保鲜剂在羊肉保鲜中的应用进展

侯爱香 ， 柏先泽 ， 杨良顺 ， 黄 宇 ， 李宗军

（1.湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学 国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；3.通道有嚼头食品有限公司，湖南 怀化 418500）

0 引言

随着生活水平的提高，人们对高品质畜、禽、水产肉制品的需求越来越多，我国羊肉产业遇到了新的发展机遇[1]。据统计，1980—2016年，36年间羊肉消费总量城镇居民增长了13.70倍，农村居民增长了1.52倍，全国羊肉消费总量增长了4.86倍[2]。1980—2017年，37年间，我国羊肉产量增长了9.51倍，从44.48×104t增长至467.5×104t，但羊肉产量在我国肉类总产量中的占比仍较少，仅由3.69%增至5.44%，羊肉产业在我国畜牧业中仍处于弱势地位，有着巨大的发展空间和前景。同时，我国已经成为世界上肉羊存栏量、出栏量和羊肉产量最大的国家之一。2015年我国肉羊存栏量3.11亿只，羊肉产量达到440.8×104t，占世界羊肉产量的比例由改革开放初期的4.50%增长到2014年的29.91%[3]。中国已成为国际上羊肉产量、肉羊存栏量和出栏量最大的国家，有着良好的发展势头[4]。羊肉产业的稳步发展对改善我国居民膳食结构、保障畜产品有效供给、提高牧民收入和缓解粮食供求矛盾具有重要的作用。而国内羊肉保鲜技术较国外落后，安全、经济而又有效的保鲜技术是众多羊肉企业关注的重点[5]。通过简述羊肉腐败变质的原因，综述各类化学、生物保鲜剂在羊肉保鲜中的应用及最新研究进展，旨在为羊肉加工与贮藏技术发展提供参考。

1 羊肉腐败变质的原因

一般健康肉羊的肌肉是无菌的，宰后受到屠宰、加工、流通等环境因素的影响，容易被微生物污染而携带病菌，羊肉的初始菌相是羊肉腐败变质的主要因素之一。此外，肉羊的品种、羊肉内源性蛋白质水解酶含量、脂肪氧化程度和存放的温度、方式都会影响羊肉的保鲜品质。

由微生物所引起的羊肉腐败变质是复杂的生化过程，所进行的变化与微生物的种类、外界条件因素相关。引起新鲜羊肉腐败变质的主要细菌有金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、假单孢杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、志贺氏菌、肉毒梭菌等。引起新鲜羊肉腐败变质酵母菌主要有假丝酵母、红酵母等。引起新鲜羊肉腐败变质的霉菌主要有根霉、毛霉、曲霉菌等[6-8]。这些腐败菌类在“高营养基质”肉羊中繁殖生长，还产生各种水解酶，分解羊肉中的蛋白，产生氨或胺类物质，甚至在羊肉表面生长形成菌斑、菌块、菌点等，使得羊肉的色泽、气味、质构等发生异变和腐败，从而变质。一般霉菌、酵母对羊肉品质影响较小，但羊肉若水分活度低、表面干燥时，它们就会生长。每种腐败细菌都有其适宜的生长温度，腐败细菌的酶活性也受到温度的影响。因此，温度也成了影响羊肉品质的一个主要外在因素。

羊肉蛋白质腐败变质是在自身内源性蛋白酶分解和微生物污染双重作用下逐步进行的，一般是先在自身内源性蛋白酶的作用下生成蛋白质水解的初级代谢产物——肽和朊，随后在酶和微生物的共同作用下进一步水解为氨基酸[9]。氨基酸，在微生物和酶的作用下产生有机碱、有机酸、醇或其他各种有机质，最终分解产物是CO2，H2O，NH3等[10]。

