复合精油涂层对干腌火腿抑菌及抗氧化作用的影响

戴照琪+罗辑+肖书兰+徐幸莲+章建浩

摘 要：以猪油和淀粉为抗氧化涂层基料、山苍子精油和肉桂精油为抑菌及抗氧化剂制备涂层材料，通过单因素试验和正交试验研究不同山苍子精油和肉桂精油配比、复合精油添加量和强化高温成熟温度对火腿半膜肌的抗氧化及抑菌作用。结果表明：当山苍子精油和肉桂精油配比为1∶0.5～1∶2（m/m）、复合精油添加量为0.03%～0.05%（以涂层基料总质量計）时，复合精油涂层对火腿半膜肌的脂质氧化、菌落总数及霉菌数均有较好的抑制作用；在山苍子精油和肉桂精油配比为1∶1、复合精油添加量为0.05%、强化高温成熟温度为35 ℃的最佳工艺条件下，火腿半膜肌的硫代巴比妥酸反应物质（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值为0.549 mg MDA/kg、霉菌数为1.341 （lg（CFU/g））、菌落总数为3.662 （lg（CFU/g）），与未涂层组相比分别降低了24.0%、43.4%和31.1%。可见复合精油涂层能显著降低火腿半膜肌的脂质氧化程度、抑制微生物的生长。

关键词：复合精油涂层；干腌火腿；抗氧化活性；抑菌活性

Effect of Coatings Incorporated with Essential Oil Combinations on Microbial Growth and

Lipid Oxidation in Dry-Cured Ham

DAI Zhaoqi1，2， LUO Ji1， XIAO Shulan1， XU Xinglian1， ZHANG Jianhao1，*

（1.Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control， Ministry of Agriculture， Jiangsu Collaborative Innovation Center of Quality and Safety Control for Meat Production and Processing， National Engineering Technology Research Center of Meat Quality and Safety Control， College of Food Science and Technology， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China； 2.Department of Bioengineering， Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry， Jurong 212400， China）

Abstract： Antimicrobial and antioxidant coatings based on lard and starch were obtained by incorporating Litsea cubeba oil and cinnamon essential oil into the base material. The optimization of the ratio of Litsea cubeba oil to cinnamon essential oil， the total amount of added essential oils and intensified ripening temperature for enhanced inhibition of microbial growth and lipid oxidation was performed using one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods. Coating containing 0.03%–0.05% （relative to the total mass of the base material） of mixtures of Litsea cubeba oil and cinnamon essential oil at a ratio between 1：0.5 and 1：2 （m/m） strongly inhibited lipid oxidation， aerobic plate count （APC） and mold count in semimembranosus muscle in dry-cured ham. Addition of 0.05% of a 1：1 mixture of Litsea cubeba oil and cinnamon essential oil and intensified high-temperature ripening at 35 ℃ were found to be optimal， resulting in a thiobarbituric acid reactive substances （TBARs） value of 0.549 mg MDA/kg， a mold count of 1.341 （lg（CFU/g）） and an APC value of 3.662 （lg（CFU/g））

in semimembranosus muscle in dry-cured ham， which dropped by 24.0%， 43.4% and 31.1%， respectively compared with the control without coating. These results showed that antimicrobial and antioxidant coating can effectively reduce lipid oxidation and inhibit the growth of microorganisms in semimembranosus in dry-cured ham.endprint

Key words： coating containing essential oil mixtures； dry-cured ham； antioxidant activity； antimicrobial activity

