气调包装中氧气含量对冷鲜猪肉品质的影响*

路立立，胡宏海，张春江，黄峰，张雪，陈文波，张泓

(中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京，100193)

随着冷鲜肉逐渐成为我国肉类消费的主流，科学有效的包装技术已成为保证冷鲜肉品质、促进冷鲜肉销售的重要手段。气调包装(modified atmosphere packaging，MAP)是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品，根据实际需求将一定比例 O2、CO2、N2等混合气体充入包装内，防止食品在物理、化学、生物等方面发生品质下降或减缓品质下降的速度，从而延长食品货架期，提升食品价值。气调包装产品的品质及货架期受产品贮藏温度、原料初始带菌量、包装内气体组成及配比、包装容器内气体体积与物料质量比、包装材料等多种因素的影响［1］。其中，包装材料对维持包装袋内气体比例稳定起关键作用，阻隔性较高的包装材料能在较长时间内维持包装内的理想气体组分不变，保证气调包装的效果。选择冷鲜肉包装材料时，应选用阻隔性较好的包装材料，一般要求其氧气透过率低，并且对二氧化碳和氮气也有较好的阻隔性［2］。

气调包装中常用气体有 O2、CO2、N2等。O2对冷鲜肉的保鲜作用主要有两个方面:一是它对贮藏过程中厌氧菌的生长繁殖有一定的抑制作用［3］;二是O2与肌肉中的肌红蛋白结合形成氧合肌红蛋白使肉呈粉红色;CO2是一种抑菌剂，对大多数的霉菌和需氧菌的繁殖有较强的抑制作用，有研究认为混合气体中CO2的浓度大于20%～30%时可有效抑制微生物的繁殖［4］;N2是一种惰性气体，对食品成分无直接影响，且不会影响肉的色泽，可以防止由于CO2溶于食物中而导致的包装坍塌。目前气调包装常用的气体比例为80%O2和20%CO2［5］，然而有些研究认为稍低的O2浓度更有助于冷鲜肉的保鲜，但不同研究得出的保鲜效果差异很大，保存期从数天到十多天不等［6-8］。因此对冷鲜肉气调包装的保鲜效果和应用研究还有待加深。

本研究通过采用高阻隔包装材料，以两种不同气体比例对冷鲜猪肉进行气调包装，检测贮藏过程中冷鲜肉的菌落总数、色泽、保水性及嫩度等指标的变化，比较分析了不同O2浓度(80%O2和50%O2)对气调包装冷鲜猪肉品质的影响，以期为冷鲜猪肉的保鲜贮藏提供科学依据。

1 材料与仪器

1.1 材料

试验用冷鲜猪肉为北京第五肉联厂生产的经24 h冷却排酸后的猪通脊肉，包装材料结构和特性如表1所示。

1.2 仪器

V-350多功能气体包装机，苏州德森包装机械有限公司;DT-60气调保鲜包装机，大江机械设备有限公司;WITT Mapy 40 S/P气体成分分析仪;HHS型数显式恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂;Sartorius电子天平;YXQ-LS-50A立式压力蒸汽灭菌器;JTT-900(α)超净工作台，北京冠鹏净化设备有限公司;BG-80隔水式培养箱，上海博远实业有限公司医疗设备厂;CR-400便捷式色差仪，柯尼卡美能达(日本)公司;TA-XT2i质构分析仪，英国Stable Micro System公司。

表1 包装材料氧气和水蒸气透过率Table 1 Oxygen and water vapour transmission rates of different packaging materials

2 实验方法

2.1 样品准备

将经24 h冷却排酸后的猪通脊肉切成100 g/块的肉块。随机将分切好的冷鲜肉分装为对照组A:托盘包装;实验组B:80%O2气调包装(80%O2+20%CO2);实验组C:50%O2气调包装(50%O2+20%CO2+30%N2)。所有试验样品放入0～4℃冰箱中贮藏，分别在第2、4、6、9、12、15 天采样进行品质指标测定。

2.2 气体成分

在对样品进行包装之前，先用气调包装机封口3个空盒，用气体分析仪测定空盒内的气体成分，然后在每次指标测定之前用气体分析仪测定每个样品包装盒内的气体成分，每个处理组3个平行。

