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,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,從而提高其保鮮時間;Tango等[9]曾利用SAEW對新鮮牛肉進(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對牛肉在保鮮中的抗脂類氧化性能;Sheng等[5]試驗(yàn)SAEW對冷藏(4 ℃)牛肉的保鮮,并研究其對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,目前對于SAEW-ice對畜禽肉產(chǎn)品的保鮮及抗脂類氧化的研究未見報道,利用SAEW-ice并協(xié)同冰溫對牛肉進(jìn)行保鮮,可能會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 ℃冰溫儲藏;檢測樣品菌落總數(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)此評價SAEW-ice和Tpp-ice對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,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 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 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。

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中瀝水(約30 min),對照組樣品無預(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)處理及儲藏方式表Table 1 Pretreatment and storage methods of three groups of samples

1.2.5 指標(biāo)測定

1.2.5.1 微生物總數(shù)的測定 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)測定》[16]的方法檢測樣品菌落總數(shù)。

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

1.2.5.3 TVB-N的測定 參考GB 5009.228-2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[18]的自動凱氏定氮法進(jìn)行檢測。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。同時做空白試驗(yàn)。

1.2.5.4 TBA的測定 參考GB/T 5009.181-2003《豬油中丙二醛的測定》[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(空白組對照)。同時按照上述步驟做標(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

每個樣品重復(fù)測量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,會分解蛋白質(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。新鮮肉中菌落總數(shù)低于6.0 lg CFU/g[23]。對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,而對照組已達(dá)8.72 lg CFU/g(P<0.05);這趨勢與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)境對微生物的抑制作用外,SAEW-ice的穩(wěn)定性高,在較長一段時間還具有抑菌作用;這與王萌[10]研究相似,該研究指出SAEW-ice對南美白對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]。對照組前期以緩慢的趨勢增長,這趨勢與崔英麗等[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是評價肉質(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。這趨勢與付麗等[14]利用天然保鮮劑對牛肉冰溫(-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。一級新鮮牛肉的TVB-N值不高于15.0 mg/100 g[32];由此可知,對照組牛肉的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對牛肉的保鮮作用明顯,這與徐宏蕾等[29]的報道相似。儲藏期間,SAEW-ice組、Tpp-ice組TVB-N值上升較為緩慢,而對照組一直呈現(xiàn)快速上升的趨勢;第18 d,對照組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值在儲藏期間上升明顯,趨勢與對照組基本一致;到18 d,SAEW-ice組和對照組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用于南美白對蝦的研究結(jié)果不同;原因可能是試驗(yàn)對象的脂類物質(zhì)含量存在較大差異[35-36];王水晶[37]研究認(rèn)為,脂肪含量對牛肉在儲藏期間的脂類氧化有顯著影響。

值得注意的是,儲存期間SAEW-ice組的TBA增長趨勢和對照組基本相似,其菌落總數(shù)(見圖2)卻比對照組低一個數(shù)量級;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 ℃冰溫儲藏。SAEW-ice、Tpp-ice均有效抑制牛肉儲藏期間微生物數(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對牛肉具有很好保鮮效果,但抗氧化效果不明顯。