冷却羊肉复合保鲜剂优化的研究

王俊钢，李开雄，卢士玲，杨利平

（石河子大学食品学院，新疆石河子832003）

冷却羊肉复合保鲜剂优化的研究

王俊钢，李开雄，卢士玲*，杨利平

（石河子大学食品学院，新疆石河子832003）

在单因素实验的基础上，研究壳聚糖溶液浓度、茶多酚溶液浓度、Nisin溶液浓度和生姜提取液浓度四个关键参数对冷却羊肉贮藏过程中挥发性盐基氮（TVB-N）值的影响，以确定最佳复配条件。结果表明，对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值影响由大到小依次是Nisin溶液浓度、生姜提取液浓度、壳聚糖溶液浓度和茶多酚溶液浓度；最佳复配浓度为：壳聚糖1.201%、茶多酚0.182%、Nisin0.117%、生姜74.598%；壳聚糖和茶多酚之间，壳聚糖和生姜提取液之间，Nisin和生姜提取液之间存在显著的交互效应。

冷却羊肉，复合保鲜剂，优化

冷却肉又称排酸肉，以其新鲜、肉嫩、味美、营养、卫生的优点，越来越受广大消费者的欢迎［1］。冷却肉是指将严格按照检疫制度要求屠宰后的动物胴体迅速进行冷却处理，使胴体温度（以后腿内部为测量点）在24h内降为0～4℃，并在后继的加工、流通和零售过程中始终保持在0～4℃范围内的鲜肉［2］。同热鲜肉和冷冻肉相比，冷却肉具有汁液流失少，质地柔软有弹性，滋味鲜美，营养价值高等特点［3］。国际上生鲜肉的消费趋势为：冷却肉的数量不断扩大，冷冻肉的份额越来越少。在所消费的生鲜肉中大约90%以上是包装精美、口感极佳、品质优良、卫生安全的冷却肉，英美等发达国家甚至提倡不吃结冻肉。澳大利亚、新西兰、丹麦等国家生产的冷却肉，除满足国内市场外，还出口到国外市场，所以冷却肉的生产是国际生鲜肉生产的主流［4］。新疆地区羊肉鲜嫩多汁，无膻味。但不经过保鲜处理的冷却肉在0～4℃条件下只能存放4～6d，这就大大的降低了冷却肉和冷冻肉的竞争优势，所以我们很有必要开发出一种复合保鲜剂来延长冷却肉保质期［5］。以往人们对延长冷却肉的研究主要集中在化学防腐剂和气调包装上［6-7］，本课题组以新疆塔城地区冷却羊肉腐败过程中的优势细菌作为研究对象，运用多种保鲜剂复合筛选出了最佳的保鲜剂配方，在此基础上，选择壳聚糖、茶多酚、Nisin和生姜提取液四种生物保鲜剂，并对配方进行了优化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料肉 新疆绿翔牧业有限公司提供的新鲜冷鲜肉；Nisin 浙江银象天人工程有限责任公司，活力为1000IU/mg；壳聚糖 Sanland-chem International Inc.，80目，DAC≥90%；茶多酚 江苏无锡明欣天然工程有限公司，食品级；生姜 新疆石河子好家乡超市；真空包装PE袋（6cm×10cm）；其他试剂 均为分析纯或符合国家标准规定。

KDY-9820型凯氏定氮仪，分析天平，真空包装封口机（型号ZQ500-2SD），冰箱，超净工作台等。

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计 采用四因素二次通用旋转设计，研究壳聚糖溶液浓度、茶多酚溶液浓度、Nisin溶液浓度和生姜提取液浓度四个因素对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值的影响。因素水平编码表见表1。

表1 四因素二次通用旋转设计因素水平编码表

1.2.2 冷却肉的处理

1.2.2.1 保鲜剂的配制 壳聚糖：以1%的冰乙酸为溶剂配制成不同浓度［8］；茶多酚：蒸馏水配制成不同浓度；Nisin：蒸馏水配制成不同浓度；生姜提取液：榨汁机榨取原汁（100%）［9］，稀释成不同浓度。

