Nisin抑制冷鮮牛肉氧化的研究

磨佳琳 劉程惠

戴祥英 張艷慧

大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 遼寧大連 116600

冷鮮牛肉質(zhì)地細(xì)嫩、滋味鮮美、營養(yǎng)價(jià)值豐富，深受消費(fèi)者的青睞。但其在屠宰、加工、貯藏、運(yùn)輸、銷售的過程中，難免會(huì)受到溫度、水分、氧氣、催化劑等外界因素的影響，這些因素不僅會(huì)導(dǎo)致冷鮮牛肉的脂肪和蛋白質(zhì)發(fā)生氧化，降低肉的營養(yǎng)價(jià)值，影響肉的品質(zhì)。同時(shí)還會(huì)使牛肉色澤發(fā)生劣變，影響牛肉的可接受度。氧化嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生一些有毒性化合物，危害人體健康甚至生命[1]。

乳酸鏈球菌素(Nisin)是從乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)物中提取的一種多肽抗菌素類物質(zhì)，屬于微生物源的天然保鮮劑，它高效且無毒[2]。Nisin對(duì)革蘭氏陽性菌有廣譜抑制作用，尤其對(duì)形成芽孢的細(xì)菌抑菌效果更強(qiáng)。因此，將Nisin直接添加于肉制品中可以有效抑制微生物生長繁殖，延緩其變質(zhì)[3]。雖然Nisin在食品中應(yīng)用廣泛，在冷鮮肉上的應(yīng)用也有部分報(bào)道，但目前還沒有關(guān)于Nisin對(duì)冷鮮肉氧化抑制的相關(guān)研究與報(bào)道。

本文用不同濃度的Nisin處理液處理冷鮮牛肉，分析在貯藏期間不同濃度的Nisin對(duì)冷鮮牛肉各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的影響，旨在探究Nisin對(duì)冷鮮牛肉脂肪氧化和蛋白質(zhì)氧化的抑制作用，及其對(duì)冷鮮牛肉色澤和微生物品質(zhì)的影響，為Nisin在未來冷鮮牛肉保鮮的商業(yè)化應(yīng)用中提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

皓月冷鮮牛霖肉，吉林省長春市皓月清真肉業(yè)股份有限公司。

乳酸鏈球菌素(Nisin)、三氯乙酸、三氯甲烷、硼酸、氧化鎂、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、乙二胺四乙酸，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；2-硫代巴比妥酸、營養(yǎng)瓊脂等均為國產(chǎn)化學(xué)純或分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DNP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

VS-1300超凈工作臺(tái)，蘇州市蘇信凈化設(shè)備廠；

紫外可見分光光度計(jì)，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)css Analytical AB；

CR400/CR410色差計(jì)，日本Konica Minolta公司；

T-25勻漿機(jī)，德國IKA公司；

真空包裝機(jī)，廣東省東莞市廣駿電器公司提供(真空度：-50～-80kpa)；

真空包裝袋(材料為PA+PE+PE抗菌涂層)，廣東省東莞市廣駿電器公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

將經(jīng)過排酸處理后的新鮮牛霖肉分割成1kg/塊后，隨機(jī)分成5組，每組21塊，其中一組用去離子水處理為對(duì)照組，另外4組用濃度分別為0.02、0.05、0.08、0.11g/100mL的Nisin保鮮液處理，分別為處理一、處理二、處理三和處理四。

5組肉樣分別在上述5種保鮮液中浸泡40s后取出，放置于滅菌的篩盤中瀝干，然后將所有的樣品真空包裝。在0～4℃條件下貯藏30d，每5d測(cè)定各項(xiàng)微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)。每個(gè)處理中抽取三個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定，取平均值。

1.3.2 脂肪氧化程度的測(cè)定(TBARS法)

參照郭新穎[4](2016)等方法，結(jié)果以mg/kg表示。

1.3.3 肌紅蛋白氧化程度的測(cè)定

參照郭新穎[4](2016)等方法，對(duì)冷鮮牛肉肌紅蛋白氧化狀態(tài)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果以高鐵肌紅蛋白百分含量(metMb%)表示。

1.3.4 色差的測(cè)定

用色差計(jì)測(cè)定樣品的a*值(紅色度)，對(duì)同一個(gè)樣品的不同部位共測(cè)定5次，取平均值。

1.3.5 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)的測(cè)定

參照GB 5009.228-2016[5]，采用自動(dòng)凱氏定氮儀法測(cè)定冷鮮牛肉中揮發(fā)性氨基氮(TVB-N)的含量。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為；一級(jí)鮮度≤15mg/100g，二級(jí)鮮度為15～20mg/100g，變質(zhì)肉>20mg/100g[6]。

1.3.6 微生物指標(biāo)評(píng)價(jià)

菌落總數(shù)根據(jù)GB/T4789.2-2016[7]進(jìn)行測(cè)定，以菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)lg(CFU/g)表示。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：一級(jí)鮮度≤4.0lg(CFU/g)，二級(jí)鮮度為4.0～6.0lg(CFU/g)，變質(zhì)肉≥6.0lg(CFU/g)[8]。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)平行3次，每次各項(xiàng)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。采用SPSS 25.0軟件中的單因素方差分析Duncan法與Pearson雙變量相關(guān)性分析法分析數(shù)據(jù)間的相關(guān)性與顯著性(p<0.05)。

