正交试验优化复合保鲜剂及其对冷鲜鸡肉品质的影响

欧小倩， 杨少华， 卢星霏， 施肇源， 刘国庆

(合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230601)

目前,我国市场上销售的生肉形态大致可以分成3种,即热鲜肉、冷冻肉和近年来出现的冷鲜肉[1]。冷鲜肉又叫排酸肉,是指对牲畜进行屠宰后,将畜酮体迅速进行冷却处理,使酮体温度在24 h内降为0～4 ℃,并在后续的分割加工、流通和零售过程中始终不超过4 ℃[2]。与热鲜肉、冷冻肉相比而言,冷鲜肉具有柔嫩多汁、营养、安全等优点[3]。并且冷鲜肉中保留了肉质大部分的营养成分,可以被人体充分吸收[4]。

但是冷鲜肉营养丰富、含水量较大,因此容易腐败变质。为了抑制微生物增长,保持肉制品的鲜美,需要使用保鲜剂对其进行保鲜。研究表明单一的保鲜剂的保鲜效果有限。文献[5]在研究中发现,将壳聚糖、溶菌酶和抗坏血酸3种天然保鲜剂任意组合而成的复合保鲜剂对冷鲜肉感官质量的保鲜作用胜过单一保鲜剂。因此越来越多的研究集中于复合保鲜剂[6]。文献[7]研究了不同浓度的Nisin、茶多酚和壳聚糖对软冷冻猪肉的保鲜效果,得出三者的最佳配比,并验证了复合保鲜剂的效果。文献[8]研究发现,优化后的复合保鲜剂能有效延长生食金枪鱼的货架期。基于此,本实验选取4种天然保鲜剂,分别为茶多酚、Nisin、溶菌酶和壳聚糖。同时调整其比例,制成最优配比的复合保鲜剂,应用于冷鲜肉的保鲜。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要仪器

W30AI电冰箱(南京创维家用电器有限公司),JK-JK01无菌操作台(安徽杰克欧德实验室设备有限公司),FA2004B电子分析天平(上海平轩科学仪器有限公司),YP1002N电子天平(上海仪田精密仪器有限公司),TopPette移液枪(上海麦尚科学仪器有限公司),HH-4电热恒温水浴锅(上海汗诺仪器有限公司),PH-9013A电热恒温培养箱(嘉兴中新医疗仪器有限公司),BXM-30R高压蒸汽灭菌锅(上海圣科仪器设备有限公司),A23电磁炉(佛山通宸电器有限公司),PHS-3C pH计(上海仪田精密仪器有限公司),SY-108S榨汁机(佛山坤惠电器有限公司)。

1.1.2 主要材料

鸡胸肉,无水乙醇(分析纯),柠檬酸(食品级),茶多酚(食品级),壳聚糖(食品级),溶菌酶(食品级),Nisin(食品级),平板计数琼脂培养基(生化试剂),氯化钠(分析纯)。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理

将采购的新鲜鸡肉放到冰箱的冷冻室内冷冻2 h，使肉的中心温度迅速下降，然后转入冰箱的冷藏室中(0～4 ℃)冷藏24 h。用酒精棉擦拭刀具、案板进行消毒，去除鸡肉表面的脂肪和筋膜，修整完毕后，在无菌操作台内按鸡肉的纹理方向切成10 g左右的肉块备用。

1.2.2 单因素试验

1.2.2.1 不同质量浓度茶多酚的保鲜试验

保鲜液的配置。准确称取茶多酚0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g分别放入洁净的烧杯中,然后各加入100 mL无菌水,搅拌使其溶解,得到质量浓度为0、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030 g/mL的茶多酚保鲜液。

肉样的处理。取分割好的肉块54块，每块重10 g左右，随机分为6组，每组设置3个重复，然后使其在配置好的保鲜液中浸没1 min，取出后放在消毒后的铁丝网上沥干2 min，用自封袋包装后标记、编号，放入0～4 ℃冰箱中冷藏。在储存4、8、12 d时对汁液流失率、pH值和菌落总数3项指标进行检测。

