辐照灭菌处理对中式酱牛肉理化性能的影响

赵文颖 刘丹丹 靳健乔 徐 涛 吴子健

(1. 天津市技术物理研究所，天津 300192；2. 天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134；3. 天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134)

中式传统酱牛肉是以牛前腱肉为原料，用各种辛香料(八角、豆蔻等)进行腌制，再通过加入黄豆酱等调味料煮制过程将牛腱子肉本身味道和腌制料的风味有机地融合到一起而制得的熟牛肉制品[1]。成品具有色泽悦目、滋味醇厚、香郁扑鼻、口感弹牙有韧性等特点[2]。但是目前中式酱牛肉多以未经有效灭菌的散装制品形式呈现给消费者，而酱牛肉富含蛋白，水分活度较高，极易受到腐败菌的污染，保质期和消费食用安全性无法得到保证[3]。目前提高酱牛肉贮藏期多采用高温釜式灭菌进行处理，该方法虽延长了酱牛肉保质期，但造成了酱牛肉过度热处理，不仅破坏了热敏性营养成分，加剧产品的褐变[4]，甚至还会破坏中式酱牛肉特有的弹牙有韧性的质地，导致消费者对高温釜式灭菌后的预包装酱牛肉接受度降低。

国内外广泛应用的非热加工灭菌方式包括微波、超高压、超声波以及辐照杀菌等[5-7]。微波杀菌是利用微波所形成的电磁场杀灭有害微生物，但其处理极易造成产品包装分解出有毒有害物质[5]；而超高压和超声波杀菌技术虽然可达到能有效灭菌以及维持产品品质的效果，但这两种方式的处理量较小，无法满足工业化的需求[6-7]；而辐照杀菌技术是利用辐射源发出的射线(包括X射线、γ射线和加速电子束等)杀灭微生物的一种技术手段，可有效抑制食品中微生物机体所含酶类活性以及细胞生理活性，防止食品的微生物腐败，延长食品货架期[8]。不过其会引起食品中脂肪氧化，但若控制好辐照剂量可有效降低其对食品原有感官品质的影响。如张艳艳等[9]研究发现电子束辐照可提高散装熟肉制品色泽评分，降低了硫代巴比妥酸反应物值，延长货架期至10 d；田昕[10]研究辐照可抑制盐焗鸡翅贮藏品中微生物生长、脂肪氧化和蛋白质腐败分解，在4，6 kGy辐照剂量下常温贮藏可达3个月以上。但目前关于辐照对中式酱牛肉制品理化性能的影响还缺乏充足的基础研究数据。

试验拟通过60Co-γ射线辐照杀菌处理真空预包装好的中式酱牛肉，在分析灭菌效果的同时，讨论辐照剂量对中式酱牛肉品质的影响，特别是影响消费者感官以及口感的相关性指标(色差、质构、过氧化值、酸价、丙二醛以及感官评定等)，以期为辐照处理在保证产品质量安全前提下延长酱牛肉货架期的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设备与仪器

高速冷冻离心机：Sigma 3-18K型，德国Sigma公司；

质构仪：TMS-Pilot型，美国Food Technology Corporation公司；

全能分光色差仪：Ultra Scan PRO型，美国Hunter Lab公司；

恒温振荡水槽：NTS-4000C型，日本东京理化器械株式会社；

电子天平：EL204型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司；

托箱式自动换层换面全自动伽玛辐照装置：BFT-Ⅳ型，天津金鹏源辐照技术有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 酱牛肉加工与处理 将蒸煮制备好的酱牛肉置于灭菌托盘上沥干卤汁，用无菌刀沿肌肉纹理切成100 g左右肉块，于无菌室内冷却至室温后真空包装(聚乙烯和聚丙烯复合包装袋)，随机分成6组，每组30袋：以未经处理的酱牛肉为对照组(CK组)；经过高温釜式灭菌(121 ℃，20 min)为高温釜式灭菌组(GW组)；辐照剂量分别为2，4，6，8 kGy，利用伽马辐射装置对真空包装的酱牛肉进行辐照杀菌处理，分别标记为FZ2组、FZ4组、FZ6组与FZ8组。

1.2.2 菌落总数和大肠菌群 将每组酱牛肉样品分成两份，分别置于4 ℃与25 ℃下贮藏，每隔5 d取样并参照 GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数》和GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群》对各组酱牛肉样品进行菌落总数和大肠菌群的测定。

1.2.3 色差 参考Wang等[11]的方法，将酱牛肉样品切片(横截面大小约25 cm2，厚度约2～3 cm)，用色差仪测定样品的表面颜色。记录样品L*(亮度值)、a*(红度值)和b*(黄度值)，每组样品重复测定6次，取均值。

1.2.4 质构特性 参考赵改名等[12]的方法，用TMS-Pilot质构仪对试样进行测定。具体操作条件：分析用试样在测定前置于4 ℃下保存1 h，然后用滤纸将试样表面的水分拭去；待测样手工切成2 cm×2 cm×2 cm的小块；选用P40探头，且测定时沿肌纤维垂直方向将样品压缩至原高度的50%，机器参数设置为测试前、测试中以及测试后探头的速度分别为5，2，2 mm/s，测定间隔时间5 s，触发类型为自动，触发力0.049 N；每组测量重复6次，取平均。

