不同二氧化碳浓度气调包装对生鲜鸡翅贮藏过程中挥发性有机物的影响

郭依萍，李 冉，叶可萍，张园园，王雪艳，高倩妮

（南京农业大学食品科技学院国家肉品质量安全控制工程技术研究中心; 江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏南京 210095）

我国是畜禽生产和消费大国。自2004 年开始，高致病性禽流感在国内外大范围爆发，各地方政府出台强制性规定，禁止活禽宰杀交易，实行定点屠宰方式[1]，冷链运输逐渐成为禽类生产销售不可缺少的环节。近两年在非洲猪瘟、新冠疫情的影响下，与2018 年相比，2019 年畜肉产量下降21.3%，禽肉产量上升12.3%[2]，冷鲜鸡在生鲜肉市场中具有较大的发展空间。冷鲜鸡肉虽然在宰杀后迅速冷却并始终处于低温环境，但由于流通过程中温度波动、人为接触等因素，仍极易受到嗜冷微生物等腐败菌的污染，大大缩短冷鲜鸡肉的货架期。鲜肉在贮藏过程中会产生一些挥发性有机化合物（VOCs），如酮、醛、醇、有机酸、挥发性脂肪酸、乙酯、含硫化合物等[3]，当这些物质含量超过嗅觉阈值以及挥发物之间发生掩蔽和协同效应时会产生异味，使肉变质[4]。Ercolini 等[5]在研究中发现检测到的醇类、酮类、酯类等挥发性物质来源于微生物对脂类、碳水化合物和氨基酸的分解代谢，这些物质与异味有关，可能会导致感官上的劣变。

气调包装是指在一定温度条件下，通过改变肉品周围的气体环境来抑制肉品的腐败变质，从而延长肉品货架期的包装手段[6−7]，与普通托盘包装相比，气调包装可以显著延长产品货架期[8−9]；与真空包装相比，气调包装虽然保藏时间较短，但对减少汁液流失有积极作用，可以保持肉品新鲜品质[10]。目前国内外对气调包装的研究十分广泛，欧洲和北美等地区具有较大的气调包装应用市场，其中北美约有一半的新鲜禽肉采用气调包装形式进行配送供应[11]。气调包装技术可以抑制腐败菌、致病菌的生长繁殖，姚尧等[12]通过比较不同的包装方式发现气调包装可有效抑制腐败微生物的生长，保鲜效果优于真空包装和托盘包装。还有研究发现气调包装减少产品贮藏过程中挥发性胺类物质的生成，对产品风味或其他挥发性物质的产生有一定影响。Balamatsia 等[13]研究发现气调包装鸡胸肉切片中挥发性胺类物质含量在储藏期间低于真空包装和托盘包装。汤璐瑶等[14]通过气相色谱法发现40%CO2+60%N2气调包装条件下的熟制蟹肉蟹黄中醛类化合物和芳香类化合物含量减少，醇类化合物和酮类化合物增加，酯类化合物基本保持不变，这可能是维持蟹肉蟹黄风味品质的重要原因。秦安澜等[15]采用气相色谱-质谱联用仪（GC−MS）分析发现气调包装的卤鸡在冷藏期间的挥发性成分数量不断减少，草蒿脑和茴香脑可能是导致样品风味差异的主要成分。

气调包装在肉及肉制品中应用效果各不相同，对特定产品的包装需要进行深入研究[16]。消费者主要从感官角度判断肉品的新鲜程度，鸡肉本身颜色较浅，贮藏过程中气味的变化更加显著，但目前对生鲜鸡翅在气调包装中气味的研究仍在感官水平，不同二氧化碳浓度对生鲜鸡翅挥发性成分生成的影响还有待探究。GC−IMS 是一种将气相色谱技术与离子迁移谱技术两者相结合的联用检测技术，可以充分发挥气相色谱与离子迁移谱各自的优势，具有快速、灵敏、简单方便的优点，广泛应用于食品分析。因此本试验以生鲜鸡翅为实验对象，采用GC−IMS 技术探究不同CO2比例气调包装下鸡翅挥发性有机物的变化，结合感官、菌落总数、pH 及色泽指标，比较不同气调包装条件对鸡翅品质的影响，为生鲜鸡翅的保鲜技术发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸡翅 购于广东某公司；气调包装盒（尺寸180 mm×13 mm×4 mm，材质: pp）；塑封包装膜（材质：PA+PP）成都市罗迪波尔机械设备有限公司；无菌均质袋青岛海博公司；平板计数琼脂（PCA） 北京路桥；氯化钠 国药集团化学试剂有限公司；实验试剂均为分析纯。