1.2.2.2 不同质量浓度Nisin的保鲜试验

保鲜液的配置。准确称取Nisin 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g分别放入洁净的烧杯中,然后各加入100 mL无菌水,搅拌使其溶解,得到质量浓度为0、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005 g/mL的Nisin保鲜液。

肉样的处理同1.2.2.1。

1.2.2.3 不同质量浓度溶菌酶的保鲜试验

保鲜液的配置。准确称取溶菌酶0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 g分别放入洁净的烧杯中,然后各加入100 mL无菌水,搅拌使其溶解,得到质量浓度为0、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005 g/mL的溶菌酶保鲜液。

肉样的处理同1.2.2.1。

1.2.2.4 不同质量浓度壳聚糖的保鲜试验

保鲜液的配置。准确称取壳聚糖0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g分别放入洁净的烧杯中,然后各加入100 mL无菌水,搅拌使其溶解,得到质量浓度为0、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025 g/mL的壳聚糖保鲜液。

肉样的处理同1.2.2.1。

1.2.3 正交试验

通过单因素试验筛选4种单一保鲜剂的最适质量浓度,将每种保鲜剂选择最适质量浓度及相邻2个质量浓度各设计3个水平,然后套用正交表L9(34)将其复配,每组重复3次,在储存4、8、12 d时对汁液流失率、pH值和菌落总数3项指标进行检测,见表1所列。确定复合保鲜剂的最佳配比,与极差分析结果对比后进行验证试验。

表1 复合保鲜剂配比优化正交试验 mg/L

1.2.4 各项品质指标检测

1.2.4.1 汁液流失率

将肉块浸过保鲜液沥干后,对肉块进行称量,封装储存(0～4 ℃)。然后取储存一定时间的冷鲜肉,用滤纸将肉块表面的汁液吸干,再次进行称量。汁液流失率的计算公式为:

X=(m1-m2)/m1，

其中,X为汁液流失率;m1为肉块储存前的质量;m2为肉块储存后的质量。

1.2.4.2 pH值

取储存一定时间的冷鲜肉约10 g,绞碎后置于烧杯中,加入无菌水至100 mL,均匀搅拌,浸泡30 min并不断振摇,过滤后取滤液,然后用pH值计进行测定。

1.2.4.3 菌落总数

平板计数琼脂培养基(PCA)成分为：胰蛋白胨5.0 g、酵母浸膏2.5 g、葡萄糖1.0 g、琼脂15.0 g、蒸馏水1 000 mL，pH 值为7.0±0.2。

制法：准确称量上述成分加入蒸馏水中，煮沸溶解，调节pH值，分装于锥形瓶中，121 ℃高压灭菌15 min。

在无菌操作台内，取储存一定时间的冷鲜肉约10 g，绞碎后置于烧杯中，加入无菌生理盐水至100 mL，充分振摇，静置一段时间，连续进行10倍系列梯度稀释，选择2个适宜梯度，各取1 mL稀释液通过倾注法制得平板，每个稀释度设置2个重复，然后将平板放在(36±1) ℃恒温培养箱中培养24 h，进行平板菌落计数。以灭菌的稀释液为空白对照。

2 结 果

2.1 单因素试验

2.1.1 天然保鲜剂对冷鲜鸡肉汁液流失率的影响

将冷鲜鸡肉分别用不同质量浓度的茶多酚保鲜液、Nisin保鲜液、溶菌酶保鲜液和壳聚糖保鲜液处理后,在储存4、8、12 d时对其汁液流失率进行测定,结果如图1所示。

图1 4种天然保鲜剂对冷鲜鸡肉汁液流失率的影响

从图1 a可以看出,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉汁液流失率随着茶多酚保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以汁液流失率为指标,茶多酚保鲜液的最适质量浓度为0.020 g/mL。

由图1b可知,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉汁液流失率随着Nisin保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以汁液流失率为指标,Nisin保鲜液的最适质量浓度为0.004 g/mL。

