不同保鮮劑對冷鮮豬肉品質的影響

李新福　張威　李超　趙明明　李清光　李聰　徐寶才

摘要 研究了3種保鮮劑（Nisin、茶多酚、乳酸）在模擬生產過程中不同濃度、溫度和噴涂量條件下對冷鮮豬肉品質的影響。通過測定冷鮮豬肉的菌落總數和揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N），發(fā)現3種保鮮劑均能顯著降低貯藏期間的菌落總數和TVB-N值（P<0.05）。3種保鮮劑對冷鮮豬肉均有顯著保鮮效果，但3種保鮮劑的保鮮效果差異不顯著。

關鍵詞 冷鮮肉;Nisin;茶多酚;乳酸;品質

中圖分類號 TS251文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）13-0183-06

Abstract The effects of three preservatives （Nisin， tea polyphenols， lactic acid） on the storage quality of chilled pork under different concentrations， temperatures and spray amount were investigated. By measuring the total number of colonies and volatile base nitrogen （TVBN value） of chilled pork during storage， it was found that all the three preservatives could significantly reduce the total number of colonies and TVBN values during storage （P<0.05）. The results showed that three preservatives had significant preservation effects on chilled pork， but the overall difference in preservation effect between the three preservatives was not obvious.

Key words Chilled pork;Nisin;Tea polyphenols;Lactic acid;Quality

近幾十年來，我國豬肉產量快速增長[1]。2017年，我國豬肉產量達到5 451.8萬t[2]，約占全世界豬肉總產量的50%。隨著社會生活水平的提高，消費者對肉品質量的要求也隨之提高。消費者普遍希望購買新鮮、安全的豬肉。

然而，豬肉生產、運輸、銷售過程中始終面臨腐敗變質的問題，豬肉腐敗變質的首要原因是腐敗菌的大量繁殖[3-5]。為了抑制腐敗菌的繁殖，豬肉生產過程中經常會在豬胴體噴淋保鮮劑，以達到降低腐敗菌繁殖的目的[6-9]。深入研究不同保鮮劑的應用效果，有助于生產中更加合理、安全地使用保鮮劑。

保鮮劑的種類有很多，根據其來源，食品保鮮劑可分為化學保鮮劑和天然保鮮劑兩大類，其中在冷鮮肉保鮮方面應用研究的化學保鮮劑主要有乳酸及其鹽類、山梨酸及其鉀鹽類、丙酸及其鹽類、檸檬酸、抗壞血酸、混合磷酸鹽類等;天然保鮮劑主要有殼聚糖、香辛料及中藥提取物、微生物代謝物乳酸鏈球菌素、溶菌酶等[3，10]。

Nisin，即乳酸鏈球菌素（亦稱乳鏈菌肽），是一種天然生物活性抗菌肽，是利用生物技術提取的一種純天然、高效、安全的多肽活性物質。Nisin的分子結構中包含5種稀有氨基酸，即ABA、DHA、DHB、ALA-S-ALA和ALA-S-ABA，它們通過硫醚鍵形成5個內環(huán)，其活性分子常為二聚體或四聚體。Nisin是一種由某些革蘭氏陽性細菌產生的抗菌肽，包括乳球菌和鏈球菌[11]。1928年，Nisin首次在發(fā)酵牛奶中被發(fā)現，并于1953年作為一種抗菌劑在英國進行商業(yè)銷售[12]。1969年，Nisin被聯合國糧農組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）批準為一種安全的食品添加劑。目前，Nisin已在50多個國家獲得許可，作為一種針對不同類型食品的天然生物防腐劑，它對食品行業(yè)產生重大影響[13]。在美國，Nisin于1988年獲得食品和藥物管理局的批準，并被普遍認為是用于加工奶酪的安全標志[14]。

茶多酚（tea polyphenols）是茶葉中多酚類物質的總稱，包括黃烷醇類、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等。兒茶素是茶多酚的主體，約占60%～80%，具有抗氧化、抑制微生物生長等作用[15]。茶多酚對微生物的抑制作用具有廣譜性，其作用機理尚未完全明確，其可能的機制包括茶多酚分子中的酚羥基與蛋白質分子中的氨基或羧基發(fā)生氫結合，或者疏水性的苯環(huán)也可與蛋白質發(fā)生疏水結合[12]。

