不同多糖对冷却牛肉涂膜保鲜效果研究

王 瑞，孔保华，夏秀芳，刘 骞

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

肉的涂膜保鲜是指将肉浸渍于涂膜液中，或将涂膜液喷涂于肉表面，使肉表面形成一层膜，从而改变了表面气体环境，有效地防止汁液流失，并能影响细胞内物质的通透性，从而抑制微生物生长，以达到防腐保鲜目的[1]。目前应用较多的成膜物质有壳聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素、淀粉和蜂胶等。在19世纪后期就有有关肉类涂膜保鲜的研究，采用明胶液涂在肉的表面，可以形成一层薄膜而达到延长鲜肉保质期、防止肉腐败的目的。美国、英国和德国都曾推出肉类涂抹保鲜剂，涂于肉表面可以有效的延长肉的货架期[2－3]。Ming等采用含有片球菌素或Nisin的纤维素膜对火腿、火鸡肉、牛肉进行涂膜保鲜，有效地抑制了单核细胞增生李斯特菌的生长[4]。Sirugusa将片球菌素和乳酸链球菌素添加到大豆蛋白和玉米醇溶蛋白中，将有机酸添加到海藻酸钙膜中，对肉制品进行涂膜保鲜，能抑制病原菌和腐败菌的生长[5]。这些研究都证明了涂膜保鲜具有一定的实际意义和可行性。

在我国，曹同雪应用海藻酸钠液在常温和低温条件下浸泡新鲜猪肉样进行保鲜试验[6]，吉伟之以壳聚糖为保鲜材料，对鲜猪肉进行涂膜处理[7]，兰凤英等运用壳聚糖对酱牛肉进行涂膜保鲜[8]，汪学荣等采用添加植酸、柠檬酸和乙醇的玉米醇溶蛋白对鲜牛肉进行浸渍1 min并低温贮存[9]，陈慧斌等采用二氧化氯结合魔芋葡甘聚糖处理鲜猪肉[10]，这些研究都取得了一定的效果，涂膜对肉品质的不同方面有一定的改善，而且都不同程度的延长了涂膜对象的货架期。但是，现有的涂膜保鲜技术手段效果并不理想，在推广应用上存在不少问题，涂膜剂的适用范围不确定，使用上表现为一定的盲目性，有待于进一步的研究。

本试验选择三种多糖配制成成膜溶液对冷却牛肉进行涂膜保鲜，通过对比和分析保鲜过程中细菌总数、TVB－N值、pH等鲜度指标的变化，探寻冷鲜牛肉的最适涂膜保鲜材料，为后续的研究和实践提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料肉，购于哈尔滨大润发超市；海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、壳聚糖（脱乙酰度为≥90.0%），均为食用级；醋酸、甘油、轻质氧化镁、硼酸、溴甲酚绿－甲基红指示剂和营养琼脂等，均为分析纯。主要仪器：HH－4型电热恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；JJ－1精密增力电动搅拌器，江苏省金坛市金城国胜实验仪器厂；TU－1800紫外可见光分光光度计，北京普希通用仪器有限公司；TM 2300全自动凯氏定氮仪，美国FOSS公司；Nippon Denshoku ZE 6000色差仪，日本电色工业株式会社。

1.2 试验方法

1.2.1 膜液的制备

将4 g海藻酸钠和羧甲基纤维素钠，分别溶于200 mL蒸馏水；壳聚糖溶于200 mL 1%的醋酸溶液中，60℃水浴条件下用电动搅拌器搅拌至充分溶胀，然后超声脱气，冷却至4℃，静置待用。

1.2.2 样品的处理

超市购买的牛肩胛肉，冷却排酸48 h，使其中心温度降至0～4℃。提前将所用的刀具和案板经75%的酒精棉球擦拭，并用紫外灯照射20 min。在无菌操作条件下，将牛肉肉切成2 cm左右厚的肉块（约100 g），随机分成15组，每组六块。分别用各种成膜液和无菌蒸馏水（对照）处理，具体工艺流程：冷却肉→用毛刷涂成膜液→沥干（在无菌室内15～30 min）→用塑料盒覆盖PVC 膜包装，放在（4±1）℃冰箱中，在第0、4、8、12和16 d测定各指标（对照组储藏12 d已经完全腐败，无法继续储藏）。

