过热蒸汽对调理羊肉减菌效果的影响

侯成立, 赵梦雅, 吴立国, 宋 璇, 王文婷, 张德权

(中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工重点实验室,北京100193)

近年来,随着生活水平的提高和生活节奏的加快,人们开始追求营养、健康、快捷、方便的食品,消费者对肉品的食用方式趋于多样化、个性化,其中调理肉制品逐渐受到消费者的关注。调理肉制品(prepared meat products)是以畜禽肉为主要原料,绞制或切制后添加调味料、蔬菜等辅料,经滚揉、搅拌、调味或预加热等工艺加工而成,需在冷藏或冻藏条件下贮藏、运输及销售,食用前需经二次加工的非即食类肉制品[1]。调理肉制品种类繁多,在欧美、日本等发达国家已非常普及,目前在国内还在发展阶段。据估计,我国调理肉制品每年的增长速度超过10%,有着巨大的发展潜力。调理肉制品从原料到运输销售再到烹饪都处在一个全程低温链下,我国市场上调理肉制品主要是-20℃左右冻藏,尽管很好地控制微生物的生长,有效延长了产品货架期,但冷冻对产品风味、营养成分和外形等都有较大影响。目前,常见的高温杀菌技术均不适用于调理肉的加工,主要是采用添加乳酸链球菌素、茶多酚等食品防腐剂抑制细菌的生长繁殖[2-3],因此,货架期是制约调理肉产品销售的主要瓶颈之一。

过热蒸汽是指饱和蒸汽继续加热后,常压下温度高于沸点的无色透明的高温水蒸汽。过热蒸汽技术具有表面瞬时杀菌、缩短加热时间、提高出成率、脱油、减盐、抑制油脂氧化、改善食品质地等效果,已应用于肉类调理食品等食品加工领域[4-8]。目前,已有过热蒸汽对肉制品中外源添加细菌(如单增李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌)杀菌效果的相关研究[5-7],但过热蒸汽对原料肉中细菌的减菌效果尚不明确。本研究以调理羊排为研究对象,研究了不同温度过热蒸汽对调理羊肉菌落总数和微生物组成的影响,旨在为过热蒸汽在调理羊肉加工上的应用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

法式肋排样品采自内蒙古草原宏宝有限公司,真空包装,-20℃储藏。

TABLE-TOP 350型过热蒸汽烤制设备,日本Naomoto公司;DigiEye型电子眼,英国 Verivide公司;Himac CR22 GⅡ型低温冷冻高速离心机,日本日立公司;MS204S型电子天平,瑞士梅特勒-托利多公司;Ultra Turrax Disperser S25型匀浆机,德国IKA公司;MJ-Ⅱ型培养箱,上海一恒科技有限公司;冰温箱,日本松下电器产业株式会社;GeneAmpⓇ9700型PCR仪,美国ABI公司;NanoDrop 2000型超微量分光光度计,美国Thermo Scientific公司;MiSeq型平台,美国Illumina公司。

1.2 实验方法

1.2.1 调理羊肉的制备

将羊法式肋排放入托盘,用食用保鲜膜包裹,4℃缓化6 h。随后室温条件下放置12 h,加入1%食盐和0.05%黑胡椒4℃腌制6 h,中间翻打一次。

1.2.2 不同温度过热蒸汽处理调理羊肉

采用不同温度的过热蒸汽(180、300℃)处理调理羊排 0、15、30、45、60 s。 取样进行菌落总数和色泽的测定。

1.2.3 过热蒸汽处理调理羊肉贮藏实验

根据1.2.2的结果,将180℃过热蒸汽处理30、60 s和300℃过热蒸汽处理30、45 s的调理羊排,采用铝箔袋真空包装,4 ℃贮藏 0、7、14、21、28 d。 每个时间点取样进行菌落总数的测定。

1.2.4 菌落总数测定

采用平皿涂布法对调理羊肉样品中的菌落总数进行测定[9],略有修改。采用无菌剪刀取1 g调理羊肉,放入30 mL的无菌生理盐水中,采用匀浆机进行破碎,6 000 r·min-1,冰浴匀浆5 min。吸取1 mL匀浆液,加入到9 mL无菌生理盐水中进行倍比稀释;吸取100 mL稀释液均匀涂布在平板计数琼脂培养基上,37℃培养48 h,计算菌落总数,以lg(CFU/g)表示。

1.2.5 色泽测定

利用电子眼测定调理羊肉样品的色差值(L*,a*,b*),样品的图片由电子眼自带的相机获得。根据图片的取点得到所选区域样品的L*,a*,b*值,每个样品选取20个采样点[10]。

