复合保鲜涂膜液对冷鲜牦牛肉保鲜及抗氧化效果的影响

侯晓卫,唐善虎,李思宁,王 柳,陈 驰,解冰心

(西南民族大学生命科学与技术学院,四川成都 610041)

复合保鲜涂膜液对冷鲜牦牛肉保鲜及抗氧化效果的影响

侯晓卫,唐善虎*,李思宁,王 柳,陈 驰,解冰心

(西南民族大学生命科学与技术学院,四川成都 610041)

本研究选用壳聚糖、茶多酚和乳酸链球菌素(Nisin)作为保鲜涂膜液,对牦牛肉保鲜进行了探讨。首先对单一防腐剂的保鲜效果进行评价,在此基础上,采用L9(34)正交实验法以菌落总数对数值、挥发性盐基氮值(TVB-N)和硫代巴比妥酸值(TBARs)为筛选指标,筛选出最佳复合保鲜涂膜液配比。结果表明:最佳复合保鲜涂膜液配比为壳聚糖0.9 g/100 mL,茶多酚0.9 g/100 mL,Nisin 0.005 g/100 mL,处理过牦牛肉第16 d时菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值、pH、感官评分值分别为(5.15±0.29) CFU/g、(9.05±2.01) mg/100 g、(0.274±0.018) mg/kg、(5.54±0.07)、(8.47±0.32)分,均显著低于(或高于)对照组(p<0.05),仍具有一级新鲜度,能够有效延长冷鲜牦牛肉的货架期。

牦牛肉,壳聚糖,茶多酚,Nisin,肉质

牦牛肉是一种高蛋白质,低脂肪,氨基酸丰富和种类齐全,安全绿色的高品质肉类[1]。随着人们生活水平的提高,牦牛肉消费量每年达500万t以上,且每年以20%左右的速度增加[2]。但是,由于牦牛大都繁衍生息在中国青藏高原及周围海拔3000 m以上高寒偏远地区[3]。交通不发达以及屠宰设施简陋导致不能及时冷冻的牦牛肉很容易受到微生物的污染腐烂变质;并且在长距离的运输过程中与空气接触,脂肪也容易氧化酸败,造成冷鲜牦牛肉的腐败。因此,如何延长冷鲜牦牛肉的货架期以解决贮存和运输中遇到的问题,已成为牦牛肉研究的重点。目前,国内外常用的肉类保鲜方法较多,其中之一是保鲜剂处理法。Darma dji[4]等认为壳聚糖能够抑制腐败菌的生长,对肉贮藏具有保鲜效果。在猪肉冷藏过程中,杨新磊等[5]采用茶多酚处理猪肉,延长了冷却猪肉的货架期。王吰[6]等通过Nisin生物保鲜剂处理冷却猪肉的方法,对延长冷却猪肉保鲜期具有一定效果。章薇[7]采用复合天然保鲜剂浸渍冷却鸡肉的方法,其最佳组合保鲜剂组保鲜至21 d。张淼[8]等采用复合香辛调味料腌制牦牛肉的方法,探讨了复合香辛调味料对牦牛肉的冷藏保鲜。壳聚糖因其成膜性和抑菌特性,从而对肉品有保鲜的作用[9]。

茶多酚可干扰微生物生长和繁殖,抑制酶活及抗氧化作用,进而可延长肉品的货架期[10];Nisin可抑制细胞壁中肽聚糖的生物合成,引起细胞裂解,达到保鲜效果[11]。然而,采用壳聚糖、茶多酚、Nisin复合保鲜剂延长冷鲜牦牛肉货架期的研究鲜有报道。本实验将不同浓度壳聚糖、茶多酚、Nisin对冷鲜牦牛肉进行处理,探讨对冷鲜牦牛肉的菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值、pH、感官评分变化,通过单因素实验选出三种保鲜剂最适浓度,然后采用L9(34)正交实验方法,选出这三种保鲜涂膜液最佳复合配比,以期延长冷鲜牦牛肉货架期。

表2 牛肉新鲜度感官指标评定标准Table 2 Criterions for sensory evaluation of yak meat freshness

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜牦牛肉 购于红原县国中食品有限公司；壳聚糖、茶多酚、Nisin 均为食品级;平板计数琼脂培养基 生物试剂;氧化镁,硫代巴比妥酸,硼酸,三氯乙酸,氯化钠 分析纯。

