殼寡糖與茶多酚復(fù)合保鮮劑對冷鮮牛肉的保鮮效果

高曉冉,劉程惠*,陳立國,蘇曉燕,磨佳琳

1(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連，116600) 2(大商股份有限公司，遼寧 大連，116600)

冷鮮牛肉質(zhì)地細(xì)嫩、味道鮮美、營養(yǎng)豐富，含有豐富的蛋白質(zhì)、鉀以及鐵元素，尤其它的肉毒堿和肌氨酸含量更是遠(yuǎn)高于其他肉類，能夠加速人體脂肪的新陳代謝、增強免疫力以及促進肌肉的形成，因此冷鮮牛肉已然成為當(dāng)下國內(nèi)外肉類市場的消費主流[1-2]。但是，冷鮮牛肉從原料檢疫、屠宰、分割排酸，再到包裝、運輸、貯藏、銷售的整個過程中會出現(xiàn)微生物污染、蛋白質(zhì)氧化、色素降解和脂肪氧化等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其貨架期短[3]。如何解決上述問題并延長冷鮮牛肉的貯藏期，一直是國內(nèi)外的研究熱點。

目前，常用的化學(xué)保鮮劑大部分都是人工合成的，使用不當(dāng)會有一定的副作用，對人體健康存在潛在危害[4]。因此，作為代替化學(xué)保鮮劑的天然保鮮劑因其安全性高、抗氧化能力強、無毒副作用日益受到關(guān)注。應(yīng)用于肉類的天然保鮮劑主要有：殼聚糖、殼寡糖、茶多酚、乳酸鏈球菌素、溶菌酶、天然香辛料提取物等[5-10]。其中，殼寡糖(chito-oligosaccharide) 是由殼聚糖經(jīng)過降解而得的低分子聚合物，研究發(fā)現(xiàn)它的水溶性、抗氧化性及抑菌性均優(yōu)于殼聚糖，同時它還具有保健的功能，容易被生物體吸收[11-13]。茶多酚有明顯的抗菌、抗氧化作用，且安全無毒，是一種有推廣價值的天然保鮮劑[14]。殼寡糖和茶多酚對肉類的抑菌和保鮮作用已有報道[15-17]。目前許多研究表明，天然保鮮劑復(fù)合使用比單一使用對肉類的抑菌和保鮮效果更好。復(fù)合使用將成為未來天然保鮮劑應(yīng)用研究發(fā)展的趨勢[18-19]。殼寡糖是近年來新開發(fā)的一種天然保鮮劑，目前關(guān)于殼寡糖與其他天然保鮮劑復(fù)配應(yīng)用于冷鮮牛肉保鮮的研究還鮮少見報道。因此，為了進一步開發(fā)殼寡糖在冷鮮牛肉保鮮方面應(yīng)用潛力，本研究將殼寡糖與不同濃度的茶多酚復(fù)配，研究其對冷鮮牛肉微生物生長、蛋白質(zhì)和脂肪氧化程度、汁液流失率、硬度和顏色變化的影響，探尋殼寡糖與茶多酚在抑菌和保鮮效果的協(xié)同效應(yīng)，以期為殼寡糖復(fù)合保鮮劑在冷鮮牛肉中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考以及科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷鮮牛霖，吉林省長春市皓月清真肉業(yè)股份有限公司；殼寡糖(分子質(zhì)量<700)，西安澤邦生物科技有限公司；茶多酚(純度≥98%)，合肥博美生物技術(shù)有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

VS-1300超凈工作臺，蘇州市蘇信凈化設(shè)備廠；DNP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；UV-1600型紫外可見分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司；SN-SQ立式壓力蒸汽滅菌器，重慶雅馬拓科技有限公司；Kjeltec-2300凱氏定氮儀，F(xiàn)cssAnalyticalAB公司；CR400/CR410色差計，日本KonicaMinolta公司；ZK600智能真空包裝機，東莞市益健包裝機械有限公司(真空極限：-0.1MPa)；真空包裝袋，廣東省東莞市廣駿電器公司；TGL-20M醫(yī)用離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；T-25勻漿機，德國IKA公司；DK-98-II型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司，TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)儀，英國StableMicroSystem公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