1.2.3 测定方法

菌落总数：按照GB4789.2－94食品卫生微生物学检测菌落总数进行测定。用平皿计数法，结果以对数表示Logcfu·g－1。评价标准：菌落总数的对数值为4以下新鲜肉，菌落总数的对数值4～6是次鲜肉，菌落总数的对数值＞6为变质肉。培养条件为35℃，48 h，采用营养琼脂（PCA）培养基。

汁液流失率[11]：汁液流失量与原料肉的重量比值为汁液流失率（%）。取出新鲜肉样，称包装盒、膜、肉块及汁总重为W1，小心剪开膜缓慢取出肉样，放入感官鉴定盘中，而贮存期渗出的汁液仍留在盒中，这时称量盛有汁液的盒的重量（包装盒、膜及汁重）为W3，再倒出汁液，并沥干30 s，称包装盒、膜重为W2。

汁液流失率（%）=[（W3－W2）/（W1－W3）]×100%

pH：用pH计按照GB/T9692.5－1998《肉与肉制品pH值测定》进行测定。评定标准为：新鲜肉pH为5.8～6.2，次鲜肉pH为6.3～6.6，变质肉pH为6.7以上。

色差的测定：用Nippon Denshoku ZE－6000色差仪测定。开启仪器，自检结束后，先用零点校正杯进行零点校正，再用白板进行标准校正。然后将肉样切成薄片，铺满样品池底部，放置于载样台，盖上零点校正杯，进行测量，每个样按一个方向旋转60°，测3次，输出的值为平均值。可测定物体本身的颜色和光泽及各检样间的色度差值。a*值表示肉样的红色度，该值越高，说明颜色越红。

挥发性盐基氮（TVB－N）：半自动凯氏定氮法[12]。参考标准为：一级鲜度≤15 mg·100g－1，二级鲜度≤20 mg·100g－1，变质肉＞20 mg·100g－1。

1.2.4 统计分析

所得数据均为3次重复的平均值，用Statistix 8.0（分析软件，St Paul，MN）进行数据分析，平均数之间显著性差异（P＜0.05）通过Turkey test程序进行，用Sigmaplot 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 保鲜期间牛肉汁液损失率的变化

汁液流失的基本原因是蛋白质胶体会发生不可逆变化，使处于凝胶结构中的水分不能继续保持而流出组织之外。从图1可以看出，各试验组的汁液损失率呈上升趋势，对照组的汁液流失很多，未处理的冷却肉的失重率非常高。添加壳聚糖和海藻酸钠处理组的汁液损失率稍好于壳聚糖羧甲基纤维素钠。这可能是由于壳聚糖和海藻酸钠可食性膜都能覆盖于整块冷却肉表面，阻止了汁液流失，一定程度上减少了肉的水分蒸发，防止了冷却肉失重。而在储存后期，壳聚糖处理组的汁液损失率又少于海藻酸钠，可能是因为壳聚糖特殊的分子结构和水溶差，而海藻酸钠有一定的吸水性，随着时间延长，海藻酸钠处理组汁液损失率较壳聚糖处理组严重些。

图1 冷却牛肉贮藏期间汁液损失率的变化Fig.1 Changes of juice loss of chilled beef in coating preservation

2.2 保鲜期间牛肉pH的变化

从图2中我们可以看出，新鲜牛肉的的pH在5.5～5.8左右，随着贮藏时间的延长，蛋白质被分解成碱性的胺及氨类，其pH逐渐增大，腐败程度随之加重。对照组的增幅明显大于涂膜组，对照组在第6天就超过了鲜肉的pH上限6.2；壳聚糖涂膜的冷鲜牛肉，pH始终维持在5.0左右。究其原因，一方面壳聚糖本身和将其溶解的稀醋酸具有抑菌作用，使蛋白质分解速度减缓，另一方面稀醋酸使牛肉pH整体偏低；而海藻酸钠和羧甲基纤维素钠涂膜的牛肉pH变化趋势相差不大，在10 d左右达到鲜肉上限6.2，具有明显的保鲜效果（P＜0.05）。