HH-6型数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;UV-1000型紫外分光光度计 翱艺仪器有限公司;DHP-9052型电热恒温培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司;PL303型电子天平 梅特勒-托利多(上海)有限公司;便携式pH HANNA仪器有限公司;SW-CJ-1F型超净工作台 苏净集团安泰公司。

1.2 实验方法

1.2.1 肉样的处理 将冷冻牦牛肉缓慢解冻,用无菌刀迅速分割成大小约30 g的肉块备用。将肉块分别浸渍到120 mL不同浓度涂膜液中10 min,取出沥干20 min,放入已灭菌的培养皿中保鲜,用保鲜膜封口,贮藏于冰箱冷藏室。

1.2.2 单因素实验 采用单因素实验法,用不同浓度壳聚糖、茶多酚、Nisin处理冷鲜牦牛肉,在第9 d时取样测定各项理化指标。壳聚糖浓度设置为0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 g/100 mL;茶多酚浓度设置为0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 g/100 mL;Nisin浓度设置为0、0.002、0.004、0.006、0.008、0.010 g/100 mL。

1.2.3 正交实验 在单因素实验的基础上,以L9(34)正交设计方法优化壳聚糖、茶多酚和Nisin的最优组合水平,样品贮藏8 d后测定菌落总数、TVB-N值、TBARs值,作为保鲜效果的衡量指标。正交实验因素水平设置见表1。

表1 因素水平设置Table 1 Settings for factors and levels

1.2.4 验证实验 采用优化复合保鲜液,在第1、4、8、12、16 d测定肉样的菌落总数、TVB-N值、TBARs值、pH、感官评价验证正交实验,筛选最佳复合保鲜涂膜液。

1.2.5 指标测定

1.2.5.1 菌落总数的测定 参照食品微生物学检验菌落总数(GB4789-2010)测定。

1.2.5.2 pH的测定 称取25 g绞碎肉样,用便携式pH计测定pH,重复3次,取平均值。

1.2.5.3 TVB-N值的测定 参考半微量定氮法(GB/T5009.44-2003)进行测定。

1.2.5.4 TBARs值的测定 根据张宏博[12]等参考文献和GB/T5009.181-2003《猪油中丙二醛的测定》进行测定。准确称取剪碎的肉样10.0 g,置于100 mL三角瓶内,加入50 mL 7.5%三氯乙酸(0.1%EDTA),匀浆2 min,1000 r/min,离心20 min,用双层滤纸将上层液过滤两次。取滤液5 mL置于试管内,加入5 mL 0.02 mol/L TBA溶液,混匀,加塞,在90 ℃恒温水浴中反应40 min,取出后冷却至室温。用紫外分光光度计检测反应溶液在538 nm处的吸光值。TBARs的量以mg/kg表示,用1,1,3,3-四乙氧基丙烷制作标准曲线。

1.2.5.5 感官评价 在其他指标测定之前,由10人组成的感官评定小组对样品进行感官评价,取平均值。评定标准如表2所示[13]。

1.3 数据处理

所有样本重复3次,采用SPSS 19.0统计软件对单因素及正交实验测定结果进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 壳聚糖最佳浓度的确定

表3 壳聚糖涂膜在第9 d时指标测定的结果Table 3 The result of chiosan coating index determination in 9 days

注:右上角相同字母为差异不显著(p>0.05),不同字母为差异显著(p<0.05);表4、表5同。

表4 茶多酚涂膜在第9 d时指标测定的结果Table 4 The result of tea polyphenol coating index determination in 9 days

表5 Nisin涂膜在第9 d时指标测定的结果Table 5 The result of Nisin coating index determination in 9 days

壳聚糖涂膜在第9 d时指标测定的结果见表3,使用0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 g/100 mL壳聚糖浓度经实验发现,对照组肉样贮藏至9 d时已经腐败,菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值和pH分别为(6.35±0.14) CFU/g、(20.23±0.53) mg/100 g、(0.91±0.04) mg/kg、(5.88±0.03)。壳聚糖处理组的各项测定指标均显著低于对照组(p<0.05),说明壳聚糖对冷鲜牦牛肉有抑菌效果;随着壳聚糖浓度的增大保鲜效果越明显,在0.9 g/100 mL与1.2 g/100 mL的处理组之间无明显差异,表明浓度在0.9 g/100 mL左右已达到最优保鲜效果,与兰凤英[9]研究结果基本保持一致,其浓度为0.9 g/100 mL时的菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值和pH分别为(5.37±0.16) CFU/g、(12.50±1.28) mg/100 g、(0.66±0.02) mg/kg、(5.32±0.01),与其他各组相比差异显著(p<0.05),此时的肉仍在次鲜肉范围内,这说明0.9 g/100 mL的壳聚糖对冷鲜牦牛肉有一定的保鲜作用。

