氧化性達(dá)到凈化食材的效果。目前O3對食材的凈化、殺菌、去除真菌毒素、降解農(nóng)獸藥殘留的有效性已被很多研究報道[7-9]，但是由于O3的強(qiáng)氧化性，其在起到凈化作用的同時，是否會對食材的品質(zhì)造成不利影響也備受關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)采用臭氧清洗蝦肉相較于未處理的方式，在冷藏期間顯著抑制蝦肉中微生物繁殖的同時，也顯著抑制了蝦肉的pH值及水分活度的升高[10]。田亞亞等[11]分析了經(jīng)過臭氧水清洗后花蛤的水分、灰分、粗脂肪、總蛋白、氨基酸、脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素含量，發(fā)現(xiàn)與無臭氧處理的花蛤相比，大多數(shù)營養(yǎng)素指標(biāo)沒有顯著差異，少部分有顯著差異的指標(biāo)也在可接受的范圍內(nèi)。此外，有研究表明用低濃度的臭氧水（3.3 mg/L）漂洗魚糜增強(qiáng)了魚糜的凝膠強(qiáng)度，而高濃度的臭氧水（7.5 mg/L）漂洗則降低了其凝膠強(qiáng)度[12]。目前關(guān)于O3清洗對肉類食材品質(zhì)影響的研究主要集中于O3對其pH值、水分活度等某些基礎(chǔ)理化指標(biāo)，總蛋白、礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)成分的分析及蛋白質(zhì)的凝膠特性，缺乏關(guān)于肉類食材的食用品質(zhì)如保水性、質(zhì)構(gòu)、鮮味等系統(tǒng)的研究。本研究以豬肉為例，從保水性、質(zhì)構(gòu)、脂肪氧化程度、新鮮度指標(biāo)（生物胺、三甲胺）、異味物質(zhì)（吲哚、脂肪氧化產(chǎn)生的醛酮等），以及鮮味物質(zhì)（呈味核苷酸及鮮味游離氨基酸）方面系統(tǒng)地分析市售基于臭氧技術(shù)的食品凈化設(shè)備的清洗方式與傳統(tǒng)的家庭水洗方式相比對肉類食材食用品質(zhì)的影響，以此為基于臭氧技術(shù)的食品凈化設(shè)備在肉類食材清潔中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬里脊肉：市售，購買后立即將豬肉放入無菌的聚乙烯袋中，包裝好的豬肉以冰/豬肉質(zhì)量比1∶1存放在泡沫盒中，在20 min內(nèi)運(yùn)回南開大學(xué)食品科學(xué)與健康天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)處理；乙二胺四乙酸二鈉、硫代巴比妥酸、三氯乙酸（均為分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；吲哚標(biāo)準(zhǔn)品、肌苷酸標(biāo)準(zhǔn)品、一磷酸腺苷標(biāo)準(zhǔn)品、腐胺標(biāo)準(zhǔn)品、組胺標(biāo)準(zhǔn)品、酪胺標(biāo)準(zhǔn)品、丹磺酰氯（色譜純）、3-甲基-3-丁烯-1-醇（色譜純）、2-庚酮標(biāo)準(zhǔn)品、反-2-辛烯酸標(biāo)準(zhǔn)品、癸醛標(biāo)準(zhǔn)品、氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、乙腈（色譜純）：美國Sigma公司；苯乙胺鹽酸鹽標(biāo)準(zhǔn)品、尸胺標(biāo)準(zhǔn)品：上海麥克林生化科技有限公司；氨基酸衍生試劑包、AccQ TagA洗脫液：美國Waters公司。

1.2 儀器與設(shè)備

US-I05食品凈化設(shè)備：浙江優(yōu)食環(huán)境科技有限公司；TA-XT plus物性分析儀：英國Stable Micro System公司；Waters 2695液相色譜儀（DAD和FLD檢測器）：美國Waters公司；TechcompU-39001紫外分光光度計(jì)：上海天美集團(tuán)；LC-20AD液相色譜（DAD檢測器）：日本島津公司；HM-2075GA頂空瓶：浙江哈邁科技有限公司；GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國安捷倫公司；固相微萃取裝置（CAR/PDMS）萃取頭：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 豬肉樣品的凈化

