不同生物保鲜剂对带鱼冷藏保鲜效果的比较

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(南京农业大学食品科学技术学院,江苏南京 210095)

带鱼是我国的主要海产品之一,其经济效益极大。因为脂肪酸含量丰富,尤其是不饱和脂肪酸,对人体的营养价值极高。相比于家禽肉类,如牛肉、猪肉和鸡肉等,更易被人体吸收[1-3]。但同样因为其较高的脂肪酸含量比例,使其相较于其他家禽肉类更易氧化、腐败变质[4]。

控制食品腐败变质的主要措施是添加化学防腐剂,常见的化学防腐剂如苯甲酸钠、山梨酸钾、硝酸盐等在食品工业有广泛的应用[5-6]。但此类化学防腐剂本身也存在许多问题,滥用和过度使用导致其他的食品安全问题。探索天然产物在食品中的应用成为目前研究的热点[7-8]。天然生物防腐剂在抑制食品微生物生长的同时,又不会影响食品的营养和品质特性,防止化学防腐剂的污染,安全有效的延长食品的保质期。

常见的天然生物防腐剂如茶多酚、百里酚、乳酸链球菌素(Nisin)、ε-聚赖氨酸、曲酸、壳聚糖等,在水产品的保鲜方面,得到了广泛的研究。蓝蔚青等[9]利用不同浓度的茶多酚考察对冷藏带鱼保鲜效果的影响,发现带鱼段经茶多酚保鲜液处理后,保鲜效果明显优于对照组,能显著延长其保鲜期;谢晶等[10]考察了Nisin生物保鲜液对冷藏带鱼的保鲜效果,研究结果表明,0.5 g/L的Nisin保鲜液可适当延长冷藏带鱼的货架期;蒋慧亮等[11]将百里酚应用于大菱鲆的低温冷藏中,研究表明,百里酚对微生物的生长有很好的抑制作用,保鲜效果显著。候伟峰、谢晶等[12]研究了聚赖氨酸对南美白对虾的保鲜效果,结果表明:在(4±1) ℃的储藏环境下,0.1% 的ε-PL 溶液处理3 min 能够有效地控制南美白对虾的腐败变质,同不添加ε-PL 溶液组相比,可延长货架期2～3 d。

本实验针对目前多种生物防腐剂在水产品防腐保鲜的广泛应用,选择几种常见的生物防腐剂,在同一浓度水平下,横向的比较它们对冷藏带鱼的保鲜效果,并同时考察由本实验室筛选的乳酸菌产抗菌物质对带鱼的保鲜效果。通过对不同生物防腐剂防腐效果的横向比较,更好地了解各种不同生物防腐剂的防腐性能,为以后生物防腐剂的选择和应用奠定一定的研究基础。同时考察乳酸菌产抑菌物质作为一种微生物源生物保鲜剂在带鱼冷藏中的应用效果,并与市场上常见的几种生物防腐剂进行初步比较。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜带鱼(200～250 g) 当日早晨购于浙江舟山港口,冰运至实验室;菌种 NX2-6嗜酸乳杆菌 南京农业大学酶工程实验室保藏;平板菌落计数(PCA)培养基 北京陆桥生物技术有限公司;氧化镁(MgO)、硼酸、盐酸、甲基红、亚甲基蓝、百里酚 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;乳酸链球菌素(Nisin)、ε-聚赖氨酸 浙江银象生物工程有限公司;茶多酚 源叶生物有限公司;营养肉汤固体培养基(牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,氯化钠5 g,琼脂18 g,超纯水1000 mL,pH7.0)、LB培养基(酵母浸膏5.0 g/L、胰蛋白胨10.0 g/L、NaCl 10.0 g/L,pH7.0)、嗜酸乳杆菌NX2-6发酵培养基(脱脂乳53 g/L、玉米粉20 g/L、乙酸钠10 g/L、柠檬酸氢二氨6 g/L,pH5.8) 实验室自制。