如果羊肉保存环境中有氧的存在，不仅会为好氧菌提供生长条件，还会加速肉本身的脂肪成分自动氧化，从而导致羊肉品质下降。羊肉中含有一定量的脂肪，其在生产加工、保藏贮运过程中受到氧气、光线等环境因素的影响会出现变黄、发黏、产生哈喇味等现象，这都是脂肪氧化变质的表现[11-12]。羊肉脂肪的腐败变质通常是油脂水解和氧化的过程，其多不饱和脂肪酸在光、热、催化剂的作用下会产生的过氧化物，过氧化物越多则表示油脂氧化程度越严重，已经不适合长期贮藏。所以，通常以油脂的过氧化值和TBA值的大小来表示油脂的腐败氧化情况。

羊肉腐败变质后，会在很大幅度上影响其品质指标，主要引起颜色、系水力、嫩度、pH值、气味、挥发性盐基氮等值的巨大变化，在评判羊肉是否腐败变质时这些指标都需要综合衡量。

2 保鲜剂在羊肉保鲜中的应用进展

羊肉产业想要取得长足的发展，保鲜防腐是首先要解决的一大问题，防腐保鲜剂的添加成为不可避免的前提，也是国内外普遍采用的有效保鲜防腐方法。应用在羊肉中的主要保鲜剂有人工合成的化学保鲜剂和天然的生物保鲜剂。

2.1 化学防腐保鲜剂

羊肉保鲜中常用的化学保鲜剂包括各种有机酸及其盐类，如乙酸、乳酸、甲酸、柠檬酸、抗坏血酸、山梨酸、山梨酸钾、异VC-Na和复合磷酸盐等。这类化学保鲜剂大多数可以参与机体的正常代谢，也是常用的肉类化学保鲜剂。

一些研究人员将这类酸喷洒在羊肉上，或者将羊肉浸泡在酸溶液中。李宗军[13]用一定浓度稳定态ClO2喷洒在羊肉胴体上，进行羊肉表面消毒，使羊肉胴体的初始菌数下降了1～2个对数期。喷洒类方法是行之有效的保鲜方法，且喷酸处理羊肉成本低廉，容易普及推广。郝教敏[14]将冷却羊肉分别采用5种化学保鲜剂进行浸酸处理，即硫代硫酸钠、醋酸、抗坏血酸、乳酸、山梨酸钾5种不同酸液。结果发现，这些酸有效抑制了羊肉中杂菌的生长，且浸酸效果显著高于普通真空包装。谢宗龙等人[15]采用10%醋酸钠、8%的山梨酸钾、1%柠檬酸钠、5%食盐、76%水配制的复合保鲜液，在羊肉表面喷涂，随后使用真空包装。结果发现，化学保鲜剂复合使用处理羊肉，羊肉可在20～27℃下保鲜16 d。研究显示，用于羊肉保鲜的乙酸、乳酸等低分子有机酸，能同时抑制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，而相对分子量高的有机酸对革兰氏阳性菌抑制效果好，但对革兰氏阴性菌的抑菌作用较差[16-17]。这些有机酸单独或其他几种酸配合有机酸盐类使用，都能延长冷却羊肉的货架期[18]。

虽然此类有机酸或盐类的抑菌作用较好，但其对羊肉色泽、自然风味都有一定的影响或破坏作用，同时还容易出现食品安全隐患，若存在残留，人们容易对化学添加剂产生恐慌心理[19]。常用的NaNO2在人体消化系统中可与脯氨酸作用，形成强致癌的N-亚硝胺类[20]。因此，研究人员不断探索安全有效的绿色天然保鲜剂，根据其来源又可分为植物源、动物源和微生物源的天然保鲜剂。

2.2 植物源天然保鲜剂

自然界的植物资源非常丰富，植物的生物活性化合物及其次生代谢物是生物保鲜剂的天然宝库，有超过40万种植物来源的天然化合物具有抗菌、抑菌或杀虫功能[5]。有抗菌作用的植物化学物质有植物的生物碱、酚类、类黄酮、萜类、甾体等，还有一些独特的氨基酸和植物多糖成分等。植物源保鲜剂大致来源于中草药、香辛料、果蔬或其他野生植物。其共同特点是毒性很低、来源非常广泛、价格低廉、节约生产成本。