經(jīng)排酸后的皓月牛霖，剔除筋膜后分割成約1 kg/塊，隨機分成5組，每組21塊。對每組牛肉進行保鮮處理，添加去離子水的組為對照1，其余復(fù)合保鮮液添加量如表1。

表1 復(fù)合保鮮液添加量 單位：g/100mL

5組肉樣分別在上述保鮮液中浸泡50 s后取出，擺放于滅菌的盤篩中，瀝干，然后將其真空包裝，于0～4 ℃的冷庫中貯藏。分別在0、5、10、15、20、25、30 d測定各項微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)。每個處理抽取3個樣品重復(fù)測定，取平均值。

1.3.2 菌落總數(shù)和大腸菌群的測定

菌落總數(shù)按照GB/T 4789.2—2016測定[20]，結(jié)果以菌落總數(shù)的對數(shù)(lg CFU/g)表示。評價標(biāo)準(zhǔn)為：新鮮肉為104CFU/g以下，次鮮肉為104～106CFU/g，變質(zhì)肉為106CFU/g以上[21]。

大腸菌群參照GB/T 4789.3—2016中的第二法平板計數(shù)法進行測定，結(jié)果以大腸菌群的對數(shù)(lg CFU/g)表示[22]。

1.3.3 色差的測定

用濾紙吸干冷鮮牛肉樣品表面的水分，將其放于光源下，使用色差計測定肉樣的L*(亮度)值和a*(紅度)值，分別對每個樣品的不同部位測定6次，取平均值。

1.3.4 肌紅蛋白氧化狀態(tài)測定

參考郭新穎的方法[23]，結(jié)果用高鐵肌紅蛋白(MetMb)百分含量表示。

1.3.5 脂肪氧化程度的測定(TBARS法)

參考郭新穎的方法[23]，數(shù)據(jù)結(jié)果用mg/kg表示。

1.3.6 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測定

按照GB/T 5009.44—2003采用半微量定氮法測定冷鮮牛肉揮發(fā)性鹽基氮的含量。評價標(biāo)準(zhǔn)如下：新鮮肉為15 mg/100g以下，冷鮮肉為20 mg/100g以下，變質(zhì)肉為20 mg/100g以上[24]。

1.3.7 硬度的測定

將肉樣切割成高約20 mm，底面積約40 mm×40 mm的方塊狀，采用TPA模式加載P-0.5探頭進行質(zhì)構(gòu)測定(texture profileanalysis，TPA)，測試前、測試中及測試后速度均為1.0 mm/s，2次壓縮距離均為10 mm，2次間停頓時間為2 s，通過分析力量-時間曲線，再根據(jù)參數(shù)定義及計算方法得到肉樣的硬度[25]。

將肉樣浸漬保鮮液瀝干后對每塊肉樣進行稱質(zhì)量(m1)，并使用真空包袋分裝。測試時拆開包裝，用濾紙吸干樣品表面的汁液，稱量質(zhì)量(m2)。

(1)

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

試驗均重復(fù)3次，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。用Origin 8.0進行作圖分析，SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行顯著分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉菌落總數(shù)和大腸菌群的影響

如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，所有組冷鮮牛肉的菌落總數(shù)均逐漸增加(P<0.05)，但處理組的菌落總數(shù)均顯著低于對照組1(P<0.05)。

圖1 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on aerobic plate count of chilled beef