5084R型高速冷冻离心机 德国Eppendorf公司;SX-700型高压蒸汽灭菌锅 北京发恩科贸有限公司;Orion Star pH计 美国Thermo公司(上海);PYX-DHS-50X65型隔水式电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂;BagMixer 400型拍击式均质机 法国Interscience公司。

1.2 实验方法

1.2.1 保鲜液的制备 分别准确称取一定量的百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚赖氨酸,溶于无菌水中,配制成1 g/kg浓度的保鲜液。

将本实验室保藏的NX2-6菌株接种于种子培养基,37 ℃恒温静置培养8 h,直到其完全凝乳。然后按4%的接种量,接种于脱脂乳发酵培养基,37 ℃恒温静置培养24 h。将发酵液9000 r/min离心15 min,取上清,并用无菌水稀释1倍,得到乳酸菌发酵液保鲜液。

1.2.2 样品处理方法 挑选大小均一,体表鳞片完整无破肚,鲜度较高的带鱼,分别浸渍于不同保鲜液中,以无菌水浸泡作为对照组,计时10 min。取出后置于无菌铁质托盘上沥干水分。分装到无菌均质袋中,置于4 ℃冰箱贮藏。分别在0、2、4、6、8 d取样,测定以下指标。

1.2.3 菌落总数的测定 将预先处理好的带鱼,在无菌条件下用无菌剪刀分别取25 g鱼肉样品(将整条鱼的肉取下,剪碎并混合均匀)置于无菌均质袋中,并加入225 mL含0.1%蛋白胨的0.85%的生理盐水中,放入均质机中均质2 min。具体操作参照GB 4789.2-2010《菌落总数测定》。

1.2.4 挥发性盐基氮(TVB-N)和pH的测定 TVB-N按照GB/T 5009.44-2003《肉与肉质品卫生标准的分析方法》中半微量定氮法进行测定。取10 g样品加入100 mL的煮沸冷却后的蒸馏水浸提30 min,过滤后滤液使用经校正剂校正后的pH计进行测定。

1.2.5 TBA值的测定 TBA值用硫代巴比妥酸值来衡量。取5.0 g样品加入15 mL A液(75.0 g三氯乙酸、1.0 g没食子酸丙酯和1.0 g EDTA,用ddH2O定容至1 L),均质后过滤。取5.0 mL滤液加入等体积的B液(2-硫代巴比妥酸固体2.883 g,定容至1 L),100 ℃水浴40 min后测定吸光度。具体测定方法参考[13]。

1.2.6 感官评价 通过建立感官评定小组对带鱼冷藏过程中感官进行评定,评定小组由5人组成。根据外观、组织和气味三个方面对带鱼的感官品质进行综合评定。参照带鱼感官评定方法SC/T 3102-1984《鲜带鱼》标准和海水鱼感官评定方法[14],并作出适当修改,按百分制进行评分。具体评判标准如下:

1.3 数据处理

实验中每组数据均进行3次重复,数据用Excel 2016软件处理,数据间差异的显著性通过统计软件SPSS 17.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同保鲜剂在带鱼保鲜过程中对菌落总数的影响

鱼体本身是一种营养丰富的天然培养基,非常有利于微生物的滋生。腐败变质,主要是由于腐败微生物的生长代谢引起的。因此,鱼体中微生物数量,可以作为鱼贮藏过程中腐败情况的一个衡量指标,即菌落总数。由图1可知,经百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液等不同保鲜剂浸泡的处理组,菌落总数都明显低于无菌水浸泡的对照组,说明这5种保鲜剂对细菌生长均有一定的抑制作用。其中,百里酚、Nisin和茶多酚的趋势十分接近,说明三者的保鲜效果相当,ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液的保鲜效果比较接近。国家水产标准(C/T 3102-2010)规定[15],海产品的菌落总数指标不应高于6 lg CFU/mL,挥发性盐基氮(TVB-N)不应超过30 mg/100 g。贮藏6 d时,百里酚、Nisin和茶多酚处理组以及对照组的菌落总数均已超过6 lg CFU/mL,ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液处理组的菌落总数低于这一国家标准限定值,说明ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液的抑菌效果优于百里酚、Nisin和茶多酚。