取0.5 kg豬里脊肉，采用食品凈化設(shè)備“肉類”凈化專用檔位清洗12 min（臭氧濃度1.57 mg/L）。該機(jī)器的原理主要是利用臭氧聯(lián)合微納米氣泡技術(shù)產(chǎn)生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）凈化食材。對照組參照傳統(tǒng)的家庭水洗方式，采用相同批次購買的豬肉，同時用相同時間和水量進(jìn)行普通水洗。處理好的樣品除質(zhì)構(gòu)測定按照相應(yīng)方法取樣外，其余樣品用廚房紙巾吸干表面水分，采用料理機(jī)研磨至均勻，最后分裝置于-40℃儲存直至分析前室溫（25±1）℃化凍。凈化過程中豬肉接觸的所有器具均已提前清洗消毒。

1.3.2 蒸煮損失率、離心損失率的測定

蒸煮損失率：準(zhǔn)確稱量記錄豬肉樣品蒸煮前質(zhì)量M1（g），隨后將其放入聚乙烯袋中70℃水浴30 min，冷卻干燥后稱重M2（g）計(jì)算蒸煮損失率。

蒸煮損失率/%=（M1-M2）/M1×100

離心損失率：參照Li等[13]的方法測定，準(zhǔn)確稱量記錄豬肉樣品離心前質(zhì)量W1（g），隨后將其放入有濾紙的離心管中5 000 r/min離心5 min，干燥后稱重W2（g）計(jì)算離心損失率。

離心損失率/%=（W1-W2）/W1×100

1.3.3 硫代巴比妥酸值的測定

硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值的測定：根據(jù)GB 5009.181—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中丙二醛的測定》[14]中的第二法進(jìn)行測定。結(jié)果以丙二醛（malondialdehyde，MDA）（mg/kg）表示。檢出限（limit of detection，LOD）為0.05 mg/kg，定量限（limit of quantitation，LOQ）為0.10 mg/kg。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)的測定

分別取約1 cm大小的肉塊，進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）。使用P/100 探頭，對試樣進(jìn)行兩次壓縮TPA模式測試，測試條件：測試前速率4 mm/s、測試速率2 mms、測試后速率10 mm/s、壓縮程度30%、停留間隔時間5 s，去除異常值后取平均值。

1.3.5 三甲胺及生物胺的測定

三甲胺：采用BR-SWAX石英毛細(xì)管色譜柱（30m×0.32 mm，0.50 μm），根據(jù) GB 5009.179—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中三甲胺的測定》[15]中的頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法進(jìn)行測定。

生物胺：采用 ZORBAX SB-Aq（4.6 mm×250 mm，5 μm）色譜柱，根據(jù)He等[16]的方法進(jìn)行測定。

1.3.6 脂肪氧化產(chǎn)生的醛酮類異味物質(zhì)的測定

參照Iglesias等[17]的方法略有修改。稱取3 g樣品于20 mL氣相頂空瓶中，加入6 mL飽和氯化鈉及內(nèi)標(biāo)物（3-甲基-3-丁烯-1-醇）和轉(zhuǎn)子，并加蓋；將裝有試樣的頂空瓶恒溫水?。?0℃、800 r/min）20 min；平衡結(jié)束后，吸附30 min。

儀器條件：程序升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，保持3 min，以3℃/min升溫到180℃，保持1 min，以8℃/min升溫至250℃，保持3 min，分析總時長為57.08 min；色譜柱為賽默飛 HP-5（30 m×0.32 mm×0.50 μm）；進(jìn)樣口溫度250℃；程序升溫程序?yàn)槌跏紲囟?0℃，保持3min；進(jìn)樣模式：分流進(jìn)樣；分流比5∶1；流速1 mL/min。

2-庚酮、反-2-辛烯酸、癸醛3種物質(zhì)的檢出限均為0.006 μg/g，定量限均為0.125 μg/g，線性范圍均為0.125 μg/g～5.000 μg/g。

1.3.7 吲哚的測定

稱取5 g試樣（精確至0.01 g）于50 mL具塞離心管中，加入10 mL乙腈，渦旋混合1 min后避光超聲10 min，離心（5 000 r/min，8 min）。上清液轉(zhuǎn)移至 25 mL容量瓶中，殘?jiān)偌尤?0 mL乙腈相同條件重復(fù)提取一次。合并提取液，加乙腈定容至25 mL后混勻，過0.22 μm濾膜，利用高效液相色譜儀測定。