2 結(jié)果分析

2.1 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉脂肪氧化程度的影響

隨著貯藏時(shí)間的延長，冷鮮牛肉中的不飽和脂肪酸會(huì)被逐漸氧化生成二級(jí)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)。MDA能與硫代巴比妥酸(TBA)發(fā)生成色反應(yīng)，形成有色化合物，通過測(cè)定TBA值可以評(píng)價(jià)貯藏過程中牛肉的脂肪氧化程度[9]。由圖1可知，所有組冷鮮牛肉的TBA值隨著貯藏時(shí)間的延長呈明顯上升趨勢(shì)(p<0.05)。在30d的貯藏期內(nèi)，對(duì)照組的TBA值從最初的0.13mg/kg增長到了0.48mg/kg，0.02、0.05、0.08和0.11g/100mL Nisin處理組的TBA值分別從最初的0.14、0.12、0.14和0.13mg/kg增長到0.43、0.41、0.46和0.49mg/kg。當(dāng)貯藏第15天時(shí)，0.11g/100mLNisin處理組的TBA值開始大于對(duì)照組，說明Nisin濃度過高在貯藏后期不利于對(duì)冷鮮牛肉脂肪氧化的抑制。綜上可見，在貯藏期內(nèi)0.05g/100mL Nisin處理抑制冷鮮牛肉脂肪氧化效果最佳。

圖1 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉在貯藏期間TBARS值的影響Figure 1 Effects of Nisin on TBARS of cold fresh beef during storage

2.2 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉高鐵肌紅蛋白含量(metMb%)值的影響

冷鮮牛肉含有豐富的血紅蛋白和肌紅蛋白，其細(xì)胞中的肌紅蛋白以氧合肌紅蛋白的形式存在，冷鮮牛肉呈現(xiàn)鮮紅色狀態(tài)[10]，隨著時(shí)間的延長，它會(huì)進(jìn)一步被氧化為高鐵肌紅蛋白，肉的色澤隨著高鐵肌紅蛋白的積累逐漸呈暗紅色，當(dāng)肉中MetMb%超過40%時(shí)，肉的顏色就會(huì)表現(xiàn)為褐色[11]。由圖2可知，在整個(gè)貯藏期間，對(duì)照組與各處理組冷鮮牛肉的MetMb%均呈現(xiàn)顯著(p<0.05)上升趨勢(shì)。貯藏5～15d，對(duì)照組的MetMb%值顯著(p<0.05)高于所有Nisin處理組，且0.11g/100mL Nisin處理組的MetMb%最低。貯藏20～30d，0.05g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉的MetMb%顯著(p<0.05)低于對(duì)照組及其它處理組，而0.11g/100mL Nisin處理組的MetMb%高于對(duì)照組，說明Nisin濃度過高在貯藏后期也不利于對(duì)冷鮮牛肉氧合肌紅蛋白氧化的抑制?？梢姡?.05g/100mL Nisin處理能夠更好的延緩冷鮮牛肉MetMb%的上升，有效抑制冷鮮牛肉氧合肌紅蛋白的氧化。

圖2 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉在貯藏期間MetMb%的影響Figure 2 Effects of Nisin on MetMb%of cold fresh beef during storage

2.3 Nisin對(duì)冷鮮牛肉色澤的影響

牛肉的顏色是冷鮮牛肉品質(zhì)測(cè)定的一項(xiàng)重要指標(biāo)，能夠直觀的反應(yīng)其新鮮程度，a*值越大則表示牛肉顏色越鮮紅。許多研究表明，肌紅蛋白氧化所產(chǎn)生的Fe3+會(huì)催化脂肪的氧化，而脂肪氧化過程中產(chǎn)生的自由基中間產(chǎn)物會(huì)破壞肌紅蛋白血紅素輔基中心的Fe2+氧化成為Fe3+，進(jìn)而導(dǎo)致冷鮮牛肉色澤劣變[12,13]。由圖3可知，隨貯藏時(shí)間的延長，所有組冷鮮牛肉的a*值均逐漸降低，說明肉的色澤逐漸變差。貯藏5～20d期間，0.05g/100mLNisin處理組的a*值顯著高于對(duì)照和其它Nisin處理組(p<0.05)。第20天后，0.05、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉a*值差異不明顯?？梢姡?.05g/100mL Nisin處理能夠更好延緩冷鮮牛肉a*值的下降。

圖3 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉在貯藏期間和a*值的影響Figure 3 Effects of Nisin on a*of cold fresh beef during storage

2.4 Nisin對(duì)冷鮮牛肉TVB-N值的影響

TVB-N值是反應(yīng)肉類腐敗程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，TVB-N值越高就表示肉的腐敗程度越大。