图1 不同种类保鲜剂对带鱼冷藏过程中菌落总数的影响Fig.1 Effects of different preservatives on TVC during chilled storage of hairtail

2.2 不同保鲜剂在带鱼保鲜过程中对TVB-N值的影响

动物性食品由于酶和细菌的作用,在腐败过程中,使蛋白质分解而产生氨以及胺类等碱性含氮物质。此类物质具有挥发性,其含量越高,表明氨基酸被破坏得越多,特别是蛋氨酸和酪氨酸,营养价值大受影响。因此挥发性盐基氮(TVB-N)广泛作为衡量水产品鲜度的指标。由图2可知,在整个贮藏期间内,对照组和处理组的TVB-N值均呈上升趋势,对照组的上升幅度明显高于各种处理组。初始时不同保鲜剂的处理组及无菌水浸泡的对照组TVB-N含量均小于10 mg/100 g。贮藏4 d时,对照组和处理组的TVB-N值开始出现明显的差别,处理组的TVB-N含量均显著低于对照组(p<0.05),茶多酚、乳酸菌发酵液保鲜液和ε-聚赖氨酸处理组TVB-N的含量分别是10.98、11.32、11.88 mg/100 g,明显低于比百里酚和Nisin处理组(19.34和19.78 mg/100 g)。但从贮藏第6 d开始,各组TVB-N含量均已超过20 mg/100 g。

图2 不同种类保鲜剂对带鱼冷藏过程中TVB-N值的影响Fig.2 Effects of different preservatives on TVB-N during chilled storage of hairtail

2.3 不同保鲜剂在带鱼保鲜过程中对pH的影响

微生物能够利用鱼肉组织中的营养物质如蛋白质,生成胺类物质,使鱼肉组织的pH上升。微生物数量愈多,代谢活动愈剧烈,那鱼肉组织中积累的碱性物质愈多。随着贮藏时间的延长,pH会逐渐升高[16]。如图3所示,带鱼在整个储藏过程中的pH基本呈递增趋势。除了乳酸菌发酵液保鲜液处理组外,其余组最初的pH都在6.9左右,差异不显著(p>0.05),在整个贮藏期间乳酸菌发酵液保鲜液和ε-聚赖氨酸始终都低于对照组pH。贮藏2 d时,对照组pH已经超过7。Nisin处理组在第2 d的pH明显高于对照组,乳酸菌发酵液保鲜液处理组在第6 d pH还没有达到7,而其他保鲜剂在贮藏第4 d时pH都超过了7,此外,乳酸菌发酵液保鲜液处理组在第8 d的pH远远小于对照组,说明乳酸菌发酵液保鲜液对带鱼pH的变化有明显抑制作用。

图3 不同种类保鲜剂对带鱼贮藏过程中pH的影响Fig.3 Effects of different preservatives on pH during chilled storage of hairtail

2.4 不同保鲜剂在带鱼保鲜过程中对TBA值的影响

MDA是脂质过氧化,也是细胞氧化损伤的一个重要检测指标。针对MDA的水平检测,以硫代巴比妥酸(TBA)方法测得的丙二醛(MDA)水平已被广泛用作诊断组织伤害和脂过氧化程度的指标[17]。由图4可知,经不同保鲜剂百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液浸泡的处理组均能有效的降低带鱼贮藏过程中的TBA值,各种保鲜剂都表现一定的抑制作用。第0 d时,各处理组TBA值在0.5 mg MDA/kg左右。贮藏8 d时,对照组TBA值达到1.21 mg MDA/kg,而茶多酚、ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液保鲜液浸泡的各处理组TBA值均未超过1.00 mg MDA/kg,显著低于对照组(p<0.05)。

