Nisin抑制冷鲜牛肉氧化的研究

磨佳琳 刘程惠

戴祥英 张艳慧

大连民族大学生命科学学院 辽宁大连 116600

冷鲜牛肉质地细嫩、滋味鲜美、营养价值丰富，深受消费者的青睐。但其在屠宰、加工、贮藏、运输、销售的过程中，难免会受到温度、水分、氧气、催化剂等外界因素的影响，这些因素不仅会导致冷鲜牛肉的脂肪和蛋白质发生氧化，降低肉的营养价值，影响肉的品质。同时还会使牛肉色泽发生劣变，影响牛肉的可接受度。氧化严重会产生一些有毒性化合物，危害人体健康甚至生命[1]。

乳酸链球菌素(Nisin)是从乳酸链球菌发酵产物中提取的一种多肽抗菌素类物质，属于微生物源的天然保鲜剂，它高效且无毒[2]。Nisin对革兰氏阳性菌有广谱抑制作用，尤其对形成芽孢的细菌抑菌效果更强。因此，将Nisin直接添加于肉制品中可以有效抑制微生物生长繁殖，延缓其变质[3]。虽然Nisin在食品中应用广泛，在冷鲜肉上的应用也有部分报道，但目前还没有关于Nisin对冷鲜肉氧化抑制的相关研究与报道。

本文用不同浓度的Nisin处理液处理冷鲜牛肉，分析在贮藏期间不同浓度的Nisin对冷鲜牛肉各项生理生化指标的影响，旨在探究Nisin对冷鲜牛肉脂肪氧化和蛋白质氧化的抑制作用，及其对冷鲜牛肉色泽和微生物品质的影响，为Nisin在未来冷鲜牛肉保鲜的商业化应用中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

皓月冷鲜牛霖肉，吉林省长春市皓月清真肉业股份有限公司。

乳酸链球菌素(Nisin)、三氯乙酸、三氯甲烷、硼酸、氧化镁、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乙二胺四乙酸，天津市科密欧化学试剂有限公司；2-硫代巴比妥酸、营养琼脂等均为国产化学纯或分析纯。

1.2 仪器与设备

DNP-9082电热恒温培养箱，上海精宏实验设备有限公司；

VS-1300超净工作台，苏州市苏信净化设备厂；

紫外可见分光光度计，上海尤尼柯仪器有限公司；

SN-SQ立式压力蒸汽灭菌器，重庆雅马拓科技有限公司；

Kjeltec-2300凯氏定氮仪，Fcss Analytical AB；

CR400/CR410色差计，日本Konica Minolta公司；

T-25匀浆机，德国IKA公司；

真空包装机，广东省东莞市广骏电器公司提供(真空度：-50～-80kpa)；

真空包装袋(材料为PA+PE+PE抗菌涂层)，广东省东莞市广骏电器公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

将经过排酸处理后的新鲜牛霖肉分割成1kg/块后，随机分成5组，每组21块，其中一组用去离子水处理为对照组，另外4组用浓度分别为0.02、0.05、0.08、0.11g/100mL的Nisin保鲜液处理，分别为处理一、处理二、处理三和处理四。

5组肉样分别在上述5种保鲜液中浸泡40s后取出，放置于灭菌的筛盘中沥干，然后将所有的样品真空包装。在0～4℃条件下贮藏30d，每5d测定各项微生物指标和理化指标。每个处理中抽取三个样品重复测定，取平均值。

1.3.2 脂肪氧化程度的测定(TBARS法)

参照郭新颖[4](2016)等方法，结果以mg/kg表示。

1.3.3 肌红蛋白氧化程度的测定

参照郭新颖[4](2016)等方法，对冷鲜牛肉肌红蛋白氧化状态进行测定。结果以高铁肌红蛋白百分含量(metMb%)表示。

1.3.4 色差的测定

用色差计测定样品的a*值(红色度)，对同一个样品的不同部位共测定5次，取平均值。

1.3.5 挥发性盐基氮(TVB-N)的测定

参照GB 5009.228-2016[5]，采用自动凯氏定氮仪法测定冷鲜牛肉中挥发性氨基氮(TVB-N)的含量。评价标准为；一级鲜度≤15mg/100g，二级鲜度为15～20mg/100g，变质肉>20mg/100g[6]。

1.3.6 微生物指标评价

菌落总数根据GB/T4789.2-2016[7]进行测定，以菌落总数的对数lg(CFU/g)表示。评价标准为：一级鲜度≤4.0lg(CFU/g)，二级鲜度为4.0～6.0lg(CFU/g)，变质肉≥6.0lg(CFU/g)[8]。

