含五倍子水提物的魔芋葡甘聚糖涂膜液对冷鲜猪肉的保鲜效果研究

孙 云,吴 考,倪学文,严文莉,匡 映,姜发堂,黄 静

(1.湖北工业大学食品与制药工程学院,湖北武汉 430068;2.湖北轻工职业技术学院工商信息学院，湖北武汉 430070)

含五倍子水提物的魔芋葡甘聚糖涂膜液对冷鲜猪肉的保鲜效果研究

孙 云1,吴 考1,倪学文1,严文莉1,匡 映1,姜发堂1,黄 静2,*

(1.湖北工业大学食品与制药工程学院,湖北武汉 430068;2.湖北轻工职业技术学院工商信息学院，湖北武汉 430070)

本文以水为溶剂提取获得五倍子水提物并测定其总酚及总黄酮含量、抗氧化及抗菌活性,以及将五倍子水提物添加至魔芋葡甘聚糖溶液中对猪肉进行涂膜保鲜。在体外实验中,五倍子水提物可清除2,2-联氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基,且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抑制作用。将添加五倍子水提物的魔芋葡甘聚糖(KGM)涂膜液对冷鲜猪肉进行涂膜,能延缓冷鲜猪肉中菌落总数、硫代巴比妥酸(TBARS)值、pH以及颜色的变化。以菌落总数为参考指标,富含五倍子水提物的涂膜处理的冷鲜猪肉与未经涂膜处理的冷鲜猪肉对比,在4 ℃储藏条件下货架期延长5 d。含五倍子水提物的魔芋葡甘聚糖涂膜对冷鲜猪肉具有保鲜效果。

五倍子,魔芋葡甘聚糖,涂膜,抗氧化,抗菌,冷鲜肉,保鲜

冷鲜猪肉是指生猪经屠宰后,在24 h内使其胴体温度降至0～4 ℃,并在此温度下进行加工、贮藏、运输和销售的冷鲜肉。冷鲜猪肉由于水分含量高、蛋白含量丰富,极易发生腐败变质[1]。为了延长冷鲜猪肉的货架期,添加天然防腐剂对猪肉进行保鲜是一种有效的保鲜方法[2-5]。

五倍子是一种中国传统中药材,是由五倍子蚜虫寄生在漆树科植物盐肤木青麸杨或红麸杨叶上而形成的虫瘿,其含有高达70%的可水解单宁[6]。五倍子具有很强的抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗氧化及收敛作用,在中药材方面有广泛的应用[7]。在抑菌和抗氧化活性方面,五倍子的甲醇提取物对副溶血弧菌和李斯特菌(常见的两种海产品腐败菌)均有抑制作用[8]。五倍子的乙醚、乙酸乙酯、乙醇和水提取物均有强的抗氧化活性,对沙门氏菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌以及志贺氏菌均具有强的抑制作用[9]。五倍子单宁对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌等食品腐败菌有明显抑制作用,其效果明显强于苯甲酸钠、山梨酸钾[10]。

五倍子作为天然的抗菌和抗氧化剂,具备应用到冷鲜猪肉保鲜中的潜力,天然产物结合涂膜保鲜技术是一种环境友好型的保鲜方法,并在食品保鲜中得到广泛应用[11]。本文选用五倍子水提物并将其加入到成膜性好的魔芋葡甘聚糖[12-13]溶液中制备保鲜涂膜液,对冷鲜猪肉进行涂膜保鲜研究。测定了五倍子水提物的抗菌及抗氧化性能,以及五倍子水提物/魔芋葡甘聚糖涂膜液对冷鲜猪肉中菌落总数、硫代巴比妥酸(TBARS)值、pH以及颜色的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

五倍子 湖北中药材有限公司;大肠杆菌(分离号:NCTC 10538;分离源:人粪便)和金黄色葡萄球菌(分离号:CMCC 26085;来源于中国) 中国普通微生物菌种保藏管理中心;魔芋葡甘聚糖(KGM) 湖北强森魔芋科技有限公司;1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)和2,2-联氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS) 东京化成工业株式会;没食子酸标准品和高硫酸钾 美国Sigma公司;芦丁标准品、维生素C和2-硫代巴比妥酸(TBA) 上海国药集团化学试剂有限公司。

