不同气调包装对冷鲜羊肉保鲜效果研究

周立，张锐，王卫，张佳敏，王素,，侯成立，白婷

（1.成都大学 a.肉类加工四川省重点实验室 b.食品与生物工程学院，成都 610106；2.中国农业科学院农产品加工所重点实验室，北京 100193）

金堂黑山羊作为西南地区羊肉产业的重要地方支柱品种，具有生长速度快，料肉比高，繁殖率高等特点，羊肉中含有丰富的维生素A、矿物质、不饱和脂肪酸和氨基酸，其肉质细嫩，无明显膻味，深受市场消费者喜欢[1]。目前市场上90%以上的羊肉是以生鲜羊肉、冻胴体和二分体等形式销售，其中生鲜羊肉不易保存并且屠宰环境和物流环节不规范，设备设施较落后，储藏保鲜技术不成熟，运输和售卖途中存在污染变质的可能。以上这些问题，制约了羊肉产业进一步发展。随着肉类安全性被人们越来越重视，具有肉质柔软多汁、色泽鲜艳、营养价值高等优点的冷鲜肉备受关注，逐渐成为肉类市场消费主流。气调包装和低温保藏是鲜肉保鲜的黄金组合，目前已在猪肉和牛肉上应用较多，而针对羊肉的气调包装正处于起步阶段。

气调包装技术是利用不同比例混合气体替换食品包装里的空气，改变冷鲜肉周围的气体，减慢微生物的繁殖速率，维持生鲜肉的色泽，延缓肉类营养成分的变质，最终达到保鲜和延长货架期的效果。CO2是气调保鲜中抑制细菌生长最关键的气体成分，可以显著减缓需氧微生物在对数生长期的生长速率[2]。张新笑等[3]研究了冷鲜鸡肉中荧光假单胞菌在不同CO2比例包装下的生长情况，结果表明20%～40%的CO2气调包装能有效抑制荧光假单胞菌的繁殖。然而，CO2水溶性高，易与食品中的水分结合，使气调包装塌陷，对产品质量及外观产生不良的影响[4]。高浓度O2（含氧量为70%～80%）可以促使O2与肌红蛋白的结合，并向鲜肉内部渗透，提升了鲜肉中氧合肌红蛋白的浓度，有利于保持鲜红的肉色[5]。张福生等[6]研究安徽地方品种猪肉在不同比例高氧气调包装组中的品质变化，其研究发现2 组不同比例高氧气调包装组的a*值下降相对较慢，并且L*值和b*值在整个贮藏期中一直高于对照包装组。与O2相比，CO 呈现出与肌红蛋白结合更强的能力，形成碳氧肌红蛋白，使肉表面形成更为稳定的鲜红色[7]。根据相关研究证明，鲜肉气调包装中CO 体积分数在0.4%～1%就足以产生稳定的樱桃红色。甄少波等[8]研究发现，用0.4%、2.0%和4.0% 3 个不同体积分数的CO 气调保鲜肉喂食的大鼠，其血常规和生化及病理组织学指标均未发生显著变化，且无其他毒性反应。N2是理想的惰性气体，其不会被食品吸收同时也不与食品发生化学反应，并且无味无臭，延缓食品的氧化变质而且降低了肉品的汁液损失率。

研究以四川金堂黑山羊为研究对象，以实际生产中应用较多的真空包装为对照，对比3 种气调包装方案，研究70% N2+ 30% CO2（CO2组）、70% O2+ 30%CO2（O2组）和0.4% CO + 69.6% N2+ 30% CO2（CO组）的气调包装羊肉在4℃冷藏条件下肉品质变化规律，以确定羊肉气调保鲜最佳方案，极大地提高了羊肉的货架期，解决了羊肉不易贮藏的产业难题，为四川羊肉产业技术升级提供了技术储备。

1 实验

1.1 材料与试剂

主要材料与试剂：四川省金堂县黑山羊养殖基地屠宰场取12 月龄去势四川金堂黑山羊背最长肌；氯化钠、氢氧化钠、盐酸、硼酸、氧化镁、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠等，由成都科龙化工有限公司提供。

1.2 仪器与设备

主要仪器与设备：冰箱BCD-452WDPF 型：青岛海尔股份有限公司；插入式pH 计Testo 205 型：德图仪器国际贸易有限公司；色差仪CR-10 型：柯尼卡美能达投资有限公司；精密电子天平AL-104 型：上海梅特勒-托利多仪器设备有限公司；水分含量测量仪HD-3A 型：无锡华科公司；HD-5 型智能水分活度测量仪：无锡市华科公司；质构仪（TA.XT plus）：英国Stable Micro Systems 公司；气调包装机：嘉兴艾博实业有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验分组

