壳寡糖对冷鲜牛肉保鲜效果的影响

郭新颖，刘程惠*，尤晓宏，戴祥英，梁淑，钟晓玟

1(大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连，116600) 2(大连中科格莱克生物科技有限公司，辽宁 大连，116600)



壳寡糖对冷鲜牛肉保鲜效果的影响

郭新颖1，刘程惠1*，尤晓宏2，戴祥英1，梁淑1，钟晓玟1

1(大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连，116600) 2(大连中科格莱克生物科技有限公司，辽宁 大连，116600)

以冷鲜牛肉为研究对象，采用不同质量浓度的壳寡糖(0、0.04、0.06 、0.08 g/100 mL)对冷鲜牛肉处理后真空包装，在(0～4)℃的条件下贮藏30 d，每隔5 d取样测定牛肉的挥发性盐基氮(TVB-N )值、肉糜脂肪氧化程度(TBARS)值、高铁肌红蛋白值(metMb%)、色差(L*、a*和b*)、质构(硬度、弹性、黏性)的理化指标以及菌落总数、大肠杆菌的微生物指标。结果表明：冷鲜牛肉的TVB-N值、TBARS值、metMb%、硬度以及菌落总数和大肠杆菌数都随贮藏时间延长而呈现增加的趋势，L*、a*和b*值、弹性和黏度值一直降低。经壳寡糖处理过的实验组各项指标相对空白对照组变化较为缓慢，且当壳寡糖质量浓度为0.06 g/100 mL时，保鲜效果最佳。在第20天时，0.06 g/100 mL壳寡糖处理的冷鲜牛肉的挥发性盐基氮(TVB-N)值为17.47 mg/100 g、菌落总数的值为5.18 lg(CFU/g)、大肠杆菌的值为5.35 lg(CFU/g)，均未超出国家标准，货架期由原来的10 d延长至20 d，而且使牛肉的色泽与营养在更长的保存时间内保持不变。

壳寡糖；冷鲜牛肉；保鲜；货架期

冷鲜牛肉因质地细嫩、风味鲜美、营养丰富等特点深受消费者喜爱，但在加工、贮藏、运输、销售等过程中容易发生变质。引起冷鲜牛肉变质的因素有微生物污染、蛋白质氧化、脂肪氧化和色素降解等[1]。微生物污染对其卫生安全性影响很大，导致冷鲜牛肉新鲜程度的降低，冷鲜牛肉质地的各种理化指标也会随之发生改变。其中脂肪氧化和蛋白质氧化会影响冷鲜牛肉的营养价值和风味，并且促使冷鲜牛肉中的肌红蛋白发生变色或褪色[2-3]。

目前，食品工业中常采用添加适量的化学保鲜剂来延长冷鲜牛肉的货架期。研究发现，长期食用化学合成保鲜剂对人类的健康都存在潜在的危害[4]。因此，寻求无毒、高效的天然防腐保鲜剂代替化学保鲜剂逐渐成为国内外研究的热点。壳寡糖是由天然大分子化合物壳聚糖降解后聚合度为，分子质量一般低于5 000 Da的衍生物，是自然界中目前发现的唯一大量存在的碱性氨基多糖。壳寡糖2～20具有安全无毒、生物活性强，良好的水溶性等特性，更容易吸收利用[5-6]。它是天然的食品防腐保鲜剂，具有较强的抑菌性和抗氧化性[7]，在果蔬保鲜和延长肉类加工品的保质期研究中均有报道[8-10]。但到目前为止，仍未有系统的关于壳寡糖应用于冷鲜牛肉保鲜的研究报道。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

皓月冷鲜牛腱子肉,吉林省长春市皓月清真肉业股份有限公司。

壳寡糖(分子质量< 700)，西安泽邦生物科技有限公司；三氯乙酸、三氯甲烷、H3BO3、MgO、NaH2PO4、Na2HPO4、乙二胺四乙酸，天津市科密欧化学试剂有限公司；2-硫代巴比妥酸、煌绿乳糖胆盐肉汤、结晶紫中性红胆盐琼脂、营养琼脂等，均为国产化学纯或分析纯。