2100型紫外可见分光光度计 龙尼柯(上海)仪器有限公司;HH-2型恒温水浴锅 国华电器有限公司;KQ5200超声波清洗器 江苏昆山市超声仪器有限公司;R-300旋转蒸发仪 瑞士步琦公司;BC-130A冰箱 山东青岛海尔股份有限公司;LGJ-10真空冷冻干燥机 河南兄弟仪器设备有限公司;JJ-1型增力电动搅拌器 江苏省金坛市医疗仪器厂;SW-CJ-1FD型超净工作台 苏州安泰空气技术有限公司;LHS-150HC恒温恒湿培养箱 天津市泰斯特仪器有限公司;80型手提式压力蒸汽灭菌器 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 五倍子水提物的制备 将五倍子用粉碎机粉碎成60目及以上的粉末,称取10 g粉末分散于1000 mL水中,在70 ℃下水浴搅拌3 h,然后在室温下超声处理20 min,用定性滤纸过滤,将所得滤液再用定性滤纸过滤两次。最后将所得的滤液用旋转蒸发仪浓缩至原体积的1/8,将浓缩液冷冻干燥成粉末,即得五倍子水提物[2]。

1.2.2 五倍子水提物总酚和总黄酮含量的测定 水提物总酚含量的测定采用福林酚比色法[14],以没食子酸做标准曲线。总黄酮含量的测定采用亚硝酸盐-硝酸铝-氢氧化钠比色法[15],以芦丁标准品做标准曲线。

1.2.3 五倍子水提物抗氧化性测定 参照Re[16]的方法测定五倍子水提物对2,2-联氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基清除能力。将7 mmol/L的ABTS储备液与2.45 mmol/L的高硫酸钾溶液等体积混合,在室温避光的条件下静置12～16 h过夜,形成ABTS·+自由基储备液。使用前用pH7.4的磷酸盐缓冲液稀释成工作液,使其在波长734 nm处的吸光值为0.70。分别配制浓度为0、0.005、0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/mL的五倍子水提物和VC溶液,取4.9 mL ABTS·+溶液与0.1 mL的样品溶液混合,反应10 min后,测定其在734 nm下的吸光值。空白对照为4.9 mL ABTS·+溶液与0.1 mL水。ABTS自由基清除率计算公式为:清除率(%)=(A0-A)/A0×100。式中,A0为空白对照吸光值;A为样品与ABTS反应后的吸光值。

1.2.4 五倍子水提物抗菌性测定 参照滤纸片扩散法[17]进行抗菌性测定。用打孔器将中性滤纸打成直径为6 mm的圆形滤纸片,在 121 ℃下灭菌 15 min 后备用。将已灭菌的滤纸片放入浓度为10 mg/mL五倍子水提物溶液中浸泡 20 min。用移液枪吸取200 μL的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌菌悬液,滴加在固体培养基表面,涂布均匀。然后将浸入了提取物溶液的滤纸片放在培养基表面。培养皿在37 ℃下培养 24 h后观察,测量抑菌圈大小。

1.2.5 涂膜液对冷鲜猪肉的保鲜测定

1.2.5.1 涂膜液及肉样的制备 配制三种涂膜液(表1)。空白涂膜液,即100 mL水;KGM涂膜液,即0.8 g KGM溶于100 mL水中,60 ℃加热搅拌1.5 h,制得KGM涂膜液;KGM+五倍子涂膜液,即称取0.8 g KGM,加入100 mL蒸馏水中,60 ℃水浴搅拌1.5 h,将1 g五倍子水提物的干物质加入到KGM水溶胶中,搅拌15 min,制得KGM+五倍子提取物的涂膜液。冷鲜肉去脂切成25 g的肉块,分别用上述三种涂膜液浸渍2 min,取出沥干,分别获得空白组、KGM处理组及KGM+五倍子处理组的肉样,分别将其放入无菌袋中,置于4 ℃冰箱中冷藏。分别在第0、3、6、9、12和15 d,测定空白组、KGM处理组及KGM+五倍子处理组肉样中微生物和理化指标。