1.2.2.2 原料肉的处理 选取经宰前检验合格的羊后腿肉，剔除筋膜和肥肉，无菌分割成93块（每块50g左右）。将这些肉样随机分成31组，每组3块。每组样品喷洒对应的保鲜液，晾5min左右后装入PE袋中真空包装（真空度为85～86kPa），然后放入4±1℃冰箱中贮藏，18d后检测每组样品的TVB-N值。

1.2.3 TVB-N值的测定 按照GB/T5009.44-2003中半微量定氮法进行测定。每组的每个样品做两个平行，结果取平均值。

1.2.4 数据分析与作图 采用SAS V8软件进行统计分析［10］；采用orion7.5软件作图。

2 结果与讨论

2.1 回归分析及回归模型的建立

四因素二次通用旋转设计和结果见表2，TVB-N值为每组样品检测值的平均值。

对实验所得的结果采用SAS软件RSREG过程进行多元回归分析，以TVB-N值为Y值，得出与四个实验因素的编码值为自变量的回归方程［11］。

F检验可知，回归模型的F值为14.06，大于在0.01水平上的F值［F0.01（14，16）=3.45］，而失拟项的 F值为0.99，小于在0.05水平的F值［F0.05（10，16）=2.49］，说明该模型拟合效果很好；回归方程的决定系数R2为0.9248，因此可以用该模型分析各因素对冷却羊肉的TVB-N值的影响。此外，经偏回归系数的显著性检验表明，壳聚糖和茶多酚之间，壳聚糖和生姜提取液之间，Nisin和生姜提取液之间存在显著的交互效应（P＜0.05）；而壳聚糖和Nisin之间，茶多酚和Nisin之间，茶多酚和生姜提取液之间的交互效应不显著（P＞0.05）。

2.2 主效应分析

由于数据进行了中心标准化，消除了量纲上的差异，可以直接从回归系数绝对值的大小来分析各个因素对冷却羊肉贮藏过程的影响大小。由回归方程可知4个一次项的回归系数绝对值大小依次为X3、X4、X2、X1。这说明Nisin浓度对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值影响最大，生姜浸提液的浓度影响次之，茶多酚浓度影响第三，壳聚糖浓度影响最小。

表2 四因素二次通用旋转设计及结果

Nisin对许多革兰氏阳性菌，包括链球菌、分支杆菌、李斯特杆菌、芽孢杆菌、葡萄球菌等具有很强的抑制作用［12-13］，可降低肉制品的腐败速度，保证了贮藏过程中肉的品质。生姜汁对G+细菌中的金黄色葡萄球菌抑制能力较大，但对枯草芽孢杆菌的抑制作用相对较弱；对G-细菌中的伤寒沙门氏菌，大肠杆菌也有较强的抑制作用。由于Nisin和生姜的抗菌谱作用比较广，限制了大多数细菌的繁殖，减缓了冷却羊肉的腐败速度，因而其对TVB-N值的影响比较大。茶多酚对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和蜡状芽孢杆菌有较为明显的抑制作用。壳聚糖能抑制多种细菌的生长和具有抗真菌活性，尤其对真菌和丝状菌类有独特的抑制效果，并且壳聚糖在冷却羊肉的表面形成了一层膜结构，这样可以阻止空气的氧化作用，而且还能抑制需氧菌的生长。但是它们的抑菌范围相对较小，抑菌能力相对较弱，只能限制较小部分的细菌，可能对塔城地区冷却羊肉中的优势腐败菌起不到较强的抑制作用，因而可能导致其对TVB-N值的影响相对较小。