DM−350B 气调包装机、气体成分分析仪 江苏大江智能装备有限公司；Flavourspec 气相-离子迁移谱 德国GAS 公司；S2−Food Kit 便携式pH 计

上海梅特勒-托利多仪器有限公司；色差仪CR400

日本Konica−Minolta。

1.2 气调包装及贮藏实验

随机采集生鲜鸡翅置于加冰泡沫箱中，30 min内运至包装地点进行分组包装。试验共设置5 组，A 组：对照组，普通保鲜袋包装；B 组：20%CO2+80%N2； C 组： 30%CO2+70%N2； D 组： 40%CO2+60%N2；E 组：100%N2组。将包装后的样品放置于4 ℃冷藏库中贮藏，定期随机取样测定菌落总数、pH、颜色、挥发性有机物质等指标，各组样品气味出现明显劣变时停止试验。每组样品设置3 个重复。

1.3 指标测定

1.3.1 气体比例 每组样品去除包装之前，使用气体成分分析仪测定包装盒内CO2气体比例。

1.3.2 感官评定 参照曹雪慧、刘永吉等[17−18]的方法，制定鸡翅中的新鲜度感官评分标准，如表1 所示，分色泽、气味、组织结构、包装塌陷程度和整体接受性5 项指标，组建受过专业感官评价培训的实验小组（共8 人）进行感官评分，各项指标满分为10 分，分数越高表明品质越好。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard

1.3.3 挥发性物质测定 参考巨晓军等[19]的研究方法并加以修改，将生鲜鸡翅中去皮剔骨后搅碎，称取肉样（1.00±0.01）g 置于20 mL 顶空瓶中，磁帽密闭封口后放置在仪器进样区等待测定，每个处理组重复数3 次。仪器采用振荡加热方式；孵育温度80 ℃；孵育转速500 r/min；孵育时间20 min；顶空进样针温度85 ℃；进样量0.5 mL。

1.3.3.1 GC 条件 色谱柱温度：60 ℃；运行时间：26 min；载气：N2；流速：2.0 mL/min；保持2 min 后在10 min内线性增至10 mL/min 之后在20 min 内线性增至100 mL/min，接着在25 min 内线性增至150 mL/min；压力6.933 kPa。

1.3.3.2 IMS 条件 漂移管温度：45 ℃；漂移气：N2；流速：150 mL/min；压力1.381 kPa；IMS 探测器温度：45 ℃。

1.3.4 菌落总数 菌落总数按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》进行计数。

1.3.5 pH 使用便携式pH 计插入肉中测定pH，每个处理组重复测定3 次，取3 次的平均值作为其pH。

1.3.6 颜色 用色差仪测定鸡翅表面的L*、a*和b*，对每个处理组同一部位颜色重复测定3 次，取其平均值作为鸡翅色度值。色差仪在使用之前需用白板进行校正。

1.4 数据处理

所有数据采用SAS 8.0 for Windows 软件进行统计，其中差异显著性分析使用Duncan’s Multiple Range Test 模式，P<0.05 为差异显著，P>0.05 为差异不显著；采用Graph-pad prism 软件作图；挥发性物质使用仪器配套的软件LAV（Laboratory Analytical Viewer）、GC×IMS Library Search 进行定性分析，以峰面积表示挥发性有机物相对含量。每组指标重复测定3 次，数据以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同气体比例气调包装对贮藏期间鸡翅CO2 的影响

由图1 可知，随着贮藏时间的延长，B、C、D 三组气调包装顶空的CO2含量逐渐减少，7 d 后CO2的减少趋势减缓。贮藏12 d 时，C、D 组包装顶空的CO2含量下降5%～6%，可能是由于部分CO2在贮藏过程中被肉吸收以及包装材料的阻隔性问题[20]。E 组包装顶空的CO2含量在贮藏过程中随着贮藏时间的延长略微增加，可能与贮藏过程中微生物的代谢作用有关。

图1 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中CO2 含量的变化Fig.1 Changes of CO2 contents of modified atmosphere packages during storage

