崔躍慧,張世偉,朱迎春,閆玉雯
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西 太谷 030801)
豬肉是常見(jiàn)的的動(dòng)物性食品,是人體動(dòng)物蛋白和脂肪的重要來(lái)源。但由于微生物和酶的作用,豬肉易發(fā)生腐敗變質(zhì)而導(dǎo)致貨架期變短。通常通過(guò)低溫貯藏或冷凍貯藏的方法對(duì)豬肉進(jìn)行保鮮,低溫貯藏在一定時(shí)間能保證豬肉的衛(wèi)生安全和感官品質(zhì),但貨架期較短;冷凍貯藏貨架期長(zhǎng),但對(duì)豬肉的組織細(xì)胞損傷較嚴(yán)重,因此冰溫保鮮技術(shù)越來(lái)越受歡迎。
冰溫保鮮技術(shù)由日本山根昭美博士首次提出[1],也稱(chēng)為“第3代保鮮技術(shù)”。冰溫貯藏防止食品中冰晶的形成,避免食品組織結(jié)構(gòu)受到損傷,而且抑制微生物的生長(zhǎng)。但冰溫貯藏的技術(shù)瓶頸在于食品冰溫帶范圍較小,貯藏溫度不易精確控制。運(yùn)用冰點(diǎn)調(diào)節(jié)技術(shù)可拓寬食品的冰溫帶,使食物更易貯藏。孫繼英[2]試驗(yàn)表明冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑在降低食品冰點(diǎn)的同時(shí),能一定限度的改善食品的口感風(fēng)味,使其品質(zhì)更好。何雪瑩[3]表明冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可以降低肉的冰點(diǎn),有效抑制微生物的生長(zhǎng),對(duì)保持魚(yú)肉品質(zhì)特性、延長(zhǎng)保質(zhì)期具有良好的效果。
使用冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑降低冰點(diǎn)溫度,擴(kuò)大冰溫帶的冰溫保鮮技術(shù),多應(yīng)用于水產(chǎn)品,在豬肉中的應(yīng)用較少[4~7]。許立興[8]研究結(jié)果表明,冰溫保鮮能很好控制鴨胸肉的細(xì)菌總數(shù)和TVB-N值,延緩pH值升高;付麗[9]研究表明冰溫保鮮效果明顯優(yōu)于冷藏保鮮,可使牛肉的貨架期由5 d 延長(zhǎng)至7 d;夏秀芳等[10]研究表明冷藏牛肉的肌原纖維蛋白降解程度比冰溫保鮮的大,冷藏條件下的牛肉肌原纖維蛋白熱穩(wěn)定性亦不如冰溫保鮮的高。本試驗(yàn)通過(guò)在豬肉糜中應(yīng)用冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑,研究其對(duì)豬肉糜品質(zhì)特性的影響,為冰溫保鮮技術(shù)在豬肉中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
原料:新鮮豬肉(背最長(zhǎng)肌),購(gòu)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)肉品專(zhuān)賣(mài)店。
試劑:甘氨酸,山梨糖醇為食品級(jí),購(gòu)買(mǎi)自深圳市振芯嘉貿(mào)易有限公司;氧化鎂,硼酸,鹽酸,丁基羥基茴香醚(BHA),乙二胺四乙酸(EDTA),三氯乙酸(TCA),2-硫代巴比妥酸,氯仿,甲基紅-次甲基藍(lán)混合指示劑,以上試劑均為分析純,購(gòu)買(mǎi)自天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;營(yíng)養(yǎng)瓊脂購(gòu)買(mǎi)自北京索萊寶科技有限公司。
ST2100pH計(jì),奧豪斯儀器(常州)有限公司; HB6801固體溫度探測(cè)儀,海寶儀器;DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋,天津市大港區(qū)紅杉實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠(chǎng);HPP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱,北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司;LD5-2B低速離心機(jī),北京雷勃爾醫(yī)療器械有限公司;Scout SE-SE602F電子天平,奧豪斯儀器(常州)有限公司;FA25勻漿機(jī),上海弗魯克流體機(jī)械制造有限公司;RH-N50肉類(lèi)嫩度測(cè)定儀,廣州潤(rùn)湖儀器有限公司;CM-5色差儀,蘇州科晟泰機(jī)械設(shè)備有限公司;半微量凱氏定氮儀。
1.3.1 豬肉糜冰點(diǎn)的測(cè)定
取適量豬肉糜置于-20 ℃條件下貯藏,將熱電耦溫度計(jì)插入樣品中心測(cè)溫。待溫度降至3 ℃時(shí),每間隔1 min記錄豬肉糜中心溫度,繪制溫度隨時(shí)間變化的凍結(jié)散點(diǎn)圖確定豬肉冰點(diǎn)[11]。
1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