图2 冷却牛肉贮藏期间pH的变化Fig.2 Changes of pH of chilled beef in coating preservation

2.3 保鲜期间牛肉挥发性盐基氮（TVB-N）值的变化

从图3可知，随着贮藏时间的延长，各处理组的TVB－N值均呈上升趋势，原因是在酶和细菌的作用下，肉中的蛋白质分解而产生氮及胺类等碱性物质。各处理组肉样TVB－N值显著低于对照组，对照组在第5天达到15 mg·100g－1，第10天已达到22 mg·100g－1左右，超过鲜肉的水平。羧甲基纤维素钠处理组未表现出明显的效果，而海藻酸钠和壳聚糖处理组TVB－N值第10天时仍小于20 mg·100 g－1，维持在可接受的范围之内，且差异显（P＜0.05）。而海藻酸钠涂膜组的增长速度比壳聚糖涂膜组略慢，这可能是因为海藻酸钠成膜溶液粘度较高，它在肉表面形成的膜更加均匀致密，因此具有更好的阻氧阻湿作用，能比较好的抑制细菌生长，减缓蛋白质的分解速度。

2.4 保鲜期间牛肉红度值的变化

从图4可以看出，各处理组的红度值在贮藏过程中都逐渐减小，对照组红度变化较快，海藻酸钠处理组红度值变化相对最小，羧甲基纤维素钠处理组次之，而涂有壳聚糖膜的试验组变化最大。其原因并非由壳聚糖本身引起，试验中发现，使其溶解的稀醋酸可使牛肉变成褐色，随着时间的延长越来越严重。

图3 冷却牛肉贮藏期间TVB-N值的变化Fig.3 Changes of TVB-N values of chilled beef in coating preservation

图4 冷却牛肉贮藏期间a*值（红度值）的变化Fig.4 Changes of a*values of chilled beef in coating preservation

2.5 保鲜期间牛肉菌落总数的变化

在不同涂膜牛肉，随贮藏时间菌落总数的变化见图5。新鲜牛肉的菌落总数的对数值为3.5左右，经过长时间的贮藏，均有升高。对照组的细菌总数增加较急剧。而羧甲基纤维素钠涂膜组体现的抑菌效果较差，海藻酸钠和壳聚糖涂膜组的抑菌效果较好，到第12天，两组的细菌总数仍然在5内。故壳聚糖和海藻酸钠涂膜保鲜能有效的抑制牛肉细菌总数的生长，延长其保鲜期。其中壳聚糖组抑菌效果又好于海藻酸钠组，这是因为壳聚糖本身是一种抗菌物质，而且壳聚糖溶解于稀醋酸，酸性的溶质也有一定的抑菌作用，这与吉伟之和兰凤英等的研究结果一致[7-8]。

图5 冷却牛肉贮藏期间菌落总数的变化Fig.5 Changes of total coliforms of chilled beef in coating preservation

3 讨论

3.1 羧甲基纤维素钠涂膜保鲜效果

纤维素衍生物膜强度和柔韧性较好，并且膜表面光洁，透明度较好，具有良好的阻氧性，也能应用于果蔬、糖果、坚果类食品及肉制品的涂膜保鲜[13-14]。本试验中羧甲基纤维素钠涂膜保鲜牛肉，从细菌总数、TVB-N值和红度来说，有一定的改善作用，但作用不是很明显，可能的原因是该膜液与牛肉表面的接触不紧密，未能形成完整的、结构均匀的膜这与前人的研究结果一致。其次，还可能是纤维素衍生物膜透水率较高，遇水易膨胀并发生破裂，冷却肉含水量较高，故效果不佳。此外，我们还发现，涂有该膜的牛肉随着储藏时间的延长，肉变得越来越硬，难以被人接受，这可能也与该膜透水率高有关。故此膜材不适合用于牛肉保鲜。

