几种生物保鲜剂对植物基人造肉保鲜效果的影响

戴增辉，韩林娜，路飞*，田娟娟，葛世妍，肖志刚*

1. 沈阳师范大学粮食学院（沈阳 110034）；2. 东方集团哈尔滨福肴食品有限公司（哈尔滨 150000）

随着社会经济的高速发展，居民消费水平大幅提高，消费者对于健康和功能性食品的关注也越来越高，以植物为原料的植物基肉制品越来越受到消费者欢迎，成为食品研究发展的新方向[1]。植物基人造肉，又被称为素肉、模拟肉、植物肉，主要是以大豆、豌豆、小麦等作物中提取的植物蛋白、脂肪及植物性原料为主要成分，经过挤压、静电纺丝、3D打印等特定的加工技术，合成具有近似于动物肉制品的质地和口感的新产品[2-6]。

近年来，国内外学者对植物基人造肉进行大量研究[7-19]，主要包括：植物基人造肉配方中的水、蛋白质种类、脂肪、调味剂、结合剂和着色剂对最终产品的风味、色泽、质地和营养等方面的影响[7-9]；植物基人造肉的挤压、剪切和纺丝等制作方法[10-13]；植物基人造肉技术的生态、经济需求、购买意愿、营养安全性等[14-16]。

国内外对于植物基人造肉的研究，主要集中于配方、工艺、品质等方面的研究，但对于植物基人造肉保鲜相关的研究鲜有报道。植物基人造肉，尤其是高水分的相关产品，在贮藏过程中非常容易受到大肠杆菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌等细菌污染，使植物基人造肉产品存在着巨大的安全隐患，产品的货架期也大幅缩短。因此，对于高水分的植物基人造肉制品的保鲜研究非常重要。生物保鲜剂作为一种从动植物或微生物中提取出来的天然物质或通过生物工程改造获取的保鲜剂，具有无毒、安全、易降解等优点，越来越多地用于各类食品的保鲜[20]。

试验主要是探究5种不同类型、不同浓度的天然生物保鲜剂对实验室自制植物基人造肉保鲜效果影响，通过分析植物基人造肉贮藏期间的pH、硫代巴比妥酸值、菌落总数、大肠杆菌等指标的变化，掌握适用于植物基人造肉的生物保鲜剂的种类及应用效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆分离蛋白（山东禹王生态食品有限公司）；豌豆蛋白（烟台双塔食品股份有限公司）；谷朊粉（范县黄河实业有限公司）；L-半胱氨酸（河南万邦实业有限公司）。

壳聚糖、茶多酚、Nisin、纳他霉素、ε-聚赖氨酸（均为食品级，河南万邦实业有限公司）；双蒸水（上海源叶生物科技有限公司）；三氯乙酸（分析纯，天津市北联精细化学晶开发有限公司）；硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸二钠（均为分析纯，沈阳东兴试剂厂）；氯化钠（分析纯，天津市化工三厂有限公司）；葡萄糖（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；胰蛋白胨、琼脂粉、酵母浸膏、结晶紫中性红胆盐琼脂、煌绿乳糖胆盐肉汤（北京奥博星生物技术有限责任公司）。

1.2 主要试验仪器

36-40型双螺杆挤压膨化机（湖南创享智能科技有限公司）；DZQ-380B型真空包装机（泉州市安尔盛机械有限公司）；ED-1型pH计（上海雷磁仪器有限公司）；UV-8000A型紫外可见分光光度计（上海市仪器仪表有限公司）；贝克曼冷冻离心机（贝克曼库尔特商贸有限公司）；LDZX-50KBS型立式压力蒸汽灭菌器（上海申安医疗器械厂）；JQ-1000-TF型可程式恒温恒湿试验箱（东莞市庆声试验设备有限公司）；FA2204型电子分析天平（力辰科技股份有限公司）。

