黑胡椒精油复合涂层对金华火腿理化特性及食用品质安全的影响

常 红，毕 耀，王 颖，潘道东，党亚丽，何 俊，曹锦轩*

（农产品质量安全国家重点实验室，浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211）

金华火腿是中国最著名的传统干腌肉制品之一，发酵时间长达数月，期间分解产生多种营养成分，色泽鲜艳，红白分明，以色、香、味、形“四绝”闻名于世[1]。传统金华火腿贮藏一般采用吊挂或者堆叠法暴露于空气中，火腿天然色素易于氧化导致产品色泽变暗、表面脱水、含盐量升高、质构变硬和可接受性降低[2-3]。此外，贮藏过程中霉菌等某些微生物易于生长，微生物内的脱羧酶表达导致火腿中游离氨基酸分解产生生物胺，使得产品存在一定的安全隐患[3]。不当贮藏引起的脱水、褪色、微生物超标和生物胺积累等严重影响了金华火腿的产品品质，制约了产业的发展[4]。因此，通过一定的工艺处理提高产品可接受度和食用品质安全有着极大的意义。

研究表明，可食性薄膜和保护性涂层在肉制品氧化、褪色、水分损失和微生物污染引起的异味等方面起到了重要的抑制作用[5]。目前，西班牙和意大利火腿加工过程中，涂层法是常用的品质改良方法，在成熟期的火腿表面涂抹一层阻隔介质，可降低火腿半膜肌与空气的接触面积，从而减少火腿水分散失，维持产品的品质稳定[6]。动植物油及淀粉、壳聚糖是常用的火腿涂层介质[7]，然而这些涂层存在成膜性差、保水性差以及抗菌范围窄等不足[8]。植物精油是一类植物次生代谢产物，有研究表明其具有抑菌[9]及抗氧化[10]的作用，已被开发应用于肉制品的保藏[11]。其中，黑胡椒精油（black pepper essential oil，BPEO）作为世界上最受欢迎的肉类调料之一，主要成分是胡椒碱和胡椒碱异构体，还有单帖和半萜类化合物[12]，具有良好的抗菌和抗氧化作用[9,13-14]。王颖等[10]的研究结果表明BPEO具有良好的抗氧化活性，对食品污染菌也有着明显的抑制作用。Zhang Jing等[15]研究BPEO对鲜猪肉贮藏品质的影响，结果表明革兰氏阴性菌比革兰氏阳性菌对BPEO更敏感。将精油与可食性膜制备成复合涂层，具备潜在预防脱水、褪色、微生物超标和生物胺积累等作用[16-17]。但是将BPEO用于火腿涂层中提高食用品质安全的研究较少。因此，本研究拟采用4 种涂层处理金华火腿表面，评价其贮存4 个月后色泽、水分质量分数、pH值、菌落总数以及生物胺含量等理化特性及食用品质安全的变化，以期为工业生产实际应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

传统金华火腿（NaCl质量分数为13%）购自于金华宗泽火腿有限公司，采用自然发酵条件下加工而成[18]。

BPEO（纯度不低于98%，4 ℃避光保存） 意大利Moellhausen S.p.A.公司。在使用前，用体积分数20%的乙醇溶液将BPEO稀释至体积分数分别为0.05%和0.1%。

丙酮（色谱纯） 杭州高晶精细化工有限公司；乙腈（色谱纯） 上海安谱实验科技股份有限公司；高氯酸、丹磺酰氯等试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Allerga冷冻离心机 美国贝克曼库尔特公司；WH966漩涡搅拌器；M124A电子精密天平、pH计 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；恒温水浴锅 天瑞仪器有限公司；高效液相色谱仪 美国安捷伦公司；CR-400色差仪 日本柯尼达美能达公司；Micropro2000Reader酶标仪 瑞士Tecan公司；XHF-D高速分散器 宁波新芝生物科技公司；Milli-Q型超纯水制备系统 德国Merck公司。

1.3 方法

1.3.1 涂抹液的制备

根据不同的涂抹混合物，将20 只火腿分为4 组：对照组（不涂抹）、基础配方涂层（base formula coating，BC）组、低剂量黑胡椒精油复合涂层（low-dose BPEO containing composite coating，LBPEOC）组、高剂量黑胡椒精油复合涂层（high-dose BPEO containing composite coating，HBPEOC）组。基础配方包括750 g面粉、375 mL植物油、375 g猪油、75 g β-环糊精；LBPEOC、HBPEOC组在基础配方上，再分别加上0.6 mL的0.05% BPEO和0.1% BPEO。