1.2.5 过氧化值 参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》进行测定。

1.2.6 酸价 参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》进行测定。

1.2.7 丙二醛 参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》进行测定。

1.2.8 感官评价 参考GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》中规定的感官鉴定要求并结合李石新等[13]的方法，同时也根据酱牛肉评分的实际情况稍作修改制定酱牛肉感官评分标准表和酱牛肉感官评价指标的权重。

1.3 数据统计与分析

数据结果用平均值±标准差表示，通过SPSS 16.0软件中的单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 辐照对中式酱牛肉中菌落总数与大肠菌群的影响

GB 2726—2016《食品安全国家标准 熟肉制品卫生标准》中规定：酱卤肉制品的菌落总数应低于1.0×105CFU/g，高于该数值则可判定该肉制品的质量不合格。如表2所示，在4 ℃贮藏下，GW、FZ6、FZ8组在20 d贮藏过程中，菌落总数均未检出，CK、FZ2、FZ4组在第5天菌落总数符合国家标准低于1.0×105CFU/g的限量要求；但在第10天菌落总数不符合国家标准的限量要求。在25 ℃贮藏下，GW、FZ6、FZ8组在20 d贮藏过程中，菌落总数仍均未检出，FZ4组第5天菌落总数符合国家标准低于1.0×105CFU/g的限量要求；而CK与FZ2组在第5天，FZ4组在第10天菌落总数不符合国家标准的限量要求。

表1 酱牛肉的感官评定标准及评价权重†Table 1 Sensory evaluation standard and evaluation weight of soy sauce beef

表2 辐照处理对中式酱牛肉菌落总数的影响†Table 2 Effects of irradiation on total number of bacterial colonies in Chinese soy-sauced beef

按照GB 4789.3—2016标准中规定的酱卤肉的大肠菌数应≤102CFU/g。如表3所示：试验起始时，所有试验组均未检出大肠菌群；贮藏第5天，CK、FZ2、FZ4组虽均检出大肠菌群，但除25 ℃贮藏的CK组外，检出的大肠菌群数仍符合标准(>102CFU/g)；贮藏第10天，CK、FZ2、FZ4组仅有4 ℃贮藏条件下的CK组符合标准；贮藏第15天，CK、FZ2、FZ4组样品大肠菌群均超出标准；而GW、FZ6与FZ8组样品大肠菌群数在贮藏20 d内均未检出。综合菌落总数与大肠菌群的结果分析，辐照剂量6 kGy与8 kGy可抑制微生物的生长，延长酱牛肉的货架期。

表3 辐照处理对中式酱牛肉大肠菌群的影响†Table 3 Effect of irradiation on coliform group of Chinese soy-sauced beef

2.2 辐照处理对中式酱牛肉色差的影响

如表4所示，酱牛肉的L*值整体随辐照剂量的增加呈下降趋势，且各辐照组样品的L*值均高于CK组和GW组。周亚军等[14]研究发现：经辐照处理的酱牛肉L*值显著高于对照组，说明辐照会增加酱牛肉的L*值，与试验结果一致。真空包装酱牛肉样品的a*值随辐照剂量增大呈先上升后逐渐降低趋势。Galán等[15]研究发现辐照使牛肉饼的a*值降低。郑维莎[16]发现辐照可导致鸡脯肉a*值降低，而低剂量(2 kGy)处理不会导致产品a*值的显著变化，但随辐照剂量增大，a*值显著降低，与试验结果一致。当辐照剂量<6 kGy时，随着辐照剂量的增加样品的b*值逐渐升高，而当辐照剂量>6 kGy 时，样品的b*值又减小，且辐照组处理的酱牛肉b*值均显著高于对照组(P<0.05)，Millar等[17]研究发现酱牛肉中氧合肌红蛋白的色泽随辐照剂量的增加会由亮红色转变为棕色。

表4 辐照处理对中式酱牛肉色差的影响†Table 4 Effect of irradiation treatment on color difference of beef in Chinese soy-sauced beef

2.3 辐照对中式酱牛肉质构的影响

如表5所示，低剂量(2 kGy)辐照对酱牛肉硬度影响不显著，随着辐照剂量的增加，酱牛肉的硬度值与弹性值显著下降。Yook等[18]研究也发现，高剂量的辐照处理可使牛肉肌肉中的肌节发生明显断裂，从而导致酱牛肉的硬度值降低；而经过高温釜式灭菌的酱牛肉硬度值显著低于其他各组(P<0.05)。这可能是高温使肌肉发生分子结构变化等一些物理性质的改变，加热会使酱牛肉中的肌原纤维缩小，从而引起酱牛肉中肌节宽度的大量收缩，导致酱牛肉硬度值显著性减小(P<0.05)。

