天然复配保鲜剂及其与真空包装协同作用对预调理猪肉馅货架期的影响

2022-06-02刘平云王军茹丁一丹张根生

食品与机械 2022年5期

刘平云王军茹丁一丹张根生

(1. 农业部南京设计院中南分院，湖南长沙 410000；2. 哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150028)

随着生活方式节奏加快，营养丰富、口味独特、方便快捷的预调理肉制品的消费量日益增长[1-3]。预调理猪肉馅是一种由猪肉搅碎调味混合而成的新鲜肉制品[4-5]，但在制作、销售过程中，由于脂肪氧化和微生物增殖等因素的影响易使其品质劣化。在预调理猪肉馅中添加保鲜剂和选择适当的包装可使产品在销售及运输过程中，通过抑菌和抗氧化的作用，有效避免食品品质劣化、失去营养价值，延缓产品的腐败变质速度[6]。

食品保鲜剂通常为香辛料提取物、壳聚糖、溶菌酶、乳酸链球菌素等[7-10]。其中，乳酸链球菌素(Nisin)是由乳酸链球菌产生的具有抑菌性的多肽物质[11-12]；迷迭香提取物、葡萄糖酸-δ-内酯、D-异抗坏血酸钠在食品中可以起到一定的抗氧化作用，并且能够有效维持肉制品的感官品质[13]。Costa等[14]研究发现，水果中提取的乳酸菌paracasei 108可有效抑制鸡胸肉糜中李斯特氏菌和肠炎沙门氏菌PT4的生长，具有良好的抑菌作用。顾菀婷等[15]研究发现，迷迭香提取物可有效抑制冷藏猪肉丸脂肪氧化，从而有效延长其货架期。单一使用天然保鲜剂时，常会出现保鲜效果有限且保鲜剂用量过大等现象，而将多种天然保鲜剂进行复配，能够有效发挥其协同效应从而大幅度提升保鲜效果[16]。真空包装能够在延缓预调理肉制品脂肪及蛋白质氧化的前提下，保持其良好的色泽[17]，且具有成本低等优点，成为大多数预调理肉制品的包装方式[18]。任静等[19]采用真空包装处理未添加保鲜剂的预调理烤猪肉，发现真空包装处理组的保鲜效果相较于托盘包装更好、货架期更长。单一的真空包装处理虽然能抑制预调理猪肉馅中部分微生物的生长繁殖，但其抑菌效果有限，无法达到预调理猪肉馅理想的货架期。

目前，关于预调理肉制品的保鲜研究大多以多种保鲜剂的复配研究为主[20]，但关于天然保鲜剂应用于预调理猪肉馅的研究鲜有报道，而有关真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅的研究尚未见报道。因此，研究拟以菌落总数和TBA值为指标，考察4种天然保鲜剂对预调理猪肉馅的保鲜效果，并采用响应面法对其进行复配，获得预调理猪肉馅保鲜剂的最佳复配配比；考察真空包装协同复配保鲜剂处理对预调理猪肉馅保鲜效果的影响，进而确定真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅的货架期，为预调理猪肉馅工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪肉馅、食盐、味精、十三香、绵白糖、葱、姜：家乐福超市；

迷迭香提取物：上海祥瑞生物科技有限公司；

乳酸链球菌素：银象生物工程有限公司；

葡萄糖酸-δ-内酯：安徽省兴宙医药食品有限公司；

D-异抗坏血酸钠：江西省德兴市百勤异VC钠有限公司。

1.2 仪器与设备

电子天平：ALC-2100.2型，赛多利斯科学仪器有限公司；

立式压力蒸汽灭菌器：LDZX-50FBS型，上海申安医疗器械厂；

722型分光光度仪：V-5000型，上海元析仪器有限公司；

恒温培养箱：DHP-9052型，苏州江东精密科学仪器有限公司；

洁净工作台：HCB-1800H型，深圳科力易翔仪器设备有限公司；

pH计：Sartorious-PB-10型，广州市深华生物科技有限公司；

高速离心机：TG16-WS型，黑龙江嘉禾广博进出口有限公司。

1.3 方法

1.3.1 预调理猪肉馅的制备预调理猪肉馅配方为2%食盐、0.5%味精、0.3%十三香、0.6%糖、3%葱、2%姜、50%水，将各种调味料加入新鲜猪肉馅中，搅拌均匀后分装密封，4 ℃下贮藏。

1.3.2 保鲜剂添加量对预调理猪肉馅品质的影响将制作完成的肉馅分为4组，每组5份，每组分别加入乳酸链球菌素(添加量分别为0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%)、葡萄糖酸-δ-内酯(添加量分别为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%)、D-异抗坏血酸(添加量分别为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%)和迷迭香提取物(添加量分别为0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%)，混匀后采用保鲜膜包装于4 ℃贮藏，每2 d取样进行菌落总数或TBA值的测定。

