等离子体活性水处理对生鲜牛肉在贮藏过程中品质的影响

张婉玉 方维明

摘 要：本文以生鲜牛肉为研究对象，探索等离子体活性水处理对牛肉在贮藏过程中品质的影响。结果表明，等离子体活性水处理可以显著降低生鲜牛肉中的菌落总数，在贮藏过程中，对照组牛肉中微生物的最大生长速率为1.1，显著高于等离子体活性水处理组0.91（P<0.05），但对牛肉的色泽无显著影响。

关键词：等离子体活性水;生鲜牛肉;贮藏;品质

Abstract：In order to studied the effect of plasma active water treatment on the quality of food， fresh beef was selected as the research object. Result shown that total plate count of beef was significant decreased after PAW treatment. Maximum growth rate of control group was 1.1， which significant high than PAW group （0.91）P<0.05， however， the color values of beef wasnt significant deterioration compared with control group.

Key words：Plasma active water; Fresh beef; Storage; Quality

中图分类号：TS251.5+2

牛肉味道鲜美、营养丰富，深受国内外消费者青睐，目前，我国各大超市牛肉的销售方式主要是以裸露或托盘包装为主，易被环境中的微生物污染，同时牛肉中丰富的水分、蛋白质等营养元素为微生物提供了理想的生长繁殖条件，从而引起生鲜肉品的腐败变质[1]。因此探索适用于生鲜食品的冷杀菌技术成为现代食品杀菌领域研究的热点。

等离子體是一种电离气体，是不同于固体、液体和气体的物质的第四态。在食品领域中常用的等离子体为热不平衡等离子体也称为低温等离子体[2]。等离子体活性水（Plasma Active Water，PAW）是利用低温等离子体处理液体，如无菌蒸馏水、去离子水、磷酸盐缓冲液等，使得液体内含有如H2O2、OH·、

NO·等活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）、活性氮（Reactive Nitrogen Species， RNS）以及其他以目前的技术无法检测到的活性物质，这些活性物质作用于细菌，产生杀菌效果[3]。PAW具有杀菌广谱性高，生产工艺简便，设备运行成本低等优势，在设备的清洗，降解农残以及处理污水方面已有所应用[4]，但在生鲜肉品中的相关研究较少。

本实验以生鲜牛肉为研究对象，探索PAW处理后牛肉在贮藏过程中菌落总数、色泽、保水性及嫩度的变化规律，为PAW在生鲜肉品加工领域的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

1.1.1 材料

生鲜牛肉，本地大润发超市;平板计数琼脂，青岛海博生物技术有限公司;聚丙烯托盘，和盛吸塑包装有限公司;聚乙烯薄膜，脱普日用化学品有限公司。

1.1.2 仪器

CR-400型全自动色差仪，柯尼卡美能达控股公司;TCM高压交流电源模块，大连思曼科技有限公司;C-LM3B数显式肌肉嫩度仪，北京布拉德科技发展有限公司;200JR拍击式均质器，冠森生物科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验操作流程

PAW制备→生鲜牛肉分割→牛肉浸泡→托盘包装→4 ℃冷藏→指标测定。

1.2.2 PAW的制备

将装有1 000 mL去离子水的玻璃器皿置于等离子体发生腔中，在5 kV，25 kHz条件下处理时间5 min。

处理后室温条件下遮光储藏。

1.2.3 生鲜牛肉分割及PAW处理

除去生鲜牛肉表面的脂肪及筋膜，置于PAW中（空白对照组采用去离子水浸泡），浸泡2 min后取出并置于含有吸水垫的托盘中，聚乙烯薄膜塑封，4 ℃冰箱中冷藏。

1.2.4 菌落总数测定

用无菌刀取25 g牛肉置于均质袋中，加入225 mL无菌生理盐水，均质器2 次/s条件下均质40 s，梯度稀释后涂布于平板计数琼脂，37 ℃培养48 h后，计数。

1.2.5 生长动力学模型

采用Baranyi&Roberts模型拟合生鲜牛肉中微生物的生长趋势，具体公式见式（1）（2）：

（1）

（2）

式（1）（2）中：Nt-t时菌落总数，log CFU/g;N0-初始菌落总数，log CFU/g;μmax-最大生长速率，1/t;λ-迟缓期持续时间，d。

1.2.6 肉色测定

采用色差仪读取牛肉的L*、a*和b*值，计算色彩角（Hue angle，h）和色度值（Chroma，C*）。高铁肌红蛋白含量测定参考Krzywicki等[5]方法并略做改动。