表1 三种涂膜液配方Table 1 Formula of three kinds of coatings

1.2.5.2 菌落总数测定 参照GB 4789.2-2010[18]对肉样中菌落总数进行测定。根据菌落总数可将肉品新鲜度分为三级,即菌落总数小于1×104cfu/g为新鲜肉;菌落总数在1×104～1×106cfu/g之间为次鲜肉;菌落总数大于1×106cfu/g为变质肉。

1.2.5.3 pH测定 参照GB/T 9695.5-2008[19]对肉样中pH进行测定。肉的新鲜程度可用pH进行评价,即变质肉≥6.4;6.2≤二级鲜度≤6.4;5.8≤一级鲜度≤6.2。

1.2.5.4 硫代巴比妥酸(TBARS)值测定 参照白艳红[20]的方法,称取10 g肉样用剪刀剪碎后再用研磨研细,置于100 mL的锥形瓶中,加入50 mL 7.5%的三氯乙酸-EDTA(含0.1%的EDTA)的溶液,振摇30 min,用双层滤纸抽滤2次,量取上述滤液5 mL,加入5 mL浓度为 0.02 mol/L的TBA(2-硫代巴比妥酸)溶液,90 ℃水浴加热 40 min,取出冷却后,1600 r/min离心5 min。在清液中加入5 mL三氯甲烷,摇匀,静置分层后取上清液,分别在 532 nm 和600 nm 处测定吸光度,每组平行三次。TBARS值计算公式[20]如下:

式中,TBARS值为1000 g肉样含有的丙二醛的毫克数;A532为样品在532 nm处的吸光度;A600为样品在600 nm处的吸光度。

1.2.5.5 色度值的测定 用色差计测定肉样在储存期间的L*值(明度),a*值(红度),b*值(黄色度)。重复测量三次,每次测量三个不同部位,取平均值。每组样品做三个平行,最后取平均值。

1.2.6 数据处理与统计分析 每组实验至少重复三次,采用SPSS Statisties 19软件进行数据差异显著性分析,采用Origin 8.5对数据进行绘图。

2 结果与讨论

2.1 五倍子水提物总酚和总黄酮含量

五倍子水提物总酚含量的结果用没食子酸当量GAE(gallic acid equivalent)表示。测得五倍子提取物的总酚含量为(0.51±0.01) mg GAE/mg。水提物总黄酮含量的结果用芦丁当量(quercetin equivalent)表示,测得五倍子提取物的总黄酮含量为(0.47±0.01) mg quercetin/mg。

2.2 五倍子水提物抗氧化性

通过测定五倍子水提物对ABTS自由基的清除能力,来分析其抗氧化活性,并用VC抗氧化性作标准对照。测得的VC和五倍子水提物对ABTS自由基清除率如图1所示,样品对ABTS自由基清除率随着其浓度的增大而增强,清除能力为五倍子>VC,且具有显著性差异(p<0.05)。ABTS自由基清除能力用VC当量表示,即为mg VC当量/mg提取物(mg VC/mg),五倍子水提物的ABTS清除能力为(1.85±0.05) mg VC/mg。且五倍子水提物在浓度为0.12 mg/mL时对ABTS自由基的清除率达到100%。

图1 VC及五倍子水提物对ABTS自由基清除率Fig.1 Effects of VC and Galla chinensis water extracts on ABTS radical scavenging ability

2.3 五倍子水提物抗菌性

五倍子提取液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌抑菌圈直径分别为18.4 mm和15.8 mm,表明五倍子提取液对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有抑制作用,对金黄色葡萄球菌的抑菌能力大于对大肠杆菌的抑菌能力。

