明胶涂膜保持猪背最长肌冷藏期间新鲜度

王 玮，梁丽姣，沈 娟，葛毅强，汤晓燕，周光宏※

0 引 言

肉类腐败主要归因于微生物和化学因素[1]。微生物导致的肉类腐败通常是由于肉类在消费者购买前后加工处理不当所致，一般可采用热处理或添加防腐剂等方式来抑制或阻止微生物的生长繁殖[2-3]。而肉类的化学性腐败通常是由蛋白质和脂肪氧化而引起的，其主要受到肉类成分，加工方式和储藏环境的影响[4]。还有研究表明，肉类氧化可引起质构、风味、色泽等品质的劣变[5]。迄今，研究者已通过不同途径或采用各种技术来控制肉类的氧化反应[6]，但其仍旧是肉类产业关注的焦点和热点问题。

目前，抗氧化剂和包装技术已广泛应用于肉类产业，其对维系肉品品质有着极其重要的作用。但鉴于抗氧剂消耗量大、包装材料成本高及效率低等原因，肉类产业现急需一种方便快捷、低成本和低风险的技术。而可食性涂膜作为当前食品包装行业的热门技术，可以有效地解决上述问题，并且利用其代替传统的塑料包装也是包装行业未来发展的必然趋势[7-8]。目前肉类冷藏保鲜中常用的涂膜物质主要有壳聚糖、海藻酸钠、大豆蛋白和魔芋胶等，而明胶因其良好的成膜性、生物兼容性及可降解性，也具有作为可食性包装膜的潜力[9]。本研究旨在模拟猪肉在零售展示期间氧化稳定性和新鲜度的变化情况，选用猪背最长肌为材料，研究其经明胶涂膜处理后冷藏期间氧化稳定性和肉色的变化情况，为利用明胶涂膜技术降低肉类脂肪和蛋白质氧化，维系肉品色泽以及延长其货架期提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

1.2 仪器设备

色差计（CR-400，日本Konika Minolta公司）；紫外可见分光光度计（Lambda 25，美国Perkin Elmer公司）；分散机（T25digital ULTRA-TURRAX®，德国IKA公司）；超纯水系统（arium® pro，德国Sartorius公司）、台式冷冻离心机（Centrisart®D-16C，德国Sartorius公司）、电子天平（CPA124S，德国 Sartorius公司）；精密酸度计（PHS-2C，上海雷磁仪器厂）；应变控制式无侧限压力仪（YYW-2，南京土壤仪器厂有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 明胶涂膜处理

将猪背最长肌切成10 cm×5 cm×2 cm的长方体，立即进行明胶涂层处理。明胶浓度分别设定为10%和20%，浸没时间为5 s，涂膜液温度为60℃。每个处理设3个重复，另设未经明胶涂膜处理的样品为对照组。所有样品经明胶涂层处理后，将其取出沥干并进行称重，然后置于托盘中4℃条件下无包装冷藏7 d。

1.3.2 加压失水率测定

沿肌纤维垂直方向取1 cm厚，直径2.523 cm（圆面积为5.0 cm2）的圆形肉柱，称质量，然后用双层纱布包裹，再用18层吸水纸包裹，加压35 kg保持5 min，去除纱布、吸水纸后称重。计算公式如下

其中W0为样品的加压前质量（g）；Wn为冷藏第n d后样品的加压后质量（g）。

汉字不仅是表情达意的交流工具，更是中华文化的重要载体，一个字即是一方天地。观“旦”字，旭日东升，跃于海面，几笔勾勒出“一轮顷刻上天衢”的喜人景象；观“武”字，定功戢兵，止戈为武，形象传达出古人“兵气销为日月光”的和平愿望。正如鲁迅所言，汉字书法“不是诗却有诗的韵味，不是画却有画的美感”，一撇一捺蕴含一种精神。我们甚至可以说，中华民族千百年来的审美旨趣、哲学思考都能从这些方块字中找到索引。