具体涂抹液的制作方法：将猪油在40 ℃熔化，加入面粉、植物油和β-环糊精，用玻璃棒搅拌均匀，最后将BPEO加入混合物中混匀制备成涂抹液。

1.3.2 火腿取样、涂层和样品制备

将火腿表面的氧化层剔除，然后按照分组用小刷子将制备的涂抹混合物均匀地涂在火腿表面，厚度约为0.5 cm，平摊，室温25 ℃和相对湿度60%～70%下贮藏4 个月。各组均按照每100 g火腿2.1 mL涂抹液进行涂抹。贮存4 个月后，从每组5 条火腿中取出5 块股二头肌条，采集肌肉条进行指标测定。所有样品待测定色泽后，切成小块（约1 cm×1 cm×1 cm）测定水分质量分数、pH值、菌落总数及生物胺。

1.3.3 水分质量分数测定

按照GB/T 9695.15—2008《肉与肉制品 水分含量测定》测定水分质量分数。每组平行测定5 次。

1.3.4 色泽测定

使用色差仪对样品进行亮度（L*）、红度（a*）和黄度（b*）的测定，使用前对仪器进行校准。参数光源设置为D65，测定直径8 mm。4 个处理样品随机取3 个点，每组样品平行测定5 次。

1.3.5 pH值测定

pH值的测定参照杨帆等[19]的方法。称取5 g绞碎的火腿样品，加入20 mL蒸馏水，用高速匀浆机匀浆1 min，匀浆结束后，过滤，收集滤液，用pH计立即测定匀浆液的pH值。

1.3.6 菌落总数的测定

菌落总数测定参考GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》的方法进行。

1.3.7 生物胺含量测定

生物胺含量的测定参照Alberto等[20]的方法，并稍作修改。

标准溶液的配制：将8 种生物胺的标准品制成1 mg/mL储备液备用。使用0.4 mol/L高氯酸溶液将以上标准品储备液配成终质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、5.0、10、20、50 μg/mL的混合标准溶液。铝箔避光，-20 ℃冰箱保存。8 种生物胺标准品的标准曲线以溶液的质量浓度为纵坐标，以各标准溶液生物胺和内标的峰面积比为横坐标绘制。

样品处理：将20 mL高氯酸溶液（0.4 mol/L）加入到5 g绞碎肉样中，冰上匀浆，4 ℃离心（5 000 r/min、10 min）后收集上清液，沉淀重复提取一次。将两次提取的上清液用0.4 mol/L高氯酸溶液定容到50 mL。

标准溶液和样品的衍生化：分别取1 mL的混合标准溶液和样液，加入200 μL NaOH溶液（2 mol/L）使之呈碱性，加入300 μL饱和NaHCO3溶液进行缓冲，然后加入2 mL的丹磺酰氯溶液（10 mg/mL，溶剂为色谱级丙酮，现配现用），于40 ℃水浴中暗反应处理30 min后加入100 μL氨水终止反应，去除残留的丹磺酰氯溶液。最后用乙腈定容至5 mL，0.22 μm有机滤膜过滤，然后进行高效液相色谱分析。

色谱条件：ZORBAX XDB-C18反相柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），柱温：40 ℃，流速：1.0 mL/min，进样体积：20 μL，紫外检测波长：254 nm，流动相：水（A相）、乙腈（B相）和0.1 mol/L乙酸铵（C相）。洗脱程序见表1。

表1 高效液相色谱仪分析生物胺的梯度洗脱程序Table 1 Gradient elution program for high performance liquid chromatography analysis of biogenic amines

1.4 数据处理与分析

采用SAS 8.0软件进行统计分析，实验重复3 次，结果取平均值，采用One-way ANOVA（Duncan’s Multiple Range Test模型）进行显著性分析，P＜0.05表示差异显著。采用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同涂层处理对火腿水分质量分数的影响

图1 不同涂层处理对金华火腿水分质量分数的影响Fig. 1 Effects of different coating treatments on moisture content of Jinhua ham