DNP-9082 电热恒温培养箱,上海精宏实验设备有限公司；VS-1300 超净工作台,苏州市苏信净化设备厂；紫外可见分光光度计,上海尤尼柯仪器有限公司；SN-SQ立式压力蒸汽灭菌器,重庆雅马拓科技有限公司；Kjeltec-2300 凯氏定氮仪,Fcss Analytical AB；CR400/CR410 色差计,日本Konica Minolta公司；T-25匀浆机,德国IKA公司；TA-XTPlus 质构仪,英国Stable Micro System公司；真空包装机,广东省东莞市广骏电器公司提供(真空度：-50～-80 kPa)；真空包装袋(材料为PA+PE+PE抗菌涂层)：由广东省东莞市广骏电器公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理

皓月公牛，体重>400 kg，月龄为30～36月，屠宰前24 h禁食，8 h禁水，按《牛肉等级标准》(NY/Y676—2010)[11]要求的操作规程屠宰，经排酸后取牛腱子肉，剔除筋膜后分割成约1 kg/块，随机分成4组，每组21块，其中3组分别在质量浓度为0.04、0.06、0.08 g/100 mL的壳寡糖保鲜液中浸泡40 s后取出，摆放于干净的盘筛中，沥干，其余的一组作为对照组，然后所有样品都真空包装 (P=-50～-80 kPa)，放入温度为 0～4 ℃的条件下贮藏在0、5、10、15、20、25、30 d测定各项理化指标和微生物指标。每个处理中抽取3个样品重复测定，取平均值。

1.2.2 挥发性盐基氮(TVB-N)的测定

根据半微量凯氏定氮法的原理，用自动凯氏定氮仪测定(TVB-N)的含量[12]。

1.2.3 肉糜脂肪氧化程度的测定(TBARS法)

参考SUWANDY的方法[13], 略有修改。准确称取肉样 2 g，置于 250 mL 具塞三角瓶内，加入10 mL 7.5%的三氯乙酸溶液，振摇 30 min，用双层滤纸过滤，重复用双层滤纸过滤一次，准确移取上述滤液5 mL置于25 mL比色管内，加入5 mL TBA(0.02 mol/L)，混匀，加塞，置于 90℃水浴锅内，保温40 min，取出冷却1 h，移入小试管内离心5 min(1 600 r/min)，上清液倒入25 mL 比色管内，加入5 mL氯仿，摇匀，静置，分层，吸出上清液分别在532 nm 和600 nm 波长处比色(同时做空白实验)，记录吸光值按照标准曲线将TBA 值换算成丙二醛含量。

1.2.4 色差的测定

使用色差计进行测定，用滤纸吸干表面的水分，将样品放于光源下，分别对每个样品的不同部位测定5次，最后取平均值，记录L*(亮度)；a*(红色度)；b*(黄色度)。当a*小于14.70 时，牛肉为不新鲜状态[14]。

1.2.5 肌红蛋白氧化状态测定

参考 NISAL 的方法[15]，略有修改。取肉样10 g，加入10 mL浓度为0.04 mol/L pH 6.8的Na3PO4缓冲液，用匀浆机在室温下以转速10 800 r/min 匀浆25 s，置匀浆液于冰浴中放置 1 h，后于1 000×g 10 ℃下离心30 min后，取上清液经滤纸过滤于25 mL比色管中，用同样的缓冲液补足至25 mL，测定其在525、545、565、572 nm处的吸光度值。

高铁肌红蛋白(metMb)百分含量/% =(-2.514R1+0.777R2+0.800R3+1.098) ×100

(1)

1.2.6 质构剖面分析(Textureprofileanalysis，TPA)

将肉样切割成约高20 mm，底面积40 mm×40 mm 的方块状，检测表面与肌纤维走向平行，参照质构剖面分析的方法，用物性测试仪，加载 P-0.5探头进行测定，探头为底面直径5 mm的圆柱形，压缩速度为1 mm/s，返回速度也为1 mm/s，第一次压缩距离为10 mm，第二次压缩距离同样为10 mm，2次间停顿时间为2 s通过分析力量——时间曲线，再根据参数定义及计算方法得到肉样的硬度、粘性、弹性[16]。

1.2.7 菌落总数的测定

根据GB/T4789.2—2010[17]测定菌落总数。进行测定参考标准为: 一级鲜度≤4.0 lg(CFU/g)，二级鲜度为 4.0～6.0 lg(CFU/g)，变质肉≥6.0 lg(CFU/g)。