2.4 涂膜液对冷鲜猪肉的保鲜效果

2.4.1 涂膜液对冷鲜猪肉中菌落总数的影响 冷鲜猪肉中细菌总数可以反映猪肉的腐败程度。在4 ℃贮藏条件下,肉样中菌落总数初始值为3.5 lg CFU/g,在贮藏第15 d时,空白组、KGM处理组及KGM+五倍子组处理组的菌落总数分别增加至7.88、7.32和6.26 lg CFU/g,冷鲜猪肉中菌落总数随贮藏时间的延长而增加(图2)。对比空白组和对照组可知,添加水提物的涂膜液处理的肉样,菌落总数增长比空白组及KGM组慢,说明五倍子水提物可以抑制冷鲜肉中微生物的生长。空白组及KGM组肉样在贮藏第3 d时,细菌总数达4.57 lg CFU/g和4.6 lg CFU/g,超出新鲜肉细菌总数的标准,成为次鲜肉。KGM+五倍子组处理的肉样在贮藏第3 d时细菌总数达到3.79 lg CFU/g,符合新鲜肉的标准。因此五倍子水提物对冷鲜肉具有保鲜作用。空白组及KGM处理组在第6 d时细菌总数达到5.95 lg CFU/g和5.84 lg CFU/g,在第7 d时细菌总数超过106cfu/g,成为变质肉,不可食用。KGM+五倍子组处理的肉样在贮藏第12 d时,细菌总数达到6.09 lg CFU/g,成为变质肉,而对比空白组,其可延长肉样新鲜达5 d。

图2 冷鲜猪肉在4 ℃贮藏间菌落总数的变化Fig.2 Total numbers of bacterial colonies of raw pork with different treatment during storage at 4 ℃

2.4.2 涂膜液对冷鲜猪肉pH的影响 pH是评价猪肉品质的重要指标。在15 d的冷藏时间内,空白组、KGM组和KGM+五倍子组肉样的pH逐渐升高,分别由5.68增加至6.67、6.55和5.93(图3),可能是由于微生物和酶分解肉样中的蛋白质产生各种胺和氨类的碱性物质,使pH增加。空白组pH在第9 d时达到6.48,肉样变为变质肉。KGM处理组在第10 d时pH超过6.4,其与空白组对比,在一定程度上减缓了pH的增加,可能是KGM具有良好的成膜性,涂膜后在肉样表面形成薄膜,阻止了肉样与好氧菌与氧的接触,从而抑制了微生物对蛋白质的分解。KGM+五倍子组与空白组和KGM组对比,在15 d贮藏期间内,其pH最大值低于GB/T 9695.5-2008[13]规定的猪肉可食的pH应小于6.4的标准,表明其具有显著延缓pH增加的作用。

图3 冷鲜猪肉在4 ℃贮藏期间pH的变化Fig.3 pH changes of raw pork with different coating treatment during storage at 4 ℃

2.4.3 涂膜液对冷鲜猪肉中硫代巴比妥酸(TBARS)值的影响 硫代巴比妥酸值是评定脂肪氧化程度的良好指标。猪肉在贮藏期间,其中的不饱和脂肪酸会发生酸败反应,生成丙二醛,通过测出样品中丙二醛的含量,可以得出样品中油脂氧化情况。随着贮藏时间的延长,TBARS值逐渐增加(图4),表明肉样中脂质氧化逐渐增多。KGM组与空白组比较,其TBARS值显著小于空白组(p<0.05),可能是KGM在肉样表面形成了一层薄膜,减少了肉样与氧气的接触,从而在一定程度上抑制了脂质的氧化。KGM+五倍子组的TBARS值显著小于空白组及KGM组(p<0.05),表明五倍子水提物可抑制脂质氧化,因为五倍子水提物含有酚类和黄酮类等活性物质,其具有极好的抗氧化性,可以有效抑制脂质氧化,从而使TBARS值增加缓慢,猪肉氧化减缓,从而可以延长猪肉的货架期。

图4 冷鲜肉在4 ℃贮藏期间TBARS值的变化Fig.4 TBARS values of raw porkwith different treatment during storage at 4 ℃

2.4.4 涂膜液对冷鲜猪肉色度值的影响 色度值L*表明肉样的明暗度,L*值越大表明肉样颜色越浅,L*越小表明肉样颜色越深。各处理组肉样的明暗度L*在贮藏过程中逐渐减小(图5a),表明肉样颜色随时间逐渐加深。空白组、KGM组和KGM+五倍子组的肉样的L*值从0～15 d分别由44.03、43.7和43.22减小到38.01、40.1和42.05,分别减小了6.02、3.06和1.17。对比空白组,KGM组的明度值的减小程度比空白组小,且差异显著(p<0.05),这是因为KGM具有良好的成膜性,减少了肉样与氧气的接触,抑制了肉样的氧化,从而抑制了肉样颜色的加深。KGM+五倍子组的肉样L*值减小程度明显小于空白组及KGM组,且差异显著(p<0.05),表明五倍子水提物可以延缓冷鲜肉颜色变深。