1.3.7 数据处理

试验平行3次，每次各项指标均重复测定3次，结果用平均值±标准偏差表示。采用SPSS 25.0软件中的单因素方差分析Duncan法与Pearson双变量相关性分析法分析数据间的相关性与显著性(p<0.05)。

2 结果分析

2.1 Nisin处理对冷鲜牛肉脂肪氧化程度的影响

随着贮藏时间的延长，冷鲜牛肉中的不饱和脂肪酸会被逐渐氧化生成二级氧化产物丙二醛(MDA)。MDA能与硫代巴比妥酸(TBA)发生成色反应，形成有色化合物，通过测定TBA值可以评价贮藏过程中牛肉的脂肪氧化程度[9]。由图1可知，所有组冷鲜牛肉的TBA值随着贮藏时间的延长呈明显上升趋势(p<0.05)。在30d的贮藏期内，对照组的TBA值从最初的0.13mg/kg增长到了0.48mg/kg，0.02、0.05、0.08和0.11g/100mL Nisin处理组的TBA值分别从最初的0.14、0.12、0.14和0.13mg/kg增长到0.43、0.41、0.46和0.49mg/kg。当贮藏第15天时，0.11g/100mLNisin处理组的TBA值开始大于对照组，说明Nisin浓度过高在贮藏后期不利于对冷鲜牛肉脂肪氧化的抑制。综上可见，在贮藏期内0.05g/100mL Nisin处理抑制冷鲜牛肉脂肪氧化效果最佳。

图1 Nisin处理对冷鲜牛肉在贮藏期间TBARS值的影响Figure 1 Effects of Nisin on TBARS of cold fresh beef during storage

2.2 Nisin处理对冷鲜牛肉高铁肌红蛋白含量(metMb%)值的影响

冷鲜牛肉含有丰富的血红蛋白和肌红蛋白，其细胞中的肌红蛋白以氧合肌红蛋白的形式存在，冷鲜牛肉呈现鲜红色状态[10]，随着时间的延长，它会进一步被氧化为高铁肌红蛋白，肉的色泽随着高铁肌红蛋白的积累逐渐呈暗红色，当肉中MetMb%超过40%时，肉的颜色就会表现为褐色[11]。由图2可知，在整个贮藏期间，对照组与各处理组冷鲜牛肉的MetMb%均呈现显著(p<0.05)上升趋势。贮藏5～15d，对照组的MetMb%值显著(p<0.05)高于所有Nisin处理组，且0.11g/100mL Nisin处理组的MetMb%最低。贮藏20～30d，0.05g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉的MetMb%显著(p<0.05)低于对照组及其它处理组，而0.11g/100mL Nisin处理组的MetMb%高于对照组，说明Nisin浓度过高在贮藏后期也不利于对冷鲜牛肉氧合肌红蛋白氧化的抑制。可见，0.05g/100mL Nisin处理能够更好的延缓冷鲜牛肉MetMb%的上升，有效抑制冷鲜牛肉氧合肌红蛋白的氧化。

图2 Nisin处理对冷鲜牛肉在贮藏期间MetMb%的影响Figure 2 Effects of Nisin on MetMb%of cold fresh beef during storage

2.3 Nisin对冷鲜牛肉色泽的影响

牛肉的颜色是冷鲜牛肉品质测定的一项重要指标，能够直观的反应其新鲜程度，a*值越大则表示牛肉颜色越鲜红。许多研究表明，肌红蛋白氧化所产生的Fe3+会催化脂肪的氧化，而脂肪氧化过程中产生的自由基中间产物会破坏肌红蛋白血红素辅基中心的Fe2+氧化成为Fe3+，进而导致冷鲜牛肉色泽劣变[12,13]。由图3可知，随贮藏时间的延长，所有组冷鲜牛肉的a*值均逐渐降低，说明肉的色泽逐渐变差。贮藏5～20d期间，0.05g/100mLNisin处理组的a*值显著高于对照和其它Nisin处理组(p<0.05)。第20天后，0.05、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉a*值差异不明显。可见，0.05g/100mL Nisin处理能够更好延缓冷鲜牛肉a*值的下降。

图3 Nisin处理对冷鲜牛肉在贮藏期间和a*值的影响Figure 3 Effects of Nisin on a*of cold fresh beef during storage