孙立娜等人[21]用质量浓度为0.15 g/100 mL的竹叶抗氧化物溶液浸泡羊肉，随后装于内附吸水垫的真空包装盒中，于4℃下贮藏。结果发现，用竹叶抗氧化物溶液浸泡羊肉，其保鲜时间比对照组延长了5～7 d。乔金玲等人[22]研究云南圭山山羊肉，探讨2%，4%，6%质量分数的绿茶提取物对羊肉品质的影响。结果发现3个质量分数的保鲜液均能有效抑制假单胞菌和菌落总数的增长，都能阻碍硫代巴比妥酸值 （TBARS） 和挥发性盐基氮 （TVB-N） 的累积，说明一定质量分数的绿茶提取物也可以作为羊肉保鲜剂使用。顾仁勇等人[23]以南瓜浸提汁液浸泡羊肉保鲜，在0～4℃下真空包装贮藏，发现南瓜浸提汁液浸泡羊肉后其保鲜期比对照组延长了4～5 d。王永刚[24]用丁香、黄连、金银花提取液和茶多酚水溶液处理羊肉，在4±1℃下真空包装保存，发现黄连50.0 g/L，茶多酚5.0 g/L，金银花800.0 g/L，丁香50.0 g/L组合使用，羊肉的保鲜期可达21 d，比对照组延长了12 d。此外，植物源保鲜剂还有大蒜、生姜、桂皮、丁香、迷迭香香辛料及其提取物等，此类香辛料或提取物除了赋予食品在感官上特殊的风味，给予食品一定的生理保健功能外，它们同时还有抑菌保鲜、预防腐败、抗氧化的作用。冯彩平等人[25]复配生姜、辣椒、茴香和花椒提取液对羊肉进行保鲜处理，可使冷却柏籽羊肉货架期达到20 d。

2.3 动物源天然保鲜剂

自然界动物源的生物保鲜剂来源也很广泛，其种类也较多，常用于肉制品保鲜的包括溶菌酶、壳聚糖、蜂胶及其水提液、鱼精蛋白水溶液、昆虫抗菌肽等动物源天然生物保鲜剂。

壳聚糖是食品中常用的一种广谱抑菌剂，安全、无毒，对一般细菌和真菌的生长都能有效抑制[26]，其作为食品防腐剂受到研究者的广泛关注。壳聚糖也被称为几丁聚糖，是节肢动物外壳几丁质的一种降解产物，1911年被法国人Henri Braconnot得到，化学名为“β-(1,4)-2-乙酰氨-2-脱氧D-葡聚糖”。王光华、王树林、范家伟[27-29]发现，壳聚糖特别对大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森氏菌、金黄色葡萄球菌、李斯特单核增生菌、鼠伤寒沙门氏菌等常见引起食物中毒的微生物有较强的抑制作用。Kanatt S R等人[30]采用壳聚糖与葡萄糖的混合物对冷却羊肉进行保鲜处理，结果发现加入壳聚糖混合物后，试验组相比对照组羊肉的货架期最多可延长2周。

溶菌酶的化学名为N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，为一种分解细菌细胞壁中黏多糖的酶，英国细菌学家费莱明于1922年在人类的鼻黏液中发现，将其命名为溶菌酶。1945年，有研究人员从鸡蛋清中分离出纯结晶的溶菌酶。1965年，英国菲利普用X衍射法解析了溶菌酶结构，并完全弄清了它的立体结构，该酶为一种碱性球蛋白，是常用在肉品保鲜中的生物保鲜剂。一般使用浸渍法、喷雾法，使用质量分数1%～3%，常将分割肉块在无菌条件下喷雾或浸渍于溶菌酶中，沥水20～30 min后采用真空或托盘包装[5]。研究发现，溶菌酶复配使用比单独使用抑菌效果更明显。陈舜胜等人[31]将溶菌酶与氯化钠和其他添加剂复配，结果发现复配后，溶菌酶抗菌范围扩大了，抗菌强度增加了。马美湖、顾仁勇、张德权等人[32-34]分别用溶菌酶与Nisin等其他保鲜剂复配，均发现复配后的溶菌酶杀菌效果明显增强。