(4)課堂小組演示。首先學(xué)生分組討論,如在實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)路由器的橋接實(shí)驗(yàn)時(shí),小組通過(guò)前期的學(xué)習(xí),課堂實(shí)驗(yàn)成功完成了路由器的橋接。每組代表講述小組對(duì)此問(wèn)題的看法,完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題、解決思路、如何撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)小組演示,其他小組可以對(duì)照自己的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,揚(yáng)長(zhǎng)避短。然后分組打分,教師總結(jié)評(píng)價(jià)。最后全班討論答案總結(jié)經(jīng)驗(yàn),并給出下一節(jié)課程需要解決的問(wèn)題。
通過(guò)前期試驗(yàn),確定冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的最優(yōu)組合為: 0.8% 氯化鈉、1.5% 蔗糖、0.4% 甘氨酸、0.09% 山梨酸(以肉重為基準(zhǔn))。
將豬肉斬拌成肉糜并分為3部分,一部分加入冰點(diǎn)調(diào)劑劑,貯藏于-4 ℃。另兩部分為空白對(duì)照,在-1 ℃(冰溫)、和-4 ℃(冷凍)貯藏。在貯藏第0、3、7、10、15、20、25天測(cè)定各種理化指標(biāo)。
1.3.3 pH值的測(cè)定
參照GB 5009.237-2016《食品pH的測(cè)定》規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。
1.3.4 TVC(total viable counts,TVC)的測(cè)定
參照GB /T 4789. 2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn):菌落總數(shù)測(cè)定》規(guī)定的方法進(jìn)行平板計(jì)數(shù)。
1.3.5 TBARS(thiobarbituric acid value,TBARS)的測(cè)定
參考Liza John[12]的方法對(duì)豬肉糜TBARS進(jìn)行測(cè)定。
1.3.6 TVB-N(total volatile base nitrogen,TVB-N)的測(cè)定
參照GB 5009.228-2016《食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》的方法進(jìn)行測(cè)定。
1.3.7 色差的測(cè)定
參照陳曉亮等的方法[13],對(duì)豬肉糜的色差進(jìn)行測(cè)定。
試驗(yàn)均重復(fù)3次,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel軟件,顯著性差異分析(P<0.05)用statistix8.1中Turkey HSD程序,主成分分析使用SPSS 22軟件。繪圖采用Sigmaplot 10.0繪圖軟件。
豬肉的冰點(diǎn)是評(píng)定其凍結(jié)狀態(tài)的一個(gè)基本熱力學(xué)參數(shù)。豬肉溫度降至冰點(diǎn)時(shí)其內(nèi)部水分開(kāi)始結(jié)晶,由溫度凍結(jié)曲線(xiàn)分析可知豬肉的冰點(diǎn)是-2.8~-3.2 ℃。而添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑后其冰點(diǎn)為-4.8~-5.0 ℃。添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可以降低豬肉冰點(diǎn),是因?yàn)楸c(diǎn)調(diào)節(jié)劑中的氯化鈉和蔗糖擴(kuò)散到肌肉細(xì)胞內(nèi),導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)滲透壓增大,肌肉內(nèi)不可凍結(jié)水含量上升。而山梨糖醇是一種親水性較強(qiáng)的物質(zhì),自由水大量轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水,具有明顯降低冰點(diǎn)的作用[14]。本試驗(yàn)將添加冰點(diǎn)添加劑的豬肉糜貯藏于-4 ℃條件下不會(huì)使其內(nèi)部形成冰晶,導(dǎo)致肌原纖維受到破壞。
表1為不同貯藏溫度下豬肉糜感官品質(zhì)的變化。在貯藏過(guò)程中,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組與-4 ℃相比未發(fā)生凍結(jié),說(shuō)明添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑降低了豬肉糜冰點(diǎn),防止冰晶形成。-1 ℃組與-4 ℃組的氣味、色澤分別在第3天和第7天開(kāi)始出現(xiàn)明顯變化,而-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組的這些變化在第10天才出現(xiàn)。在貯藏過(guò)程中豬肉糜出現(xiàn)酸臭味,是腐敗菌與內(nèi)源酶的作用導(dǎo)致一些化學(xué)物質(zhì)的生成導(dǎo)致的[14]。由表1可知,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組、-1 ℃組和-4 ℃組分別在第25天、第10天和第15天失去使食用價(jià)值。試驗(yàn)表明,添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可以改善豬肉糜感官品質(zhì),延長(zhǎng)豬肉糜貨架期。
