山胡椒油对牛肉酱货架期的影响

徐阿奇，周樱子，朱秋劲*

（贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州 贵阳 550025）

牛肉营养价值较高，富含许多矿物质及B族维生素，蛋白质含量通常在20%以上，氨基酸组成接近人体，更容易被吸收[1-3]。随着生活水平的提高，牛肉的消费量也逐年增大。牛肉酱作为一种调味品深受消费者的喜爱，品种也不断推陈出新[4-6]，但在贮藏过程中出现的脂肪氧化酸败、蛋白质分解及微生物大量繁殖会引起牛肉酱的腐败变质[7]。在生产过程中通常加入防腐剂，以延长食品的货架期。防腐剂是一类能够抑制微生物活动、防止食品腐败变质、延长食品货架期的食品添加剂[8]。由于消费者希望食品更健康、更天然，在食品中使用天然来源的添加剂变得越来越流行[9-10]。

山胡椒，樟科木姜子属，又名木姜子、山苍子或山鸡椒。在我国主要分布在贵州、广东、广西、福建、江西、江苏、浙江、湖南、云南和四川等省[11]。山胡椒油具有独特的柠檬香气和生物活性。山胡椒对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和霉菌等有较强的抑菌作用[12]。Liu Taiti等[13]的研究表明，无论在食品体系外还是体系内，山胡椒油均对副溶血性弧菌和植物乳杆菌等具有抗菌活性。杨钦滟[14]、钟艳梅[15]等分别用山胡椒油处理肉脯和冷鲜猪肉，结果表明，在一定贮藏条件下，山鸡椒油在肉品贮藏过程中具有很好的防腐保鲜作用。山胡椒具有治疗心血管疾病[16-17]、关节炎、抗HIV及镇咳祛痰等作用[18-19]。本研究将山胡椒油加入到牛肉酱中，代替化学防腐剂，以提升牛肉酱的风味、营养价值及安全性，延长其货架期，从而吸引更多的消费者。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛肉、豆瓣酱、小米辣、香菇、花生、洋葱等食材与调料 贵阳花溪星力超市；纯山胡椒油 伍福记。

三氯乙酸、硫代巴比妥酸 国药集团化学试剂有限公司；乙二胺四乙酸二钠、Solarbio平板计数琼脂培养基上海博微生物科技有限公司；氯化钠、碳酸钾、阿拉伯胶、甘油 天津致远化学试剂有限公司；硼酸 天津市永大化学试剂有限公司；盐酸、三氯甲烷 重庆川东化工（集团）有限公司；乙醇 天津市富宇精细化工有限公司；甲基红指示剂、亚甲基蓝指示剂 成都金山化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

CP214电子分析天平 美国奥豪斯仪器有限公司；LRH-150恒温培养箱 上海一恒科技有限公司；H22-X3电磁炉 九阳股份有限公司；QSJ-B02R1绞肉机 广东小熊电器有限公司；testo-205 pH计 德图仪表（深圳）有限公司；YA28X-4T/10立式蒸汽灭菌锅、TG16-WS离心机 上海卢湘仪仪器有限公司；HH-3D数显恒温水浴锅 江苏科析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉酱制作工艺流程

1.3.2 牛肉酱制作操作要点

1.3.2.1 原料制备

牛肉丁：选取新鲜牛里脊肉，清洗后去除筋膜，切成4 mm左右见方的肉丁，加入生粉、胡椒粉和老抽，搅拌均匀，备用。

香菇：选取体圆齐整、菌伞肥厚、盖面平滑下卷的香菇，清洗、去除根部，沥干后切成4 mm左右见方的小丁，备用。

小米辣：选取新鲜、表皮饱满、色泽鲜艳的小米辣，清洗去根，切成4 mm左右片状，备用。

洋葱：选取新鲜洋葱，剥皮去根，切成4 mm左右片状，备用。

花生：选取表面光滑、豆粒饱满的优质花生，放入保鲜袋中敲打揉搓去皮后切成小丁，备用。

大蒜：去皮，拍碎，切成蒜末，备用。

生姜：清洗去皮，切片，备用。豆瓣酱：按牛肉质量的20%称取豆瓣酱，放置备用。番茄酱：按牛肉质量的12%称取番茄酱，放置备用。

1.3.2.2 炒制

加入适量食用油于锅中，待油温至8成时，加入姜片、蒜末、小米辣炒出香味，然后加入豆瓣酱翻炒出酱香，再加入预先搅拌好的牛肉糜继续翻炒4 min左右，加入香菇、洋葱和水，煮沸8 min左右，加入少许白糖和番茄酱，小火收汁，加入花生，翻炒出锅。炒制过程中要注意火候的控制与加入的水量，火候过大或加水量太少容易产生焦糊味，影响产品风味；加水量过多，不易收汁，导致加工时间过长，影响产品口感。