乳酸是食品保鮮中常用的有機酸之一，乳酸具有很強的防腐保鮮功能，可作為食品添加劑用于肉類保鮮[16]。乳酸及乳酸鈉作為人類的食物成分被美國藥品和食品管理局認為是安全無害的，其在具有抑菌保鮮效果的同時對肉的顏色、pH等品質基本沒有影響[17]。目前學界對乳酸的抑菌機理并未有定論。大多數學者認為乳酸的抑菌機理是通過改變pH來實現的。乳酸既可以降低環(huán)境中的pH，又可以進入細胞內降低其pH，從而破壞細菌的生長[18]。

保鮮劑的保鮮效果受到實際生產條件的影響。筆者以冷鮮豬肉為研究對象，通過模擬實際生產條件，研究不同保鮮劑在不同條件下的保鮮效果，以期促進保鮮劑在冷鮮肉生產過程中的合理、安全應用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮帶皮豬肉購自當地超市;乳酸購自上海聯試化工試劑有限公司;茶多酚購自百維實業(yè)有限公司;Nisin購自鄭州萬博化工產品有限公司;平板計數瓊脂培養(yǎng)基（PCA）購自北京陸橋技術股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

微生物操作臺，為蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司產品;移液槍Eppendorf Research plus，為北京伯輝生物科技有限公司產品;菌落計數器LQ-S1，為錫山市金城儀器廠產品;電熱恒溫培養(yǎng)箱，為上海森信實驗儀器有限公司產品;HH-2數顯恒溫水浴鍋，為江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產品;電子天平JA12002，為上海菁海儀器有限公司產品;自動定氮儀KDN-103F，為上海纖檢儀器有限公司產品。

1.3 試驗分組與設計

新鮮豬肉剔除脂肪后切成5 cm×5 cm方形肉塊。肉塊分為4組，1組為對照，另外3組分別用Nisin、茶多酚、殼聚糖在模擬屠宰生產過程中進行保鮮噴涂處理。隨后處理組和對照組樣品用自封袋分別包裝置于4 ℃下冷藏，并于第1、3、7天分別測定菌落總數和TVB-N。每個處理組進行保鮮噴涂處理時，首先將樣品分為3組，分別在45、25、4 ℃下水浴1 h，以模擬不同生產階段的胴體溫度。然后，按正交表（表1）分別用3種不同濃度保鮮劑噴涂1、2、3 mL。不同保鮮劑的高濃度、中濃度和低濃度如表2所示。

1.4 菌落總數測定

菌落總數的測定方法參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》稍作修改。

1.5 揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）測定

TVB-N的測定方法參照GB 5009.228—2016 《食品安全國家標準 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》稍作修改。

1.6 數據統(tǒng)計與分析

所有數據進行極差分析，并使用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件進行方差分析。不同處理組間差異分析采用 Duncans 多重比較。

2 結果與分析

2.1 Nisin對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響

Nisin處理組不同因素水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響如表3所示。保鮮劑濃度（A）、溫度（B）、噴涂量（C）對菌落總數的極差分別為1.83、1.36和0.46，三者對菌落總數的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。保鮮劑濃度（A）、溫度（B）、噴涂量（C）對TVB-N的極差分別為1.55、128和0.09，三者對TVB-N的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。

Nisin處理組中不同因素水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響結果的方差分析表明，保鮮劑濃度對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N均有顯著影響（P<0.05）;溫度對冷鮮豬肉菌落總數的影響不顯著，但對其TVB-N的影響顯著（P<005）;噴涂量對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響均不顯著（P>0.05）。

Nisin濃度對菌落總數和TVB-N的影響如圖1所示。從圖1可以看出，隨著Nisin濃度的增加，菌落總數和TVB-N呈現下降的趨勢，且各濃度間差異顯著（P<0.05）。這表明當Nisin濃度為0.50‰時，Nisin保鮮效果最佳。