2.2 茶多酚最佳浓度的确定

采用0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 g/100 mL茶多酚浓度实验评价保鲜效果,在第9 d时指标测定结果见表4,对照组肉样已经不能食用,菌落总数对数值达到(6.28±0.36) CFU/g,TVB-N值为(18.24±0.50) mg/100 g、TBARs值(0.82±0.04) mg/kg和pH为(6.26±0.05)。随着茶多酚浓度增大其抗氧化效果越显著(p<0.05);但当茶多酚浓度为0.9～1.5 g/100 mL处理肉样时,其各项指标值下降趋势不显著(p>0.05),可能是因为其抗氧化效果已达到最优,从表4中可以看出浓度为0.9 g/100 mL茶多酚可达到最好的保鲜效果,这一结果与吴洁方[14]研究内容基本一致。

2.3 Nisin最佳浓度的确定

从表5可以看出,利用0、0.002、0.004、0.006、0.008、0.010 g/100 mL Nisin实验发现在第9 d时,对照组已经腐败,而Nisin处理组均显著低于对照组(p<0.05);随着浓度的增大保鲜效果越显著(p<0.05),在浓度0.006～0.010 g/100 mL Nisin抑菌和抗氧化效果逐渐下降,可能与Nisin保鲜效果已达到最优有关,在浓度为0.006 g/100 mL的菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值和pH相应增加(5.22±0.25) CFU/g、(16.92±0.44) mg/100 g、(0.66±0.02) mg/kg、(5.75±0.04),与对照组相比差异显著(p<0.05),这与王吰[6]研究0.006 g/100 mL Nisin可延长冷却猪肉货架期结果基本一致。

2.4 正交实验优化选取最佳组合

在初步确定了壳聚糖、茶多酚和Nisin单一因素使用效果的基础上,为了获得保鲜最优组合,利用正交设计优化了各因素水平,结果见表6。

表6 正交实验结果及直观分析表Table 6 Experimental results and range analysis for orthogonal array design

表7 L9(34)正交实验方差分析表Table 7 Variance analysis of orthogonal array design experimental results

注:*差异显著,p<0.05。菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值是判断复合涂膜液对牦牛肉保鲜效果的重要检测指标,它们的值越小则说明保鲜效果越好,反之则说明效果不佳。在贮藏期间,以各项分析指标的平均值与极差值作为评价标准进行分析。极差分析结果见表6,极差值(R)反映的是因素对检测指标的影响程度,R值越大,对保鲜效果影响越大。菌落总数对数值与TVB-N值对冷鲜牦牛肉保鲜效果影响的因素顺序:茶多酚>壳聚糖>Nisin;TBARs值对冷鲜牦牛肉保鲜效果影响的主次顺序:壳聚糖>Nisin>茶多酚。从方差分析结果(表7)可以得出保鲜涂膜液对冷鲜肉保鲜效果的显著水平,以菌落总数、TVB-N值来观察,壳聚糖、茶多酚影响显著(p<0.05),以TBARs值来观察,Nisin影响不显著(p>0.05);说明Nisin在复配比的保鲜效果不佳。根据表6各测定指标的K值确定各因素的最优水平组合:菌落总数:A2B2C1;TVB-N值:A2B2C3;TBARs值:A2B2C1。由于菌落总数、TVB-N值同TBARs值分析出来的最优配比并不一致,考虑到其菌落总数的影响较大。经综合平衡分析[15],得到优化组合为:A2B2C1,即壳聚糖0.9 g/100 mL,茶多酚0.9 g/100 mL,Nisin 0.005 g/100 mL。壳聚糖和茶多酚的菌落总数、TVB-N值及TBARs值随着浓度升高而平缓下降,在0.9 g/100 mL的浓度时,肉样达到保鲜效果较好;同样Nisin在0.005 g/100 mL的浓度时,保持较好的保鲜效果。由于此组合并不在表6所列的组合中,要对其进行验证。