1.3.3 脂肪氧化测定

参考Zhang等的方法[10]，略作修改。取2.0 g肉样切碎，加入20 mL蒸馏水，12 000 r/min匀浆60 s。取0.2 mL匀浆液置于试管中，依次加入0.2 mL 8.1% SDS溶液、1.5 mL 20%醋酸缓冲液和1.5 mL 0.8%TBA溶液，用蒸馏水补足至4 mL，混匀。取4 mL混合液95 ℃水浴加热1 h，当溶液颜色变为粉红色，立即用冰水混合物将其冷却10 min，加入1 mL蒸馏水和4 mL体积比为1∶15的吡啶和正丁醇的混合物，振荡混匀，4 000 r/min离心10 min，取上清液，在532 nm处测定其吸光值。用1,1,3,3-四乙氧基丙烷做标准曲线，硫代巴比妥酸反应值（thiobarbituric acid reactive substances, TBARS）以每千克肉样中所含丙二醛（malondialdehyde, MDA）的质量（mg）表示。

1.3.4 血红素铁（heme iron,HI）测定

参考Hornsey方法[11]，略作修改。取2.0 g肉样切碎，加入9 mL酸化丙酮溶液（体积分数90%丙酮、8%蒸馏水和2%HCl，）混合均匀，避光室温反应1 h，4 000 r/min离心10 min，取上清液，在640 nm处测定其吸光值A640。计算公式如下

1.3.5 蛋白质氧化测定

参考Rodríguez-Carpena等的方法[12]，略作修改。取2.0 g肉样切碎，加入20 mL 20 mmol/L pH值6.5的磷酸钠缓冲液中，9 000 r/min匀浆60 s。取2份0.2 mL匀浆液分别置于2个试管中，分别加入1 mL 10%TCA，12 000 r/min离心5 min，弃上清液。在一份沉淀中加入1 mL HCl，另一份沉淀中加入1 mL 0.2%DNPH（溶于2 mol/L HCl），振荡混均，室温反应1 h，每隔10 min振荡10 s。再在2个试管中分别加入 1 mL 10%TCA，12 000 r/min离心5 min，弃上清液后加入1 mL体积比为1∶1的乙醇和乙酸乙酯混合物，12 000 r/min离心洗涤沉淀5 min，去除残留的 DNPH，重复 2次。将洗净后的沉淀溶于 2 mL 6 mol/L盐酸胍（溶于20 mmol/L pH值6.5的磷酸钠缓冲液），振荡混均，12 000 r/min离心2 min，除去不溶性杂质。加入HCl的试管中的溶液在280 nm处测定吸光值，用于测定蛋白质浓度；加入 DNPH的试管中的溶液在370 nm处测定吸光值，用于测定蛋白质羰基含量。用牛血清白蛋白做标准曲线，结果用每毫克蛋白质中所含的羰基（nmol）表示。

1.3.6 挥发性盐基氮（TVB-N）测定

参照GB/T 5009.228-2016《食品中挥发性盐基氮的测定》中半微量定氮法测定。肉类新鲜度评判标准如下：一级鲜度≤150 μg/g；二级鲜度≤200 μg/g；变质肉＞200 μg/g。

1.3.7 肉色测定

使用色差仪测定样品的红度（a*），光源 D65，测量直径 8 mm。色差仪在测定前，用标准白板校正色差计（Y=97.83，x=-0.43，y=1.98），每个样品取3个点测定。

1.3.8 高铁肌红蛋白（metmyoglobin，MetMb）含量测定

参考Krzywicki方法[13]，略作修改。取2.0 g肉样切碎，加入预冷至4℃的20 mL 40 mmol/L pH值6.8磷酸盐缓冲液，13 500 r/min 匀浆30 s，10 000 r/min 4℃离心20 min，用滤纸过滤取上清液。测波长为525、545、565、572 nm的吸光值分别表示为A525、A545、A565、A572。计算MetMb含量公式如下

1.3.9 数据分析

使用Microcal Origin 7.5软件分析数据并制图，数据分析采用方差分析（ANOVA）。试验均做 3次重复，以均值±标准差（SD）表示。

2 结果与讨论

2.1 明胶浓度和冷藏时间对加压失水率的影响

明胶浓度和冷藏时间对肉样的加压失水率影响如图1所示。

图1 明胶浓度和冷藏时间对加压失水率的影响Fig.1 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on pressing water loss rate

