杜曼婷，黃 俐，高夢麗，李 可，相啟森，白艷紅,*

（1.鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院，河南 鄭州 450001；2.河南省冷鏈食品質(zhì)量安全控制重點實驗室，河南 鄭州 450001；3.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001）

近年來，中國已成為世界上最大的羊肉生產(chǎn)國，與豬肉、牛肉相比，羊肉因其氣味獨特、肉質(zhì)細膩、營養(yǎng)價值豐富等特點深受大眾喜愛[1]。生鮮肉在沒有經(jīng)過特殊保鮮處理的情況下，在貯藏、加工過程中極易被微生物污染，品質(zhì)僅能維持3 d，導致資源嚴重浪費[2]。傳統(tǒng)的熱處理方法雖可有效地殺滅食品中的微生物，但其對食物的營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)會產(chǎn)生負面影響，不適合處理新鮮肉制品[3]。因此，為了延長鮮肉的保質(zhì)期，發(fā)展新的非熱和高效節(jié)能保鮮技術[4-5]具有重大意義。

介質(zhì)阻擋放電（dielectric barrier discharge，DBD）低溫等離子體技術是一種新興的食品表面非熱殺菌技術，與其他非熱殺菌技術（如超高壓、微波、輻照殺菌等）具有類似的優(yōu)勢，在用于肉類食品殺菌時不會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)，具有很好的安全性，且對肉品質(zhì)影響較小[6-7]。Rossow等[8]使用氬氣或空氣作為等離子射流進料氣，隨著樣品在等離子體射流中暴露時間的延長，樣品中空腸彎曲桿菌的最大平均減少量分別為0.78～2.55（lg（CFU/cm2））和0.65～1.42（lg（CFU/cm2）），而對樣品色澤的影響較小。Jayasena等[9]用密封包裝的柔性薄層介電屏障放電等離子體系統(tǒng)處理新鮮豬肉和牛肉，發(fā)現(xiàn)處理10 min后，樣品中李斯特菌、大腸桿菌O157:H7和鼠傷寒沙門氏菌的菌數(shù)降低量分別為2.04、2.54（lg（CFU/g））和2.68（lg（CFU/g））。Pérez-Andrés等[10]采用低溫大氣壓等離子體處理包裝的鯖魚魚片，發(fā)現(xiàn)在80 kV下處理5 min時樣品沒有發(fā)生顯著的脂質(zhì)氧化，但加速了羰基的形成。

DBD低溫等離子體技術在食品工業(yè)中具有巨大的應用潛力，但目前的研究主要集中在殺菌效果及機制方面，而對于處理后肉品品質(zhì)變化方面的研究較少，且相關研究僅簡單分析了處理前后部分品質(zhì)指標的變化，并未進行深入研究。宰后肌肉的僵直和解僵過程是肉品質(zhì)形成的必經(jīng)階段[11]，等離子體處理是否在殺菌的同時會對肉品質(zhì)形成進程產(chǎn)生一定的影響目前尚未可知。因此，本研究采用DBD低溫等離子體技術處理宰后羊肉，研究不同時間DBD低溫等離子體處理對宰后僵直及解僵成熟過程中羊肉品質(zhì)變化的影響，以期為等離子體技術在肉品貯藏保鮮中的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5 只10 月齡小尾寒羊購自河南鄭州滎陽某屠宰場，胴體質(zhì)量約為20 kg。從屠宰放血開始計時，宰后0.5 h迅速取雙側(cè)背最長肌，剔除脂肪和筋膜，裝入標記好的自封袋內(nèi)，暫存于冰盒中，在2 h內(nèi)運回實驗室并完成DBD低溫等離子體處理。

胰蛋白胨大豆肉湯、瓊脂粉（組培專用） 青島高科技工業(yè)園海博生物技術有限公司；蛋白質(zhì)羰基含量檢測試劑盒（A087-1） 南京建成生物工程研究所；氯化鈉、無水乙醇、乙酸乙酯等均為分析純。