對照1的初始菌數(shù)為4.23 (lg CFU/g)，對照2的初始菌數(shù)為4.05 (lg CFU/g)，各處理組的初始菌落總數(shù)分別比對照1下降了7.52%、5.06%、10.85%。在第20天，對照1的菌落總數(shù)達到6.03 (lg CFU/g)，屬于變質(zhì)肉。第25天，對照2、處理1、處理2的菌落總數(shù)分別達到6.62、6.20、6.31 (lg CFU/g)，均屬于變質(zhì)肉。第30天，處理3的菌落總數(shù)為6.77 (lg CFU/g)，超過牛肉二級鮮度的標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，單獨使用殼寡糖對冷鮮牛肉有抑菌作用，但與茶多酚復(fù)配的抑菌效果更好，且處理3能有效抑制冷鮮牛肉中的微生物繁殖，并將菌落總數(shù)控制在25 d內(nèi)不超標(biāo)。

目前，國標(biāo)對冷鮮牛肉中的大腸菌群數(shù)量還沒有限量規(guī)定，但大腸菌群仍是評價食品質(zhì)量安全的重要指標(biāo)之一，其數(shù)值越大表明肉樣受污染程度越大。由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，所有組的大腸菌群數(shù)量均呈逐漸上升趨勢。第0～10天，各組之間的大腸菌群數(shù)量變化差異不明顯，從第15天之后，對照組1的大腸菌群數(shù)明顯高于對照組2和處理組(P<0.05)。第30天，對照1的大腸菌群數(shù)為7.20 (lg CFU/g)，對照2的大腸菌群數(shù)達到6.89 (lg CFU/g)，而處理1、處理2和處理3的大腸菌群數(shù)比對照1分別減小了1.17、0.95、1.27 (lg CFU/g)，與對照2相比分別降低了0.85、0.63、0.95 (lg CFU/g)?？梢姡瑲す烟桥c茶多酚復(fù)配處理能夠有效抑制大腸菌群數(shù)量上升，減緩冷鮮牛肉的受污染程度。

本研究中，0.06 g/100mL殼寡糖與0.3 g/100mL茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉微生物的抑菌作用明顯優(yōu)于單獨使用殼寡糖處理，證明殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理冷鮮牛肉可以產(chǎn)生良好的協(xié)同抑菌效應(yīng)，這可能是因為殼寡糖與茶多酚的殺菌和抑菌作用所針對的優(yōu)勢菌不同，兩者復(fù)合使殺菌和抑菌的作用范圍擴大，并且殼寡糖能夠增加細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性，使更多的茶多酚通過細(xì)胞膜進入細(xì)菌內(nèi)部，與遺傳物質(zhì)結(jié)合，阻斷或延緩了細(xì)菌的生長和繁殖。

圖2 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉大腸菌群的影響Fig.2 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on coliform of chilled beef

2.2 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉色差的影響

牛肉的色澤是消費者直觀判斷其新鮮程度的重要依據(jù)。L*值和a*值分別表示肉樣的亮度和紅度，L*值越大表明肉樣顏色越深，a*值越大表明肉樣顏色越紅。由圖3可知，各處理組與對照組冷鮮牛肉的L*值都隨著貯藏時間的延長而減小，肉色穩(wěn)定性不斷降低，失色現(xiàn)象逐漸加重。對照1的L*值始終低于其他組，處理3的L*值在整個貯藏過程中最穩(wěn)定。由圖4可知，第0～5天，所有組冷鮮牛肉的a*值下降較快，之后下降速率減緩，從20 d開始對照1的a*顯著低于對照2和各處理組(P<0.05)。

中國是一個以農(nóng)業(yè)為主的國家，當(dāng)前許多地區(qū)始終沿襲傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，部分地區(qū)因為信息渠道不通暢，無法了解到市場的最新動態(tài)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也與市場發(fā)展的要求不一致，農(nóng)業(yè)回報率始終處于較低的水平。伴隨社會的不斷前進，部分先進科技已運用到農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中，有效提升了農(nóng)業(yè)經(jīng)營效益，然而國內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式依舊較為滯后。

圖3 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對牛肉L*值的影響Fig.3 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on L* of chilled beef

圖4 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉a*值的影響Fig.4 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on a*of chilled beef