表2 各处理组在带鱼冷藏过程中的感官评分变化Table 2 Changes of different treatments in sensory evaluation during chilled storage of hairtail

图4 不同种类的保鲜剂对带鱼贮藏过程在TBA的影响Fig.4 Effects of different preservatives on TBA during chilled storage of hairtail

2.5 感官评价

为保证实验准确性,选择无破肚、体表鳞片完整有光泽鲜度较高的带鱼进行实验。初始时,百里酚处理组有一定刺激性气味外,气味评分较低。随着贮藏时间的延长,对照组带鱼表面黏度增加迅速,肉质发黄,特别是气味方面,变化显著(p<0.05)。而各组处理组也都有一定程度的变化,但均优于对照组。对照组在贮藏到第4 d时,带鱼的的鲜味已被腥臭味掩盖,而ε-聚赖氨酸处理组和乳酸菌发酵液处理组带鱼特有的鲜味气味保持较好,异味很轻。这是因为气味物质由腐败微生物代谢产生,保鲜液有效的抑制了微生物的生长,减少了异味的产生。茶多酚处理组带鱼体表相较于对照组更加鲜亮,这是因为茶多酚阻止了带鱼组织中的脂质过氧化,脂质过氧化会使带鱼肉质发黄,体表暗淡。

3 讨论与结论

近年来,食品安全问题受到了消费者的普遍关注,国家对食品卫生安全的把控力度也不断增强。对于食品的防腐保鲜,天然生物防腐剂相比于化学防腐剂,越来越受到人们的青睐。对天然生物防腐剂在食品中的应用,也成为了研究热点[18-19]。本研究中,将不同的生物防腐剂应用于带鱼冷藏,通过测定不同防腐剂处理组带鱼冷藏过程中菌落总数、挥发性盐基氮(TVB-N)等指标的变化,比较它们对带鱼冷藏过程中防腐保鲜的效果。

茶多酚是茶叶中主要的生理活性物质,为一种天然的抗氧化剂,作为食品添加剂中可有效抑制食品中不饱和脂肪酸的氧化[20-21]。从本研究结果中可以看出,在带鱼贮藏到第8 d时,对照组的TBA值已达到1.21 mg MDA/kg,而此时茶多酚处理组TBA指标为0.71 mg MDA/kg,远低于对照组,且为各个生物防腐剂处理组中最低,体现了茶多酚的强抗氧化能力。蓝蔚青等[9]将茶多酚应用于带鱼冷藏中,发现茶多酚在抑制带鱼贮藏过程中微生物的增长方面效果显著,本实验中,茶多酚和百里酚、Nisin处理组在抑制带鱼冷藏过程中菌落总数的增长方面,呈现相似的增长趋势,有相近的防腐效果,并且相比于对照组,均显示出显著的抗菌活性(p<0.05)。而ε-聚赖氨酸处理中和乳酸菌发酵液处理组相比于茶多酚组,则显示出更强的抗菌活性。在带鱼贮藏初期,对照组和茶多酚处理组的菌落总数分别为4.09、4.01 lg CFU/mL,而ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液处理组分别为3.11、3.36 lg CFU/mL。说明ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液比茶多酚有更强的杀菌能力。在第8 d时,对照组和茶多酚处理组的菌落总数分别为6.97、6.66 lg CFU/mL,均已超过国家规定鲜带鱼鲜度标准6 lg CFU/mL,而ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液处理组的菌落总数分别为5.97、5.72 lg CFU/mL,仍低于国家鲜度标准。