1.2.8 大肠菌群的测定

大肠菌群的检测参照GB/T4789.3—2010[18]中的第二法大肠菌群平板计数法进行测定。

2 结果与分析

2.1 壳寡糖处理对冷鲜牛肉TVB-N的影响

牛肉在腐败过程中，蛋白质分解的氨及胺类等碱性含氮物质与腐败过程中产生的有机酸结合，形成一种聚集在肉里的被称为盐基态氮的物质，这种物质具有挥发性[19]。TVB-N值是反映鲜肉腐败程度的重要指标。参考GB16869—2005[20]：一级鲜度≤15 mg/100 g，二级鲜度在15～20 mg/100 g，变质肉≥20 mg/100 g。

由图1可知，在第0天时，各处理组的TVB-N值与对照组的TVB-N差别不大，均小于8 mg/100 g。第5天开始，对照组的TVB-N值明显高于各处理组的TVB-N值，其原因可能是对照组的样品中受细菌污染，又因细菌分泌的酶引起脱氨、脱羧作用，使蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性含氮物质，该类物质可以与在腐败过程中同时分解产生的有机酸结合形成一种称为盐基态氮(+NH4R-)的物质积累在冷鲜牛肉中[21]，导致TVB-N值上升。第15天时，对照组的TVB-N值超出标准范围，达到20.30 mg/100 g，属于不新鲜肉。第20天时，浓度为0.04 g/100 mL和浓度为0.08 g/100 mL的TVB-N值分别为20.76、20.09 mg/100 g，超出标准范围，而浓度为0.06 g/100 mL的TVB-N值为17.47 mg/100 g，达到二级鲜度。在第25天时，浓度为0.06 g/100 mL的TVB-N值为20.01 mg/100 g，超出标准范围，为不新鲜肉。由此可见，各处理组对TVB-N值均有抑制作用，其中浓度为0.06 g/100 mL时，抑制效果最好。

图1 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间TVB-N值的影响Fig.1 Effects of chitosan oligosaccharide on TVB-N of beef during storage

2.2 壳寡糖处理对冷鲜牛肉TBARS的影响

不饱和脂肪酸大量存在于冷鲜牛肉中，被氧化后会产生降解产物丙二醛(malondialdehyde，简称MDA)。此产物能与硫代巴比妥酸TBA反应生成稳定的红色复合物，可用来评价冷鲜牛肉在贮藏过程中的质量变化[22]。

由图2可知，各处理组的TBARS值都随着贮藏时间的延长逐渐呈上升趋势。从第5天开始，对照组的TBARS值明显高于各处理组的TBARS值；第15天后，各处理组与对照组的TBARS值随着贮藏时间的延长而缓慢升高，说明在此期间冷鲜牛肉的氧化产物在不断的增加；第25天时，浓度为0.04、0.06、0.08 g/100 mL及对照组的TBARS值分别为0.29、0.28、0.31、0.32 mg/kg。在整个贮藏期内，各处理组的TBARS值均低于对照组，说明壳寡糖对冷鲜牛肉的TBARS值的上升有一定的抑制作用，起到抗氧化的作用，达到了抑制脂肪氧化的目的。其中，浓度为0.06 g/100 mL对冷鲜牛肉处理的抗氧化效果最好。

图2 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间TBARS值的影响Fig.2 Effects ofchitosan oligosaccharide on TBARS of beef during storage

2.3 壳寡糖处理对冷鲜牛肉色差的影响

色泽是影响消费者购买力的重要影响因素之一。由图3可知，各处理组与对照组的L*值都随着贮藏时间的延长而逐渐减小。

图3 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间L*值的影响Fig.3 Effects ofchitosan oligosaccharide on L*of beef during storage

在第20天后，0.06 g/100 mL处理的冷鲜牛肉的L*值高于其他2个处理组和对照组，具有较好的光泽。由图4可知，各处理组与对照组的a*值都随着贮藏时间的延长而逐渐减小。在第10天时，对照组的a*值下降的趋势较快，a*值达到了14.68，肉色呈不新鲜的状态，从第15天开始，对照组的a*值迅速下降低于各处理组的a*值，说明各处理组对冷鲜牛肉均有一定的护色效果。第20天时，浓度为0.08和0.04 g/100 mL处理组的a*值分别为14.20、14.25，均发生了褐变，说明浓度的添加量或大或小都有可能导致护色效果不佳。在第25天时，浓度为0.06 g/100 mL处理的冷鲜牛肉肉色发生褐变，其a*值达到14.69，肉色呈不新鲜的状态，但与对照组相比较，有效地抑制了褐变。由图5可知，在0～5 d期间，各处理组和对照组的b*值相差不大，在第10天之后，对照组的b*值低于各处理组,浓度为0.06 g/100 mL的b*值高于浓度为0.04 g/100 mL和0.08 g/100 mL处理组。综合L*、a*和b*值的测定结果，说明了浓度为0.06 g/100 mL对冷鲜牛肉护色效果更好。