3.2 壳聚糖涂膜保鲜效果

壳聚糖因其良好的性能已经被广泛的应用于果蔬以及肉制品的贮藏。单会春等研究开发出以壳聚糖为主剂有效保鲜剂，可使库尔勒香梨在常温下贮藏56，好果率达95%以上[15]；段静芸等研究表明不同壳聚糖对冷却肉的保鲜效果不同，且脱乙酰度越高效果越好[16]；夏秀芳利用不同配比的壳聚糖与淀粉复合膜处理的冷却肉，有效地延长了货架期[17]。这些研究表明壳聚糖是一种很好的糖涂膜保鲜的材料。

壳聚糖本身具有的抑菌作用在本试验中得到了较好的体现。从细菌总数增加情况来看，壳聚糖膜液涂膜保鲜牛肉可以延缓其的细菌生长时间，在贮藏过程中降低牛肉的细菌总数，但是从综合情况来看，挥发性盐基氮（TVB-N）值，色泽等的效果不佳。这可能是因为壳聚糖膜与肉的接触不够紧密，形成的膜物理性质不佳，不能起到完全的阻氧阻湿的作用。

此外，由于采用了稀醋酸溶解壳聚糖，在贮藏过程中有少量醋酸挥发，对牛肉的风味也有不良影响，最不可接受的是酸溶的壳聚糖膜液使牛肉的颜色变成不可接受的褐色。故对于冷却牛肉保鲜壳聚糖作为膜材不适合。

3.3 海藻酸钠涂膜保鲜效果

海藻酸钠是海藻酸的钠盐，具有很好的成膜性，被广泛的用于水产品和肉品的涂膜保鲜[18-19]。Siragiia试验发现，含有乳酸和醋酸的海藻酸钙涂膜能够降低牛肉组织中一些单胞菌、球菌和大肠杆菌[20]；Millette采用含有1 000 IU·mL-1Nisin的海藻酸盐对新鲜牛肉进行涂膜保鲜，在4℃的条件下储存7 d，牛肉表面的金黄色葡萄球菌减少了1.86 Logcfu·g-1[21]。曹同雪等用海藻酸钠液浸泡鲜肉，低温下贮藏，发现能明显抑制表面微生物的繁殖，防止脂肪的氧化和延缓酸败[6]。张杰等研究发现抗菌性海藻酸钠涂膜不仅可改善鱼片的感官品质，而且可延长其货架期[22]。这些研究都表明海藻酸钠很多方面的性质都适合肉类涂膜保鲜。

本试验中，海藻酸钠膜液涂膜保鲜的效果也是最为理想的。这可能是因为涂膜保鲜的主要抑菌机理在于其阻隔外界细菌以及阻氧、阻湿的作用。海藻酸钠的溶液胶粘性很高，它能够较好的包覆在牛肉表面，形成致密和完整的膜。一方面发挥膜的机械性能对肉起到保护作用，另一方面充分发挥了膜的阻隔作用。但是由于海藻酸钠吸水性较强，随着贮藏时间的延长，牛肉的汁液损失率较高，感官也受到影响，因此需要我们进一步的试验，对该膜进行改性。

4 结论

通过三种多糖对冷藏条件下的牛肉涂膜保鲜，结果表明，以海藻酸钠涂膜的肉样保鲜效果最理想，与对照相比，可使货架期延长4 d左右，细菌总数、TVB-N值等品质指标都明显低于对照组，综合保鲜效果好于壳聚糖和羧甲基纤维素钠膜的效果。

在进一步的试验中，我们将拟采用海藻酸钠作为成膜基质，进一步研究海藻酸钠膜的性质以及海藻酸钠膜组分和制膜工艺对膜性质的影响，优化膜的组分配比和成膜工艺，以期得到一种性能良好的、可用于冷却肉的涂膜保鲜，并实现商业化。

综上所述，研究在冷却肉的涂膜保鲜材料的选择上除了关注膜材的成膜性能以外，根据冷却肉自身的性质（如含水量，pH等）来选择适合的膜材；而且，测试做膜时所引入的其它物质（如溶解膜材的溶液等）是否对保鲜效果有影响，为我们以后的研究提供一些参考和指导。

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