乳酸链球菌素是由乳酸链球菌发酵产生,为一种高效、无毒、安全的天然食品防腐剂[22]。Nisin能有效杀死或抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌、如肉毒杆菌、李斯特菌等[23-25]。蓝蔚青等[10]研究了Nisin对冷藏带鱼保鲜效果的影响,实验结果表明,经Nisin保鲜液处理的带鱼段,其保鲜效果优于冷藏对照组。本实验中,Nisin处理组相比于对照组,能一定程度减缓带鱼冷藏过程中菌落总数和挥发性盐基氮指标的增长,但在抑制TBA和pH的增长方面不显著(p>0.05)。Nisin处理组的抑菌能力弱于ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液处理组,其原因可能是带鱼的冷藏过程中,优势腐败菌如嗜冷杆菌、假单胞菌、希瓦氏菌、肉杆菌属等多为革兰氏阴性菌,而Nisin主要抑制食品中革兰氏阳性菌的生长繁殖,对革兰氏阴性菌的抑制作用弱于革兰氏阳性菌。

百里酚存在于多种植物中,对真菌、螨虫有很强的杀灭作用[26-27]。蒋慧亮等[11]研究了1 g/kg百里酚保鲜液对冷藏大菱鲆的保鲜效果,研究表明,经百里酚保鲜液浸泡后,在3 ℃冷藏下,大菱鲆的货架期延长了169 h。本实验中,百里酚处理组在抑制带鱼冷藏过程中TBA和pH增长方面不显著(p>0.05),而能够一定程度上延缓菌落总数和TVB-N的增长,其变化规律与Nisin处理组相近。并且百里酚处理组保鲜效果显著低于ε-聚赖氨酸和乳酸菌发酵液处理组(p<0.05)。

ε-聚赖氨酸是一种具有抗菌活性的多肽,安全性高,人体摄入后,会被消化分解为赖氨酸被人体吸收;抗菌谱广,对革兰氏阳性菌如枯草芽抱杆菌和革兰氏阴性菌中的产气节杆菌、大肠杆菌等易引起食物中毒与腐败的菌种有强烈抑制作用[28-29]。Ying-Qiu Li等[30]研究了ε-聚赖氨酸对冷鲜猪肉的保鲜效果,研究表明ε-聚赖氨酸能够显著抑制猪肉冷藏过程中菌落总数、TVN-N、pH的增长(p<0.05);刘骁等[31]发现经1500和2000 mg/L的ε-PL 处理的冷却猪肉保鲜效果佳,能使冷却猪肉的货架期延长到10 d。本研究中,ε-聚赖氨酸处理组在贮藏初期便抑制了带鱼的初始菌落总数,相比于对照组,减少了约1个数量级。同时延缓了挥发性盐基氮的增长,在第8 d时,对照组的TVB-N值达到了46.60 mg/100 g,而ε-聚赖氨酸处理组为28.05 mg/100 g,仍低于国家规定鲜度标准30 mg/100 g。

乳酸菌可产生抗菌性代谢产物细菌素,抑制食品中腐败菌生长,防止食品变质[32]。此外,乳酸菌还可代谢产生如乳酸、双乙酰、脂肪酸等都有一定的抑菌活性[33-34]。在所有保鲜液处理组中,第8 d时,乳酸菌发酵液处理组的菌落总数指标处在最低水平。孙卫青等[35]同样发现经乳酸菌发酵液浸泡冷却猪肉,菌落总数和假单胞菌群的增长得到了显著的抑制(p<0.05)。乳酸菌发酵产生的乳酸可抑制微生物的生长,同时降低食品的pH。本实验中,乳酸菌发酵液处理组从贮藏初期到末期,pH一直显著低于对照组和保鲜剂其他处理组(p<0.05),维持在较低的水平。

综合上述,五种保鲜剂均能相对抑制带鱼冷藏过程中微生物的增长,减缓冷藏带鱼的腐败速率。其中ε-聚赖氨酸保鲜剂处理组和乳酸菌发酵液处理组的保鲜效果要优于茶多酚、百里酚和Nisin保鲜剂处理组。茶多酚在抑制带鱼冷藏过程中脂质氧化方面要优于其他保鲜剂处理组。