1.2 儀器與設備

APM-400低溫等離子殺菌機 韓國PSM公司；SZ-22A絞肉機 廣州旭眾食品機械有限公司；PH-STAR CPU胴體肌肉pH值測定儀 北京布拉德科技發(fā)展有限公司；WSC-80C全自動色差計 北京北光世紀儀器有限公司；TA.XT. Plus質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro Systems公司；XMTD-204數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠；AT4508多路溫度測試儀 常州安柏精密儀器有限公司；Scientz-04拍打式勻漿機 寧波新芝生物科技股份有限公司；YXQ-LS 50A立式壓力蒸汽滅菌器上海博訊醫(yī)療生物股份有限公司；SW-CJ超凈工作臺蘇州安泰空氣技術有限公司；LRH-150CL低溫培養(yǎng)箱上海一恒科學儀器有限公司；TGL-20KR高速冷凍離心機上海安亭科學儀器廠；Tecan-Spark-20M多功能微孔板檢測儀 上海迪奧生物科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

在無菌條件下，將5 只羊的雙側(cè)背最長肌在冰上各分成5 等份，按從左到右從上到下的順序編號1～5，將每份樣品用無菌刀垂直于肌纖維方向切成3 cm×3 cm×1 cm塊狀，每塊質(zhì)量為（8.00±0.05）g，放置在一次性培養(yǎng)皿中。處理好的樣品通過傳送帶依次進行DBD低溫等離子體處理，1～5號樣品的處理時間分別為0、30、60、90 s和120 s。DBD低溫等離子體設備的工作氣體為氮氣，功率為1.1～1.3 kW，載氣壓力0.4～0.5 MPa，工作電壓8 kV，氣體（氮氣）流速350 L/min，傳送帶速率為12 m/min。

將DBD低溫等離子體處理后部分樣品放置于4 ℃冰箱中貯藏，分別在宰后0、0.5、1、2、3、5 d和7 d取樣測定pH值、色澤、保水性、剪切力和微生物指標；剩余樣品液氮速凍后于-80 ℃冰箱貯藏備用以測定蛋白氧化情況。

1.3.2 pH值測定

使用pH計插入樣品肌肉2 cm深處，避開脂肪和筋膜，隨機取3 處位置連續(xù)測定3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.3 色澤測定

使用色差計測定樣品的樣品亮度（L*）、紅綠度（a*）和黃藍度（b*）值，測定前用標準白板校正，每個樣品測定5 個點，結(jié)果取平均值。

1.3.4 菌落總數(shù)測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[12]方法，并稍作修改，測定樣品菌落總數(shù)。在無菌條件下，將樣品放入72 mL無菌生理鹽水（0.85%）中，經(jīng)拍打式勻漿機拍打2 min后，取1 mL勻漿液進行10 倍系列梯度稀釋，選擇合適稀釋梯度，每個稀釋度做3 個平行。將平板于25 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)36 h進行菌落計數(shù)。

1.3.5 汁液流失率測定

將樣品在DBD低溫等離子體處理前稱質(zhì)量，記為m1/g，然后取DBD低溫等離子體處理宰后0、0.5、1、2、3、5 d和7 d樣品，用吸水紙吸去表面水分后再次稱質(zhì)量，記為m2/g，每個樣品做3 次平行實驗。汁液流失率按式（1）計算。

1.3.6 剪切力測定

參考Lin Ting等[13]的方法，并稍作修改。質(zhì)構(gòu)儀測定條件：探頭HDP/BSW、測前速率1.0 mm/s、測中速率1.0 mm/s、測后速率5.0 mm/s、時間間隔5 s、測試距離30 mm、觸發(fā)力5 g。每個樣品重復5 次，結(jié)果取平均值。

1.3.7 蛋白氧化程度測定

使用蛋白質(zhì)羰基含量檢測試劑盒配制樣品組和對照組溶液，測定樣品中羰基含量，采用雙縮脲法測定總蛋白質(zhì)量濃度，并于370 nm波長處測定溶液OD值。羰基含量按式（2）計算，以每毫克蛋白含有羰基物質(zhì)的量表示。

式中：L為比色光徑（0.5 cm）；ρ表示樣品中蛋白質(zhì)量濃度/（mg/L）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Origin 9.0和SPSS v.26.0軟件處理實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果用平均值±標準差表示。采用單因素方差分析法進行分析，利用Duncan’s法對數(shù)據(jù)進行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 DBD低溫等離子體處理對宰后羊肉pH值的影響