2.4 Nisin对冷鲜牛肉TVB-N值的影响

TVB-N值是反应肉类腐败程度的一项重要指标，TVB-N值越高就表示肉的腐败程度越大。

由图4可知，在整个贮藏期内，所有组的TVB-N值均呈显著(p<0.05)上升趋势。这是因为在贮藏期间，冷鲜牛肉中蛋白质分解产生的碱性含氮物质，与其在腐败过程中分解产生的有机酸结合形成盐基态氮(+NH4R-)，并逐渐积累从而使得TVB-N值上升[14]。

在贮藏5～30d期间，0.05g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉的TVB-N值始终显著(p<0.05)低于对照组及其它处理组。

贮藏第15天时，对照组的TVB-N值达20.06mg/100g，属于变质肉；0.02、0.05、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉的TVB-N值均低于20mg/100g，属于新鲜肉，且0.05g/100mL Nisin处理组仍能达到一级鲜肉标准。

贮藏第20天时，0.02、0.08g/100mL和0.11g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉的TVB-N值分别为20.02、22.85mg/100g和24.16mg/100g，均属于变质肉，而0.05g/100mL Nisin处理组冷鲜牛肉。

在贮藏第25天时TVB-N值为19.27mg/100mL，仍符合二级鲜肉标准。可见，在贮藏过程中Nisin能够很好地抑制冷鲜牛肉TVB-N值的上升，且0.05g/100mL Nisin处理的抑制效果最好。

图4 Nisin处理对冷鲜牛肉在贮藏期间TVB-N值的影响Figure 4 Effects of Nisin on TVB-N of cold fresh beef during storage

2.5 Nisin处理对冷鲜牛肉微生物的影响

由图5可知，随着贮藏时间的增加，所有组冷鲜牛肉的菌落总数总体均呈现明显上升趋势(p<0.05)。

贮藏第15天时，对照组和0.11g/100mL Nisin处理组菌落总数分别为6.42lg(CFU/g)和6.34lg(CFU/g)，属于变质肉，不可食用。

从贮藏第25天后，0.02、0.05g/100mL和0.08g/100mL Nisin处理组的菌落总数，分别为6.46、6.28和6.43lg(CFU/g)，属于变质肉，不可食用。而0.02、0.05g/100mL和0.08g/100mL Nisin处理在贮藏0～20d内均能有效抑制冷鲜牛肉菌落总数的增长，且0.05g/100mL Nisin处理组的抑菌效果最好。

图5 Nisin处理对冷鲜牛肉在贮藏期间菌落总数的影响Figure 5 Effects of Nisin on aerobic plate counts of cold fresh beef during storage

2.6 相关性分析

由表1相关性分析可知。

表1 冷鲜牛肉腐败指标的相关性分析

Table 1 Pearson correlation coefcients of colorimetric value, microorganism content and anticoruption capacity

表1 冷鲜牛肉腐败指标的相关性分析

TBARSMetMb/%a∗TVB-N菌落总数TBARS10.975∗∗-0.869∗∗0.954∗∗0.937∗∗MetMb%1-0.813∗∗0.937∗∗0.916∗∗a∗1-0.857∗∗-0.878∗∗TVB-N10.923∗∗菌落总数1

注：*.显著相关(p<0.05)；**.极显著相关(p<0.01)。

(1)在贮藏期间，冷鲜牛肉的TBA值与MetMb%、TVB-N值和菌落总数呈极显著正相关(p<0.01)。说明他们之间存在相互促进的关系。冷鲜牛肉脂肪和蛋白质的氧化分解为微生物提供生长繁殖所需要的物质，同时，随着贮藏时间的延长，牛肉中微生物的生长繁殖又促进了蛋白质和油脂的分解，加速了脂肪的氧化及挥发性盐基氮的生成；而脂肪氧化过程中产生的自由基使得肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋白。

(2)TBA值和MetMb%与冷鲜牛肉a*值呈极显著负相关。a*值越低，冷鲜牛肉的TBA值和MetMb%相应越高。贮藏过程中，随着牛肉样品脂肪氧化所产生的自由基不断增加，促使肌红蛋白氧化。当冷鲜牛肉中的肌红蛋白以高铁肌红蛋白为主导形式存在时，冷鲜牛肉a*值下降，牛肉色泽发生劣变，颜色表现为褐色。

3 结论

综合以上各项试验结果可得出，在贮藏期间，Nisin处理可通过抑制冷鲜牛肉脂肪和蛋白质氧化，延缓冷鲜牛肉色泽的劣变，同时能够抑制冷鲜牛肉中微生物的生长繁殖，保持牛肉品质。各Nisin处理组对抑制冷鲜牛肉脂肪及蛋白质氧化的效果为：0.05g/100mL>0.02g/100mL>0.08g/100mL>0.11g/100mL>对照组。