1.3 植物基人造肉制作方法

1.3.1 植物基人造肉配方

植物基人造肉（实验室自制）具体配方如表1所示。

表1 试验用植物基人造肉配方

1.3.2 工艺流程及挤压操作参数

1.3.2.1 工艺流程

原料按比例称其质量→混合→喂料→高湿挤压→磨口冷却→切割取样→自然冷却→装袋真空密封→冷藏保存

1.3.2.2 挤压参数

挤压温度160 ℃、螺杆转速280 r/min、固体添加量8.5 kg/h、水添加量13.5 kg/h。

1.4 试验方法

1.4.1 不同浓度壳聚糖保鲜液对植物基人造肉保鲜效果的研究

将制作完成的植物基人造肉分别放入1.00%，1.25%，1.50%，1.75%和2.00%不同浓度的壳聚糖保鲜剂中，浸渍5 min，沥干。用真空包装袋将其分装，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和56天分别测定植物基人造肉产品的指标变化。

1.4.2 不同浓度茶多酚保鲜液对植物基人造肉保鲜效果的研究

将制作完成的植物基人造肉分别放入1.50%，1.75%，2.00%，2.25%和2.50%不同浓度的茶多酚保鲜剂中，浸渍5 min，沥干。用真空包装袋将其分装，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分别测定植物基人造肉产品的指标变化。

1.4.3 不同浓度Nisin保鲜液对植物基人造肉保鲜效果的研究

将制作完成的植物基人造肉，分别放入0.02%，0.04%，0.06%，0.08%和0.10%不同浓度Nisin保鲜剂中，浸渍5 min，沥干。用真空包装袋将其分装，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分别测定植物基人造肉产品的指标变化。

1.4.4 不同浓度纳他霉素保鲜液对植物基人造肉保鲜效果的研究

将制作完成的植物基人造肉分别放入0.040%，0.045%，0.050%，0.055%和0.060%不同浓度纳他霉素保鲜剂中，浸渍5 min，沥干。用真空包装袋将其分装，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分别测定植物基人造肉产品的指标变化。

1.4.5 不同浓度ε-聚赖氨酸保鲜液对植物基人造肉保鲜效果的研究

将制作完成的植物基人造肉分别放入0.20%，0.24%，0.28%，0.32%和0.36%不同浓度的ε-聚赖氨酸保鲜剂中，浸渍5 min，沥干。用真空包装袋将其分装，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分别测定植物基人造肉产品的指标变化。

1.5 测定方法

1.5.1 pH测定

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH的测定》对植物基人造肉产品的pH进行测定[21]。取被检植物基人造肉试样5 g，用均质机绞碎后用煮沸过的双蒸水45 mL溶解，中速振荡30 min，以4 000 r/min离心20 min，测定上清液的pH，每个样品3次测定，取平均值作为结果。

1.5.2 硫代巴比妥酸值的测定

根据GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》的分光光度法对植物基人造肉产品的硫代巴比妥酸值进行测定[22]。

1.5.3 菌落总数测定

参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物检验 菌落总数测定》对植物基人造肉产品的菌落总数进行测定[23]。

1.5.4 大肠杆菌数测定

参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物检验 大肠杆菌计数》对植物基人造肉产品的大肠杆菌数进行测定[24]。

1.6 数据分析

每组试验重复3次，取平均值。所有数据采用Origin 2019b软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉pH的影响

不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉pH的影响结果，如表2所示。

表2 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉pH的影响

由表2得出，经过5种生物保鲜剂处理的植物基人造肉，pH均呈下降趋势。这是因为酵母菌类的微生物产生的乳酸和植物基人造肉中的维生素被氧化，导致人造肉本身pH下降[25]。部分生物保鲜剂的一些处理浓度，经过56 d的储存，pH有上升趋势。随着储存时间增加，微生物逐渐增多，微生物利用植物基人造肉中的蛋白质，将蛋白质降解，将其中的氨基（—NH2）释放，使得人造肉pH升高[26]。由表2数据可以得出，经过Nisin 0.02%、纳他霉素0.06%及ε-聚赖氨酸0.32%～0.36%处理的植物基人造肉pH变化趋势较为缓和，可以更好控制人造肉pH变化，保证其品质。