圖1 豬肉糜凍結(jié)溫度曲線(xiàn)Fig.1 The freezing temperature curve of pork in different treatment groups
表1 豬肉糜在貯藏期間感官品質(zhì)的變化Table 1 Sensory quality changes during storage
動(dòng)物肌肉pH值一般呈中性,但宰后由于氧氣供應(yīng)中斷,肌糖原進(jìn)行無(wú)氧酵解,在糖酵解酶的作用下,肉的pH值下降。貯藏期間,-4 ℃組的pH保持在6.15~6.39,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組的pH變化范圍為6.22~6.52,2組pH值均較為穩(wěn)定。而-1 ℃組的pH值顯著高于其它兩組(P<0.05),貯藏后期pH值顯著升高(P<0.05)至堿性范圍,這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在細(xì)菌酶的作用下分解為氨和胺類(lèi)堿性物質(zhì)的緣故[15]。
同列不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.05),同行不同小寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.05)。下同。Different capital letters show significant difference at the 0.05 level in the same column,different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same row. The same below.圖2 豬肉糜在貯藏期間pH值的變化Fig.2 Changes in pH value during storage of minced pork
TVC是判斷動(dòng)物性產(chǎn)品是否新鮮的重要指標(biāo)。由圖3可知,在0~10 d左右微生物生長(zhǎng)較緩慢,這是因?yàn)榈蜏丨h(huán)境抑制了微生物的生長(zhǎng)繁殖,微生物延滯期變長(zhǎng)[16]。隨著貯藏時(shí)間不斷延長(zhǎng),TVC增長(zhǎng)顯著(P<0.05)。第0天時(shí),新鮮豬肉糜TVC為4.70 lg(CFU·g-1),在-1 ℃貯藏下微生物生長(zhǎng)速率最快,15 d時(shí)TVC為6.1 lg(CFU·g-1)。-4 ℃組在20 d左右TVC達(dá)到6.0 lg(CFU·g-1)以上,-4 ℃添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑組TVC增長(zhǎng)較慢,在貯藏終點(diǎn)時(shí)TVC達(dá)到6.0 lg(CFU·g-1)以上。在貯藏終點(diǎn)-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組、-1 ℃組和-4 ℃組的TVC值分別為6.01 lg(CFU·g-1)、7.04 lg(CFU·g-1)、6.56 lg(CFU·g-1)。說(shuō)明冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑能有效抑制微生物的生長(zhǎng),延長(zhǎng)豬肉的貯藏時(shí)間。
圖3 豬肉糜在貯藏期間TVC的變化Fig.3 Changes of colony total in different treatment groups of pork meat storage
脂肪氧化包括水解過(guò)程和氧化過(guò)程[6]。甘油酯、水分、脂肪酸會(huì)發(fā)生水解使油脂酸值升高,產(chǎn)生酸臭味;同時(shí)不飽和脂肪酸被空氣中的氧緩慢氧化,導(dǎo)致TBARS的升高,因此TBARS值是評(píng)價(jià)食品腐敗變質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。圖4為不同處理組豬肉糜貯藏過(guò)程中TBARS值的變化。即使在低溫貯藏中微生物的生長(zhǎng)被抑制,酶活性降低,仍會(huì)發(fā)生脂肪氧化,使豬肉產(chǎn)生酸敗味,顏色、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等均受影響。-1 ℃組、-4 ℃組、-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),TBARS值不斷增大,第25天時(shí)3組TBARS值分別為0.28 mg·kg-1、0.23 mg·kg-1、0.19 mg·kg-1,與新鮮豬肉相比差異顯著(P<0.05);相同貯藏時(shí)間不同處理之間比較差異顯著(P<0.05),-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組明顯低于其它兩組,說(shuō)明冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑有效的抑制了豬肉糜的脂肪氧化程度。