2.3 菌落总数

参照 GB/T 4789.2—2008［9］。

2.4 色差

色差测定采用的是CIE-L*a*b*法。用便捷式色差仪直接测定样品表面的亮度值L*、红度值a*、黄度值b*。色差计在使用前用白板进行校准。对每一肉样平行测定5次。

2.5 汁液流失率

汁液流失率:取带包装的样品称重m1，打开包装，将肉取出，汁液和包装袋称重m2，用滤纸将液体吸干，包装袋称重m3。

2.6 持水力

参考潘君慧的方法［10］，取通脊肉(约5g，精确记重m1，g)，置于底部垫有纱布的50 mL离心管中，在2 000 g，4 ℃下离心 20 min 后记重(m2，g)，而后将离心后的样品置于烘箱中在105℃下测定除去水分后的肌肉重(m3，g)。持水率由以下公式计算:

2.7 蒸煮损失

参考 Honikel［11］的方法，准确称重的肉样(m1，g)置于聚乙烯袋中于80℃水浴30 min，后用20℃流动水冷鲜，用吸水纸吸干表面水分并称重(m2，g)。蒸煮损失计算如下:

2.8 剪切力

采用Warner-Bratzler法测定样品剪切力。取测完蒸煮损失的肉样，剔除表面可见的筋膜与脂肪，沿肌纤维平行方向切取1 cm×1 cm×3 cm肉样，使用质构仪(TA-XT2i，Stable Micro System，英国)测定肉样的剪切力值。

2.9 数据分析

采用SPSS 17.0软件进行方差分析，采用多重比较分析法对试验组与对照组肉的品质进行比较，如未特殊说明试验结果均最少为3次平行，结果均表示为“平均值±标准差”，用Origin 8.6软件作图。

3 结果与分析

3.1 包装盒内气体成分变化

如图1所示，普通托盘包装组充入的气体成分为空气，贮藏过程中CO2含量逐渐增加。气调包装组O2与CO2含量变化不明显，在贮藏后期O2含量减少，CO2含量增加。包装内的气体可通过托盘及盖膜与外界空气发生气体交换，气体透过率与气体分压、贮藏温度及湿度有关，同时与包装材料的特性如O2及CO2透过率有很大的相关性［12］。普通托盘包装组后期CO2含量增加，是由于后期冷鲜肉腐败，大量微生物通过呼吸作用产生CO2所致。气调包装组采用阻隔性包装材料，能够维持贮藏过程中包装内气体成分基本恒定，贮藏后期气体成分的变化与微生物的活动有关。

图1 不同实验组包装内的O2和CO2气体成分变化趋势Fig.1 Gas packaging variation during storage

3.2 冷鲜猪肉贮藏期间菌落总数的变化

如图2所示，随着贮藏时间的延长，各实验组冷鲜肉的菌落总数均呈显著上升趋势，其中普通托盘包装组在第9天时菌落总数即达到106CFU/g，而气调包装组的菌落总数仍低于106CFU/g，属于一级鲜肉范围;到第15天时，50%O2气调包装组菌落总数也高于106CFU/g，高于变质肉指标，而80%O2气调包装组仍低于106CFU/g，属于次鲜肉范围。与普通托盘包装相比，气调包装可延长冷鲜猪肉货架期6 d以上，且整个贮藏过程中80%O2气调包装组菌落总数始终低于50%O2气调包装组。由此可见，80%O2气调包装更能延长冷鲜猪肉的货架期。

气调包装后肉样所处的气体环境发生改变，肉样表面携带的微生物的生长会受到抑制［13］。气调包装对微生物的抑制作用主要有两个方面:一是O2能够抑制冷鲜肉冷藏时厌氧菌的繁殖［14］;二是CO2是一种抑菌剂，能够抑制猪肉中的假单胞菌的生长繁殖［15］。本研究结果表明，与普通托盘包装相比，气调包装显著延长了冷鲜猪肉的货架期，且80%O2气调包装比50%O2气调包装抑菌效果更好。

图2 不同实验组冷鲜猪肉贮藏期间的菌落总数变化Fig.2 Changes in total bacterial count during chilled pork meat storage with different packaging