图4 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间a*值的影响Fig.4 Effects of chitosan oligosaccharide on a*of beef during storage

图5 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间b*值的影响Fig.5 Effects of chitosan oligosaccharide on b*of beef during storage

2.4 壳寡糖处理对冷鲜牛肉metMb%的影响

冷鲜牛肉的高铁肌红蛋白含量是评价冷鲜牛肉颜色的指标之一，影响冷鲜牛肉的metMb%的原因有很多，如冷鲜牛肉样品的本身新鲜程度、O2、贮藏温度、微生物繁殖等。当肉制品中metMb%超过40%时，肉的颜色就会表现为褐色[23]。

由图6可知， 各处理组与对照组的metMb%随着贮藏时间的延长逐渐上升。在第0～20 d时，对照组的metMb%均高于各处理的metMb%差异较为明显。在第15天时，对照组的metMb%超过40%，肉的颜色发生褐变，而各处理组的metMb%仍未超过40%。在第20天时，各处理组的metMb%分别为48.05%、46.28%、46.78%，肉的颜色发生褐变，颜色为不新鲜状态，其中浓度为0.06 g/100 mL的metMb%较低。从第20天开始，对照组与各处理组的metMb%的差别不大。

图6 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间metMb%的影响Fig.6 Effects of chitosan oligosaccharide on metMb% of beef during storage

2.5 壳寡糖处理对牛肉质构的影响

硬度是牛肉品质参数中对口感影响最大的指标，直接影响肉的嫩度。由图7可知，冷鲜牛肉的硬度随着贮藏时间的延长，呈上升趋势。从第10天开始，对照组的硬度值高于各处理组的硬度值，说明肌肉内的嫩化作用是由内源蛋白酶从细胞开始发生，并逐渐作用于表面。浓度为0.06 g/100 mL对冷鲜牛肉处理的硬度值波动最小。由图8和图9可知，冷鲜牛肉的黏性和弹性随着贮藏天数的延长，均呈下降趋势且变化相近。综合硬度、弹性和黏性3个指标，说明壳寡糖对冷鲜牛肉的硬度、黏性和弹性的影响不大。

图7 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间硬度值的影响Fig.7 Effects of chitosan oligosaccharide on hardness of beef during storage

图8 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间弹性值的影响Fig.8 Effects of chitosan oligosaccharide on elasticity of beef during storage

图9 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间黏性值的影响Fig.9 Effects of chitosan oligosaccharide on viscosity of beef during storage

2.6 壳寡糖处理对冷鲜牛肉菌落总数的影响

测定牛肉贮藏过程中菌落总数的变化可以反映牛肉肉质腐败的情况。由图10可知，各处理组与对照组随着贮藏时间的延长，菌落总数均呈上升趋势，但各处理组的菌落总数均低于对照组，这是因为壳寡糖分子结构表面上的游离氨基使其具有多聚阳离子性，可以与微生物细胞表面产生的脂多糖、糖醛酸磷壁质等酸性物质形成复杂的高分子电解质，使细胞的渗透性增大，造成细胞内物质泄漏，生长被抑制或死亡，从而抑制了细菌的繁殖[24]。在第20天时，对照组的菌落总数的值为6.53 lg(CFU/g)，超出标准；在第25天时，浓度为0.04、0.06和0.08 g/100 mL的菌落总数的值分别为6.59、6.27和6.66 lg(CFU/g)，均超出标准，其中浓度为0.06 g/100 mL的菌落总数的对数值最小。可见，3种浓度的壳寡糖均有抑菌作用，而其中浓度为0.06 g/100 mL的抑菌效果最为明显。

图10 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间菌落总数的影响Fig.10 Effects of chitosan oligosaccharide on total viable count of beef during storage