2.2 不同气体比例气调包装对贮藏期间鸡翅感官品质的影响

由图2 可知，贮藏0 d 时，各组鸡翅都具有清新肉香气，肉色均匀，D 组处理组的包装略扁平，但是对整体可接受度没有影响。贮藏6 d 时，A 组鸡翅产生腐败气味，气调处理组虽然气味上没有明显不良变化，但随着包装中CO2浓度的降低，鸡翅的整体被接受程度也在不断降低。贮藏7～8 d，A 组在感官上已无法被人接受，但B、C、D 三组的鸡翅感官仍在可接受范围，可以发现CO2对抑制生鲜鸡翅腐败气味的产生具有明显作用。

图2 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中感官评分的变化Fig.2 Changes in sensory scores of modified atmosphere packages during storage

2.3 不同气体比例气调包装对贮藏期间鸡翅挥发性有机物的影响

根据感官评定中气味的差异，进一步探究贮藏过程中鸡翅挥发性有机物的变化，通过GC−IMS 技术对鸡翅进行挥发性有机物测定分析，由表2 可知，0 d 中定性出的14 种主成分物质含量之间无显著差异（P>0.05）。当鸡翅贮藏时间达到4 d 的时候，各组间部分醇类、醛类、酮类等物质含量已存在显著性差异（P<0.05），但在感官评价中并没有发现明显的气味差别，可能是由于这些物质在总挥发性物质中占比较低；随着贮藏时间的变化，鸡翅中的挥发性有机物种类和含量在不断变化。贮藏时间达到6 d 时，感官结果表示A 组样品已出现腐败气味，GC−IMS 结果表明A 组样品中己醛、吲哚含量明显高于0 d 和4 d，且己醛、2−甲基丙酸、吲哚、2−癸酮、丁酸等挥发性有机物显著高于其他处理组（P<0.05），这些物质可能是鸡翅腐败气味的主要组成成分。随着贮藏环境CO2浓度的增加，丁酸、己醛、2−甲基丙酸、5−甲基呋喃醛、吲哚、2−甲氧基-3-异丁基吡嗪等物质含量减少，气味劣变程度减小，与感官评分结果一致，说明较高浓度的CO2可以有效抑制生鲜鸡翅不良气味的产生。

表2 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中挥发性有机物的变化Table 2 Changes in volatile organic compoundsof modified atmosphere packages during storage

2.4 不同气体比例气调包装对贮藏期间鸡翅菌落总数的影响

由图3 可知，贮藏前4 d 四个气调处理组鸡翅的菌落总数与对照组之间无显著性差异（P>0.05）。贮藏6 d，C 组和D 组的菌落总数显著低于其他三组（P<0.05），A 组和E 组的菌落总数均高于国标值6 lg CFU/g[21]。在第8 d 时，B、C、D 三个处理组的菌落总数均超过6 lg CFU/g。贮藏第10 d，C、D 处理组的菌落总数显著低于B 组（P<0.05）。结果表明CO2气调包装可以抑制生鲜鸡翅贮藏过程微生物的生长繁殖，D 组在贮藏后期抑菌效果优于C 组。

图3 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中菌落总数的变化Fig.3 Changes in the total aerobic count（TAC）of modified atmosphere packages during storage

2.5 不同气体比例气调包装对贮藏期间鸡翅pH 的影响

由图4 可知，鸡翅的pH 随着贮藏时间的增加而增加。贮藏2 d 后，C 处理组的pH 始终较低。贮藏6 d 后，C 组pH 显著低于A 组（P<0.05）。气调包装鸡翅在贮藏7、8 d 时，A 组样品pH 达到6.5 以上，显著高于其他气调处理组（P<0.05）。贮藏7 d 后，四个气调包装处理组的鸡翅pH 之间没有显著性差异（P>0.05）。

图4 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中pH 的变化Fig.4 Changes in the pH value of modified atmosphere packages during storage

2.6 不同气体比例气调包装贮藏期间鸡翅颜色的影响

由表3 可知，贮藏初期，B、C 和E 处理组的亮度值L*显著高于A 组（P<0.05），a*和b*值与其他四个气调处理组相比没有显著差异（P>0.05）。在贮藏第7 d 时，A 组相对于其他处理组，鸡翅表面无光泽，整体呈现灰白状。贮藏过程中，各组L*、a*和b*值波动变化，鸡翅表面出现颜色不均现象。