綜合L*值、a*值的結(jié)果可見，殼寡糖與茶多酚復(fù)配可以延緩冷鮮牛肉的L*值和a*值下降，能有效防止色澤劣變。

2.3 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉高鐵肌紅蛋白(MetMb)含量的影響

冷鮮牛肉在貯藏過程中發(fā)生的顏色變化主要受肌紅蛋白的影響，其在不同的氧化狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的顏色[26]。貯藏初期，冷鮮牛肉細(xì)胞中的肌紅蛋白和氧氣反應(yīng)生成氧合肌紅蛋白，使肉色呈鮮紅色，但氧合肌紅蛋白不穩(wěn)定，隨著貯藏時間的延長，進一步氧化為高鐵肌紅蛋白，肉色逐漸呈暗紅色，高鐵肌紅蛋白積累到一定程度牛肉發(fā)生褐變[27]。

由圖5可知，在0～5 d，各處理組與對照組冷鮮牛肉的MetMb %快速增加，之后增加速率均減小。整個貯藏期間，對照1組冷鮮牛肉的MetMb %始終顯著高于其他組(P<0.05)；在5～30 d，各處理組的MetMb %含量開始低于對照2，但只有處理3的MetMb %含量顯著低于對照2(P<0.05)。

圖5 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉MetMb%的影響Fig.5 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on MetMb% of chilled beef

2.4 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉TBARS的影響

冷鮮牛肉在貯藏期間，其中的不飽和脂肪酸會發(fā)生酸敗反應(yīng)，生成丙二醛(MDA)，通過測定硫代巴比妥酸值能夠評價脂肪氧化的程度[28]。由圖6可知，在整個貯藏期間，對照1組冷鮮牛肉的TBARS值呈顯著上升趨勢(P<0.05)，其他組冷鮮牛肉的TBARS值在貯藏前15 d緩慢增加，從第20天開始顯著增加(P<0.05)。從貯藏第10天，對照1組冷鮮牛肉的TBARS值顯著高于其他組(P<0.05)。在第30天時，各處理組冷鮮牛肉的TBARS值分別比對照2組減少了0.25、0.16、0.29 mg/kg。

圖6 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉TBARS值的影響Fig.6 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on TBARS of chilled beef

UTRERA等研究證實，牛肉蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)生的羰基和脂肪氧化產(chǎn)生的自由基能夠與肌肉蛋白質(zhì)褐色素中的自由氨基反應(yīng)，從而加速褐色素物質(zhì)的生成[29]。結(jié)合本研究中L*值、a*值的結(jié)果可以得出，冷鮮牛肉中肌紅蛋白和脂肪的氧化程度與肉色穩(wěn)定性成負(fù)相關(guān)。

2.5 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉TVB-N的影響

TVB-N值是反映鮮肉腐敗程度的重要指標(biāo)。TVB-N值越大表明肉的腐敗程度越大。由圖7可知，貯藏第0～5天，所有組冷鮮牛肉的TVB-N值基本沒變化，第5天之后，對照組與各處理組的TVB-N值均開始增加，其中對照1組的TVB-N值快速上升，顯著高于其他組(P<0.05)。貯藏20 d時，對照1組冷鮮牛肉的TVB-N值達到20.14 mg/100g，已變質(zhì)；第30天時，對照2、處理1、處理2組的TVB-N值分別20.53、21.06、22.08 mg/100g，均已變質(zhì)，而處理3組的TVB-N值達到19.07 mg/100g，未變質(zhì)?？梢?，殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理對抑制揮發(fā)性氨基氮的生成有很好的作用，并且0.06 g/100mL殼寡糖復(fù)配0.3 g/100mL茶多酚的抑制效果最佳。

圖7 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對牛肉TVB-N值的影響Fig.7 Effects of chitosano ligosaccharide and tea polyphenols on TVB-N of chilled beef