黑山羊背最长肌，4 ℃排酸24 h，取出后在无菌操作台上去除表面脂肪、筋膜，修整完毕后，每块肉约50 g，其中用于测量剪切力值的肉约为80 g，尽量保持肉块性状相似，每盒5 块肉，每组3 个生物学重复，共约13 kg 羊肉。盒中单独一块肉用于微生物检测，pH 和色度共用同一块肉检测，挥发性盐基氮值（Total Volatile Basic Nitrogen，TVB-N）和硫代巴比妥酸反应物值（Thiobarbituric Acid Reactive Substance，TBARS）共用同一块肉进行检测，剩余肉用于测定剪切力，水分含量与水分活度。按表1 中的气体比例进行气调包装，随机分配到4 个包装组。用食品级PP 材质包装盒（22 cm×13 cm×4 cm），CPP/PE材质封口膜〔透氧率8.19×10-4cm3/(m2·24h·Pa)；水蒸气透过率6.43 g/(m2·24 h)〕进行气调包装。气调包装后的羊肉放入4℃冰箱保存，分别于Day0、Day7、Day14、Day21、Day28 对羊肉的菌落总数、pH 值、色度、挥发性盐基氮值（Total Volatile Basic Nitrogen，TVB-N）、硫代巴比妥酸反应物值（Thiobarbituric Acid Reactive Substance，TBARS）、剪切力等指标进行测定。

表1 不同包装的气体配比Tab.1 Gas ratio of different packages

1.3.2 微生物的测定

菌落总数按GB 4789.2—2016《食品微生物学检验：菌落总数测定》[9]进行测定，评价标准为一级鲜肉菌落总数不大于4 lg（CFU/g），二级鲜肉菌落总数为 4～6 lg（CFU/g），变质肉菌落总数大于 6 lg（CFU/g）。对于每个处理组，取平行测定3 次的平均值。

1.3.3 pH 值的测定

参考马惠敏等[10]的方法，校正pH 计，将手持式pH 计插入羊肉块中，避开筋膜，深度约2 cm，对于每一块肉，取平行测定5 次的平均值。

1.3.4 色度的测定

参考姜宏正等[11]的方法，使用白板校正色差仪，用色差仪探头紧贴肉的表面，测定羊肉的L*（亮度）、a*（红度）、b*（黄度），对于每一块肉，平行测定5次，取其平均值作为该肉块的色度值。

1.3.5 挥发性盐基氮值（TVB-N）的测定

参考GB 5009.228—2016《食品中挥发性盐基氮的测定》[12]中的半微量定氮法对羊肉进行测定。对于每一块肉，取平行测定3 次的平均值。

1.3.6 硫代巴比妥酸反应物值（TBARS）的测定

参考GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的测定》[13]的方法进行测定，对于每一块肉，取平行测定3 次的平均值。

1.3.7 水分活度的测定

每盒中取出一块羊肉（约20 g）制成肉糜，称取约5 g 铺满于样品皿内，使用水分活度测量仪进行测量，对于每一块肉，取平行测定3 次的平均值。

1.3.8 水分含量的测定

每盒中取出一块羊肉（约15 g）制成肉糜，称取约3 g 置于校准好的水分测定仪的样品盘内进行测量，对于每一块肉，取平行测定3 次的平均值。

1.3.9 剪切力的测定

参考王柏辉等[14]的方法，将羊肉沿着肌纤维方向切成3 cm×1 cm×1 cm 的小块，采用HDP/BSW 探头，以测前速率为2.0 mm/s，测试速率为1.0 mm/s，测后速率为2.0 mm/s 进行测定，对于每一块肉，取平行测定3 次的平均值。

1.4 数据处理

实验数据使用Microsoft Excel 2019 进行数据统计，IBM SPSS Statistics 22.0 统计软件中的Duncan程序分析数据间的显著性差异（P＜0.05）分析。

2. 结果与分析

2.1 不同包装方式对羊肉菌落总数的影响

微生物是引起生鲜羊肉变质的主要原因，羊肉中的蛋白质会因微生物代谢所分泌的蛋白酶而分解，从而产生氨、胺类等碱性化合物，最终导致羊肉产生异味，腐败变质。由表2 可知，在整个羊肉保鲜过程中，不同处理组的微生物数量都随着贮藏时间的延长而增加。贮藏过程中，Vac 组和O2组的菌落总数相对较高。在贮藏初期，O2组高氧环境抑制了厌氧菌的繁殖，贮藏第7 天开始，菌落总数增长较为迅速，这可能是由于氧气浓度较高易使得好氧菌得以繁殖[15]。CO2组和CO 组菌落总数增长较为缓慢，这可能是由于2 种包装气体中都不含氧气并且都含有CO2气体，对微生物具有较好的抑制作用。第14 天时，Vac 组、CO2组、O2组、CO 组的菌落总数分别为5.73、5.17、5.96、4.15 lg（CFU/g），符合国家二级鲜肉标准，其中CO 组的菌落总数显著低于其他3 组（P＜0.05）。