Nisin組溫度對菌落總數和TVB-N的影響如圖2所示。從圖2可以看出，隨著樣品溫度的增加，菌落總數和TVB-N呈現上升的趨勢，且各水平間差異顯著（P<0.05）。這表明4 ℃條件下Nisin保鮮效果最佳。

Nisin組噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響如圖3所示。從圖3可以看出，隨著噴涂量的增加，菌落總數和TVB-N呈現先升后降的趨勢，但各水平間差異不顯著（P>0.05）。這表明以Nisin作為保鮮劑時不同噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響無明顯差異。

根據以上結果綜合考慮，以Nisin作為保鮮劑時，當Nisin濃度為0.50‰、溫度為4 ℃、噴涂量為1 mL時，保鮮效果最佳。

2.2 茶多酚對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響

茶多酚處理組不同因素、水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響正交試驗結果如表4所示。

保鮮劑濃度（因素A）、溫度（因素B）、噴涂量（因素C）對菌落總數的極差分別為1.64、1.31和0.33，三者對菌落總數的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。

保鮮劑濃度（因素A）、溫度（因素B）、噴涂量（因素C）對TVB-N的極差分別為1.69、1.47和0.14，三者對TVB-N的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。

茶多酚處理組中不同因素水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響結果的方差分析表明，保鮮劑濃度對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N均有顯著影響（P<0.05）;溫度對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響不顯著（P>0.05）;噴涂量對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響均不顯著（P>005）。

茶多酚濃度對菌落總數和TVB-N的影響如圖4所示。從圖4可以看出，隨著茶多酚濃度的增加，菌落總數和TVB-N呈現下降的趨勢，且各水平間差異顯著（P<0.05）。這表明030‰茶多酚的保鮮效果最佳。

茶多酚組溫度對菌落總數和TVB-N的影響如圖5所示。從圖5可以看出，隨著溫度的增加，菌落總數和TVB-N呈現上升的趨勢，但各水平間差異不顯著（P>0.05）。這表明以茶多酚作為保鮮劑時，較低的溫度有利于降低菌落總數和TVB-N。

茶多酚組噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響如圖6所示。從圖6可以看出，隨著噴涂量的增加，菌落總數和TVB-N呈現先升后降的趨勢，但各水平之間差異不顯著（P>005）。這表明以茶多酚作為保鮮劑時，不同噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響無明顯差異。

根據以上結果綜合考慮，以茶多酚作為保鮮劑時，當濃度為0.30‰、溫度為4 ℃、噴涂量為1 mL時，保鮮效果最佳。

2.3 乳酸對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響

乳酸處理組不同因素、水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響正交試驗結果如表5所示。保鮮劑濃度（因素A）、溫度（因素B）、噴涂量（因素C）對菌落總數的極差分別為2.29、1.70和0.19，三者對菌落總數的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。

保鮮劑濃度（因素A）、溫度（因素B）、噴涂量（因素C）對TVB-N的極差分別為3.17、1.53和0.35，三者對TVB-N的影響從大到小依次為保鮮劑濃度、溫度、噴涂量。

乳酸處理組中不同因素水平對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響結果的方差分析表明，保鮮劑濃度對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N均有顯著影響（P<0.05）;溫度對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N均有顯著影響（P<0.05）;噴涂量對冷鮮豬肉菌落總數和TVB-N的影響均不顯著（P>0.05）。

乳酸濃度對菌落總數和TVB-N的影響如圖7所示。從圖7可以看出，隨著乳酸濃度的增加，菌落總數和TVB-N呈現下降的趨勢，且各水平間差異顯著（P<0.05）。這表明乳酸濃度為3.00%時保鮮效果最佳。

乳酸組溫度對菌落總數和TVB-N的影響如圖8所示。從圖8可以看出，隨著溫度的增加，菌落總數和TVB-N呈現上升的趨勢，且各水平間差異顯著（P<0.05）。這表明4 ℃下乳酸保鮮效果最佳。

乳酸組噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響如圖9所示。從圖9可以看出，隨著噴涂量的增加，菌落總數呈現上升的趨勢，TVB-N呈現先升后降的趨勢，且各水平間差異不顯著（P>0.05）。這表明以乳酸作為保鮮劑時，不同噴涂量對菌落總數和TVB-N的影響無明顯差異。