2.6 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉硬度的影響

由圖8可知，在貯藏0～5 d，所有組冷鮮牛肉的硬度基本沒有變化，從貯藏第10天，對照2和各處理組冷鮮牛肉的硬度均低于對照1，且處理3組的硬度顯著低于對照1(P<0.05)，從貯藏第25天，處理3組的硬度顯著低于對照2(P<0.05)。在貯藏第30 天，對照1的硬度達到18.15 N，對照2的硬度達到15.04 N，而處理1、處理2和處理3的硬度比對照1分別低4.78、3.55、5.70 N，比對照2分別低1.67、0.45、2.60 N。

圖8 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉硬度的影響Fig.8 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on hardness of chilled beef

2.7 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉汁液流失率的影響

由于貯藏過程中冷鮮牛肉中的蛋白質(zhì)膠體發(fā)生不可逆的水解，使得冷鮮牛肉的組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)變得極為松散，細(xì)胞內(nèi)水分等物質(zhì)不斷向外擴散，造成汁液流失現(xiàn)象[30]。汁液流失率越大表明冷鮮牛肉的營養(yǎng)流失越多，肉質(zhì)越差，新鮮程度越低。由圖9可知，隨著貯藏時間延長所有組冷鮮牛肉的汁液流失率逐漸快速增加。貯藏第0～20天，所有組冷鮮牛肉的汁液流失率無顯著差異。第25天開始，對照1顯著高于處理組(P<0.05)。貯藏第30天，對照1組冷鮮牛肉的汁液流失率增加到13.94%，而對照2、處理1、處理2、處理3組的汁液流失率分別比對照1組降低了1.23%、3.09%、3.06%、5.26%?？梢?，殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理能夠抑制冷鮮牛肉汁液流失，并且作用優(yōu)于單獨殼寡糖處理。

圖9 殼寡糖與茶多酚復(fù)配處理對冷鮮牛肉汁液損失率的影響Fig.9 Effects of chitosan oligosaccharide and tea polyphenols on dripping loss of chilled beef

2.8 相關(guān)性分析

如表2所示，冷鮮牛肉在冷藏條件下微生物及各相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)都發(fā)生了變化，通過pearson相關(guān)系數(shù)反應(yīng)微生物指標(biāo)與各品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性。冷鮮牛肉貯藏期間菌落總數(shù)與大腸菌群呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明它們會協(xié)同促進數(shù)量增長；微生物數(shù)量(包括菌落總數(shù)和大腸菌群)與L*值、a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與MetMb %、TBARS、TVB-N、硬度、汁液流失率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明冷鮮牛肉貯藏過程中微生物數(shù)量的增加會加速牛肉顏色變暗變深，還會促進高鐵肌紅蛋白和揮發(fā)性氨基氮生成，加速脂肪氧化，破壞冷鮮牛肉的保水性，促使牛肉變硬。

表2 冷鮮牛肉腐敗指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 2 Pearson correlation coef?cients of colorimetric value, microorganism content and anticorruption capacity

注：*-顯著相關(guān)(P<0.05)；**-極顯著相關(guān)(P<0.01)。

此外，L*值、a*值與MetMb %、TBARS、TVB-N呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，進一步說明高鐵肌紅蛋白和揮發(fā)性氨基氮積累越多，脂肪氧化程度越高，冷鮮牛肉的色澤越差。

3 結(jié)論

在貯藏期內(nèi)，殼寡糖與茶多酚復(fù)合處理對冷鮮牛肉的微生物總數(shù)、色澤(L*值、a*值)、MetMb %、脂肪氧化、蛋白質(zhì)氧化、硬度、汁液損失率均產(chǎn)生有利影響。綜合試驗結(jié)果的理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)判斷，本研究中各處理組均能延長冷鮮牛肉的貨架期，其中單獨0.06 g/100mL殼寡糖組可將冷鮮牛肉保質(zhì)期延長至20 d，0.06 g/100mL殼寡糖復(fù)配0.3 g/100mL茶多酚處理組對冷鮮牛肉的保鮮效果最好，可將冷鮮牛肉控制在25 d不變質(zhì)，說明殼寡糖與茶多酚具有協(xié)同抑菌效應(yīng)，對冷鮮牛肉的防腐保鮮具有良好的作用。