1.3.2.3 装瓶、添加山胡椒油

将炒制好的牛肉酱趁热装入已灭菌的玻璃罐中，约8 分满，便于添加山胡椒油后进行搅拌；添加山胡椒油，搅拌均匀后立即拧紧瓶盖。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值

参照马俪珍等[20]的方法。取10 g样品研磨，加入50 mL 7.5%三氟乙酸溶液（含0.1% EDTA），振摇30 min，双层滤纸过滤2 次；取5 mL上清液，加入5 mL TBA溶液（0.02 mol/L），于沸水浴中保温40 min，冷却；1 600 r/min条件下离心5 min，加入5 mL三氯甲烷，摇匀，静置分层；取上清液，分别于532、600 nm波长处测定吸光度。TBA值按照公式（1）计算。

1.3.3.2 pH值

采用便携式pH计（testo 205）测定。每个样品选取3 个位置进行测定，取平均值。

1.3.3.3 挥发性盐基氮（total volatile base nitrogen，TVB-N）含量

参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中的微量扩散法测定。

1.3.3.4 菌落总数

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》测定。

1.3.4 山胡椒油添加量的确定

通过感官评定和抗氧化效果（测定TBA值）两方面来确定牛肉酱中山胡椒油的添加量。

1.3.4.1 感官评定

制作牛肉酱并添加山胡椒油，山胡椒油的添加量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 μL/g。选20 名具有感官评定相关背景知识的人员根据表1进行感官评定。

表 1 添加山胡椒油牛肉酱风味的感官评定标准Table 1 Criteria for fl avor evaluation of beef sauce with Litsea cubeba oil

1.3.4.2 添加山胡椒油牛肉酱的TBA值测定

将添加山胡椒油制作的牛肉酱贮藏在20 ℃条件下，每3 d测定1 次TBA值。

1.3.5 货架期预测模型的建立

1.3.5.1 一级动力学方程

食品的品质变化通常符合零级和一级反应，一级反应动力学模型应用比较普遍[21]，如公式（2）所示。

式中：A为山胡椒油牛肉酱在贮藏t d时的品质指标；A0为山胡椒油牛肉酱的初始品质指标；kb为山胡椒油牛肉酱的品质变化速率（常数）；t为山胡椒油牛肉酱的贮藏时间/d。

1.3.5.2 Arrhenius方程

热力学温度T和反应变化速率常数k之间的关系可以通过Arrhenius方程反映[22-24]，如公式（3）所示。

式中：k0为频率因子；Ea为活化能/（J/mol）；R为气体常数（8.314 4 J/（mol·K））；T为绝对温度/K。

1.3.5.3 不同温度条件下山胡椒油牛肉酱贮藏实验

按照山胡椒油最佳添加量配比制作山胡椒油牛肉酱，分别贮藏在18、28、38 ℃条件下，定期测定各温度条件下山胡椒油牛肉酱的TBA值，并选10 名具有感官评定相关背景知识的人员根据表2进行感官评定。

表 2 山胡椒油牛肉酱的感官评定标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of beef sauce with Litsea cubeba oil

1.4 数据处理

数据统计分析及绘图均采用Origin 9.6软件。

2 结果与分析

2.1 山胡椒油最佳添加量的确定

2.1.1 不同山胡椒油添加量牛肉酱的感官评定结果

图 1 不同山胡椒油添加量牛肉酱的感官评分Fig. 1 Sensory evaluation scores of beef sauce with different concentrations of Litsea cubeba oil

由图1可知，随着山胡椒油添加量的增加，山胡椒油牛肉酱的感官评分先上升后下降。山胡椒油添加量在1.0～1.5 μL/g范围内的感官评分较高，且与未添加山胡椒油组相比差异显著（P＜0.05），此时牛肉酱整体风味较佳，既具有山胡椒独特的清香，又不会掩盖牛肉自身的香气。

2.1.2 不同山胡椒油添加量牛肉酱的TBA值测定结果

图 2 不同山胡椒油添加量牛肉酱的TBA值变化Fig. 2 Changes in TBA value of beef sauce with different concentrations of Litsea cubeba oil