2.7 壳寡糖处理对冷鲜牛肉大肠杆菌的影响

大肠菌群是评价食品卫生质量的重要指标之一。由图11可知，各处理组与对照组随着贮藏时间的延长，大肠菌群数量均呈上升趋势。第5天开始，对照组的大肠杆菌数量均高于各处理组的大肠杆菌数量，这是由于壳寡糖进入菌体后，能阻断RNA的合成，降低其细胞的活性，从而抑制了大肠菌群数量的上升[25]。在0～15 d时，各处理组之间的大肠菌群数量变化差异不明显。第15天时，对照组的大肠杆菌的值为6.09 lg(CFU/g)，已经超标，属于变质肉。在第25天时，浓度为0.04、0.08 g/100 mL的大肠杆菌的值分别为6.41 lg(CFU/g)和6.45 lg(CFU/g)，大肠菌数均超标；在第30天时，浓度为0.06 g/100 mL的大肠杆菌数量的值为6.77 lg(CFU/g)，超出标准。实验表明，各处理组均有抑制大肠杆菌数量上升的作用，其中浓度为0.06 g/100 mL的抑菌效果最好。

图11 壳寡糖处理对牛肉在贮藏期间大肠杆菌的影响 Fig.11 Effects of chitosan oligosaccharide on Escherichia coli of beef during storage

3 结论

壳寡糖对冷鲜牛肉具有保鲜作用，各组的保鲜效果为：0.06 g/100 mL 壳寡糖处理> 0.08 g/100 mL 壳寡糖处理> 0.04 g/100 mL 壳寡糖处理> 对照组，其中质量浓度为0.06 g/100 mL壳寡糖的保鲜效果最好。试验结果表明，对照组冷鲜牛肉在第10天时，TVB-N值为16.04 mg/100 g，菌落总数为5.47 lg(CFU/g)，大肠杆菌数为5.53 lg(CFU/g)，均未超出国家标准；但在第15天时， TVB-N值为20.31 mg/100 g，菌落总数为6.16 lg(CFU/g)，大肠杆菌数为6.10 lg(CFU/g)，超出国家标准，可得出冷鲜牛肉在未经壳寡糖处理时的货架期在0～10 d。0.06 g/100 mL壳寡糖处理的冷鲜牛肉在第20天时，TVB-N值为17.47 mg/100 g、菌落总数为6.27 lg(CFU/g),大肠杆菌数为6.01 lg(CFU/g)，能有效地抑制肉糜脂肪氧化程度(TBARS)值和硬度的上升，抑制亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)、弹性和黏性的下降，对高铁肌红蛋白含量(metMb%)无明显抑制作用；但在第25天时，TVB-N值为20.01 mg/100 g、菌落总数值为6.27 lg(CFU/g)，大肠杆菌数为6.09 lg(CFU/g)，已超出国家标准。综合以上理化指标和微生物指标判断，壳寡糖质量浓度为0.06 g/100 mL时，具有较好的保鲜效果，从原来的货架期的10 d延长至20 d，大大提高了经济价值。

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Effects of chitosan oligosaccharide on preservation of cold fresh beef

GUO Xin-ying1,LIU Cheng-hui1*,YOU Xiao-hong2,DAI Xiang-ying1, LIANG Shu1,ZHONG Xiao-wen1

1(College of Life Science,Dalian Minzu University,Dalian 116600,China) 2(Dalian Glycobio Co.,Ltd.,Dalian 116600,China)

The objective of the work was to investigate the effect of chitosan oligosacchar on the quality of cold fresh beef. Cold fresh beef was treated with different concentrations of chitosan oligosacchar (0, 0.04, 0.06 and 0.08 g/100 mL) and subsequently stored 0-4 ℃ for 30 days. Total volatile basic nitrogen (TVB-N) value, meat fat oxidation degree (TBARS) value, metMb % value, color and texture characteristics, and the total viable count (TVC) andEscherichiacolicount of the microbiological index were tested on the treated and the control samples at five-day intervals during the storage. Results showed that TVB-N, TBARS, met Mb %, hardness, TVC and Escherichia coli count of cold fresh beef presented an increasing trend with the extension of storage time. At the same time,L*,a*andb*value, elasticity and viscosity decreased gradually. All the tested parameters changed more slowly in the experimental groups than in the control group. Chitosan oligosacchar at 0.06 g/100 mL was the most effective. At the 20th days，TVB - N value was 17.47 mg/100 g, the total viable count was 5.18 lg (CFU/g) and the value of Escherichia coli count was 5.35 lg (CFU/g), all three indexes were met with the national standard. As a result, the shelf-life was extended from 10 d to 20 d, and the color and nutrients were remained unchanged.

chitosan oligosaccharide; cold fresh beef; preservation; shelf-life

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201610033

本科(刘程惠工程师为通讯作者，E-mail：liuchenghui@dlnu.edu.cn)。

大学生创新创业训练计划(Y201503040)；“太阳鸟”学生科研项目(tyn2015096)

2016-01-29，改回日期：2016-04-11