2.3 单因子效应分析

在单因子效应分析中，采用降维分析，即将其他因子固定在零水平，描述此因子变动时对TVB-N值的影响。四个因子的单因子模型如下：

根据以上方程作图，可以得到单因子效应曲线，见图1。由图1可知，随着壳聚糖、茶多酚和Nisin浓度的增加，TVB-N值分别先减小，后增加；当生姜提取液浓度不断减小时，TVB-N值也呈现先减小，后增加的趋势。经计算可知，当壳聚糖浓度为0.806%、茶多酚浓度为0.182%、Nisin浓度为0.082%、生姜提取液浓度为82.167%时，TVB-N值分别达到最小值13.970、14.038、13.876、13.853mg/100g。在取得最小值以前，TVB-N值分别与壳聚糖浓度、茶多酚浓度、Nisin浓度三个因素呈负相关，与生姜提取液浓度呈正相关；取得最小值之后，TVB-N值分别与壳聚糖浓度、茶多酚浓度、Nisin浓度三个因素呈正相关，与生姜提取液浓度呈负相关。

图1 单因子效应曲线

一般来说，壳聚糖的抑菌效果随着其浓度的增加而增强，当壳聚糖浓度适中时，其TVB-N值最小，这可能是由于在此浓度下，壳聚糖的抑菌效果最好，从而使TVB-N值减小；由于壳聚糖的抑菌效果受pH影响很大，在pH为5.0～5.5范围内抑菌效果最好，而壳聚糖是碱性物质，高浓度的壳聚糖可能对其溶液的pH有一定的影响，从而其抑菌效果也可能受到影响。茶多酚浓度较小时，细菌生长较快，冷却羊肉腐败程度也较快，TVB-N值相应也较大，当浓度适中时，其TVB-N值最小，当浓度过高时，其TVB-N值增大，说明茶多酚的抑菌效果受到限制，这可能是由于低浓度的茶多酚和高浓度的茶多酚所抑制的细菌种类不同而导致的。Nisin和生姜浓度较小时，抑菌效果差，TVB-N值相应也较大，当其浓度适中时，TVB-N值最小，当其浓度再不断增加时，TVB-N值反而不断增加，这种现象的原因目前我们还不是太清楚，需要进一步研究。

对单因子效应方程求一阶偏导数，得到单因子边际效应方程。单因子边际效应方程反映了TVB-N值随不同因子编码值的变化速率。单因子效应方程如下：

根据单因子边际效应方程可以作出单因子边际效应曲线，如图2。由图2可知，Nisin和生姜浸提液对应曲线的斜率较大，而茶多酚和壳聚糖对应的曲线斜率相对较小。这说明Nisin和生姜提取液对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值的变化影响较大。

图2 边际效应曲线

2.4 交互效应分析

2.4.1 壳聚糖浓度和茶多酚浓度对保鲜效果交互影响的研究 为了观察两个因素同时对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值的影响，可以进行降维分析。令其中两个因素的水平为0，就可得到另外两个因素对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值影响的二元二次方程。生姜浓度和壳聚糖浓度之间、生姜浓度和Nisin浓度之间、壳聚糖浓度和茶多酚浓度之间的交互效应方程分别为：

根据方程利用SAS软件的GCONTOUR过程和G3D过程绘制响应面三维图［14］。

图3反映了壳聚糖浓度和茶多酚浓度之间的交互作用。经计算可知，X1编码值为0.859，X2编码值为-0.106时，Y取的最小值13.968。当X1在（-2，0.859），X2在（-2，-0.106）时，Y值随X1、X2的增大而减小，二者能共同抑制细菌生长，存在协同作用；当X1在（0.859，2），X2在（-0.106，2）时，Y值随X1，X2的增大而增大，二者存在拮抗作用。出现上述结果的原因可能是过高浓度的壳聚糖改变了混合液的pH，从而影响茶多酚的抗菌效果，进而影响冷却羊肉贮藏过程中的TVB-N值。