由圖4可知，在整個(gè)貯藏期內(nèi)，所有組的TVB-N值均呈顯著(p<0.05)上升趨勢(shì)。這是因?yàn)樵谫A藏期間，冷鮮牛肉中蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的堿性含氮物質(zhì)，與其在腐敗過程中分解產(chǎn)生的有機(jī)酸結(jié)合形成鹽基態(tài)氮(+NH4R-)，并逐漸積累從而使得TVB-N值上升[14]。

在貯藏5～30d期間，0.05g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉的TVB-N值始終顯著(p<0.05)低于對(duì)照組及其它處理組。

貯藏第15天時(shí)，對(duì)照組的TVB-N值達(dá)20.06mg/100g，屬于變質(zhì)肉；0.02、0.05、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉的TVB-N值均低于20mg/100g，屬于新鮮肉，且0.05g/100mL Nisin處理組仍能達(dá)到一級(jí)鮮肉標(biāo)準(zhǔn)。

貯藏第20天時(shí)，0.02、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉的TVB-N值分別為20.02、22.85mg/100g和24.16mg/100g，均屬于變質(zhì)肉，而0.05g/100mL Nisin處理組冷鮮牛肉。

在貯藏第25天時(shí)TVB-N值為19.27mg/100mL，仍符合二級(jí)鮮肉標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，在貯藏過程中Nisin能夠很好地抑制冷鮮牛肉TVB-N值的上升，且0.05g/100mL Nisin處理的抑制效果最好。

圖4 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉在貯藏期間TVB-N值的影響Figure 4 Effects of Nisin on TVB-N of cold fresh beef during storage

2.5 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉微生物的影響

由圖5可知，隨著貯藏時(shí)間的增加，所有組冷鮮牛肉的菌落總數(shù)總體均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)(p<0.05)。

貯藏第15天時(shí)，對(duì)照組和0.11g/100mL Nisin處理組菌落總數(shù)分別為6.42lg(CFU/g)和6.34lg(CFU/g)，屬于變質(zhì)肉，不可食用。

從貯藏第25天后，0.02、0.05g/100mL和0.08g/100mL Nisin處理組的菌落總數(shù)，分別為6.46、6.28和6.43lg(CFU/g)，屬于變質(zhì)肉，不可食用。而0.02、0.05g/100mL和0.08g/100mL Nisin處理在貯藏0～20d內(nèi)均能有效抑制冷鮮牛肉菌落總數(shù)的增長，且0.05g/100mL Nisin處理組的抑菌效果最好。

圖5 Nisin處理對(duì)冷鮮牛肉在貯藏期間菌落總數(shù)的影響Figure 5 Effects of Nisin on aerobic plate counts of cold fresh beef during storage

2.6 相關(guān)性分析

由表1相關(guān)性分析可知。

表1 冷鮮牛肉腐敗指標(biāo)的相關(guān)性分析

Table 1 Pearson correlation coefcients of colorimetric value, microorganism content and anticoruption capacity

表1 冷鮮牛肉腐敗指標(biāo)的相關(guān)性分析

TBARSMetMb/%a?TVB-N菌落總數(shù)TBARS10.975??-0.869??0.954??0.937??MetMb%1-0.813??0.937??0.916??a?1-0.857??-0.878??TVB-N10.923??菌落總數(shù)1

注：*.顯著相關(guān)(p<0.05)；**.極顯著相關(guān)(p<0.01)。

(1)在貯藏期間，冷鮮牛肉的TBA值與MetMb%、TVB-N值和菌落總數(shù)呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)。說明他們之間存在相互促進(jìn)的關(guān)系。冷鮮牛肉脂肪和蛋白質(zhì)的氧化分解為微生物提供生長繁殖所需要的物質(zhì)，同時(shí)，隨著貯藏時(shí)間的延長，牛肉中微生物的生長繁殖又促進(jìn)了蛋白質(zhì)和油脂的分解，加速了脂肪的氧化及揮發(fā)性鹽基氮的生成；而脂肪氧化過程中產(chǎn)生的自由基使得肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白。

(2)TBA值和MetMb%與冷鮮牛肉a*值呈極顯著負(fù)相關(guān)。a*值越低，冷鮮牛肉的TBA值和MetMb%相應(yīng)越高。貯藏過程中，隨著牛肉樣品脂肪氧化所產(chǎn)生的自由基不斷增加，促使肌紅蛋白氧化。當(dāng)冷鮮牛肉中的肌紅蛋白以高鐵肌紅蛋白為主導(dǎo)形式存在時(shí)，冷鮮牛肉a*值下降，牛肉色澤發(fā)生劣變，顏色表現(xiàn)為褐色。

3 結(jié)論

綜合以上各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果可得出，在貯藏期間，Nisin處理可通過抑制冷鮮牛肉脂肪和蛋白質(zhì)氧化，延緩冷鮮牛肉色澤的劣變，同時(shí)能夠抑制冷鮮牛肉中微生物的生長繁殖，保持牛肉品質(zhì)。各Nisin處理組對(duì)抑制冷鮮牛肉脂肪及蛋白質(zhì)氧化的效果為：0.05g/100mL>0.02g/100mL>0.08g/100mL>0.11g/100mL>對(duì)照組。