由图1可知，贮存4 个月后，对照组以及BC、LBPEOC和HBPEOC涂层组的水分质量分数分别为33.88%、35.66%、37.48%和39.36%。相比于对照组，涂层处理显著提高了产品的水分质量分数（P＜0.05），精油复合涂层组保水效果更好一些，且保水性改善效果取决于精油使用量。结果表明，涂抹处理显著降低了火腿样品水分流失。

传统金华火腿质构较硬，使得消费者的可接受程度大大降低[4]，因此，贮藏期间锁住火腿的水分十分重要。动植物油具有良好的阻水特性，通常添加到多糖等可食性膜中，可提高膜的抗水性，减少食物水分流失；同时具有较好的机械性能和屏障作用[21]；BPEO涂抹液是一类黏稠的油状液体，能阻隔火腿表面的水分过度挥发，提高样品的持水性。Menon[22]、Zengin[23]和李文茹[24]等报道，BPEO主要化合物是萜类化合物，其多为有特殊气味的疏水性物质，具有一定的阻水性。各涂层组火腿水分质量分数从小到大为BC组＜LBPEOC组＜HBPEOC组，可能是因为BPEO具有更强的抗氧化能力，使得大部分蛋白质水解程度降低，细胞的完整性遭到较少的破坏。然而对于对照组，肌纤维收缩，挤压内部细胞，从而进一步加速胞内物质的流出，导致水分质量分数降低[25]。

2.2 不同涂层处理对火腿色泽的影响

表2 不同涂层处理对金华火腿色泽的影响Table 2 Effects of different coating treatments on color of Jinhua ham

色泽是衡量肉类食品非常重要的食用品质参考指标，直接从视觉上决定了肉制品的感官品质。色泽测定结果如表2所示。相比对照组和BC组，LBPEOC和HBPEOC组的亮度（L*值）和红度（a*值）显著升高（P＜0.05），而黄度（b*值）显著降低（P＜0.05）。说明与对照和BC处理相比，BPEO复合涂层处理提高了金华火腿的亮度和红度，降低了黄度。肉制品的色泽直接影响着消费者的感官感受，金华火腿中主要色素为亚硝基肌红蛋白，该蛋白赋予干腌火腿鲜艳的玫瑰红色[26]。随着贮藏时间的延长和自由基生成，亚硝基肌红蛋白容易转化为高铁肌红蛋白[27]，一些还原性物质，如异抗坏血酸钠可以起到稳定亚硝基肌红蛋白的作用。此外，干腌肉制品贮藏过程中的脂质氧化会导致黄度升高[26]。BPEO由于富含萜类化合物，具有较强的抗氧化作用，BPEO复合涂层处理可以在一定程度上稳定亚硝基肌红蛋白。郭莎莎等[27]发现将4 种抗氧化剂添加在火腿中，能显著提高亚硝基肌红蛋白稳定性和抑制脂质氧化，使得火腿产品的红度升高。Zhang Jing等[15]研究结果表明，使用BPEO降低了高铁肌红蛋白的含量，使得猪肉的整体亮度稳定提升。BPEO复合涂层处理显著降低了火腿的黄度，可能归因于精油中萜类化合物可以有效减缓脂质氧化[26]。戴照琪等[6]研究结果表明，复合精油涂层对火腿半膜肌的脂质氧化有较好的抑制作用。

2.3 不同涂层处理对火腿pH值的影响

图2 不同涂层处理对金华火腿pH值的影响Fig. 2 Effects of different coating treatments on pH of Jinhua ham

pH值与肉制品的保水性有关，肉制品pH值越偏离于肌原纤维蛋白的等点电，其保水性越好。由图2可知，贮存4 个月后，与对照组相比，BC组和BPEO复合涂层组的pH值均升高，且HBPEOC组的pH值显著升高（P＜0.05）。可能是由于萜类化合物能够降低微生物膜电位，破坏其膜结构完整性[24,28-30]，特别是对于革兰氏阳性细菌有较强的抑制作用[31]。乳酸菌广泛存在于肉制品中，是一类典型的革兰氏阳性细菌，其厌氧发酵在一定程度上受到了BPEO组高剂量复合涂层处理的抑制。Fan Wenjiao等[32]研究了壳聚糖涂层对冷藏期间鲤鱼品质和保质期的影响，发现pH值的增加与在内源或微生物酶的作用下蛋白质、氨基酸等含氮物质被分解有关。总之，BPEO复合涂层处理金华火腿，能够在火腿表面形成一层疏水性膜，抑制产品水分损失，同时也一定程度抑制了乳酸菌等微生物的发酵，从而使得pH值升高。