从整个冷藏过程来看，对照组的加压失水率在 10%至 55%之间。与对照组相比，明胶涂膜处理阻止了肉样失水，并在第7 d时其失水率明显低于对照组（P<0.05）。此外，从图 1还可以看出，随着冷藏时间的延长，对照组加压失水率的增加幅度要大于明胶涂膜组，但不同浓度明胶包被组的加压失水率之间无显著差异（P>0.05）。据报道，明胶经加热处理后可使原来藏在其分子内部的疏水性氨基酸（如脯氨酸和亮氨酸）暴露在分子表面，提高膜层的阻水性；同时也有助于明胶分子间的相互作用，其形成的网络状结构可有效阻隔水分子穿过膜层[14]。以上研究表明，明胶涂膜处理可有效降低猪肉的水分流失，而且10%明胶涂膜处理就足以降低猪肉的加压失水率。

2.2 明胶浓度和冷藏时间对脂肪氧化的影响

TBARS值可用于评价脂肪的最终氧化程度，其值越大，肉类的酸败程度越严重[15]。当TBARS值超过0.5 mg/kg时，脂肪氧化正在进行；当TBARS值超过3 mg/kg时，可判定肉类已氧化酸败[16]。从图 2可以看出，明胶涂膜组和对照组的 TBARS值均随着冷藏时间的延长而明显增加（P<0.05）。在冷藏起始阶段，明胶涂膜组和对照组的 TBARS值之间无显著差异（P>0.05）。而肉样在冷藏第3、5和7 d时，明胶包被组的TBARS值均明显低于对照组（P<0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其 TBARS值之间无显著差异（P>0.05）。此外，肉样在冷藏第5 d时，明胶包被组的TBARS值均小于3 mg/kg，远低于对照组（P<0.05），这表明明胶分子间所形成的氢键可降低氧气透过率，可减缓肉样脂肪氧化、酸败的速率[17]。

图2 明胶浓度和冷藏时间对TBARS值的影响Fig.2 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on TBARS value

2.3 明胶浓度和冷藏时间对HI质量分数的影响

从图3可知，明胶涂膜组和对照组的HI质量分数均随着冷藏时间的延长而降低。这可能是由于HI随着时间的推移逐渐转化为非血红素铁（non-heme iron, NHI），而NHI也是肉类脂肪氧化的重要催化剂，可加速脂肪氧化的速度[18-19]。在冷藏起始阶段，明胶涂膜组与对照组的HI质量分数之间无显著差异（P>0.05）。而肉样在冷藏第3、5和7 d时，明胶涂膜组的HI质量分数均显著大于对照组（P<0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其 HI质量分数之间无显著差异（P>0.05）。此外，肉样在冷藏0～5 d时，明胶涂膜组的HI质量分数均随着冷藏时间的延长而明显降低（P<0.05），之后随着时间的延长而略微降低（P>0.05）。本试验中NHI质量分数的变化情况与肉样的脂肪氧化情况相反，NHI质量分数越低，脂肪氧化程度越严重。

图3 明胶浓度和冷藏时间对血红素铁质量分数的影响Fig.3 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on heme iron mass fraction

2.4 明胶浓度和冷藏时间对蛋白质氧化的影响

蛋白质羰基是反应蛋白质氧化程度的重要理化指标。蛋白质氧化程度越高，其羰基也就越高[20]。如图 4所示，明胶涂膜组和对照组的羰基均随着冷藏时间的延长而明显增加（P<0.05），这表明蛋白质随着冷藏时间的延长，其氧化程度增加。在冷藏起始阶段，明胶涂膜组和对照组的羰基之间无显著差异（P> 0.05）。而肉样在冷藏第3、5和7 d时，明胶涂膜组的羰基均明显小于对照组（P<0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其羰基之间无显著差异（P> 0.05）。文献显示，明胶具有良好的隔绝氧气能力，从而能有效降低蛋白质的氧化反应[17]。此外还有研究指出，蛋白质氧化可引起肉品系水力的减弱，致使肉品的失水率增加[21]。这与本试验中蛋白质羰基和失水率的变化情况相吻合。