由图1c可知,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉汁液流失率随着溶菌酶保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以汁液流失率为指标,溶菌酶保鲜液的最适质量浓度为0.002 g/mL。

由图1d可知,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉汁液流失率随着壳聚糖保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以汁液流失率为指标,壳聚糖保鲜液的最适质量浓度为0.015 g/mL。

2.1.2 4种天然保鲜剂对冷鲜鸡肉pH值的影响

将冷鲜鸡肉分别用不同质量浓度的茶多酚保鲜液、Nisin保鲜液、溶菌酶保鲜液和壳聚糖保鲜液处理后,在储存4、8、12 d时对其pH值进行测定，结果如图2所示。

从图2a可以看出,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉pH值随着茶多酚保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以pH值为指标,茶多酚保鲜液的最适质量浓度为0.020 g/mL。

图2 4种天然保鲜剂对冷鲜鸡肉pH值的影响

由图2b可知,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉pH值随着Nisin保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以pH值为指标,Nisin保鲜液的最适质量浓度为0.004 g/mL。

从图2c可以看出,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉pH值随着溶菌酶保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以pH值为指标,溶菌酶保鲜液的最适质量浓度为0.002 g/mL。

从图2d可以看出,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉pH值随着壳聚糖保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势。以pH值为指标,壳聚糖保鲜液的最适质量浓度为0.015 g/mL。

2.1.3 天然保鲜剂对冷鲜鸡肉菌落总数的影响

将冷鲜鸡肉分别用不同质量浓度的茶多酚保鲜液、Nisin保鲜液、溶菌酶保鲜液和壳聚糖保鲜液处理后,在储存4、8、12 d时对其菌落总数进行测定,结果如图3所示。

从图3可以看出,在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉菌落总数随着茶多酚保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势；以菌落总数为指标,茶多酚保鲜液的最适质量浓度为0.020 g/mL;在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉菌落总数随着Nisin保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势，以菌落总数为指标,Nisin保鲜液的最适质量浓度为0.004 g/mL。

从图3还可以看出，在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉菌落总数随着溶菌酶保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势，以菌落总数为指标,溶菌酶保鲜液的最适质量浓度为0.002 g/mL;在储存时间相同的条件下,冷鲜鸡肉菌落总数随着壳聚糖保鲜液质量浓度的增加,呈现先下降后上升的趋势，以菌落总数为指标,壳聚糖保鲜液的最适质量浓度为0.015 g/mL。

图3 4种天然保鲜剂对冷鲜鸡肉菌落总数的影响

2.2 正交试验

2.2.1 正交试验结果

采用L9(34)正交表对复合保鲜剂配比进行优化,在储存4、8、12 d时,对冷鲜鸡肉的汁液流失率、pH值、菌落总数进行测定。结果如图4～6所示。

由图4～6可以看出，9组不同配比复合保鲜剂处理的冷鲜鸡肉随着储存时间的增加,其汁液流失率、pH值和菌落总数均逐渐上升。以汁液流失率为指标,最佳配比为第6组，即茶多酚0.020 g/mL+Nisin 0.005 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.015 g/mL；以pH值为指标,最佳配比为第3组，即茶多酚0.015 g/mL+Nisin 0.005 g/mL+溶菌酶0.003 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL；以菌落总数为指标,最佳配比为第8组，即茶多酚0.025 g/mL+Nisin 0.004 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL,说明复合保鲜剂对不同指标的影响程度是不同的。

由于汁液流失率在测定过程中的人为影响比pH值和菌落总数大,因此将3个指标的权重定为:汁液流失率20%,pH值40%,菌落总数40%,然后对3项指标的4、8、12 d结果的平均值进行综合评分,并根据综合评分进行极差分析,结果见表2～表3所列。

图4 复合保鲜剂对冷鲜鸡肉汁液流失率的影响

图6 复合保鲜剂对冷鲜鸡肉菌落总数的影响

从表2、表3可以看出，对3项指标综合评分进行直观分析,最佳配比为第8组，即茶多酚0.025 g/mL+Nisin0.004 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL,对3项指标综合评分进行极差分析,最佳配比为D3B3C3A3,即茶多酚0.025 g/mL+Nisin 0.005 g/mL+溶菌酶0.003 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL;4个因素的影响大小依次为D、B、C、A,即壳聚糖最大、Nisin较大、溶菌酶较小、茶多酚最小。