儀器條件：采用ZORBAX SB-Aq（4.6 mm×250 mm，5 μm）色譜柱，液相條件參照 SN/T 0944—2016《出口蝦及蝦干中吲哚含量的測定》[18]的方法設(shè)定。

1.3.8 鮮味物質(zhì)的測定

肌苷酸（inosinic acid，IMP）、腺苷酸（adenosine monophosphate，AMP）：參照 SC/T 3048—2014《魚類鮮度指標(biāo)K值的測定高效液相色譜法》[19]進(jìn)行測定。色譜柱：Ultimate AQ-C18（4.6 mm × 250 mm，5 μm）。

谷氨酸（glutamic acid，Glu）和天冬氨酸（aspartic acid，Asp）：參照雷鳴[20]的方法對豬肉樣品中的氨基酸進(jìn)行提取，并依據(jù)《Waters AccQ Tag法化學(xué)試劑包使用手冊》進(jìn)行衍生和分析。色譜柱：AccQ-Tag氨基酸分析專用色譜柱（3.9 mm×150 mm）。

滋味活性值（taste activity value，TAV）的計(jì)算公式如下。

式中：滋味組分主要是 IMP、AMP、Glu 和Asp，閾值分別為25、50、30、100 mg/100 g[21]。

味精當(dāng)量（equivalent umami concentration，EUC）是用g/100 g為單位的谷氨酸鈉（monosodium glutamate，MSG濃度計(jì)）表示，通過鮮味氨基酸（Glu、Asp）及鮮味5’-核苷酸（IMP、AMP）計(jì)算，計(jì)算公式如下[22]。

中醫(yī)學(xué)歷史悠久，其治療效果經(jīng)過臨床的充分驗(yàn)證。采用中藥治療重癥肺結(jié)核不失為一種良好的選擇。中醫(yī)學(xué)理論認(rèn)為，以機(jī)體正氣虛弱為本，癆蟲乘虛而入，導(dǎo)致肺陰損傷、正氣虧耗，病情纏綿不愈［10］。脾為肺之母，肺氣虛后子損及母，導(dǎo)致脾肺兩虛。因此對于重癥肺結(jié)核的治療應(yīng)在補(bǔ)虛的基礎(chǔ)上注重清熱肅肺［11］。

EUC=Σaibi+1 218（Σaibi）（Σajbj）

式中：ai為每種鮮味氨基酸（Asp、Glu）的含量，g/100 g；bi為每種鮮味氨基酸對MSG的相對含量（Glu為1；Asp為0.077）；aj為每種 5’-核苷酸（IMP，AMP）的含量，g/100 g；bj為每種5’-核苷酸對MSG的相對含量（IMP為1；AMP為0.18）；1 218為協(xié)同系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，P＜0.05為差異顯著，除質(zhì)構(gòu)試驗(yàn)重復(fù)4次外，其余所有試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉蒸煮保水性的影響

保水性與肉質(zhì)的多汁性密切相關(guān)，而由于O3有強(qiáng)氧化作用可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定變化，從而影響保水性[23]，因此通過測定蒸煮損失率及離心損失率判定O3對保水性的影響，具體結(jié)果見表1。

表1 不同清洗處理后豬肉樣品的蒸煮損失率和離心損失率Table 1 Cooking loss rate and centrifugal loss rate of pork samples treated with different washing treatments

由表1可知，兩組豬肉的蒸煮損失率、離心損失率均沒有顯著性差異（P＞0.05），說明經(jīng)過食品凈化設(shè)備清洗與普通水洗相比，豬肉樣品的保水性接近。經(jīng)過食品凈化設(shè)備清洗后的豬肉，其蒸煮損失率和離心損失率均略低于經(jīng)過普通水洗后的豬肉，原因可能是蛋白質(zhì)被O3輕微氧化，增加了一定的交聯(lián)程度，進(jìn)而使保水性略有增加[24]。