色度值a*表示肉样的红色度。a*值越大表明肉样颜色越红。在贮藏期间,肉样的红度值a*逐渐减小(图5b)。空白组和KGM组减小最快,KGM+五倍子组减小最慢。肉样贮藏15 d后,空白组、KGM组及KGM+五倍子组肉样的红度值a*分别减少了3.94、3.33和1.27,KGM+五倍子组肉样减小程度最小,且差异明显(p<0.05)。说明五倍子水提物可维持猪肉红色度的稳定,防止氧化的发生。

色度值b*表示肉样的黄度,其值越小,表明肉样颜色越黄。肉样的黄度值在0～3 d时均减小,在3～15 d肉样的黄度值逐渐增大(图5c)。空白组黄绿色度值b*变化最快,KGM+五倍子组变化最慢。肉样贮藏15 d后,空白组、KGM组及KGM+五倍子组的黄度值b*分别增大了8.65、6.54及1.92,KGM+五倍子组黄度值b*增大程度最小,表明五倍子水提物可以维持猪肉黄度的稳定。

通过对肉样色度值分析可得出,KGM具有良好的成膜性,阻碍了氧气与肉的接触。五倍子水提物中含有酚类、黄酮等抗氧化物质,延缓了肉的氧化,从而使其保持肉的原色颜色的变化。

图5 冷鲜猪肉在4 ℃贮藏期间色度值Fig.5 Color parameters of raw porkwith different treatment during storage at 4 ℃注:a：明度L*;b：红度a*;c：黄度b*。

3 结论

五倍子水提物中含有的酚和黄酮类物质,可清除ABTS自由基,且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抑制作用。五倍子+KGM涂膜液可以通过抑制油脂的氧化和微生物的生长,延缓冷鲜肉的腐败和颜色的变化。在4 ℃贮藏条件下,经五倍子/KGM涂膜液涂膜的冷鲜猪肉,与未经涂膜处理的冷鲜猪肉相比,能延长货架期 5 d。因此,五倍子/KGM涂膜液具有保鲜肉类产品的应用前景。

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Gallachinensiswater extract/konjac glucomannan used
as coating to extend the storage life of chilled meat

SUN Yun1,WU Kao1,NI Xue-wen1,YAN Wen-li1,KUANG Ying1,JIANG Fa-tang1,HUNAG Jing2,*

(1.College of Bioengineering and Food Science,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2.School of Business and Information,Hubei Light Industry Technology Institute,Wuhan 430070,China)

Gallachinensiswater extract was prepared fromGallachinensis,and its total phenolic and flavonoid contents were measured. The antioxidant and antibacterial activitiesinvitroofGallachinensiswater extract were evaluated. A coating composed ofGallachinensiswater extract and konjac glucomannan(KGM)was used to the preservation of chilled meat.Gallachinensiswater extract showed the 2,2′-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sul-phonate)(ABTS)free radical scavenging capacity and inhibitory activity againstStaphylococcusaureusandEscherichiacoli. After chilled meat treated withGallachinensiswater extract/KGM coating,the total number of bacteria,pH,TBARS values,and color parameters of chilled meat were significant decreased compared with uncoated chilled meat. Based on the total number of bacteria,the storage life of coated chilled meat stored at 4 ℃ was extended for 5 days compared with uncoated chilled meat.TheGallachinensiswater extract/KGM coating liquid has the preservation effect on chilled meat.

Gallachinensis;konjac glucomannan;coating;antioxidant;antibacterial;chilled meat;preservation

2016-07-18

孙云(1989-)，女，硕士研究生，研究方向：食品天然多糖，E-mail：1072965119@qq.com。

*通讯作者:黄静(1969-)，女，硕士，副教授，研究方向：食品添加剂数据库开发，E-mail:hjing222@sina.com。

国家自然科学基金青年科学基金项目(31301428)；国家自然科学基金面上项目(31271832)。

TS251.1

A

1002-0306(2017)02-0328-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.055