根據以上結果綜合考慮，以乳酸作為保鮮劑時，當保鮮劑濃度為3.00%、溫度為4 ℃、噴涂量為1 mL時，保鮮效果最佳。

2.4 不同保鮮劑效果比較

將各個保鮮劑的最優(yōu)組合進行比較，結果如圖10、11所示。從圖10、11可以看出，隨著貯藏時間的延長，對照組和所有處理組冷鮮豬肉菌落總數、揮發(fā)性鹽基氮均呈現逐漸上升的趨勢。與對照組相比，在全部貯藏天數內各處理組的菌落總數和揮發(fā)性鹽基氮均顯著降低（P<0.05）。貯藏第1天，各處理組的菌落總數和揮發(fā)性鹽基氮差異均不顯著（P>0.05）;貯藏第3天乳酸處理組的菌落總數顯著低于其他2個處理組（P<0.05）;貯藏第7天，乳酸處理組的菌落總數和揮發(fā)性鹽基氮均顯著低于其他2個處理組（P<0.05）。

3 討論

Nisin具有抑制革蘭氏陽性菌的作用，其潛在機制是通過在細菌細胞膜中形成孔來破壞細胞膜的功能，然后通過酶促降解作用來泄漏細胞物質（如蛋白質和脂質等）[19]。Nisin的抗菌作用呈濃度依賴型，即與Nisin濃度、敏感菌細胞或芽胞濃度相關[20]。Dykes等[21]研究發(fā)現，Nisin對研究中檢測的所有革蘭氏陽性菌均表現出抗菌活性，但對所有革蘭氏陰性菌均無抗菌活性。Batpho等[22]報道一種含有Nisin的抗菌膠原蛋白腸衣，用于抑制即食香腸的食源性致病菌和腐敗菌，抗菌腸衣使單核細胞增生增生李斯特菌減少2.8 logCFU/mL，金黃色葡萄球菌減少2.1 logCFU/mL，植物乳桿菌減少2.4 logCFU/mL。應用于香腸后，抗菌腸衣在4 ℃時延長香腸貨架期至少90 d，在10 ℃條件下延長香腸貨架期至少49 d。此外，在4 ℃下保存，人工接種的單核細胞增生李斯特菌降低1.1 logCFU/g。Nisin的作用方式是通過與細菌細胞膜上的陰離子脂質結合而形成孔隙。這就消除了質子的動能，而質子的動能對細菌的能量轉導有不同影響。因此，細菌不能吸收氨基酸和其他代謝產物進行能量轉導。孔的形成還促進細胞質中關鍵代謝酶等重要成分的快速外排，從而導致細胞死亡。該研究結果表明，Nisin顯著降低豬肉貯藏期間的菌落總數和TVB-N，Nisin濃度對其保鮮作用具有顯著影響。