2.2 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉脂肪氧化程度的影響

TBA值作為脂質(zhì)氧化的主要標(biāo)志指標(biāo)，反映了豬肉脂質(zhì)氧化的程度，其值用MDA（mg/kg）表示，數(shù)值越大代表氧化程度越大。一般認(rèn)為TBA值在0.3 mg/kg～1.0 mg/kg內(nèi)是豬肉酸敗的閾值[25]，不同清洗處理后豬肉樣品TBA值見表2。

由表2可知，兩種清洗方式的豬肉樣品中均未檢出 MDA，即 TBA 值均低于LOD（0.05 mg/kg），遠(yuǎn)低于豬肉脂質(zhì)酸敗的閾值，因此說明兩種清洗方式下的豬肉均很新鮮，品質(zhì)良好，也說明食品凈化設(shè)備清洗處理不會加速脂肪氧化酸敗。

表2 不同清洗處理后豬肉樣品TBA值Table 2 TBA value of pork samples treated with different washing treatments

2.3 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是豬肉最重要的食用品質(zhì)指標(biāo)之一，為了判斷O3對質(zhì)構(gòu)的影響，進(jìn)行了全質(zhì)構(gòu)分析。不同清洗處理后豬肉樣品的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)見表3。

表3 不同清洗處理后豬肉樣品的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)Table 3 Texture index of pork samples treated with different washing treatments

2.4 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉新鮮度的影響

生物胺是微生物在特定條件下產(chǎn)生氨基酸脫羧酶并作用于游離氨基酸而生成的一類物質(zhì)，在肉制品加工和貯藏過程中隨著微生物大量繁殖，生物胺含量會大幅增加[27]，三甲胺主要是由含有N-三甲胺的季銨鹽化合物經(jīng)微生物代謝形成[28]，這兩類物質(zhì)均為肉類新鮮度的重要評價指標(biāo)。不同清洗處理后豬肉樣品的生物胺及三甲胺的含量見圖1。

由圖1可知，兩種清洗處理方式下豬肉中腐胺、組胺兩種生物胺及三甲胺均未檢出，樣本中檢出了苯乙胺、尸胺、酪胺，但兩種處理方式下這3種生物胺含量均無明顯差異，說明食品凈化設(shè)備清洗不會影響豬肉的新鮮度。理論上分析，由于O3的殺菌特性，采用O3處理肉制品會抑制腐敗微生物的生長，從而減少貯藏期間生物胺的產(chǎn)生，更有利于保持肉制品的新鮮度。

圖1 不同清洗處理后豬肉樣品的生物胺及三甲胺的含量Fig.1 The contents of biogenic amine and trimethylamine in pork samples treated with different washing treatments

2.5 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉異味物質(zhì)的影響

2.5.1 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對脂肪氧化異味的影響

通常在貯藏期間，不飽和脂肪酸的氧化會產(chǎn)生有不良?xì)馕兜娜┩犷愇镔|(zhì)[29]。而由于O3的強(qiáng)氧化作用可能會加劇這一過程，因此選擇了3種具有代表性的脂肪氧化產(chǎn)物進(jìn)行分析，不同清洗處理后豬肉樣品的2-庚酮、反-2-辛烯酸和癸醛的含量見表4。

由表4可知，新鮮豬肉樣品在兩種清洗方式處理后3種物質(zhì)均未檢出，結(jié)合前面同樣未檢出的TBA值，進(jìn)一步說明食品凈化設(shè)備在清洗過程中O3并沒有引發(fā)豬肉中脂肪嚴(yán)重的氧化劣變。

表4 不同清洗處理后豬肉樣品的2-庚酮、反-2-辛烯酸和癸醛的含量Table 4 The contents of 2-heptanone，（E）-2-octenoic acid and decanaldehyde in pork samples treated with different washing treatments

2.5.2 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對吲哚的影響

吲哚是一類芳香雜環(huán)有機(jī)化合物，主要來源于豬腸道內(nèi)被微生物降解的色氨酸，具有強(qiáng)烈的糞臭味，會產(chǎn)生不愉悅的氣味[30]，而O3已被證實(shí)會導(dǎo)致芳香環(huán)的開環(huán)[31]，因此通過測定吲哚的含量，進(jìn)一步驗(yàn)證O3是否對食材中的吲哚起到降解作用。不同清洗處理后豬肉樣品的吲哚含量見表5。