pH值是判斷宰后肉品質(zhì)的重要指標[14]。如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，DBD低溫等離子體處理組和對照組的pH值均在宰后3 d內(nèi)下降，在宰后5 d時顯著上升（P＜0.05）。章建浩等[15]研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體處理的鮮牛肉在冷藏過程中與未處理對照組的pH值變化趨勢一致，pH值波動范圍較小，本研究結(jié)果與之一致。在貯藏前期，宰后0.5 d內(nèi)pH值顯著下降（P＜0.05），這是宰后肌肉在僵直過程中發(fā)生糖酵解反應產(chǎn)生乳酸并逐漸累積所致[16]；此外，DBD低溫等離子體處理過程中產(chǎn)生的酸性分子（如NOX）與樣品中的水分反應也可能會對樣品pH值產(chǎn)生影響[17]。而貯藏0.5～3.0 d，隨著肌肉中糖原和ATP的消耗，糖酵解反應終止，不再繼續(xù)產(chǎn)生乳酸，使得樣品的pH值逐漸趨于穩(wěn)定[18]。在宰后5 d，樣品的pH值顯著升高（P＜0.05），此階段樣品處于自溶和腐敗階段，微生物大量繁殖并分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生一些堿性物質(zhì)[19]，引起pH值的上升。在宰后貯藏過程中，DBD低溫等離子體處理樣品的pH值均較未處理對照樣品的pH值低，這一現(xiàn)象間接表明DBD低溫等離子體處理能抑制羊肉的自溶和腐敗過程。整體來看，DBD低溫等離子體處理60 s對羊肉宰后貯藏腐敗變質(zhì)的抑制作用更為顯著。

圖1 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間pH值的變化Fig. 1 Changes in pH of lamb meat treated with DBD cold plasma for different periods of time during storage

2.2 DBD低溫等離子體處理對宰后羊肉色澤的影響

色澤是影響消費者購買肉制品意向的重要因素。由表1可知，隨著貯藏時間的延長，處理組的L*、b*值呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。Kim等[4]和Jayasena等[9]分別研究了等離子體處理對豬腰肉和新鮮豬肉、牛肉L*值的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)等離子體處理的樣品L*值均未發(fā)生顯著變化（P＞0.05）。宰后1 d內(nèi)DBD低溫等離子體處理樣品a*值沒有顯著變化，宰后3 d時a*值顯著降低（P＜0.05），這可能是由于DBD低溫等離子體處理過程中產(chǎn)生的大量活性氧基團氧化肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白，促進高鐵肌紅蛋白的形成，同時產(chǎn)生的過氧化物可與肌紅蛋白反應產(chǎn)生膽鹽蛋白或氫過氧肌紅蛋白，使得肌肉a*值降低[20]。但與對照組相比，DBD低溫等離子體處理時間不同，a*值的降低程度不同。整體來看，DBD低溫等離子體處理60 s或90 s對宰后羊肉貯藏期間色澤的影響最小。

表1 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間色差的變化Table 1 Variation in color parameters of lamb meat treated by DBD cold plasma for different peroids of time during storage

2.3 DBD低溫等離子體處理對汁液流失的影響

汁液流失是體現(xiàn)肉品保水能力的指標之一，反映了貯藏過程中肉樣中水分的滲出情況[21]。由圖2可知，宰后羊肉在貯藏過程中汁液流失率總體呈現(xiàn)上升趨勢，且隨著時間的延長，汁液流失也越嚴重。這可能是因為在貯藏期間，肌肉在解僵成熟過程中蛋白質(zhì)在酶作用下大量降解，或貯藏后期微生物大量繁殖分解蛋白質(zhì)，使肌纖維組織結(jié)構(gòu)松散，網(wǎng)絡結(jié)合力受到破壞，持水力降低，導致樣品表面不斷滲出水分[22]。貯藏期間DBD低溫等離子體處理樣品的汁液流失率高于對照組，這是因為DBD低溫等離子體處理系統(tǒng)以釋放大量氮氣為載體，處理時間越長，肉樣表面水分揮發(fā)越多。而30 s和60 s處理組在貯藏過程中汁液流失率的增加幅度明顯低于90 s和120 s處理組，表明適度DBD低溫等離子體處理可減緩肉品汁液流失速率，而過度等離子體處理會加速汁液流失。這可能也與等離子體處理導致肌原纖維蛋白變性，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變有關[23]。

圖2 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間保水性的變化Fig. 2 Changes in water retention of lamb meat treated with DBD cold plasma for different periods of time during storage