1.2.6 细菌组成测定

为解析调理羊肉在贮藏过程中细菌组成,选取贮藏21 d调理羊肉样品进行检测分析。采用FastDNA SPIN试剂盒(美国MP公司)提取样品中细菌总DNA,利用超微量分光光度计检测DNA浓度和纯度,用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA提取质量;选用 338F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′) 和 806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)为细菌特征引物对V3-V4可变区进行PCR扩增[11],PCR反应体系为20μL,扩增反应条件为：95℃,3 min;27×(95℃,30 s;55℃,30 s;72℃,30 s);72℃,10 min。利用凝胶回收方法对PCR产物进行纯化和定量,不同样品的PCR产物以等摩尔比的形式合并到一个试管中,以备焦磷酸测序分析。采样IlluminaHiSeq测序平台进行高通量测序,利用双末端测序(paired-end)的方法,构建小片段文库进行双末端测序。原始测序序列使用Trimmomatic软件质控[12],使用Flash软件进行拼接[13];采用UPARSE软件对OTUs(operational taxonomic units)进行聚类[14],利用RDP classifier对每条序列进行物种分类注释[15]。

1.2.7 数据处理与统计分析

采用Spss 17.0软件对实验数据进行单因素方差分析,采用Student-Newman-Keuls方法进行多重比较,p＜0.05为差异显著,数据以平均值±标准差表示。采用了R语言软件中单因素方差分析对细菌组成进行组间差异比较,p＜0.05为差异显著。

2 结果与讨论

2.1 过热蒸汽温度对调理羊肉菌落总数的影响

过热蒸汽处理对调理羊肉菌落总数的影响见图1。由图1可见,初始调理羊肉样品中菌落总数超过6 lg(CFU/g)。用过热蒸汽处理调理羊肉30 s,羊肉中的菌落总数迅速下降,菌落总数下降近3个对数单位,延长过热蒸汽处理时间到30～60 s,菌落总数变化不显著(p＞0.05)。用180℃与300℃的过热蒸汽对调理羊肉进行处理,二者减菌效果没有显著差异(p＞0.05);180℃过热蒸汽处理羊肉45 s以上,减菌效果不再有显著变化,而300℃过热蒸汽处理30 s以上,减菌效果不再有显著变化。本研究延长过热蒸汽的处理时间,羊肉中菌落总数并没有继续降低,仍接近2～3 lg(CFU/g)。过热蒸汽已被证实对单增李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌O157：H7等都有较好的杀菌效果[5,7,16-17],本研究结果表明,过热蒸汽对调理羊肉中的细菌也有较好的减菌效果。Ban等[7]研究表明,200℃过热蒸汽处理30 s可将杏仁和开心果中的单增李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌O157：H7等病原菌的数目降至1 lg(CFU/g)以内;Kondjoyan等[8]研究表明,过热蒸汽处理可将鸡皮内注射的单增李斯特菌下降5个数量级,控制在10～102CFU/g。本研究结果与之前的研究略有差异,其原因可能是试验样品中存在一些耐热的芽孢菌或酵母菌,同时由于解冻羊排室温放置12 h,一些细菌在肉内部进行生长繁殖,短暂瞬时杀菌不能对羊肉内部细菌进行较好地杀灭,而在实际生产中调理羊肉中的细菌主要分布在肉的表面,过热蒸汽对其减菌效果会更好。

图1 过热蒸汽处理对调理羊肉菌落总数的影响Fig.1 Effect of superheated steam treatment on aerobic plate count of prepared lamb

2.2 过热蒸汽温度对调理羊肉表面色泽的影响

过热蒸汽处理对调理羊肉色泽的影响见表1。如表1所示,与对照组相比,过热蒸汽处理可显著增加羊肉表面的亮度值L*,并降低红度值a*(p＜0.05),在同一过热蒸汽处理温度下不同处理时间对羊肉表面的亮度值L*和红度值a*影响不显著(p＞0.05);相同处理时间不同过热蒸汽温度,对调理羊肉表面的亮度值L*和红度值a*影响不显著(p＞0.05)。过热蒸汽处理调理羊肉30 s以上可以显著增加调理羊肉表面的黄度值b*(p＜0.05),180℃过热蒸汽与300℃过热蒸汽处理组间黄度值b*没有显著差异(p＞0.05);在相同过热蒸汽温度下,随着处理时间的增加,羊肉表面的黄度值b*增加,在处理30 s时趋于稳定。本研究中,经过热处理后的羊肉亮度值显著增加,红度值显著降低,与Li等[18]研究结果一致。其原因可能是加热引起羊肉肌红蛋白降解,脱氧肌红蛋白和氧合肌红蛋白降低,珠蛋白血色素、高铁血红蛋白和硫肌红蛋白增加,从而增加了反射光的能力[19-21]。