表2 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中菌落总数的变化Tab.2 Changes in the total number of colonies of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃ lg(CFU/g)

2.2 不同包装方式对羊肉pH 值的影响

pH 值可以反映羊肉的肉质优劣情况[16]，由表3可以看出，在整个贮藏过程中，pH 值在5.5～5.9 范围内波动，呈逐渐上升趋势，且均属于一级鲜肉的pH值要求[17]。在第14～28 天内，各组数值皆有波动，可能是由于各类微生物生长迅速以及肉质本身环境气体的影响所导致。贮藏第21 天时，CO2组pH 值是5.78，CO 组pH 值是5.66，2 组呈下降趋势，这可能是因为2 组包装盒内不含氧气，在厌氧糖酵解酶的作用下，肌肉糖原产生的丙酮酸和乳酸较多，引起pH值下降[18]。贮藏第28 天时，CO2组和CO 组pH 值分别是5.81 和5.70，相对于第21 天pH 值上升，这可能是由于贮藏后期，肌肉蛋白质在微生物所分泌的蛋白分解酶和内源蛋白酶的作用下降解为氨基酸和多肽，并且释放出碱性基团使得各组的pH 值回升[19]，相对于其他3 组包装方式，其中CO 组的pH 值相对较低。

表3 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中pH 值的变化Tab.3 pH changes of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃

2.3 不同包装方式对羊肉色度的影响

肉色变化是消费者评判鲜肉新鲜程度的一个重要指标，极大地影响消费者购买选择[20]。L*越大，表示肉色越亮，a*为正值表示偏红，负值表示肉色偏绿，b*值较高表明肉色较黄，反之则较蓝。由表4 可知，在贮藏第7 天时，Vac 组的L*值显著高于其他3组（P＜0.05），这可能是由于真空包装抽气，羊肉受到挤压使得内部水分渗出导致对光的反射能力增强。对羊肉而言，其色度的a*值比L*值、b*值等指标更重要，O2组中高浓度氧气与羊肉中肌红蛋白反应形成氧合肌红蛋白，使羊肉呈现鲜红色。CO 组a*值又高于O2组，这是由于和氧气相比，一氧化碳与肌红蛋白的结合能力更强，结合形成碳氧肌红蛋白，使肉表面形成稳定的樱桃红色[21]。贮藏到第28 天时，微生物的大量生长繁殖促进了高铁肌红蛋白的形成，使肉色变暗，各组a*值下降[22]。对比4 种包装，CO 组的a*值始终高于其他3 组。在整个贮藏期中，Vac 组的b*值较低，其肉色表现为暗淡、无光泽[23]。在贮藏期第7～21 天内，CO2组和Vac 组b*呈上升趋势，这可能是由于脂质与磷脂头中的胺之间的反应而产生的黄色色素基团或蛋白质胺[24]。贮藏第28 天，CO组b*值相对偏高。基于以上结果，在保持肉色方面，CO 气调包装更具有优势。

表4 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中色度的变化Tab.4 Color changes of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃

2.4 不同包装方式对羊肉挥发性盐基氮值的影响

挥发性盐基氮（Total Volatile Basic Nitrogen，TVB-N），是评定肉质鲜度变化的重要指标。TVB-N含量越高，营养价值就越低。在国标中规定，一级鲜肉的TVB-N 值不高于0.15 mg/g，二级鲜肉不高于0.20 mg/g。由表5 可以看出，TVB-N 值随着贮藏时间的延长而逐渐增加，反应了羊肉在贮藏过程中逐渐变质，这主要是由于蛋白质在细菌酶的作用下不断降解，氨和胺类碱性物质不断增加[25]。在整个贮藏期间，Vac 组的数值增长最快，在贮藏第28 天时，Vac 组TVB-N 值已经突破二级鲜肉标准，主要是由于真空包装的冷鲜羊肉会产生大量渗出液，为微生物迅速繁殖创造了适宜的环境[26]。在无氧的条件下，各类好氧腐败菌如假单胞菌等生长较少，蛋白质分解较慢，产生含氮碱性物质偏少，因此CO2组和CO 组TVB-N 值一直处于较低水平。贮藏第28 天时，Vac 组、CO2组、O2组、CO 组的TVB-N 值分别为0.25、0.16、0.18、0.12 mg/g，其中CO 组的TVB-N 值属于一级鲜肉范围。