2 结果与分析

2.1 PAW对生鲜牛肉菌落总数的影响

PAW处理对生鲜牛肉贮藏过程中菌落总数的影响如图1所示。在生鲜牛肉的整个贮藏过程中，PAW处理组的菌落总数都显著低于水处理组（P<0.05）。与水处理组相比，PAW处理使生鲜牛肉中的初始菌落总数显著下降了0.32 log CFU/g;在贮藏第8 d，PAW处理组菌落总数为7.37 log CFU/g，水处理组菌落总数为8.24 log CFU/g，差异显著（P<0.05）。PAW中含有OH·、H2O2、O2-等具有强氧化性的杀菌物质，研究人员普遍认为这些ROS可以氧化微生物细胞膜中的磷脂、蛋白质等生物大分子，造成细胞膜功能的丧失，细胞膜通透性破坏，细胞内容物流出，最终导致微生物死亡[3];同时PAW中含有NO2-、NO3-等酸性物质，研究认为，酸性条件下可以加强部分ROS的氧化能力，从而增强PAW的杀菌性能[4]。

采用Baranyi&Roberts模型对生鲜牛肉贮藏期菌落总数进行动力学分析，其R2在0.989 7～0.998 7范围内，RMSE在0.070～0.232范围内（见表1），相关系数较高，表明拟合程度较好，可以通过拟合值较准确的反应真实值[6]。通过生长预测曲线发现，水处理组经过2.4 d左右，牛肉中的菌落总数开始>4.0 log CFU/g，

而PAW处理组约3.4 d达到4.0 log CFU/g。我国肉类标准一般认为，4 log CFU/g以下为新鲜肉，4～6 log CFU/g

为次鲜肉，超过6 log CFU/g为变质肉[7]。经过4.4 d左右，水处理组中菌落总数超过6 log CFU/g，而PAW处理组需要5.7 d。

表1表示生长预测曲线的动力学参数，与水处理组相比，PAW处理可以延长生鲜牛肉中微生物的迟缓期，但差异不显著（>0.05）。PAW处理可以显著降低生鲜牛肉贮藏过程中微生物的最大生长速率（水处理组为1.1，PAW处理组为0.91）。由此可见，PAW处理可以有效杀死生鲜牛肉中部分微生物，同时显著降低贮藏过程中微生物的最大生长速率，从而达到延缓生鲜牛肉中微生物生长繁殖速度的目的。

2.2 PAW处理对生鲜牛肉色泽的影响

牛肉的销售货架期主要受肉色变化的限制，研究显示，肉色的改变往往发生在肉品发生微生物腐败变质前[8]。产品的色泽是消费者判断产品新鲜程度的首要因素，肉色被认为是影响消费者购买欲的第一质量属性[9]。因此，研究PAW处理对生鲜牛肉肉色的影响。如表2所示，在贮藏过程中，PAW处理组与水处理组生鲜牛肉的L*值、a*值和b*值无显著差异，但PAW处理会造成a*值的下降（P>0.05）。h值代表颜色的呈现能力，在0°～90°范围内表示由红到黄的变化。从表2中可以看出，水处理组和PAW处理组生鲜牛肉在贮藏过程中，紅色呈现度逐渐下降，黄色呈现度逐渐升高，但两处理组之间差异不显著（P>0.05）。C*值代表颜色的饱和指数，表示颜色的明亮程度或鲜艳程度，通过表2可知，随着生鲜牛肉贮藏时间的增加，C*逐步减小（P<0.05），但两种处理方式之间无显著性差异（P>0.05）。生鲜牛肉中颜色的变化主要是由肌红蛋白的形态变化引起的，氧合肌红蛋白呈现出鲜红色，随着贮藏过程的进行，氧合肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋白，呈现出不新鲜的褐色[10]。结果表明，不同处理方式对生鲜牛肉中高铁肌红蛋白的含量影响显著（P<0.05）。PAW处理组中高铁肌红蛋白含量在贮藏0、2、6、8 d显著高于水处理组。PAW中含有大量的ROS，ROS可以氧化肌红蛋白和氧合肌红蛋白，从而引起高铁肌红蛋白含量的提高[11]。

3 结论

试验主要是探索PAW处理对生鲜牛肉贮藏过程中菌落总数及其食用品质的影响。研究结果表明，PAW处理可以显著杀死牛肉表面的部分微生物，降低贮藏过程中微生物的最大生长速率，从而显著延长产品的货架期。PAW对生鲜牛肉的L*、a*、b*、C*、h都无显著影响。综上所述，PAW处理对生鲜牛肉具有较好的抗菌作用，延缓生鲜牛肉中微生物的生长繁殖速度，并且对产品的色泽无显著的影响。

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