表3 不同气调包装生鲜鸡翅贮藏过程中颜色的变化Table 3 Changes in color of modified atmosphere packages during storage

3 讨论

气调包装技术主要通过改变食品贮藏的气体环境，达到保持产品新鲜度和延长货架期的目的。已有研究表明二氧化碳可以有效抑制包装中腐败微生物的生长[22]，延长产品货架期。鸡肉在发生腐败时，会出现显著的气味变化，但目前大多研究对生鲜鸡肉在气调贮藏过程中的气味变化仅通过感官指标进行描述，不同二氧化碳浓度对生鲜鸡翅挥发性成分的影响还有待研究。因此，本试验选取二氧化碳和氮气作为生鲜鸡翅气调包装的气体类型，探究其不同浓度比例对生鲜鸡翅风味及货架期的影响，确证二氧化碳对生鲜鸡产品保鲜的作用效果，为气调包装技术的产业化应用效果提供理论依据。

本试验中，结合菌落总数与感官指标结果发现对照组的生鲜鸡翅在第6 d 即达到腐败程度，同时出现明显的不良气味，而B、C、D 包装组的生鲜鸡翅尚未出现腐败气味及其他变质现象。肉品腐败气味主要由肉中某些特定腐败菌代谢所产生的醇类、醛类、酮类、酯类和有机酸等挥发性有机物组成[23]。根据第6 d 的GC−IMS 分析结果发现，A 组鸡翅中己醛、2−甲基丙酸、吲哚、2−癸酮、丁酸等挥发性有机物显著高于其他处理组（P>0.05），其中己醛、吲哚的含量明显高于第4 d。Ercolini[5]、Hernandez-Macedo[24]、Nychas 等[25]在腐败肉的挥发性有机物中检测出乳酸菌代谢产生的丁酸、肉杆菌属代谢产生的己醛和沙雷氏菌（S. liquefaciens）代谢产生的2−甲基丙醛，与本研究发现的腐败肉中挥发性有机物一致。因此，己醛、2−甲基丙酸、吲哚、2−癸酮、丁酸可能是组成鸡翅腐败气味的主要成分，这些物质的产生可能与二氧化碳调控某些腐败菌生长有关。

本试验气调包装组中，随着贮藏环境CO2浓度的增加，鸡翅中丁酸、己醛、2−甲基丙酸、5−甲基呋喃醛、吲哚、2−甲氧基−3−异丁基吡嗪等挥发性物质含量减少，这可能与鸡翅的菌群活动有关。不同气体成分会影响冷鲜肉中的菌群演替过程，细菌发生不同类型的代谢活动，造成肉品腐败所释放的挥发性有机物（VOCs）种类和含量差异[26]。梁慧[27]的研究中鉴定出冷鲜三黄鸡胸肉中腐败微生物主要有肠杆菌、葡萄球菌、乳酸菌及假单胞菌。本试验菌落总数和GC−IMS 结果表明，C、D 两个气调包装处理组均能有效控制鸡翅细菌的生长和异味的产生，这与张新笑等[28]研究发现的20%～40% CO2气调包装对鸡胸肉腐败菌生长有抑制作用的结果相一致。除此之外，细菌生长繁殖还与肉的pH 有直接关系[29]，鸡肉中细菌生长繁殖会促进蛋白质分解生成氨及胺类碱性物质，使肉的pH 升高，本试验贮藏后期D 组中的pH 低于其他处理组，可能是由于较高浓度CO2减缓了蛋白质分解或一部分CO2被肉吸收。随着贮藏时间的延长，鸡肉的色泽会变暗，本试验中的L*、a*和b*值一直处于波动变化，鸡翅表面颜色变化不均匀，这与茹志莹等[30]的研究结果相一致。

4 结论

本文研究了不同二氧化碳浓度气调包装对生鲜鸡翅挥发性物质及货架期的影响，发现二氧化碳气调包装对产品气味具有较大影响，高浓度二氧化碳气调包装产品中己醛、2−甲基丙酸、吲哚、2−癸酮、丁酸含量较低，且高浓度二氧化碳对产品中细菌生长有一定抑制效果，这可能是减少产品腐败气味产生的主要原因，其中40%CO2+60%N2条件保持生鲜鸡翅品质和抑制异味产生的效果较好。