2.2 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影响

不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影响结果如表3所示。

硫代巴比妥酸值表示食品中不饱和脂肪酸被氧化的程度，通常用丙二醛含量衡量[27]。由表3可以得出，随着储存时间延长，丙二醛含量逐步增加。5种生物保鲜剂中，ε-聚赖氨酸对防止不饱和脂肪酸氧化效果不太显著，高浓度的生物保鲜剂对于不饱和脂肪酸的氧化具有更好的抑制作用。其中，纳他霉素0.045%～0.06%和Nisin 0.06%～0.10%处理对硫代巴比妥酸值的影响抑制效果更好。

表3 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影响

2.3 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉菌落总数的影响

不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉菌落总数的影响结果，如表4所示。

由表4可得，植物基人造肉菌落总数的变化趋势均呈现先上升后下降趋势。经过56 d储存，5种生物保鲜剂处理的人造肉菌落总数均以超出国家规定的超标值105CFU/g[28]。比较28 d中5种生物保鲜剂处理的植物基人造肉菌落总数的数据可得，ε-聚赖氨酸更有利于人造肉的保存。ε-聚赖氨酸富含阳离子，与带有阴离子的物质有很强的经典吸附作用，并且对生物膜有良好穿透作用，抑菌谱较为广泛[29]。

表4 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉菌落总数的影响

保鲜剂种类 处理浓度/% 时间/d 0 7 14 28 56 0.050 145±10b 无 无 2.65×104±200a 多不可计0.055 180±30b 无 无 1.14×104±110a 多不可计0.060 55±20b 无 无 1.15×104±330a 多不可计ε-聚赖氨酸 0.20 15±20b 无 无 1.08×103±250a 多不可计0.24 5±3b 无 无 1.31×103±100a 多不可计0.28 55±10b 无 无 995±120a 多不可计0.32 5±1b 无 无 1.01×103±30a 多不可计0.36 470±35b 无 60±10c 1.07×103±40a 多不可计注: 数据为平均值±标准差; a,b,c,d和e表示每行数据中字母不同者差异显著 (p＜0.05)。

2.4 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉大肠杆菌的影响

不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉大肠杆菌的影响结果，如表5所示。

国标规定大肠杆菌的检出值为10 CFU/g，超标值为100 CFU/g[28]。根据表5得出，经过5种保鲜剂处理的人造肉，大肠杆菌数均从零开始逐渐增加，直至超过国标要求。其中，经过茶多酚2%处理和ε-聚赖氨酸0.2%处理的人造肉还未超出国标要求。茶多酚对于大肠杆菌的抑制作用相较于其他4种保鲜剂效果更好。茶多酚能够使细菌的蛋白质凝固，从而抑制细菌的生长；茶多酚还可以与细菌细胞核内的遗传物质相结合，使其膜结构受损，促使细胞发生溶解现象，而达到抑菌目的[30]。

表5 不同生物保鲜剂处理对植物基人造肉大肠杆菌的影响

3 结论

结果表明：在4 ℃条件下，未经保鲜剂处理的植物基人造肉储存10 d左右，菌落总数和大肠杆菌数超出国标要求。在储存28 d时，经过保鲜剂处理的植物基人造肉仍能保持新鲜，说明保鲜剂延长植物基人造肉的保质期。其中，Nisin 0.02%、纳他霉素0.06%及ε-聚赖氨酸0.32%～0.36%处理的植物基人造肉pH的变化趋势较为缓和，可有效控制植物基人造肉pH变化。纳他霉素0.045%～0.06%和Nisin 0.06%～0.10%处理对硫代巴比妥酸值的影响抑制效果更好。壳聚糖1%处理和ε-聚赖氨酸0.20%～0.36%处理对菌落总数的抑制效果明显。茶多酚2%处理和ε-聚赖氨酸0.2%处理对大肠杆菌的抑制具有显著效果。经过保鲜剂处理的植物基人造肉可有效延长贮藏时间。试验研究几种生物保鲜剂对植物基人造肉保鲜效果，为探究复合保鲜剂对植物基人造肉保鲜效果提供理论支持，为植物基人造肉保鲜提供参考价值。