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(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(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(xì)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(dǎo)致資源嚴(yán)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(fù)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(shù)[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(shù)是一種新興的食品表面非熱殺菌技術(shù)，與其他非熱殺菌技術(shù)（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(jìn)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(shù)在食品工業(yè)中具有巨大的應(yīng)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(guān)研究僅簡單分析了處理前后部分品質(zhì)指標(biāo)的變化，并未進(jìn)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(jìn)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(shù)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(shù)在肉品貯藏保鮮中的應(yīng)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(biāo)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(shù)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(shè)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(jì)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(shù)有限公司；LRH-150CL低溫培養(yǎng)箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司；TGL-20KR高速冷凍離心機上海安亭科學(xué)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(jìn)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(shè)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(biāo)；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(lán)度（b*）值，測定前用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)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(jìn)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(jìn)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)差表示。采用單因素方差分析法進(jìn)行分析，利用Duncan’s法對數(shù)據(jù)進(jìn)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(biāo)[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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(tuán)氧化肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白，促進(jìn)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(yīng)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(biāo)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(yán)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(luò)結(jié)合力受到破壞，持水力降低，導(dǎo)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(dǎo)致肌原纖維蛋白變性，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變有關(guān)[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(dá)到最大值，而處理組在宰后1 d時達(dá)到最大值，這說明DBD低溫等離子體處理可能促進(jìn)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(dǎo)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(yīng)，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(dǎo)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(dá)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(xì)胞膜、胞內(nèi)核酸和其他細(xì)胞成分，從而導(dǎo)致細(xì)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(xì)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(biāo)。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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shù)在肉品冷藏保鮮中的應(yīng)用提供進(jìn)一步的技術(shù)支撐。