圖4 豬肉糜在貯藏期間TBARS值的變化Fig.4 Changes of TBARS value in different processing groups of pork mince storage
TVB-N是指動(dòng)物性食品在貯藏過(guò)程中,由于肌肉中內(nèi)源酶和細(xì)菌的共同作用,蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨及胺類(lèi)等堿性含氮物質(zhì)[15]。被認(rèn)定為肉及肉制品腐敗變質(zhì)的基本指標(biāo)[17]。圖5顯示的是不同處理組豬肉糜貯藏過(guò)程中TVB-N值的變化。GB 2707-2005《鮮(凍)畜肉衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定一級(jí)鮮肉TVB-N值不大于15 mg·100 g-1,二級(jí)鮮肉不大于20 mg·100 g-1,大于20 mg·100 g-1則為變質(zhì)肉[19]。由圖5可知,3組豬肉糜貯藏初期,TVB-N值增速緩慢,這可能是因?yàn)槲⑸镌谫A藏初期活性被抑制,蛋白質(zhì)分解速率較慢,10 d后,微生物適應(yīng)低溫環(huán)境,蛋白質(zhì)分解速率加快TVB-N值顯著增加(P<0.05)。第15天,-1 ℃組TVB-N值達(dá)到15.06 mg·100 g-1,超過(guò)一級(jí)鮮度限值,第25天 TVB-N值為22.71 mg·100 g-1,超過(guò)了二級(jí)鮮度限值,已經(jīng)是變質(zhì)肉;但-4 ℃和-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組TVB-N值在貯藏第25天時(shí),分別為19.08 mg·100 g-1、16.98 mg·100 g-1,仍處于二級(jí)鮮度限值內(nèi)。
圖5 豬肉糜在貯藏期間TVB-N值的變化Fig.5 Changes of TVB-N values in different treatment groups
色差值L*表示豬肉的亮度值,a*表示紅綠值,b*表示黃藍(lán)值。在貯藏過(guò)程中,由于脂肪氧化和色素降解等反應(yīng)[21],肉的顏色會(huì)發(fā)生一系列變化。表2所示為豬肉糜貯藏期間色澤的變化。L*值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。L*值的變化與豬肉糜表面的水分含量有一定關(guān)系。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),自由水逐漸滲出,在肉塊表面結(jié)晶,增強(qiáng)了光的反射能力。但在后期由于表面水分的流失,導(dǎo)致整體顏色變暗,L*值下降。貯藏期間,a*值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),增大的原因是新鮮豬肉表面已經(jīng)滲透了部分O2,O2進(jìn)入豬肉糜后與組織中的肌紅蛋白結(jié)合生成鮮紅色的氧合肌紅蛋白,導(dǎo)致a*值升高;貯藏后期由于微生物的大量繁殖,將豬肉糜中的Fe2+氧化成Fe3+,使肉色暗淡,從而a*值降低。貯藏期間b*無(wú)規(guī)律性的變化。
在綜合評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)變化時(shí),需要綜合多個(gè)指標(biāo)分析其變化規(guī)律。主成分分析可以將多個(gè)實(shí)測(cè)變量轉(zhuǎn)換為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合指標(biāo)進(jìn)行分析,反映產(chǎn)品品質(zhì)的實(shí)質(zhì)。采用SPSS 22軟件對(duì)3種貯藏條件下豬肉糜的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了主成分分析,所得相關(guān)矩陣的特征值和方差貢獻(xiàn)率見(jiàn)表3,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的因子負(fù)荷矩陣見(jiàn)表4,以特征值大于1.0 的原則提取主成分[22]。
由表3可以得出,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)組提取了特征值大于1的2個(gè)主成分,第1 主成分包含了原始信息量的65.381%,其大小主要由TVB-N、TVC和TBARS決定,說(shuō)明這些指標(biāo)是影響新鮮度的重要因素;第2 主成分包含了原始信息的15.710%,其大小主要由pH決定,累積方差貢獻(xiàn)率是81.090%。 -1 ℃組第1 主成分包含了原始信息量的66.389%,其大小主要由TVB-N和TVC決定;第2主成分包含了原始信息的16.990%,其大小主要由pH決定,第3主成分包含了原始信息的14.318%,其大小主要由TBARS決定,累積方差貢獻(xiàn)率是97.697%。-4 ℃組第1 主成分包含了原始信息量的70.051%,其大小主要由TVB-N決定;第2 主成分包含了原始信息的15.177%,其大小主要由TBARS決定,累積方差貢獻(xiàn)率是85.228%。