2.4 微生物源天然保鲜剂

微生物源的天然保鲜剂是国内外天然保鲜剂研究的热点，是一种以菌治菌的保鲜方式。通常以微生物菌体作为发酵剂，或者使用微生物的代谢产物为天然保鲜剂，抑制杂菌生长，在食品加工保鲜领域应用越来越多，研究也越来越成熟。现今，此类微生物源的天然保鲜剂被世界许多国家广泛认可的有乳酸乳球菌素、纳他霉素、普鲁兰多糖、曲酸等。

乳酸链球菌素，又称“Nisin”，是从链球菌属的乳酸链球菌代谢产物中提纯出来的一类多肽化合物，也叫乳酸链球菌肽[35]。“Nisin”在腐败菌芽孢萌发前期和膨胀期，通过破坏其细胞膜的完整性而使腐败菌菌体裂解死亡，能够非常有效地抑制许多革兰氏阳性腐败细菌的生长[36]。且“Nisin”作为保鲜剂在食品中残留，若被人体食用，其很快会被人体的蛋白水解酶消化，变成氨基酸，既不会造成肠道内正常菌群的改变，也不会产生抗药性问题，还不会与环境中其他抗生素出现交叉抗性问题，在羊肉保鲜中的应用前景广阔[37]。Li H等人[38]采用“Nisin”和壳聚糖等其他保鲜剂复配，发现最佳组合下，在4℃下，羊肉采用保鲜膜包装，货架期从6 d延长到了18 d。

纳他霉素是另一种谱广抑菌、高效低毒、无污染和无抗药性的微生物源保鲜剂[39]。早在1982年6月，美国食品与药品管理局（FDA） 就批准了纳他霉素可作为食品防腐剂使用。随后，在1997年3月，中华人民共和国卫生部批准了纳他霉素可作为食品保鲜剂。纳他霉素是纳他链霉菌在发酵过程中产生的天然代谢产物，是一类多烯大环内酯物质，对霉菌、酵母的生长有较强的抑制作用。该生物保鲜剂能与霉菌、酵母等真菌细胞膜上的麦角甾醇或其他甾醇类物质相结合，会阻遏真菌麦角甾醇的生物合成，使真菌细胞膜畸变而死亡[40]。朱璐璐等人[41]采用纳他霉素、Nisin对鲜活海参进行保鲜处理，发现两者单独或配合使用都有显著的保鲜作用，均无毒副作用，是安全高效的生物保鲜剂。纳他霉素虽然活性较高，但其在水里溶解度相对较低，其商品化程度不及“Nisin”。

乳酸乳球菌素、纳他霉素、普鲁兰多糖、曲酸等微生物源保鲜剂与植物源和动物源保鲜剂相比，具有生长周期短、繁殖快、易培养、适应性强、易改良、不占用耕地，不受季节限制等优点。同时，微生物及其代谢产物都极易受环境的影响，微生源保鲜剂的性能和产量稳定性需要重点关注。

3 结语

羊肉的保鲜无疑是羊肉产业要长足发展的基础，安全高效、无毒无抗的天然保鲜剂是企业倾向性较高的选择。这些保鲜剂各有特点，保鲜原理和抑菌种类也不尽相同，所以通常会与其他保鲜剂联合复配使用，甚至配合其他保鲜技术一起使用，发挥相互加强的抑菌作用。如何延长羊肉的货架期、降低生产及运输成本、减少能源和物质损耗是促进羊肉产业稳步发展的关键。因此，除了大力开发新型有效的保鲜剂，还需要研究者关注从工厂、市场到餐桌的每一个环节，探寻更加合理有效的保鲜方法，积极推动羊肉产业的发展。