2.4 不同涂层处理对火腿菌落总数的影响

图3 不同涂层处理对金华火腿菌落总数的影响Fig. 3 Effects of different coating treatments on aerobic plate count in Jinhua ham

菌落总数常作为一项重要指标，用于评价肉制品的安全性[33]。由图3可知，与对照组和BC组相比，两个精油复合涂层处理能够显著降低火腿的菌落总数（P＜0.05），主要由于BPEO的疏水性使其在微生物的细胞膜和线粒体的脂质中分配，增加了微生物细胞膜通透性，使得细胞内容物渗漏，从而有效使微生物致死[15,34]；另一方面由于面粉、β-环糊精和动植物油等载体可能有一定吸附BPEO的能力，起到缓慢释放的效果，从而达到长效抑菌作用。对照组的菌落总数在4 组中最高。因此，涂层对火腿中微生物数量有一定的抑制作用，高剂量精油复合涂层组的抑菌效果最好。

2.5 不同涂层处理对生物胺含量的影响

图4 生物胺混合标准品色谱图Fig. 4 Chromatographic profiles of standard solution of biogenic amines

本实验使用高效液相色谱仪测定了8 种生物胺的含量。8 种生物胺标准品的峰面积与其质量浓度呈良好的线性关系，R2均大于0.99。图4为8 种生物胺标准品的高效液相色谱图。在5 min内可以洗脱出全部溶剂峰和杂质峰，30 min内可以洗脱并有效分离全部生物胺标准品。因此该方法能较好地分析各生物胺的含量。对照单标色谱图以及保留时间可以确定8 种生物胺的出峰顺序。

表3 不同涂层处理对金华火腿生物胺含量的影响Table 3 Effects of different coating treatments on biogenic amine contents of Jinhua ham

不同涂层处理的金华火腿贮存4 个月后生物胺的含量如表3所示。对照组的总生物胺含显著高于其他在4 个涂层处理组。在BPEO复合涂层处理组中，与对照组相比，苯乙胺、腐胺和尸胺的含量显著降低，未检测到色胺，且酪胺仅在高剂量组中未检测到。在所有生物胺中，组胺的毒性最强，是发酵肉类产品中重要的生物胺，对人类健康具有很大的威胁[35]。在对照组中，组胺所占总生物胺的比例最低，涂层处理的火腿中均未检测到组胺。精胺和亚精胺是存在于新鲜猪肉中的天然生物胺[36]。与对照相比，BPEO复合涂层处理能显著降低精胺和亚精胺的含量。综上所述，涂层处理对火腿中的生物胺产生具有较强的抑制作用，BPEO复合涂层组能起到很好的抑制效果，提高产品的安全性。

生物胺的产生归因于存活的微生物和由微生物产生的脱羧酶的残余活性[37]。在发酵肉制品中有生物胺产生能力的微生物主要有：乳杆菌属、肠杆菌科、假单胞菌属和肠球菌[38]。与对照组和BC组相比，BPEO复合涂层处理能使得火腿中的菌落总数显著下降。Zhang Xin等[11]研究发现，在新鲜香肠的贮存期间，肉桂精油可以降低微生物的数量防止生物胺的形成。此外，BPEO的抑菌作用也可能通过抑制氨基酸脱羧酶的活性进一步阻止生物胺的形成。Zhang Xin等[11]研究发现BPEO能显著抑制大肠杆菌的繁殖，并进一步抑制赖氨酸和鸟氨酸脱羧酶活性，从而抑制尸胺和腐胺的生成，使总生物胺水平显著下降。高盐食品中的氯化钠含量高，可以提高精油的效果，增加细菌细胞的渗透性，降低脱羧酶的活性[39]。金华火腿13%的含盐量一定程度上也能抑制微生物的生长，降低脱羧酶的活性，从而抑制生物胺的生成。朱志远等[40]的研究结果表明使用高盐量腌制对生物胺的产生有抑制作用。

3 结 论

本研究结果表明，BPEO复合涂层处理金华火腿，能通过在火腿表面形成一层疏水性膜并提高pH值，抑制产品水分损失；通过抑制色素、脂质氧化，改善了产品色泽；通过抑制微生物繁殖，极大程度上降低了生物胺带来的安全风险。因此，BPEO复合涂层处理是一种有效的金华火腿贮藏方法。