由图2可知：当山胡椒油的添加量为0.5 μL/g时，测得的山胡椒油牛肉酱的TBA值与空白组差异不显著（P＞0.05）；山胡椒油的添加量为1.0 μL/g时，牛肉酱的TBA值始终低于对照组，第4天起，添加1.0 μL/g山胡椒油组牛肉酱的TBA值显著低于空白组（P＜0.05），这是由于山胡椒油具有良好的抗氧化效果[25]；当山胡椒油添加量较大时，牛肉酱的TBA值反而会增大，这可能是由于山胡椒在抗氧化过程中自身也被氧化，形成的自由基和强氧化性的氧化物逐渐积累所致。虽然在第7天和第10天测定了对照组的TBA值，但是在第7天时，对照组的牛肉酱已经出现酸败，而实验组均正常。当测定至第10天时，对照组牛肉酱产生霉菌，山胡椒油添加量为2.0～3.0 μL/g的牛肉酱发生酸败。因此，综合感官评定及TBA值的测定结果，牛肉酱中山胡椒油的最适宜添加量为1.0 μL/g。

2.2 贮藏期间山胡椒油牛肉酱的理化指标变化

2.2.1 pH值变化

图 3 山胡椒油牛肉酱贮藏期间的pH值变化Fig. 3 Changes in pH value of beef sauce with Litsea cubeba oil during storage

由图3可知，贮藏期间空白组牛肉酱（即未添加山胡椒油）的pH值先上升后下降，实验组牛肉酱（添加山胡椒油）的pH值略有上升但变化不大，且贮藏至第7天时，空白组牛肉酱的pH值极显著高于实验组（P＜0.01）。这是由于在贮藏期间，空白组牛肉酱由于酶和微生物的作用导致蛋白质分解产生氨及胺等碱性物质[26-28]，pH值上升，贮藏一段时间后，脂肪酸败严重，产生大量酸性物质，导致pH值下降；而实验组牛肉酱在检测期间品质未发生明显变化，因此pH值变化不明显。

2.2.2 TVB-N含量变化

图 4 山胡椒油牛肉酱贮藏期间的TVB-N含量变化Fig. 4 Changes in TVB-N content of beef sauce with Litsea cubeba oil during storage

由图4可知，在贮藏期间，空白组与实验组牛肉酱的TVB-N含量均呈现持续上升的趋势，且空白组始终大于实验组，且高出36%以上。

图 5 山胡椒油牛肉酱贮藏期间TVB-N含量的增长幅度Fig. 5 Percentage increase in TVB-N content of beef sauce with Litsea cubeba oil during storage

由图5可知，空白组牛肉酱TVB-N含量的增长幅度远大于实验组。贮藏第4天时，空白组牛肉酱的TVB-N含量增幅约为实验组的7 倍，差异极显著（P＜0.01）。由于贮藏过程中蛋白质逐渐被分解为氨及胺类等碱性物质[26]，空白组牛肉酱的TVB-N含量升高显著，实验组牛肉酱在此期间品质未发生明显变化，故TVB-N含量远低于空白组，这与pH值测定结果一致。

2.2.3 菌落总数变化

图 6 山胡椒油牛肉酱贮藏期间的菌落总数变化Fig. 6 Changes in TBC of beef sauce with Litsea cubeba oil during storage

牛肉酱的起始菌落总数为零。由图6可知，在贮藏过程中，菌落总数呈指数上升趋势，且空白组始终大于实验组。当贮藏至第9天时，空白组牛肉酱的菌落总数已超过GB 2726—2016《食品安全国家标准 熟肉制品》限值（105CFU/g），而实验组的菌落总数在贮藏第12天时仍低于GB 2726—2016限值。

2.3 山胡椒油牛肉酱的货架期预测模型建立

2.3.1 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的感官品质变化由图7可知，随着贮藏温度和贮藏时间的增加，山胡椒油牛肉酱的品质逐渐下降，温度越高，山胡椒油牛肉酱变质越快。在18 ℃条件下，贮藏37 d时山胡椒油牛肉酱有油脂析出，酸败明显，有霉菌产生；在28 ℃条件下，由于温度较高，加速了脂肪的氧化，山胡椒油牛肉酱在贮藏12 d时即达到感官不可接受水平；在38 ℃条件下，山胡椒油牛肉酱仅能贮藏3 d。

图 7 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的感官评分Fig. 7 Sensory evaluation scores of beef sauce with Litsea cubeba oil at different storage temperatures

图 8 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的TBA值变化Fig. 8 Changes in TBA values of beef sauce with Litsea cubeba oil at different storage temperatures