图3 壳聚糖浓度和茶多酚浓度响应面图

2.4.2 壳聚糖浓度和生姜提取液浓度交互影响的研究 图4反映了壳聚糖浓度和生姜提取液浓度之间的交互作用。经计算可知，X1编码值为0.284，X4编码值为-0.712时，Y取的最小值13.843。当X1在（-2，0.284），X4在（-2，-0.712）时，Y值随X1、X4的增大而较小，二者能共同抑制细菌生长，存在协同作用；当X1在（0.284，2），X4在（-0.712，2）时，Y值随X1、X4的增大而增大，二者存在拮抗作用。出现上述结果的原因可能是，过高浓度的壳聚糖改变了混合液的pH，从而使生姜提取液的抑菌范围缩小，抑菌效果变差，进而影响冷却羊肉贮藏过程中的TVB-N值。

图4 壳聚糖浓度和生姜提取液浓度响应面图

图5反映了Nisin浓度和生姜提取液浓度之间的交互作用。经计算可知，X3编码值为0.502，X4编码值为-0.616时，Y取得最小值13.767。当X3在（-2，0.502），X4在（-2，-0.616）时，Y值随X3、X4的增大而增大，二者能共同抑制细菌生长，存在协同作用；当X3在（0.502，2），X4在（-0.616，2）时，Y值随X3，X4的增大而增大，二者存在拮抗作用。出现上述结果的原因可能是过高的生姜提取液浓度对Nisin的抑菌效果起到了抑制作用，进而影响冷却羊肉贮藏过程中的TVB-N值。

图5 Nisin浓度和生姜提取液响应面图

2.5 最佳参数的确定及回归模型的验证

由SAS软件RSREG过程结果可知，当壳聚糖浓度、茶多酚浓度、Nisin浓度和生姜提取液浓度分别为1.201%、0.182%、0.117%、74.598%时，冷却羊肉TVB-N值有最小值12.932。经验证误差为5.3%，所以该模型较好地反映了各因素对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值的影响。

3 结论

3.1 采用四因素二次通用旋转设计，建立了壳聚糖溶液浓度、茶多酚溶液浓度、Nisin溶液浓度和生姜提取液浓度四种因素对冷却羊肉贮藏过程中TVB-N值的数学模型，实现了对复合保鲜剂配方的优化，得出最佳保鲜剂配方：壳聚糖浓度、茶多酚浓度、Nisin浓度和生姜提取液浓度分别为1.201%、0.182%、0.117%、74.598%。

3.2 对冷却羊肉TVB-N值影响由大到小依次是Nisin浓度、生姜浸提液的浓度、壳聚糖浓度、茶多酚浓度。

3.3 壳聚糖和茶多酚之间，壳聚糖和生姜提取液之间，Nisin和生姜提取液之间存在显著的交互效应。

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Optimization of compound preservative on chilled mutton

WANG Jun-gang，LI Kai-xiong，LU Shi-ling*，YANG Li-ping
（Food College，Shihezi University，Shihezi 832003，China）

On the basis of single factor experiment，the influence of the chitosan，tea polyphenol，Nisin and ginger’s distill on the TVB-N of chilled mutton during storage was studied to ascertain the optimal processing parameter. Results indicated that nisin concentration had the most important influence on the TVB-N value，ginger’s distill concentration was second，chitosan concentration was the third，tea polyphenol concentration was the last.The optimum prescription of compound preservation was chitosan 1.201%，tea polyphenol 0.182%，nisin 0.117%and ginger 74.598%.Chitosan and tea polyphenol，chitosan and ginger’s distill，nisin concentration and ginger’s distill had obvious mutual effect.

chilled mutton；compound preservative；optimization

TS251.5+3

A

1002-0306（2010）11-0117-04

2009-09-14 *通讯联系人

王俊钢（1982-），男，硕士研究生，研究方向：畜产品加工与贮藏。

新疆生产建设兵团科技成果转化项目（2008ZH14）。