表2 正交试验结果综合评分

表3 正交试验结果极差分析结果

2.2.2 最佳配比验证

对极差分析最佳配比进行验证试验,并与直观分析最佳配比结果进行对比。可以确定复合保鲜剂的最佳配比为:茶多酚0.025 g/mL+Nisin0.004 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL。结果见表4所列。

表4 复合保鲜剂配比优化验证试验方案与结果

从表4可以看出,直观分析最佳配比的结果要优于极差分析最佳配比的结果,因此可以确定复合保鲜剂的最佳配比为:茶多酚0.025 g/mL+Nisin 0.004 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL。

3 讨 论

因为冷鲜鸡肉在加工工序中没有杀菌工序,所以很容易受到微生物污染而腐败变质[9]。为了抑制微生物增长,保持肉制品的鲜美,需要使用保鲜剂对其进行保鲜，目前越来越多的人对天然保鲜剂进行研究。文献[10]用壳聚糖和不同质量浓度生姜提取物复合膜对冷却猪肉进行保鲜,可将冷却猪肉的货架期延长至15 d以上;与文献[10]加壳聚糖的结果相比,本研究的保鲜期延长至12 d,可能是由于生姜提取物具有更好的保鲜效果。文献[11]将乳链菌肽,TPs和壳聚糖按最佳配比对冷藏羊肉进行保鲜,发现羊肉从保藏膜包装中的6 d延长至18 d;相比于文献[11]的研究,本研究还添加了溶菌酶进行保鲜,保鲜时间延长至12 d,原因可能是用保藏膜包装可以延长保鲜时间。文献[12]采用不同比例的茶多酚和溶菌酶对鱼丸进行复合保鲜处理,发现复合保鲜剂效果良好。本试验在单因素试验的基础上,采用正交试验对由茶多酚、Nisin、溶菌酶和壳聚糖组成的复合保鲜剂的配比进行优化,得到复合保鲜剂的最佳配比。

本研究在前人的基础上,研究了4种天然保鲜剂的最适质量浓度,并得出最佳配比。而文献[13]将天然保鲜剂和气调包装相结合,延长了牛肉的保质期;文献[14]将复合保鲜剂与真空包装技术相结合,为肉类保鲜研究提供理论依据;文献[15]将气调包装和天然复合保鲜剂联合使用,发现可以显著延长冷藏牛肉的货架期。本文研究了天然保鲜剂,鉴于保鲜技术联合应用的优势,在后期的研究中可以将天然保鲜剂与包装技术结合,探究了对冷鲜鸡肉品质的影响。

食品安全健康是人们所关注的,因此食品加工行业加快对天然保鲜剂的开发和利用是很有必要的。但是天然保鲜剂在发展过程中也面临着提取技术复杂、成本相对较高等问题,并且某些天然保鲜剂是直接从生物体分离得到的,其中的化学成分和作用机理未知。因此,今后要加强对天然保鲜剂的研究力度[16]。

4 结 论

(1) 单因素试验以汁液流失率、pH值和菌落总数为检测指标,确定茶多酚保鲜液的最适质量浓度为0.020 g/mL,Nisin保鲜液的最适质量浓度为0.004 g/mL,溶菌酶保鲜液的最适质量浓度为0.020 g/mL,壳聚糖保鲜液的最适质量浓度为0.015 g/mL。

(2) 在单因素试验的基础上,正交试验以汁液流失率、pH值和菌落总数为检测指标,对由茶多酚、Nisin、溶菌酶和壳聚糖组成的复合保鲜剂的配比进行优化,得到复合保鲜剂的最佳配比为:茶多酚0.025 g/mL+Nisin 0.004 g/mL+溶菌酶0.001 g/mL+壳聚糖0.020 g/mL。