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201708001

中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）08-0001-05

火腿在腌制过程中会由于原料和加工条件等的不同，在风干成熟过程中导致内外颜色、盐分含量等的差异，从而造成产品内外感官品质的差异[1-2]，影响终产品品质。在传统火腿的加工过程中，采用一定量的腌制剂对提高火腿颜色有显著的促进作用[3-4]。但是，随着人们消费水平的提高和健康饮食理念的加深，单纯依靠不同腌制剂来改善产品品质的工艺逐渐不被认可[5-6]。另外，在火腿的风干成熟过程中存在严重的脂质氧化和微生物生长[7-8]，这些因素在降低产品品质的同时，也降低了消费者的接受度。因此，改善现有生产工艺以平衡火腿内外品质、降低脂质氧化程度、抑制微生物生长，同时提高火腿产品的总体感官可接受度有很大必要。涂层法是目前火腿加工过程中常用的品质改良方法，该方法是在成熟期的火腿表面覆盖一层阻隔介质，以减少火腿半膜肌与外界的接触，从而减少半膜肌的水分散失，维持火腿半膜肌和股二头肌的品质稳定[9-10]。动、植物油涂层及淀粉涂层、壳聚糖涂层是火腿中常用的涂层介质，但它们在抑制火腿的脂质氧化及微生物生长方面的作用相对较小[11-13]。精油具有加强抑菌及抗氧化的作用，目前已被广泛应用于食品加工及贮藏中[14-15]，但是将精油用于火腿复合涂层中的研究较少。因此，本研究选用食品工业中常用的山苍子精油和肉桂精油为原料，制备火腿用复合精油涂层，研究其对现代工艺成熟火腿的内外品质、抑菌和抗氧化效果的影响，并通过正交试验优化橡子猪火腿的复合精油涂层协同强化高温现代成熟工艺，为橡子猪火腿的加工提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪后腿（质量（15.0±0.5） kg） 江苏如皋长寿集团肉联屠宰厂。

山苍子精油和肉桂精油 郑州雪麦龙食品香料有限公司；海藻碘食用盐（NaCl含量≥98.8%） 江苏井神盐化股份有限公司；营养琼脂培养基、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、无水乙醇、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、氯化钠（分析纯）

南京寿德试剂公司；其余试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

TC 12E型绞肉机 意大利Sirman公司；IKA T18 Basic型高速匀浆机 德国IKA公司；BSC-250型恒温恒湿箱 上海博迅实业有限公司；JA2203N型电子天平 上海民桥精密科学仪器有限公司；UV-2600型紫外分光光度计 日本岛津公司；YXQ-LS-50SII型立式压力蒸汽灭菌锅 上海申安医疗机械厂；CTHI-250B型生化培

养箱 昆山禾创超声仪器有限公司；SW-CJ-IFD型单人单面净化工作台 苏州净化设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 植物精油复合涂层的制备

以猪油和淀粉为抗氧化涂层基料、山苍子精油和肉桂精油为抗氧化剂，通过按比例向液态猪油中添加淀粉、山苍子精油和肉桂精油制备涂膜材料。将植物精油复合涂层均匀涂抹在火腿表面，涂层厚度为0.5 cm左右，且只在肉面1 周与脂肪结合处保留1 cm左右的间隙。

1.3.2 火腿的制作

火腿的腌制过程在江苏长寿集团如皋火腿有限公司完成，风干成熟过程在南京农业大学完成。火腿的加工参照黎良浩等[16]的方法，主要生产工艺流程为原料腿经修胚、摊凉、腌制后，洗腿、晒腿，再入库经发酵成熟等过程得到成品。其中发酵成熟工艺中涉及的技术参数如表1所示，在次高温阶段结束后对火腿表面进行涂膜。

1.3.3 单因素试验设计

1.3.3.1 复合精油配比的选择

选择复合精油配比（山苍子精油∶肉桂精油，m/m）分别为0∶0、1∶0.3、1∶0.5、1∶1、1∶2、1∶3，添加量为猪油和淀粉总质量的0.04%制备抗氧化涂层。对火腿进行涂膜后采用强化高温35 ℃进行风干成熟，以未涂膜组为对照（control check，CK），测定不同处理组火腿半膜肌的硫代巴比妥酸反应物质（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值、霉菌数及菌落总数。

1.3.3.2 复合精油添加量的选择

选择复合精油配比（山苍子精油∶肉桂精油，m/m）

为1∶1，添加量分别为猪油和淀粉总质量的0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%制备抗氧化涂层。对火腿进行涂膜后采用强化高温35 ℃进行风干成熟，以未涂膜组为CK组。测定不同处理组火腿半膜肌的TBARs值、霉菌数及菌落总数。