2.5 最佳复合配比保鲜效果的验证

2.5.1 最佳复合配比下的冷鲜牦牛肉冷藏期间菌落总数对数值的变化 从图1可以看出,最佳保鲜涂膜液配比对菌落总数起到较大抑制作用。在贮藏期间对照组肉样的菌落总数对数值显著高于最优组(p<0.05)。在贮藏8 d时,对照组菌落总数对数值达到(6.81±0.26) CFU/g,已经腐败,而最优组菌落总数对数值在(3.95±0.25) CFU/g,仍然很新鲜,说明复合保鲜涂膜液保鲜效果较好。到第12 d,由于微生物的大量繁殖导致对照组完全腐败,而最优组菌落总数对数值12 d后开始有上升趋势,其菌落总数对数值在(5.15±0.29) CFU/g低于对照组,与对照组相比差异显著(p<0.05),保持冷鲜牦牛肉的新鲜程度,这与李巍[16]研究Nisin抑菌实验结果保持一致。因此,最优组合可以达到保鲜的效果。

图1 最佳复合配比对冷鲜牦牛肉冷藏期间的菌落总数对数值影响Fig.1 Effect of optimized compound natural preservative on the total bacteria count of yak meat during chill storage注:最佳复合配比即壳聚糖0.9 g/100 mL,茶多酚0.9 g/100 mL,Nisin0.005 g/100 mL;对照组为未进行涂膜处理。图2～图5同。

2.5.2 最佳复合配比下的冷鲜牦牛肉冷藏期间TVB-N值的变化 从图2可以看出,随着贮藏时间的延长,肉的TVB-N值增加,尤其对照组在第8 d的TVB-N值显著高于复合保鲜涂膜液处理组(p<0.05),这可能是因为肉中蛋白质在酶和微生物的作用下,被降解为氨及胺类代谢产物,使得挥发性盐基氮值呈上升趋势[17-18];其第8 d的TVB-N值就已经达到(19.22±1.33) mg/100 g,肉样有明显的臭味,已经腐败变质;而最优组TVB-N值仅为(7.55±1.43) mg/100 g,仍具有一级新鲜度,说明最优组对冷鲜牦牛肉的TVB-N值的增长有抑制作用。直到第16 d最优组的TVB-N值仅为(9.05±2.01) mg/100 g,与第1 d的TVB-N值(6.55±0.93) mg/100 g都在新鲜肉范围内,这与测定的菌落总数趋势相一致。因此,与对照组相比,最佳复合配比的保鲜效果很好。

图2 最佳复合配比对冷鲜牦牛肉冷藏期间的TVB-N值的影响Fig.2 Effect of optimized compound natural preservative on the TVB-N value of yak meat during chill storage

2.5.3 最佳复合配比下的冷鲜牦牛肉冷藏期间TBARs值的变化 硫代巴比妥酸值反映脂肪的氧化程度,脂肪氧化程度越高,其硫代巴比妥酸值越高[19]。从图3可以看出,随着贮藏时间的延长,肉样的TBARs值增加。在贮藏第1～8 d时,最优组的TBARs值无显著差异(p>0.05),从第12 d开始肉样的TBARs值差异较显著(p<0.05);在贮藏期间,对照组TBARs值呈现显著增长趋势,且显著高于最优组(p<0.05),原因可能是不饱和脂肪酸在氧的作用下发生了脂质氧化,其生成的醛和酮使得TBARs值升高[20-21]。对照组至第8 d已达到(0.797±0.022) mg/kg,依据新鲜肉制品的TBARs值标准,其值超过0.7～1 mg/kg即被认为氧化酸败[22];而最优组缓慢增长,到第16 d的TBARs值为(0.274±0.018) mg/kg,仍然在新鲜范围内,说明复合保鲜剂可以达到较好的抗氧化效果。

图3 最佳复合配比对冷鲜牦牛肉冷藏期间的TBARs值的影响Fig.3 Effect of optimized compound natural preservative on the TBARs value of yak meat during chill storage

图4 最佳复合配比对冷鲜牦牛肉冷藏期间的pH的影响Fig.4 Effect of optimized compound natural preservative on pH value of yak meat during chill storage

