輻照滅菌處理對中式醬牛肉理化性能的影響

趙文穎 劉丹丹 靳健喬 徐 濤 吳子健

(1. 天津市技術(shù)物理研究所，天津 300192；2. 天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134；3. 天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134)

中式傳統(tǒng)醬牛肉是以牛前腱肉為原料，用各種辛香料(八角、豆蔻等)進(jìn)行腌制，再通過加入黃豆醬等調(diào)味料煮制過程將牛腱子肉本身味道和腌制料的風(fēng)味有機(jī)地融合到一起而制得的熟牛肉制品[1]。成品具有色澤悅目、滋味醇厚、香郁撲鼻、口感彈牙有韌性等特點(diǎn)[2]。但是目前中式醬牛肉多以未經(jīng)有效滅菌的散裝制品形式呈現(xiàn)給消費(fèi)者，而醬牛肉富含蛋白，水分活度較高，極易受到腐敗菌的污染，保質(zhì)期和消費(fèi)食用安全性無法得到保證[3]。目前提高醬牛肉貯藏期多采用高溫釜式滅菌進(jìn)行處理，該方法雖延長了醬牛肉保質(zhì)期，但造成了醬牛肉過度熱處理，不僅破壞了熱敏性營養(yǎng)成分，加劇產(chǎn)品的褐變[4]，甚至還會破壞中式醬牛肉特有的彈牙有韌性的質(zhì)地，導(dǎo)致消費(fèi)者對高溫釜式滅菌后的預(yù)包裝醬牛肉接受度降低。

國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的非熱加工滅菌方式包括微波、超高壓、超聲波以及輻照殺菌等[5-7]。微波殺菌是利用微波所形成的電磁場殺滅有害微生物，但其處理極易造成產(chǎn)品包裝分解出有毒有害物質(zhì)[5]；而超高壓和超聲波殺菌技術(shù)雖然可達(dá)到能有效滅菌以及維持產(chǎn)品品質(zhì)的效果，但這兩種方式的處理量較小，無法滿足工業(yè)化的需求[6-7]；而輻照殺菌技術(shù)是利用輻射源發(fā)出的射線(包括X射線、γ射線和加速電子束等)殺滅微生物的一種技術(shù)手段，可有效抑制食品中微生物機(jī)體所含酶類活性以及細(xì)胞生理活性，防止食品的微生物腐敗，延長食品貨架期[8]。不過其會引起食品中脂肪氧化，但若控制好輻照劑量可有效降低其對食品原有感官品質(zhì)的影響。如張艷艷等[9]研究發(fā)現(xiàn)電子束輻照可提高散裝熟肉制品色澤評分，降低了硫代巴比妥酸反應(yīng)物值，延長貨架期至10 d；田昕[10]研究輻照可抑制鹽焗雞翅貯藏品中微生物生長、脂肪氧化和蛋白質(zhì)腐敗分解，在4，6 kGy輻照劑量下常溫貯藏可達(dá)3個月以上。但目前關(guān)于輻照對中式醬牛肉制品理化性能的影響還缺乏充足的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)擬通過60Co-γ射線輻照殺菌處理真空預(yù)包裝好的中式醬牛肉，在分析滅菌效果的同時，討論輻照劑量對中式醬牛肉品質(zhì)的影響，特別是影響消費(fèi)者感官以及口感的相關(guān)性指標(biāo)(色差、質(zhì)構(gòu)、過氧化值、酸價、丙二醛以及感官評定等)，以期為輻照處理在保證產(chǎn)品質(zhì)量安全前提下延長醬牛肉貨架期的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備與儀器

高速冷凍離心機(jī)：Sigma 3-18K型，德國Sigma公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TMS-Pilot型，美國Food Technology Corporation公司；

全能分光色差儀：Ultra Scan PRO型，美國Hunter Lab公司；

恒溫振蕩水槽：NTS-4000C型，日本東京理化器械株式會社；

電子天平：EL204型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

托箱式自動換層換面全自動伽瑪輻照裝置：BFT-Ⅳ型，天津金鵬源輻照技術(shù)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 醬牛肉加工與處理 將蒸煮制備好的醬牛肉置于滅菌托盤上瀝干鹵汁，用無菌刀沿肌肉紋理切成100 g左右肉塊，于無菌室內(nèi)冷卻至室溫后真空包裝(聚乙烯和聚丙烯復(fù)合包裝袋)，隨機(jī)分成6組，每組30袋：以未經(jīng)處理的醬牛肉為對照組(CK組)；經(jīng)過高溫釜式滅菌(121 ℃，20 min)為高溫釜式滅菌組(GW組)；輻照劑量分別為2，4，6，8 kGy，利用伽馬輻射裝置對真空包裝的醬牛肉進(jìn)行輻照殺菌處理，分別標(biāo)記為FZ2組、FZ4組、FZ6組與FZ8組。