2.3.2 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的TBA值变化由图8可知，随着贮藏时间的增加，山胡椒油牛肉酱的TBA值呈现持续上升的趋势，贮藏温度越高，TBA值的增长速率越快。温度越高，脂肪氧化速率越快，因此温度越高，TBA值越大[29]。

2.3.3 货架期预测模型的建立

表 3 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的TBA值变化回归方程Table 3 Regression equations describing TBA changes of beef sauce with Litsea cubeba oil at different storage temperatures

由表3可知，在18、28、38 ℃条件下，TBA的反应速率常数（k）分别为0.003 64、0.007 96和0.016 75。以不同温度下k的对数（lnk）对贮藏温度的倒数（1/T）作图。

由图9可知，线性方程为y=－6.954 5x＋18.239 0（R2=0.9 9 9 7）。由此，得T B A变化的活化能Ea=5.78×104J/mol，频率因子k0=8.34×107。因此，不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱的TBA值变化速率常数（k）与贮藏温度（T）之间的Arrhenius方程为k=8.34×107×exp（－5.78×104/RT）。

因此，当山胡椒油牛肉酱的贮藏温度确定时，由上述Arrhenius方程即可求出该温度下的TBA变化速率常数，并根据山胡椒油牛肉酱TBA的初始值及该温度下贮藏一段时间后山胡椒油牛肉酱的TBA值，结合公式（2）得到该温度下山胡椒油牛肉酱的贮藏时间。当TBA值＞0.5 mg/kg时，脂肪开始氧化，TBA值＞3.0 mg/kg时，可判定肉制品已腐败变质[26]。本研究中，当TBA值为0.28 mg/100 g时，样品即达到感官不可接受水平，因此，将山胡椒油牛肉酱到达感官终点时的TBA作为货架期终点，这样更有利于保证产品的品质。

图 9 山胡椒油牛肉酱在不同贮藏温度下TBA值的Arrhenius曲线Fig. 9 Arrhenius curves for TBA values of beef sauce with Litsea cubeba oil at different storage temperatures

2.3.4 货架期预测模型的验证

将山胡椒油牛肉酱分别放置于20、25、38 ℃条件下贮藏，根据山胡椒油牛肉酱货架期模型预测其货架期，并与实测值进行比较。

表 4 不同贮藏温度下山胡椒油牛肉酱货架期的预测值与实测值比较Table 4 Comparison of predicted and measured values of shelf life of beef sauce with Litsea cubeba oil at different temperatures

由表4可知，20、25、38 ℃条件下山胡椒油牛肉酱的货架期预测值分别为38.0、20.9、3.5 d，实测值分别为32.0、18.0、3.0 d，相对误差分别为18.75%、16.11%和16.67%，表明该模型能较好地预测山胡椒油牛肉酱的货架期。在20、25、38 ℃条件下，空白组牛肉酱的货架期为11、6、1 d。在20 ℃和25 ℃条件下，山胡椒油牛肉酱的货架期极显著长于空白组（P＜0.01）。

3 结 论

通过对不同山胡椒油添加量的牛肉酱进行感官评定及贮藏过程中TBA值的测定，确定出山胡椒油的最适宜添加量为1.0 μL/g。在贮藏期间，山胡椒油牛肉酱的pH值先上升后下降，且始终低于空白组；TVB-N含量及菌落总数呈现持续上升趋势，但远小于空白组。说明在牛肉酱中添加山胡椒油具有良好的防腐保鲜作用。测定山胡椒油牛肉酱在不同贮藏温度下的TBA值，结合一级动力学方程及Arrhenius方程建立货架期预测模型，通过计算得到TBA变化的活化能Ea=5.78×104J/mol，频率因子k0=8.34×107，因此TBA变化速率常数（k）与贮藏温度（T）之间的Arrhenius方程为k=8.34×107×exp（－5.78×104/RT）。根据建立的预测模型预测20、25、38 ℃条件下贮藏山胡椒油牛肉酱的货架期分别为38.0、20.9、3.5 d，与实测值较一致。添加山胡椒油后能显著延长牛肉酱货架期。

本研究采用日常餐饮的加工烹饪方式，为更贴近餐饮业实际并防止高温高压处理后牛肉过于软烂，在罐装后并未采取高温高压的灭菌方式来处理牛肉酱。工业生产时，若能结合适当的灭菌工艺，并在密闭空间中实现山胡椒油的添加，在保证山胡椒油牛肉酱最佳营养风味及口感的基础上，又能对其进行灭菌处理，产品货架期会有一定程度的延长。