表1 过热蒸汽处理对调理羊肉表面色泽的影响Tab.1 Effect of superheated steam on surface color of prepared lamb

2.3 贮藏时间对调理羊肉菌落总数的影响

贮藏时间对调理羊肉菌落总数的影响如表2。由表2可见,随着贮藏时间的延长,调理羊肉中菌落总数逐渐增加,贮藏21 d时菌落总数超过7 lg(CFU/g),贮藏28 d时菌落总数超过8 lg(CFU/g)。180℃处理60 s和300℃处理30 s的调理羊肉,在相同的贮藏天数,两处理组之间差异不显著(p＞0.05);贮藏14 d时,两处理组调理羊肉中菌落总数在6 lg(CFU/g)左右。180℃处理30 s的调理羊肉真空包装贮藏7 d,其菌落总数低于5 lg(CFU/g),但贮藏14 d,其菌落总数高于6 lg(CFU/g)。300℃处理45 s的调理羊肉真空包装贮藏14 d,其菌落总数低于6 lg(CFU/g),显著优于180℃处理30 s调理羊肉中菌落总数(p＜0.05)。邱淑冰等[22]研究表明,冷藏温度下真空包装牛肉初始菌数为4.2 lg(CFU/g),贮藏7 d细菌总数接近6 lg(CFU/g),21 d时达到8 lg(CFU/g),由于本研究初始菌数较低,贮藏14 d时,菌落总数达到6 lg(CFU/g)。本研究中,调理羊肉贮藏28 d菌落总数约为8 lg(CFU/g),与其他研究报道一致,低温条件下,肉中微生物的最大生长量为7～9 lg(CFU/g)[22-23]。

表2 不同贮藏时间对调理羊肉菌落总数的影响Tab.2 Effect of different storage time on aerobic plate count of prepared lamb lg(CFU/g)

2.4 贮藏时间对调理羊肉细菌组成的影响

图2 贮藏21 d调理羊肉主要细菌属水平的相对丰度分布Fig.2 Relative abundance distribution of bacteria in prepared lamb for 21 days storage at species level

贮藏21 d调理羊肉主要细菌属水平的相对丰度分布见图2。由图2可知,调理羊肉样品中鉴定出的细菌在属水平主要为哈夫尼菌属-肥杆菌属(Hafnia-Obesumbacterium)、肉食杆菌属(Carnobacterium)、乳球菌属(Lactococcus)、不确定的肠杆菌科菌属(unclassified_f_Enterobacteriaceae)、沙雷氏菌属(Serratia)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、热死环丝菌属(Brochothrix)、漫游球菌属(Vagococcus)等。对不同处理间各菌属细菌丰度进行单因素方差分析,结果显示各处理间没有显著差异(p＞0.05)。肉食杆菌属、乳球菌属、乳酸杆菌属,假单胞菌属、热死环丝菌属、沙雷氏菌属等是已报道的存在于调理肉中的细菌[2-3,24-25]。本实验中丰度较高的哈夫尼菌属主要分布在人和动物的粪便,也分布在污水、土壤、水和乳制品中,可产组胺,引起低温贮藏肉制品腐败变质;一些乳球菌(如鱼乳球菌)是导致低温肉制品腐败的嗜冷乳酸菌[24]。梁荣蓉[2]研究表明,不同种类和不同生产环境的调理制品的菌群结构均存在差异,随着贮藏时间的延长,产品菌群结构相似性有增大趋势。本研究中不同过热蒸汽处理的调理羊肉贮藏21 d,各处理间没有显著差异,各处理中优势菌群基本一致。

3 结 论

过热蒸汽对调理羊肉有较好的减菌效果,180℃和300℃过热蒸汽处理30 s,调理羊肉中的菌落总数迅速下降,菌落总数下降近3个对数单位;过热蒸汽处理可显著增加羊肉表面的亮度值L*,降低红度值a*,过热蒸汽处理30 s以上可以显著增加黄度值b*;经过热蒸汽处理后的调理羊肉普通真空包装,冷藏货架期可达14 d;不同温度的过热蒸汽处理后的调理羊肉贮藏21 d,其菌群组成无显著差异。本研究可为过热蒸汽技术在调理肉制品加工中的应用提供技术依据和数据支持。