1.2.2 菌落總數(shù)和大腸菌群 將每組醬牛肉樣品分成兩份，分別置于4 ℃與25 ℃下貯藏，每隔5 d取樣并參照 GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)》和GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群》對各組醬牛肉樣品進(jìn)行菌落總數(shù)和大腸菌群的測定。

1.2.3 色差 參考Wang等[11]的方法，將醬牛肉樣品切片(橫截面大小約25 cm2，厚度約2～3 cm)，用色差儀測定樣品的表面顏色。記錄樣品L*(亮度值)、a*(紅度值)和b*(黃度值)，每組樣品重復(fù)測定6次，取均值。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性 參考趙改名等[12]的方法，用TMS-Pilot質(zhì)構(gòu)儀對試樣進(jìn)行測定。具體操作條件：分析用試樣在測定前置于4 ℃下保存1 h，然后用濾紙將試樣表面的水分拭去；待測樣手工切成2 cm×2 cm×2 cm的小塊；選用P40探頭，且測定時沿肌纖維垂直方向?qū)悠穳嚎s至原高度的50%，機(jī)器參數(shù)設(shè)置為測試前、測試中以及測試后探頭的速度分別為5，2，2 mm/s，測定間隔時間5 s，觸發(fā)類型為自動，觸發(fā)力0.049 N；每組測量重復(fù)6次，取平均。

1.2.5 過氧化值 參照GB 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》進(jìn)行測定。

1.2.6 酸價 參照GB 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》進(jìn)行測定。

1.2.7 丙二醛 參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中丙二醛的測定》進(jìn)行測定。

1.2.8 感官評價 參考GB/T 22210—2008《肉與肉制品感官評定規(guī)范》中規(guī)定的感官鑒定要求并結(jié)合李石新等[13]的方法，同時也根據(jù)醬牛肉評分的實(shí)際情況稍作修改制定醬牛肉感官評分標(biāo)準(zhǔn)表和醬牛肉感官評價指標(biāo)的權(quán)重。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，通過SPSS 16.0軟件中的單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照對中式醬牛肉中菌落總數(shù)與大腸菌群的影響

GB 2726—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 熟肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：醬鹵肉制品的菌落總數(shù)應(yīng)低于1.0×105CFU/g，高于該數(shù)值則可判定該肉制品的質(zhì)量不合格。如表2所示，在4 ℃貯藏下，GW、FZ6、FZ8組在20 d貯藏過程中，菌落總數(shù)均未檢出，CK、FZ2、FZ4組在第5天菌落總數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)低于1.0×105CFU/g的限量要求；但在第10天菌落總數(shù)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的限量要求。在25 ℃貯藏下，GW、FZ6、FZ8組在20 d貯藏過程中，菌落總數(shù)仍均未檢出，F(xiàn)Z4組第5天菌落總數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)低于1.0×105CFU/g的限量要求；而CK與FZ2組在第5天，F(xiàn)Z4組在第10天菌落總數(shù)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的限量要求。

表1 醬牛肉的感官評定標(biāo)準(zhǔn)及評價權(quán)重?Table 1 Sensory evaluation standard and evaluation weight of soy sauce beef

表2 輻照處理對中式醬牛肉菌落總數(shù)的影響?Table 2 Effects of irradiation on total number of bacterial colonies in Chinese soy-sauced beef

按照GB 4789.3—2016標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的醬鹵肉的大腸菌數(shù)應(yīng)≤102CFU/g。如表3所示：試驗(yàn)起始時，所有試驗(yàn)組均未檢出大腸菌群；貯藏第5天，CK、FZ2、FZ4組雖均檢出大腸菌群，但除25 ℃貯藏的CK組外，檢出的大腸菌群數(shù)仍符合標(biāo)準(zhǔn)(>102CFU/g)；貯藏第10天，CK、FZ2、FZ4組僅有4 ℃貯藏條件下的CK組符合標(biāo)準(zhǔn)；貯藏第15天，CK、FZ2、FZ4組樣品大腸菌群均超出標(biāo)準(zhǔn)；而GW、FZ6與FZ8組樣品大腸菌群數(shù)在貯藏20 d內(nèi)均未檢出。綜合菌落總數(shù)與大腸菌群的結(jié)果分析，輻照劑量6 kGy與8 kGy可抑制微生物的生長，延長醬牛肉的貨架期。