1.3.4 正交试验设计

以复合精油配比、复合精油添加量和强化高温温度为试验因素，以火腿半膜肌的TBARs值、霉菌数和菌落总数为评价指标，按照L9（34）正交表进行三因素三水平正交试验。

1.3.5 TBARs值測定

参照Salih等[17]的方法。称取一定质量的样品，室温解冻，称取5 g解冻后的样品于80 mL离心管中，加入25 mL质量分数为20%的TCA和20 mL双蒸水，用高速匀浆机在冰水浴中3 000 r/min匀浆60 s；静置1 h后，在2 000×g、4 ℃条件下离心10 min，快速滤纸过滤，滤液用双蒸水定容至50 mL；取2 mL滤液，加入2 mL TBA（0.02 mol/L），在沸水浴中充分反应20 min，取出后用流动水冷却5 min，在532 nm波长处测定其吸光度。空白对照：将25 mL质量分数为20%的TCA用双蒸水定容至50 mL，然后取2 mL滤液加入2 mL TBA（0.02 mol/L）。由标准曲线计算TBARs值。endprint

1.3.6 菌落总数测定

参照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[18]，用灭菌剪刀将半膜肌剪碎，称取20 g放入180 mL灭菌生理盐水中，匀浆，然后按10 倍浓度梯度稀释。采用营养琼脂培养基，每个稀释度倾注2 个平板，培养温度37 ℃，培养时间48 h。菌落总数取2 个平板的平均值。

1.4 数据处理

所有数据利用Microsoft Excel 2010进行统计和作图，用SAS 9.2软件进行方差分析，最小二乘法进行差异显著性检验（P=0.05）。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 复合精油配比对火腿抗氧化和抑菌效果的影响

由图1可知，与CK组相比，不添加精油时的涂层对火腿的脂质氧化无显著影响（P>0.05），随着山苍子精油与肉桂精油比值的不断降低，火腿半膜肌的脂质氧化呈显著降低趋势（P<0.05）。当2 种精油比例为1∶1时，火腿半膜肌的TBARs值降至0.601 mg MDA/kg，与CK组相比降低了16.76%；随着山苍子精油与肉桂精油比值的继续降低，TBARs无显著变化（P>0.05），即半膜肌的脂质氧化程度不再随肉桂精油相对含量的增加而变化。这主要是由于精油能够显著抑制火腿的脂质氧化，并且随着肉桂精油相对含量的增加，该抑制作用不断增强，但是复合精油涂层是一种稳定的乳化涂层，单一精油添加量过多时会导致精油成分在涂层中不易分散，从而影响其抗氧化效果。综上所述，复合精油涂层对火腿有显著的抗氧化作用，且肉桂精油是主要的抗氧化成分。

Fig. 2 Effect of ratio of Litsea cubeba oil to cinnamon essential oil on microbial inhibition

由图2可知，复合精油涂层能够显著降低样品的菌落总数和霉菌数。与CK组及未添加精油组相比，其余处理组火腿半膜肌的菌落总数和霉菌数均显著降低

（P<0.05）；当复合精油配比为1∶0.3～1∶3时，随着复合精油中肉桂精油含量的增加，火腿半膜肌的菌落总数呈下降趋势，而霉菌数则呈略微上升趋势；当复合精油配比在1∶0.5～1∶2之间时，复合精油涂层对火腿半膜肌中微生物的抑制作用最强。因此在复合精油抗氧化涂层中，山苍子精油是抑制火腿中霉菌的主要成分，而肉桂精油则对整体菌落有较强的抑制作用。与CK组相比，未添加精油的涂层对火腿中的微生物有促进作用

（P<0.05），这主要是由于涂层中的淀粉为微生物的生长提供了适宜的碳水化合物，进一步说明了将精油等抑菌剂应用在火腿涂层中的必要性。综上所述，山苍子精油和肉桂精油复合涂层能显著减缓火腿半膜肌的脂质氧化，并且对火腿中的微生物有较强的抑制作用，当复合精油配比为1∶0.5～1∶2时效果最佳。

2.1.2 复合精油添加量對火腿抗氧化和抑菌效果的影响

Fig. 3 Effect of total amount of added essential oils on TBARs value

由图3可知，随着复合精油添加量的增加，火腿半膜肌的TBARs值不断降低，当复合精油添加量由0.02%升至0.03%时，TBARs值显著降低（P<0.05）；当添加量增加至0.05%后，复合精油抗氧化涂层对火腿脂质氧化的抑制作用达到最大，且与CK组相比，此时火腿半膜肌的TBARs值降低了20.05%；随着复合精油添加量的继续增加，TBARs值无显著变化（P>0.05）。当复合精油添加量超过0.03%时，火腿半膜肌TBARs值的降低趋势逐渐变小，这主要是由精油抗氧化特性的局限性及其在涂层中的分散性降低导致。