茶多酚是茶葉提取物中多酚類物質的總稱。 研究表明，茶多酚具有抗菌、抗病毒、抗過敏、抗炎、抗癌、抗氧化等多種活性作用。茶多酚對增李斯特菌、大腸桿菌 O157∶H7、鼠傷寒沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等多種致病菌的生長具有明顯的抑制作用。肖潔等[23]研究發(fā)現低濃度茶多酚具有很強的抑制細菌生物膜能力，抑制作用隨著茶多酚濃度的增大而增強。其機制主要是通過干擾細菌代謝、降低細菌運動性，減少黏附到固體載體表面的細菌數量，從而減少生物膜的形成。Chan等[24]認為茶多酚中的沒食子?；鶊F（EGCG）可與作為細胞壁主要成分的肽聚糖結合，從而阻礙細菌細胞壁的形成。長期以來，茶多酚的廣譜、高效、低毒的抗菌作用被廣泛認可，研究表明茶多酚對 19 個細菌類群的 12 個類群近百種細菌均具有抑制作用，其抑菌能力與濃度呈正相關[25]。李柯欣[25]研究發(fā)現在較低的濃度下茶多酚就能對細菌（尤其是金黃色葡萄球菌）表現出較好的抑制作用，隨著茶多酚濃度的增大，抑菌作用增強。茶多酚具有很好的耐熱性和酸堿適應性，且多酚氧化酶對其無影響。即使是較長時間高溫處理，也具有很強的耐受性，當pH為3～9時，抑菌活性也未受影響，仍然表現出很強的抑菌性。茶多酚不僅具有抑菌性，同時還是酶抑制劑，且隨茶多酚濃度的增加，對胰蛋白酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶和胃蛋白酶的抑制率增大，酶的活力顯著下降，因而進一步認為茶多酚通過抑制蛋白酶和淀粉酶，組織細菌獲取養(yǎng)分而發(fā)揮抑菌作用。董璐等[26]研究了茶多酚對E.coli最小抑菌濃度以及對細胞膜和DNA的作用，通過測定結晶紫的吸收、電導率的變化、離子的泄露表明茶多酚可以作用于 E.coli 的細胞膜，能夠改變其通透性，能使細胞外的小分子容易進入以及引起細胞內的小分子物質泄漏，說明濃度對茶多酚的抑菌作用具有顯著影響，并且茶多酚能夠作用于E.coli 的遺傳物質DNA。該研究結果也揭示了濃度對茶多酚的抑菌作用存在顯著影響，濃度越高，茶多酚的抑菌作用越強，保鮮效果更佳。

在肉類和家禽行業(yè)中應用最廣泛的保鮮劑是有機酸溶液，在所有作為肉類保鮮劑應用的有機酸中，乳酸是最被廣泛接受的[27-28]。王鳳婷等[16]以一株從肉制品中分離到的腐敗菌糞腸球菌 R612-Z1 為目標菌株，研究乳酸對其的殺菌效果及作用機制。結果表明，各濃度（0.25%、0.50%、100%）的乳酸均有殺菌效果且作用明顯，發(fā)現處理后細胞膜通透性增強，胞內物質流出聚集在細胞外側，胞外 ATP 濃度和核酸類物質濃度明顯上升，膜電勢快速升高。因此，乳酸通過破壞糞腸球菌的細胞壁，增加細胞膜通透性，改變細胞內外電勢，導致內容物流出，從而達到殺菌效果。Anang等[29]研究了月桂烷醇和乳酸對單核增生李斯特菌（L55）、腸沙門氏菌（S552）和大腸桿菌O157∶H7（E19）生長和存活的影響，結果發(fā)現乳酸菌處理后的雞胸肉初始單核增生李斯特菌、腸球菌和大腸桿菌O157∶H7計數值均下降。乳酸可使初始腸球菌和大腸桿菌O157∶H7計數減少。Chaine等[30]研究了100 ℃蒸汽處理8 s、5%乳酸處理1 min及二者聯用對接種于雞皮上的腸沙門氏菌和空腸彎曲桿菌的滅活效果，并對各處理對嗜氧中溫菌總數的影響以及與乳酸接觸后的沖洗效果進行了評價。結果顯示，蒸汽處理的即時效率以及聯合處理對腸球菌和空腸桿菌分別減少約6 logCFU/cm2和5 logCFU/cm2。結果還顯示，總嗜氧中溫板計數顯著減少。乳酸的殺菌作用可能是由于pH低于生長范圍而被穿透細菌細胞膜的非解離分子所抑制，未解離弱酸在細胞細胞質中的積累最終導致微生物細胞質的酸化陽離子[31]。

4 結論

該研究中3種保鮮劑Nisin、茶多酚、乳酸均降低了冷鮮豬肉貯藏期間的菌落總數和TVB-N值，說明上述保鮮劑應用于冷鮮豬肉是均具有保鮮作用，可延長其貨架期。同時，試驗結果也顯示3種保鮮劑在單獨使用情況下保鮮效果差異總體不明顯，說明單一的保鮮劑在單獨使用的情況下難以對其他保鮮劑產生壓倒性保鮮效果，未來繼續(xù)深入研究不同保鮮劑的保鮮機理以及不同保鮮劑之間的互作效果，對不同的保鮮劑進行配伍使用，發(fā)揮不用保鮮劑的各自優(yōu)勢，預期可以取得更顯著的保鮮效果。

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