表3 輻照處理對中式醬牛肉大腸菌群的影響?Table 3 Effect of irradiation on coliform group of Chinese soy-sauced beef

2.2 輻照處理對中式醬牛肉色差的影響

如表4所示，醬牛肉的L*值整體隨輻照劑量的增加呈下降趨勢，且各輻照組樣品的L*值均高于CK組和GW組。周亞軍等[14]研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)輻照處理的醬牛肉L*值顯著高于對照組，說明輻照會增加醬牛肉的L*值，與試驗(yàn)結(jié)果一致。真空包裝醬牛肉樣品的a*值隨輻照劑量增大呈先上升后逐漸降低趨勢。Galán等[15]研究發(fā)現(xiàn)輻照使牛肉餅的a*值降低。鄭維莎[16]發(fā)現(xiàn)輻照可導(dǎo)致雞脯肉a*值降低，而低劑量(2 kGy)處理不會導(dǎo)致產(chǎn)品a*值的顯著變化，但隨輻照劑量增大，a*值顯著降低，與試驗(yàn)結(jié)果一致。當(dāng)輻照劑量<6 kGy時，隨著輻照劑量的增加樣品的b*值逐漸升高，而當(dāng)輻照劑量>6 kGy 時，樣品的b*值又減小，且輻照組處理的醬牛肉b*值均顯著高于對照組(P<0.05)，Millar等[17]研究發(fā)現(xiàn)醬牛肉中氧合肌紅蛋白的色澤隨輻照劑量的增加會由亮紅色轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣?/p>

表4 輻照處理對中式醬牛肉色差的影響?Table 4 Effect of irradiation treatment on color difference of beef in Chinese soy-sauced beef

2.3 輻照對中式醬牛肉質(zhì)構(gòu)的影響

如表5所示，低劑量(2 kGy)輻照對醬牛肉硬度影響不顯著，隨著輻照劑量的增加，醬牛肉的硬度值與彈性值顯著下降。Yook等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，高劑量的輻照處理可使牛肉肌肉中的肌節(jié)發(fā)生明顯斷裂，從而導(dǎo)致醬牛肉的硬度值降低；而經(jīng)過高溫釜式滅菌的醬牛肉硬度值顯著低于其他各組(P<0.05)。這可能是高溫使肌肉發(fā)生分子結(jié)構(gòu)變化等一些物理性質(zhì)的改變，加熱會使醬牛肉中的肌原纖維縮小，從而引起醬牛肉中肌節(jié)寬度的大量收縮，導(dǎo)致醬牛肉硬度值顯著性減小(P<0.05)。

表5 輻照處理對中式醬牛肉質(zhì)構(gòu)的影響?Table 5 Effects of irradiation on texture of beef with Chinese soy-sauced beef

與醬牛肉硬度值結(jié)果相似，低劑量輻照不會改變樣品的彈性值，但高劑量會使彈性值顯著降低；這可能是因?yàn)檩椪帐辜∪饫w維變得疏松，從而降低了醬牛肉的彈性[19]。賴宏剛等[20]也發(fā)現(xiàn)經(jīng)過輻照后的醬雞彈性降低，加熱可使肌肉纖維的長度收縮，且肌肉中的結(jié)締組織在高溫條件下會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊髂z，使得醬牛肉的嫩度降低。輻照滅菌相較于高溫釜式滅菌，其彈性值顯著高于GW組，說明輻照會使醬牛肉彈性下降，但優(yōu)于高溫釜式滅菌。

2.4 輻照處理對中式醬牛肉脂肪氧化的影響

如表6所示，輻照使得醬牛肉過氧化值顯著增高，且隨著輻照劑量的增加其上升幅度增加，由于輻照會誘導(dǎo)水分子的分解形成大量游離自由基，這些游離自由基在輻照過程中誘導(dǎo)醬牛肉中脂肪等物質(zhì)發(fā)生氧化作用，進(jìn)而導(dǎo)致醬牛肉過氧化值逐漸升高，與Badr等[21]的研究結(jié)果相似。但高劑量FZ8組過氧化值僅為0.104 2 g/100 g，仍在GB 10146—2015規(guī)定小于0.20 g/100 g的范圍內(nèi)。低劑量輻照顯著低于高溫釜式，而高劑量與高溫釜式結(jié)果差異性不顯著，但總體輻照組過氧化值仍低于高溫釜式滅菌組。