图4 明胶浓度和冷藏时间对蛋白质羰基的影响Fig.4 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on protein carbonyl

2.5 明胶浓度和冷藏时间对TVB-N值的影响

TVB-N作为判定鲜肉品质的重要指标，可用于鉴定肉的新鲜度，其值越小，表明肉越新鲜[22]。如图5所示，明胶涂膜组和对照组的TVB-N值均随着冷藏时间的延长而显著升高（P<0.05）。在冷藏起始阶段，明胶涂膜组和对照组的 TVB-N值之间无显著差异（P>0.05）。而肉样在冷藏第3、5和7 d时，明胶涂膜组的TVB-N值均明显小于对照组（P<0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其 TVB-N 值之间无显著差异（P>0.05）。此外，对照组的TVB-N值在冷藏第5 d时达到223.4 μg/g，已超出二级鲜度的界限，而明胶涂膜组的TVB-N值在冷藏第7 d时才略大于200 μg/g。由此推测，明胶因其具有良好的阻氧阻湿作用，可有效抑制细菌的生长繁殖，减缓蛋白质的分解速度。以上研究表明，明胶涂膜处理有效控制衡量肉品新鲜度的TVB-N值的增加，延长其货架期。

图5 明胶浓度和冷藏时间对TVB-N值的影响Fig.5 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on TVB-N value

2.6 明胶浓度和冷藏时间对肉色的影响

猪肉表面的红色可通过 a*值来直观地反映，a*值越高，肉样的红色越接近新鲜肉色[23]。如图 6所示，明胶涂膜组和对照组的 a*值均随着冷藏时间的延长而显著降低（P<0.05）。在冷藏起始阶段，明胶涂膜组和对照组的a*值之间无显著差异（P>0.05）。而肉样在冷藏第 3、5和 7 d时，明胶涂膜组的 a*值均显著高于对照组（P<0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其a*值之间无显著差异（P>0.05）。从图6还可以看出，与明胶涂膜组相比，对照组的 a*值下降幅度较大。本试验结果也证实了前人的研究，明胶涂膜处理有助于防止a*值下降，维系肉品色泽的稳定性[24]。

图6 明胶浓度和冷藏时间对a*值的影响Fig.6 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on a* value

据报道，a*值与肉样中MetMb质量分数密切相关，随着MetMb积累，a*值降低[25]。如图7所示，肉样在冷藏0～5 d时，明胶涂膜组和对照组中MetMb质量分数均随着冷藏时间的延长而显著升高（P<0.05），随后在冷藏第7 d时呈缓慢升高趋势（P>0.05）。分析其升高的原因可能是肉类氧化过程中产生的自由基破坏MetMb还原酶活性使得肉类在冷藏过程中形成的MetMb无法被及时还原，从而使MetMb质量分数随着冷藏时间的延长而增加[26-27]。从图7还可以看出，在冷藏起始阶段，明胶涂膜组和对照组中 MetMb质量分数之间无显著差异（P>0.05）。而肉样在冷藏第3、5和7 d时，明胶涂膜组的MetMb质量分数均明显低于对照组（P< 0.05），但不同浓度明胶涂膜组在整个冷藏期间其MetMb质量分数之间无显著差异（P>0.05）。由上述试验结果可推测出，明胶涂膜处理可有效降低猪肉冷藏期间的颜色褐变。

图7 明胶浓度和冷藏时间对高铁肌红蛋白质量分数的影响Fig.7 Effect of gelatin concentrations and refrigeration storage time on metmyoglobin mass fraction

3 结 论

1）明胶涂膜处理可有效降低猪肉的脂肪氧化、蛋白质氧化以及抑制非血红素铁的形成，从而减少猪肉不良气味的产生。

2）明胶涂膜处理还能有助于降低猪背最长肌的加压失水率，改善肉品色泽，减少MetMb积累，减缓TVB-N值的增加，在5 d内能较好地保持猪肉的新鲜度。

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