食品是一個(gè)特別復(fù)雜的多元體系,溫度、光照等環(huán)境的變化都會(huì)不同程度影響食品的生化反應(yīng)、酶促反應(yīng)及微生物的生長(zhǎng)繁殖,進(jìn)而引起食物的腐敗變質(zhì),縮短貨架期。研究表明,溫度是影響肉制品貨架期的主要因素之一,冰點(diǎn)以上的貯藏溫度,不利于肉制品質(zhì)地保持,而冰點(diǎn)以下貯藏溫度,不利于肉制品持水力的保持,而冰溫貯藏是一種將食品貯藏在冰溫帶(即0 ℃以下,冰點(diǎn)以上的溫度區(qū)域)的保鮮技術(shù)。冰溫貯藏不影響生鮮食品正常代謝,且可使生物活性保持在較低水平,有效抑制有害微生物的生長(zhǎng)繁殖并抑制酶活性,同時(shí)還能積累與肉鮮度有關(guān)的氨基酸,提高肉制品的感官品質(zhì),延長(zhǎng)貨架期[23]。Duun等[24]研究-2.2 ℃下鱈魚(yú)片的貨架期變化情況,發(fā)現(xiàn)冰溫貯藏的樣品較冷藏樣品的貨架期更長(zhǎng)。
表2 豬肉糜在貯藏期間色差值的變化Table 2 changes of color difference in different processing groups of pork and mi storage.
注:同列不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.05),同行不同小寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.05)。
Note: Different capital letters show significant difference at the 0.05 level in the same column,different lowercase letters show significant difference at the 0.05 level in the same row.
而冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的使用可以擴(kuò)大肉制品冰溫帶,便于肉制品的貯存運(yùn)輸。何雪瑩等[3]研究表明-3 ℃添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑冰溫貯藏對(duì)鯉魚(yú)肉腐敗具有較好的抑制效果,并且降低脂肪氧化的速度。本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定新鮮豬肉糜和添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的豬肉糜中心溫度,確定豬肉糜的冰點(diǎn)溫度由-2.8 ℃降至-4.8 ℃,證明冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的添加可以拓寬豬肉糜的冰溫帶范圍。利用-4 ℃添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),建立-4 ℃和-1 ℃兩個(gè)對(duì)照組,進(jìn)行感官評(píng)價(jià)并測(cè)定pH值、TBARS、TVB-N、色差、TVC等指標(biāo)分析冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑對(duì)豬肉糜品質(zhì)特性的影響。結(jié)果表明,與-4 ℃組和-1 ℃組相比,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑組延緩了豬肉糜貯藏過(guò)程中TVC、TBARS值和TVB-N值的上升趨勢(shì),在貯藏終點(diǎn)-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑組TVC、TBARS和TVB-N的值分別為6.01 lg(CFU·g-1)、0.19 mg·kg-1和16.98 mg·100 g-1,顯著低于-1 ℃組與-4 ℃組(P<0.05)。通過(guò)感官評(píng)價(jià)結(jié)合理化指標(biāo)確定了3組產(chǎn)品的貨架期:-1 ℃組7 d,-4 ℃組10 d,-4 ℃冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑組20 d。由此可知冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑可有效延長(zhǎng)豬肉的貨架期,保持豬肉的營(yíng)養(yǎng)特性,在一定時(shí)間內(nèi)使豬肉維持良好的品質(zhì)狀態(tài)。
表3 主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue and variance contribution rates
表4 因子負(fù)荷矩陣Table 4 Component matrix