表5 辐照处理对中式酱牛肉质构的影响†Table 5 Effects of irradiation on texture of beef with Chinese soy-sauced beef

与酱牛肉硬度值结果相似，低剂量辐照不会改变样品的弹性值，但高剂量会使弹性值显著降低；这可能是因为辐照使肌肉纤维变得疏松，从而降低了酱牛肉的弹性[19]。赖宏刚等[20]也发现经过辐照后的酱鸡弹性降低，加热可使肌肉纤维的长度收缩，且肌肉中的结缔组织在高温条件下会逐渐转变为明胶，使得酱牛肉的嫩度降低。辐照灭菌相较于高温釜式灭菌，其弹性值显著高于GW组，说明辐照会使酱牛肉弹性下降，但优于高温釜式灭菌。

2.4 辐照处理对中式酱牛肉脂肪氧化的影响

如表6所示，辐照使得酱牛肉过氧化值显著增高，且随着辐照剂量的增加其上升幅度增加，由于辐照会诱导水分子的分解形成大量游离自由基，这些游离自由基在辐照过程中诱导酱牛肉中脂肪等物质发生氧化作用，进而导致酱牛肉过氧化值逐渐升高，与Badr等[21]的研究结果相似。但高剂量FZ8组过氧化值仅为0.104 2 g/100 g，仍在GB 10146—2015规定小于0.20 g/100 g的范围内。低剂量辐照显著低于高温釜式，而高剂量与高温釜式结果差异性不显著，但总体辐照组过氧化值仍低于高温釜式灭菌组。

表6 辐照处理对酱牛肉脂肪氧化的影响†Table 6 Effects of irradiation on fat oxidation of Chinese soy-sauced beef

与酱牛肉过氧化值结果类似，辐照使得样品酸价值和丙二醛值显著上升，虽然样品的酸价值都有所增加，但各样品酸价值的增加幅度不同；FZ8组与GW组样品酸价显然高于其他辐照剂量辐照的酱牛肉(P<0.05)。样品的丙二醛值随辐照剂量的增大而增加。这可能是因为水辐解产生的大量自由基改变了不饱和脂肪酸或甘油三酯的结构，诱导了脂质的氧化，也可能与肉中含有大量水分有关，电离辐射会引起水系统中的羟基自由基，加速肉中的氧化变化[22]。这与Radha Krishnan等[23]研究低剂量电子束辐照真空包装冷却猪肉的结果一致，与未辐照的肉类相比，辐照的肉类产生的挥发性物质更多，且2-硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)更高。

2.5 辐照处理对中式酱牛肉感官评价分析

如表7所示，辐照使得酱牛肉色泽评分降低，但与对照组差异性不明显，而高温釜式灭菌色泽评分与其他各组色泽评分存在显著性差异，高温加热使得酱牛肉的颜色变深，色泽得分降低；在气味评分，低剂量辐照、对照组和高温釜式灭菌组差异不显著，但高剂量辐照的肉制品会产生感官变化，会产生一种特殊的“辐照味”，如灼烧、金属味、干酪味、苦味和羊肉味[24]，这使得FZ4组、FZ6组和FZ8组的气味评分下降，但气味评分总体处于非常好的水平；与色泽评分类似，辐照使得酱牛肉质地评分降低，且高剂量辐照下降幅度高于低剂量辐照，但与对照组质地评分差异性不显著，高温热处理酱牛肉使得其质地评分显著低于辐照组；酱牛肉口感评分中，FZ2、FZ4、FZ6与CK组的口感评分差异性不显著，但高剂量辐照使得其口感评分显著降低，根据权重计算出感官评定总分，CK、FZ2与FZ4组无显著差异，FZ6与GW组之间无显著差异，FZ8组感官评定总分最低，高剂量辐照对于消费者接受度有显著影响，而低剂量的辐照处理更容易被消费者接受。

表7 辐照处理对中式酱牛肉感官品质的影响†Table 7 Effects of irradiation on sensory quality of beef in Chinese soy-sauced beef

3 结论

采用辐照对中式酱牛肉进行灭菌处理，通过与未灭菌，以及高温釜式灭菌处理的酱牛肉品质的对比，6 kGy与8 kGy组处理的酱牛肉具有与高温釜式灭菌相同的灭菌效果，可延长中式酱牛肉的货架期。辐照使得酱牛肉颜色变暗，硬度与弹性值随辐照剂量的增大而减小，低于6 kGy 辐照剂量酱牛肉红度值与黄度值逐渐增加，随着剂量的继续增加而减小，高温釜式对产品颜色与质构的影响显著高于辐照组；辐照后的酱牛肉过氧化值与酸价值以及丙二醛值随辐照剂量的增加而增加，但高温釜式灭菌对真空包装酱牛肉过氧化值影响较小，8 kGy组与高温釜式灭菌组样品酸价显然高于其他辐照剂量辐照的酱牛肉，高温釜式灭菌组丙二醛值显著高于辐照组与对照组。综合分析：6 kGy辐照剂量组的酱牛肉货架期相较于对照组延长且该剂量辐照处理更容易被消费者所接受。