表5 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中挥发性盐基氮值的变化Tab.5 Changes of total volatile basic nitrogen values of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃ mg/g

2.5 不同包装方式对羊肉硫代巴比妥酸反应物值的影响

硫代巴比妥酸反应物值（Thiobarbituric Acid Reactive Substance，TBARS）广泛应用于肉类食品氧化程度评价，脂肪氧化也是羊肉腐败变质的重要原因之一。羊肉的TBARS 值越大，其氧化程度越高，表明羊肉酸败程度越严重。由表6 可知，各组的TBARS值总体上随贮藏时间的延长而不断增加。O2组在整个贮藏期间，TBARS 值都高于其他各组，高氧气调包装会增加贮藏过程中羊肉脂肪氧化的速度，进而导致肉的多汁性变差，这与袁璐等[27]在比较高氧包装和真空包装对冷鲜肉的理化影响研究中得到的结果一致。第21 天时O2组和CO 组呈下降趋势，其原因可能是次级产物丙二醛与羊肉中可获得的氨基相互作用生成1-氨基-3-氨基丙烯，从而导致TBARS 值下降[28]。第28 天时，TBARS 值增加迅速，这可能是由于随着微生物分泌出的脂肪酶越来越多从而导致了肌肉脂肪水解的加剧，使脂肪氧化程度提升。在整个贮藏过程中，CO 组TBARS 值一直处于较低水平，其脂质氧化程度较小，呈现出更为优秀的羊肉保鲜功能。

表6 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中TBARS 值的变化Tab.6 Changes in TBARS values of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃ mg/kg

2.6 不同包装方式对羊肉水分含量和水分活度的影响

水分含量和水分活度是评价肉品新鲜度的重要指标，两者的高低对羊肉结构、外观和质地有较大影响。由表7 可以看出，随着贮藏时间的延长，各组羊肉的锁水能力逐渐下降，从而导致水分含量降低，第21 天时，各组水分含量显著下降（P＜0.05），可能是由于在贮藏第14 天到第21 天内的氧化程度较高，氧化程度越高，水分流失就越严重[29]。水分活度越大，其贮藏性就越差[30]。由表8 可以看出，在整个贮藏期中，各组水分活度在0.89～0.98 内波动，相对于CO2组和O2组，其中Vac 组和CO 组水分活度处于较低状态，表明Vac 组和CO 组的贮藏性会相对较好些。

表7 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中水分含量的变化Tab.7 Changes of moisture content of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃ %

表8 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中水分活度的变化Tab.8 Changes in water activity of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃

2.7 不同包装方式对羊肉剪切力的影响

嫩度是反应肉品质地的关键指标之一，剪切力值越小，嫩度越高[31]。由表9 可知，在宰后7 天后，各组羊肉的剪切力大幅度减少，并在之后试验期间保持相对稳定。这说明，羊肉在宰后7 天基本上完成了肌肉嫩化。第21 天CO 组剪切力异常上升，可能是由于其较低的pH 值导致，剪切力值增加同时pH 值较低（P＜0.05），肌肉的终点pH 值越低，就越接近肌肉蛋白质的等电点，羊肉的剪切力也就越大；肉的pH 值提高，剪切力也减小[32]。在贮藏末期（21、28 d），剪切力值缓慢下降，嫩度达到稳定值，这与王守经等[33]研究结果一致。在高氧环境下，羊肉嫩度会降低，但是在整个贮藏期中，O2组剪切力值呈下降趋势，这与Santos-donado 等[34]研究结果不一致，其原因还有待考究。

表9 不同包装方式的羊肉在4 ℃条件下贮藏过程中剪切力的变化Tab.9 Changes of shear force of mutton with different packaging methods during storage at 4 ℃ g

3 结语

实验研究了真空包装和3 种气调包装的黑山羊生鲜羊肉的保鲜效果，结果表明，3 种不同比例的气调包装分别通过不同的气调环境，能够起到显著的保鲜作用。CO2组不能起到很好的护色作用，会影响消费者的购买欲，但是能一定程度上延缓羊肉氧化酸败。O2组中含有高浓度的氧气，表现出较好的护色作用，但同时高浓度的氧气也加速了脂肪氧化。相比之下，CO 组降低了羊肉的蛋白质和脂肪氧化，抑制异味的生成，并且有明显的抑菌效果，同时使得肌肉具有较好的持水性，减少了肉汁的渗出；同时CO 和肌红蛋白形成的碳氧肌红蛋白使得羊肉具有鲜艳的肉色。这些肉质特征大大增加了消费者的购买欲。综上所述，CO 组保鲜效果更好，具有更长的货架期，更适合作为冷鲜物流和商超售卖等场景下羊肉的保鲜方案。