2.4 DBD低溫等離子體處理對宰后羊肉剪切力的影響

肉品的嫩度主要由剪切力來衡量，剪切力越小，嫩度越高[24]。由圖3可知，宰后羊肉在僵直和解僵過程中剪切力呈先上升后下降的趨勢，除宰后2 d外，其余時間DBD低溫等離子體處理組與對照組間無顯著差異（P＞0.05）。對照組的剪切力在宰后2 d時達到最大值，而處理組在宰后1 d時達到最大值，這說明DBD低溫等離子體處理可能促進宰后肉品的僵直解僵過程，縮短成熟時間。在宰后僵直過程中，肌動球蛋白結(jié)合，肌肉收縮，剪切力升高，嫩度降低[25]。在這一過程中，乳酸大量累積導致pH值顯著降低，這與pH值的變化趨勢結(jié)果相印證。與對照組相比，DBD低溫等離子體處理的樣品剪切力較低，這可能是由于等離子體處理過程中產(chǎn)生的一些活性物質(zhì)與肌原纖維蛋白發(fā)生反應，使肌原纖維蛋白變性或降解[15]，表明低溫等離子體處理可能在一定程度上改善肉嫩度。

圖3 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間剪切力的變化Fig. 3 Change in shear force of lamb meat treated by DBD cold plasma for different peroids of time during storage

2.5 DBD低溫等離子體處理對菌落總數(shù)的影響

微生物的生長繁殖是導致食品腐敗變質(zhì)的重要原因，根據(jù)GB 9961—2001《鮮、凍胴體羊肉》規(guī)定，新鮮羊肉中微生物量限定值為5.70（lg（CFU/g））。由圖4可知，DBD低溫等離子體處理組的菌落總數(shù)均低于對照組。在貯藏前期，微生物緩慢生長，處理組與對照組差異不顯著，這可能是由于貯藏前期樣品處于新鮮狀態(tài)，4 ℃冷藏時微生物生長受到抑制。而宰后2 d，各組菌落總數(shù)均顯著升高（P＜0.05），至第5天時，對照組菌落總數(shù)達6.10（lg（CFU/g）），超出限定值。研究表明，等離子體處理過程中產(chǎn)生的活性物質(zhì)（包括自由基、氧化劑或過氧化物）[26-27]可通過氧化作用破壞微生物的細胞膜、胞內(nèi)核酸和其他細胞成分，從而導致細胞損傷或死亡[28-29]，有較好的殺菌效果。本研究中，處理組在一定程度上顯著降低了細菌總數(shù)，其中60 s處理組在宰后7 d時超過菌落總數(shù)限值，說明DBD低溫等離子體處理具有延緩羊肉腐敗的作用。

圖4 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間菌落總數(shù)的變化Fig. 4 Changes in the total count of bacteria in lamb meat treated by DBD cold plasma at different periods of time during storage

2.6 DBD低溫等離子體處理對宰后羊肉蛋白氧化程度的影響

羰基含量是表征蛋白氧化程度最有效的指標。由圖5可知，隨著貯藏時間的延長，處理組和對照組的羰基含量均呈顯著上升的趨勢（P＜0.05），DBD低溫等離子體處理組的羰基含量均高于對照組，且處理時間越長，羰基含量越高。這說明DBD低溫等離子體處理促進了蛋白質(zhì)羰基的形成，且隨著處理時間的延長，處理過程中產(chǎn)生的過氧化物積累越多，進一步加速蛋白質(zhì)氧化羰基的形成，蛋白氧化程度更高[30]。Huang Mingming等[31]研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體可以加速貯藏期間豬肉的脂肪和蛋白氧化；Sharifian等[32]研究發(fā)現(xiàn)等離子體處理后牛肉肌原纖維蛋白的羰基含量顯著增加；以上研究結(jié)果與本研究結(jié)果一致。

圖5 不同時間DBD低溫等離子體處理羊肉在貯藏期間羰基含量的變化Fig. 5 Changes in carbonyl content of lamb meat treated with DBD cold plasma for different peroids of time during storage

3 結(jié) 論

DBD低溫等離子體處理可有效降低羊肉菌落總數(shù)，延長宰后羊肉貯藏期。不同時間的DBD低溫等離子體處理對貯藏期間羊肉的色澤和嫩度無明顯影響，但對蛋白質(zhì)氧化羰基的形成有促進作用。綜合研究結(jié)果可知，DBD低溫等離子體處理時間為60 s時，在延長宰后羊肉貯藏期的同時對肉品質(zhì)的影響最小，后續(xù)將從DBD低溫等離子處理對宰后貯藏過程中肉品質(zhì)的影響機理方向進行深入研究，從抗氧化角度探索可保持甚至提高肉品質(zhì)的DBD低溫等離子體處理條件，為DBD低溫等離子體處理技術在肉品冷藏保鮮中的應用提供進一步的技術支撐。