2.5.4 最佳复合配比下的冷鲜牦牛肉冷藏期间pH的变化 冷鲜牦牛肉在贮藏期间pH变化情况见图4,随着时间的延长,两组的pH均呈现上升趋势,并且对照组均显著高于最优组(p<0.05),可能是由于贮藏期间微生物生长分解蛋白质等产生的代谢产物使其值升高[23]。在贮藏初期,最优组肉样pH呈现出略有下降的趋势,原因可能是牦牛肉肌糖原经酶催化产生乳酸,致使牦牛肉冷藏初期呈弱酸性[6];从第8 d开始,最优组pH呈现上升趋势,可能是因为在随后的贮藏过程中,牦牛肉的内源蛋白酶以及微生物分泌出的蛋白分解酶来降解肌肉蛋白质,释放出碱性基团,导致pH上升[24-25]。在第12 d时,对照组的肉样已经完全腐败;而最优组在第16 d时的pH显著增加(p<0.05),其值为5.54±0.07,仍然保持新鲜程度。可见,复合保鲜涂膜液可达到保鲜效果,这一实验结果符合了王正云[26]等研究结论。

2.5.5 最佳复合配比下的冷鲜牦牛肉冷藏期间感官评分的变化 从图5可以看出,在贮藏过程中,冷鲜牦牛肉的感官分值随时间的延长逐渐降低,其中对照组在4 d后显著下降(p<0.05)。在第8 d时,对照组的感官指标显著低于最优组合处理组(p<0.05),肉表面部分变褐色,并且伴随着异味,汁液流失多,肉质松软;直至12 d后完全腐败,肉表面呈现黑褐色并伴有刺鼻的臭味。而最优组在冷藏8 d后还能保持其固有光泽和弹性,无异味,第16 d时最优组的感官评定分数为8.47±0.32分,其颜色呈淡红色,汁液流失较少,弹性较强,无异味,仍具有一级新鲜度。由此,可以看出最佳复合配比对延长冷鲜牦牛肉货架期有明显的效果。

图5 最佳复合配比对冷鲜牦牛肉冷藏期间的感官评分的影响Fig.5 Effect of optimized compound natural preservative on the sensory scores of yak meat during chill storage

3 结论

天然保鲜剂壳聚糖、茶多酚和Nisin对冷鲜牦牛肉贮藏保鲜作用明显,最佳复合配比为0.9 g/100 mL壳聚糖,0.9 g/100 mL茶多酚,0.005 g/100 mL Nisin,牦牛肉在贮藏16 d后菌落总数对数值、TVB-N值、TBARs值、pH、感官评分值均显著低于(或高于)对照组(p<0.05),有效减缓肉样变质速度,保持肉样新鲜度,延长肉品货架期。

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Effect of combined preservative coating solutions on yak meat quality and antioxidant activity

HOU Xiao-wei,TANG Shan-hu*,LI Si-ning,WANG Liu,CHEN Chi,XIE Bing-xin

(College of Life Science and Technology,Southwest University for Nationalities,Chengdu 610041,China)

Chitosan,tea polyphenol and Nisin were selected as coating preservation liquids. Effectiveness on the meat quality was evaluated based on studies designed with single factors and L9(34)orthogonal method. Total bacterial count,TVB-N and TBARs values were determined. The results showed that the optimal combination was 0.9 g/100 mL chitosan,0.9 g/100 mL tea polyphenols and 0.005 g/100 mL Nisin. By using this mixed coating liquid,the total bacterial count,TVB-N value,TBARs value,pH and sensory score values were(5.15±0.29) CFU/g,(9.05±2.01) mg/100 g,(0.274±0.018) mg/kg,(5.54±0.07),(8.47±0.32)at the 16th day,respectively,which were significantly lower or above than the control group. This study indicated that the chilled yak meat stored 16 days still had class-1 freshness,and the preservative coating combination could effectively prolong the shelf life of chilled yak meat.

yak meat;chitosan;tea polyphenols;Nisin;meat quality

2016-09-29

侯晓卫(1989-)，女，硕士研究生，研究方向：畜产品加工与安全，E-mail:905440424@qq.com。

*通讯作者:唐善虎(1964-)，男，博士，教授，研究方向：食品科学，E-mail:627885021@qq.com。

中央高校研究生创新型科研项目(CX2015SZ092)；国家科技支撑计划(2015BAD29B02)。

TS251.5+2

A

1002-0306(2017)07-0269-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.044