表5 不同清洗處理后豬肉樣品的吲哚含量Table 5 The contents of indole in pork samples treated with different washing treatments

由表5可知，食品凈化設(shè)備處理后的吲哚含量略低，可能是由于O3的降解作用，不過可能由于O3含量不高，兩組處理后的豬肉樣本中吲哚含量并沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.6 臭氧食品凈化設(shè)備清洗對豬肉鮮味的影響

5’-核苷酸是鮮味的重要組成部分，與天冬氨酸、谷氨酸兩種游離氨基酸共同對肉的鮮味起著重要作用[32]。不同清洗處理后豬肉樣品的IMP、AMP、Glu和Asp的含量見圖2。

由圖2可知，豬肉經(jīng)不同清洗處理后兩種鮮味游離氨基酸的含量并沒有顯著差異（P＞0.05），說明食品凈化設(shè)備清洗處理不會造成氨基酸類鮮味物質(zhì)的損失。食品凈化設(shè)備清洗處理組的豬肉樣品中兩種核苷酸類鮮味物質(zhì)AMP、IMP含量顯著低于水洗組（P＜0.05）。分析AMP和IMP的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，這兩種核苷酸類物質(zhì)均具有單磷酸酯鍵，而氧化作用易導(dǎo)致酯鍵的斷裂，因此可能是食品凈化設(shè)備清洗過程中O3的氧化作用加速了AMP和IMP的降解，從而導(dǎo)致了食品凈化設(shè)備處理組的樣品中AMP、IMP含量顯著低于水洗組樣品。

圖2 不同清洗處理后豬肉樣品的IMP、AMP、Glu和Asp的含量Fig.2 The contents of IMP，AMP，Glu and Asp in pork samples treated with different washing treatments

為了評價鮮味強(qiáng)度，將鮮味物質(zhì)測定結(jié)果的平均值代入1.3.8中的公式，計(jì)算得到的滋味活性值（TAV）及味精當(dāng)量（EUC）具體見表6。

表6 不同清洗處理后豬肉樣品的TAV及EUC值Table 6 The TAV and EUC in pork samples treated with different washing treatments

如表6所示，在所有檢測的鮮味物質(zhì)中，IMP的TAV值最高，并且其TAV值均大于1，而AMP、Glu、Asp的TAV值均小于1。一般認(rèn)為，TAV＞1的化合物是味覺的主要貢獻(xiàn)者，而TVA＜1的化合物對味道貢獻(xiàn)較小[33]。因此結(jié)果表明，IMP可能是豬肉鮮味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)，而AMP、Glu、Asp對于鮮味的貢獻(xiàn)較少，這與Guo等[33]發(fā)現(xiàn)豬肉中IMP對鮮味貢獻(xiàn)較多，AMP較小的結(jié)果類似，但TAV值只表示呈味組分單獨(dú)的作用，并不能說明這些組分的相互作用是否對鮮味產(chǎn)生明顯影響[34]。通過EUC的計(jì)算結(jié)果分析各組分共同作用產(chǎn)生的鮮味強(qiáng)度可知，不同處理組豬肉的鮮味相近。因此，與普通水洗相比，食品凈化設(shè)備清洗豬肉不會造成其鮮味的損失。

3 結(jié)論

采用基于臭氧技術(shù)的食品凈化設(shè)備清洗豬肉，結(jié)果表明豬肉的保水性、質(zhì)構(gòu)、新鮮度及吲哚異味與普通的水洗處理方式相比沒有顯著差異，同時也不會造成脂肪的嚴(yán)重氧化而產(chǎn)生脂肪氧化異味。盡管食品凈化設(shè)備處理后的豬肉樣品中肌苷酸、腺苷酸的含量低于普通的水洗處理的豬肉樣品，但是對于氨基酸及核苷酸協(xié)同作用所產(chǎn)生的鮮味強(qiáng)度來說，食品凈化設(shè)備清洗后的豬肉和普通的水洗處理后的豬肉近似。綜合以上結(jié)果說明，基于臭氧技術(shù)的食品凈化設(shè)備在清洗的過程中不會對豬肉的食用品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。