3.3 冷鲜猪肉贮藏期间的色泽变化

色泽作为冷鲜肉感官品质的重要指标，是消费者衡量其品质的重要依据。不同包装处理对冷鲜猪肉色泽影响如表2所示。贮藏过程中普通托盘包装组L*值逐渐增加，而B组在贮藏第4天时L*值达到最高，之后开始下降，C组L*值在第6天时达到最高，之后也开始下降;整个贮藏过程中气调包装组的a*值高于普通托盘组(P＜0.05)，气调包装组呈亮红色。另外，80%O2气调包装组a*值呈现高于50%O2气调包装组的趋势，且在第4、6天时差异显著(P＜0.05)。贮藏过程中第9天时冷鲜猪肉色泽变暗，但80%O2气调包装组(80%O2)色泽优于50%O2气调包装组(50%的O2);所有包装组冷鲜猪肉贮藏过程中b*值均逐渐增加，在贮藏前期6天气调包装组b*值高于普通托盘包装组。b*值与脂肪氧化有关，本研究托盘包装组在菌落总数超标之前b*值显著低于气调包装组(P＜0.05)。Jayasingh等［16］研究发现80%O2气调包装的碎牛肉在贮藏第10天时，脂肪氧化水平极显著大于托盘包装，这与本实验的研究结果一致。

表2 不同实验组冷鲜肉贮藏期间的色泽变化Table 2 Changes in surface colour of chilled pork meat during storage with different packaging

3.4 冷鲜猪肉贮藏期间的保水性分析

保水性作为一项重要的肉质指标不仅影响肉的多汁性，还影响肉表面水分的渗出，并最终影响消费者在选购鲜肉时的购买欲望。保水性是指当肌肉受到外力作用时，其保持原有水分与添加水分的能力，汁液流失率、持水力是衡量肌肉保水性的重要指标。通过检测不同实验组汁液流失率和持水力(表3)，结果表明贮藏第2、第4天时气调包装组汁液流失率显著高于托盘包装组(P＜0.05)，但第6天时托盘包装组汁液流失率高于气调包装组(P＜0.05)。贮藏过程中80%O2气调包装组汁液流失率低于50%O2气调包装组，但二者无显著差异(P＞0.05)。贮藏过程中各处理组间持水力无显著差异(P＞0.05)。

普通托盘包装组在微生物超标之前保水性高于气调包装组，袁璐等［17］认为不同的包装方式能够通过影响冷鲜肉的脂肪氧化水平和磷脂酶活性进而影响其保水性。气调包装中氧分压始终保持在较高水平，从而促进了肌肉组织的氧化作用，最终降低了猪肉的保水性。

表3 不同实验组冷鲜肉贮藏期间汁液流失率和持水力的变化Table 3 Changes in purge loss and water holding capacity of chilled pork meat during storage with different packaging

3.5 冷鲜猪肉贮藏期间的嫩度分析

如图3所示，随着贮藏时间的延长，普通托盘包装组冷鲜猪肉的剪切力值呈下降趋势，说明其嫩度逐渐增加，这与肉的成熟过程相吻合。气调包装组冷鲜猪肉剪切力值显著高于普通托盘包装组(P＜0.05)，且80%O2气调包装组剪切力值低于50%O2气调组，但差异不显著(P＞0.05)。由此可见，80%O2气调包装与托盘包装相比会造成肉嫩度的下降，Lund等［18］研究认为高氧气调包装造成肉嫩度下降的原因是高氧导致肌球蛋白通过形成二硫键使蛋白发生交联，并且高氧可减少蛋白降解。本研究中80%O2气调包装组比50%O2气调包装嫩度稍好，与其保水性较好有关，具体原因有待进一步研究。

图3 不同实验组冷鲜肉在贮藏期间剪切力的变化Fig.3 Changes in Warner-Bratzler shear force of chilled pork meat during storage with different packaging

4 结论

在采用高阻隔包装材料的基础上，气调包装能够维持贮藏过程中气体成分基本维持恒定。与托盘包装相比，气调包装可延长冷鲜肉货架期6天，80%O2气调包装比50%O2气调包装组对微生物具有更强的抑制作用，保鲜效果更好;气调包装组冷鲜肉色泽好于托盘包装组，且80%O2包装组色泽更好;气调包装组冷鲜肉保水性低于托盘包装组，而两气调包装组之间无显著差异;气调包装与托盘包装相比降低了冷鲜肉的嫩度，80%O2包装组嫩度比50%O2气调包装组稍好;综上所述并结合经济因素(O2、CO2与N2的市场价格之比约为5∶9∶7)考虑，采用80%O2+20%CO2的气体比例包装冷鲜猪肉较为合适。

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