Fig. 4 Effect of total amount of added essential oils on microbial inhibition

由图4可知，不同复合精油添加量对火腿半膜肌菌落总数及霉菌数的影响相似，随着复合精油添加量的增加，菌落总数及霉菌数均呈现显著降低的趋势

（P<0.05）。复合精油添加量为0.03%～0.05%时，抑制作用较强；当添加量超过0.05%时，抑制作用无显著增加趋势；与CK组相比，复合精油添加量为0.05%时火腿半膜肌的菌落总数及霉菌数分别降低了25.86%和28.29%。综上所述，复合精油的添加能够显著降低火腿半膜肌的脂质氧化程度、抑制微生物的生长，复合精油添加量为0.03%～0.05%时有较好的抑制作用。

2.2 正交试验结果

由表2可知，与CK组相比，不同处理组均能够显著降低火腿半膜肌的TBARs值、霉菌数和菌落总数

（P<0.05），其中试验组6的TBARs值、霉菌数和菌落总数整体最低。由表3可知，复合精油配比是影响火腿TBARs值的主要因素，其次是复合精油添加量和强化高温温度，当山苍子精油和肉桂精油的配比为1∶1、添加量为0.05%、强化高温温度为35 ℃时，火腿的TBARs值最低。复合精油添加量是影响霉菌数和菌落总数2 个指标的主要因素，影响火腿霉菌数的其余2 个指标的主次顺序为复合精油配比>强化高温温度，而影响火腿菌落总数的其余2 个指标的主次顺序为强化高温温度>复合精油配比。综上所述，通过极差分析可以得出火腿复合精油涂层的最佳工艺参数为A2B3C2，即复合精油配比1∶1、复合精油添加量0.05%、强化高温温度35 ℃。

由表4可知，P<0.05时，F值越大表明该因素对实验结果的影响越大。因此，影响火腿中TBARs值、霉菌数和菌落总数因素的主次顺序分别为A>B>C、B>A>C

和B>C>A，与极差分析的结果一致。endprint

2.3 验证实验

由表5可知，以优化后得到的最佳工艺为试验组，以试验组6和未涂膜组为对照组进行验证实验时，与试验组6相比，最佳工艺组的TBARs值和菌落总数均有显著降低趋势（P<0.05），最佳工艺组的火腿半膜肌TBARs值、霉菌数及菌落总数最低，并且与未涂膜组相比分别降低了24.0%、43.4%和31.1%。

3 讨 论

干腌火腿的发酵成熟主要取决于火腿内部内源酶的作用，火腿表面的微生物种类繁杂，其中部分为产毒菌株，对火腿的安全及品质有极大影响。复合精油涂层以猪油和淀粉为载体，在载体中添加抑菌剂，可有效抑制火腿表面微生物的生长。同时由于载体的存在，抑菌剂可以起到缓释的效果，从而达到在漫长的发酵成熟过程中持续有效抑菌的作用。山苍子精油在食品中的主要应用是用作天然增香剂，山苍子精油还具有广谱抑菌作用，也被用作天然防腐剂和保鲜剂，这主要是因为山苍子精油中的酚类、酮类及皂苷类成分对霉菌等具有一定的抑制作用。从本研究结果也可以看出，含有山苍子精油的适宜浓度和配比的复合精油能显著抑制火腿中霉菌和菌落总数的增长。另外，作为火腿加工过程中的主要生化反应，脂质分解氧化对火腿的风味形成起着至关重要的作用，然而脂质过度氧化不仅会影响火腿的风味品质，还会降低火腿的安全性及品质。涂层不仅能有效减少火腿与空气的接触，同时涂层中的抗氧化剂可以有效减缓脂质氧化。肉桂精油由桂皮、桂枝等提取得到，呈琥珀色，具有特殊香气，且具有抑菌及抗氧化作用。本研究结果表明，肉桂精油对于抑制火腿中的脂质氧化和菌落总数的生长有非常好的效果。

4 结 论

复合精油涂层中山苍子精油和肉桂精油的比例适当且2 种精油的添加量适宜时，火腿半膜肌的脂质氧化程度及微生物生长均显著降低。复合精油涂层协同强化高温成熟工艺加工干腌火腿的最佳工艺条件为复合精油配比1∶1、复合精油添加量0.05%、强化高温温度35 ℃。

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