表6 輻照處理對醬牛肉脂肪氧化的影響?Table 6 Effects of irradiation on fat oxidation of Chinese soy-sauced beef

與醬牛肉過氧化值結(jié)果類似，輻照使得樣品酸價值和丙二醛值顯著上升，雖然樣品的酸價值都有所增加，但各樣品酸價值的增加幅度不同；FZ8組與GW組樣品酸價顯然高于其他輻照劑量輻照的醬牛肉(P<0.05)。樣品的丙二醛值隨輻照劑量的增大而增加。這可能是因?yàn)樗椊猱a(chǎn)生的大量自由基改變了不飽和脂肪酸或甘油三酯的結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)了脂質(zhì)的氧化，也可能與肉中含有大量水分有關(guān)，電離輻射會引起水系統(tǒng)中的羥基自由基，加速肉中的氧化變化[22]。這與Radha Krishnan等[23]研究低劑量電子束輻照真空包裝冷卻豬肉的結(jié)果一致，與未輻照的肉類相比，輻照的肉類產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)更多，且2-硫代巴比妥酸反應(yīng)性物質(zhì)(TBARS)更高。

2.5 輻照處理對中式醬牛肉感官評價分析

如表7所示，輻照使得醬牛肉色澤評分降低，但與對照組差異性不明顯，而高溫釜式滅菌色澤評分與其他各組色澤評分存在顯著性差異，高溫加熱使得醬牛肉的顏色變深，色澤得分降低；在氣味評分，低劑量輻照、對照組和高溫釜式滅菌組差異不顯著，但高劑量輻照的肉制品會產(chǎn)生感官變化，會產(chǎn)生一種特殊的“輻照味”，如灼燒、金屬味、干酪味、苦味和羊肉味[24]，這使得FZ4組、FZ6組和FZ8組的氣味評分下降，但氣味評分總體處于非常好的水平；與色澤評分類似，輻照使得醬牛肉質(zhì)地評分降低，且高劑量輻照下降幅度高于低劑量輻照，但與對照組質(zhì)地評分差異性不顯著，高溫?zé)崽幚磲u牛肉使得其質(zhì)地評分顯著低于輻照組；醬牛肉口感評分中，F(xiàn)Z2、FZ4、FZ6與CK組的口感評分差異性不顯著，但高劑量輻照使得其口感評分顯著降低，根據(jù)權(quán)重計(jì)算出感官評定總分，CK、FZ2與FZ4組無顯著差異，F(xiàn)Z6與GW組之間無顯著差異，F(xiàn)Z8組感官評定總分最低，高劑量輻照對于消費(fèi)者接受度有顯著影響，而低劑量的輻照處理更容易被消費(fèi)者接受。

表7 輻照處理對中式醬牛肉感官品質(zhì)的影響?Table 7 Effects of irradiation on sensory quality of beef in Chinese soy-sauced beef

3 結(jié)論

采用輻照對中式醬牛肉進(jìn)行滅菌處理，通過與未滅菌，以及高溫釜式滅菌處理的醬牛肉品質(zhì)的對比，6 kGy與8 kGy組處理的醬牛肉具有與高溫釜式滅菌相同的滅菌效果，可延長中式醬牛肉的貨架期。輻照使得醬牛肉顏色變暗，硬度與彈性值隨輻照劑量的增大而減小，低于6 kGy 輻照劑量醬牛肉紅度值與黃度值逐漸增加，隨著劑量的繼續(xù)增加而減小，高溫釜式對產(chǎn)品顏色與質(zhì)構(gòu)的影響顯著高于輻照組；輻照后的醬牛肉過氧化值與酸價值以及丙二醛值隨輻照劑量的增加而增加，但高溫釜式滅菌對真空包裝醬牛肉過氧化值影響較小，8 kGy組與高溫釜式滅菌組樣品酸價顯然高于其他輻照劑量輻照的醬牛肉，高溫釜式滅菌組丙二醛值顯著高于輻照組與對照組。綜合分析：6 kGy輻照劑量組的醬牛肉貨架期相較于對照組延長且該劑量輻照處理更容易被消費(fèi)者所接受。