1.3.3 响应面法优化复配保鲜剂配比由于预调理猪肉馅采用了添加抗氧化剂、真空包装和低温贮藏抑制脂肪氧化，且产品货架期要求时间不长，因此微生物繁殖是影响预调理猪肉馅防腐保鲜的主要因素。根据单因素试验结果选择3种效果良好的保鲜剂，以4 ℃贮藏6 d时测定的菌落总数作为响应值，运用Design-Expert 8.0响应面分析方法中Box-Behnken设计对3种天然保鲜剂进行复配抑菌试验。

1.3.4 真空包装协同复配保鲜剂对预调理猪肉馅品质的影响在最优复配保鲜剂配比下，分别进行保鲜膜包装和真空包装，于4 ℃贮藏，每2 d取样测定其菌落总数、TVB-N值、TBA值、pH值，并进行感官评价。

1.3.5 测定方法

(1) 菌落总数：参照GB 4789.2—2016。

(2) 挥发性盐基氮(TVB-N值)：参照GB 5009.228—2016。

(3) 硫代巴比妥酸值(TBA值)：参照芮怀瑾等[21]的方法并修改。称取1.0 g预调理猪肉馅，加入0.02 mol/L的硫代巴比妥酸溶液3 mL、7.5%三氯乙酸溶液17 mL，搅拌混匀，沸水中加热30 min，冷却后取4 mL溶液并加入4 mL氯仿，3 000 r/min离心10 min，测定532 nm处吸光度。

(4) pH值：参照GB 5009.237—2016。

(5) 感官评价：参照GB 2707—2016。为了评价预调理猪肉馅色泽、气味、黏性和组织状态，成立10人感官评定小组(男女各半)，按表1进行感官评分，100分表示感受到所考虑特性的最大强度，0分表示无所考虑特性的知觉。

表1 感官评价表Table 1 Sensory evaluation table

1.3.6 数据分析使用Design Expert 8.0进行试验设计与分析。使用Origin 2018进行绘图。

2 结果与分析

2.1 乳酸链球菌素添加量对预调理猪肉馅菌落总数的影响

由图1可知，预调理猪肉馅菌落总数与贮藏时间呈正相关，贮藏时间越长菌落总数越高(P<0.05)，并在2～4 d时的增长速率显著提升(P<0.05)。空白对照组的预调理猪肉馅在贮藏第4天时的菌落总数就已经超过国家新鲜标准临界值(1×106)；Nisin的抑菌性能较好且作用效果随其添加量的增加而增强，是因为Nisin能与细胞膜结合形成通道从而导致细胞中的小分子、离子流失发生细胞渗漏，造成细胞死亡。也有研究[22-24]认为，Nisin能影响细胞壁质的合成从而杀死或阻碍细菌的生长，延缓菌落总数的增加。经0.01% Nisin保鲜的肉样其菌落总数值与未加入保鲜剂的肉样无显著差异；0.05% Nisin保鲜的肉样贮藏8 d后菌落总数超标且抑菌效果最好。根据GB 2760—2014对预调理猪肉馅可采用的防保鲜剂添加量的限定，Nisin的添加量为0.03%～0.05%时保鲜效果最好。

图1 乳酸链球菌素添加量对预调理猪肉馅菌落总数的影响Figure 1 The effects of nisin addition on the quality of pre-conditioned pork filling

2.2 葡萄糖酸-δ-内酯添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响

由图2可知，空白对照组的TBA值与贮藏时间呈正相关，贮藏第2天其TBA值超过一级鲜肉的标准，而在贮藏第4 天超过1 mg/kg成为腐败变质肉。经不同浓度葡萄糖酸-δ-内酯保鲜的真空包装预调理猪肉馅TBA值在贮藏第4天基本都超过了1 mg/kg，其中添加0.30%葡萄糖酸-δ-内酯的TBA值的增长相对缓慢；贮藏后期经葡萄糖酸-δ-内酯处理的肉样TBA值变化趋势并无明显规律，可能是因为试验误差所致。总体来看，葡萄糖酸-δ-内酯相较于其他试验组对调理肉馅的抗脂肪氧化能力较弱。

图2 葡萄糖酸-δ-内酯添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响Figure 2 The effects of gluconate-δ-lactone addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.3 迷迭香提取物添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响

由图3可知，对照组的TBA值随贮藏时间延长而逐渐增加，在贮藏第2天其TBA值超过一级鲜肉的标准，而在贮藏第4天超过1 mg/kg成为变质腐败肉。0.010%迷迭香提取物添加组其TBA值与未加入保鲜剂的肉样并无显著差异；0.030% Nisin迷迭香提取物处理的肉样在贮藏第6天时其TBA值超过限定值且抑菌效果最好；迷迭香提取物能有效延缓预调理猪肉馅的脂肪氧化可能是因为迷迭香中的迷迭香酚、迷迭香酸及鼠尾草酸等酚类物质可以螯合金属离子并干扰自由基反应从而延缓脂肪氧化[25-26]。综上，迷迭香提取物对预调理猪肉馅脂肪氧化有良好的抑制作用且抑菌效果随迷迭香添加量的增加而增强。

图3 迷迭香提取物添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响Figure 3 The effects of rosemary extract addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.4 D-异抗坏血酸钠添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响

由图4可知，对照组的TBA值随贮藏时间延长而逐渐增加，在贮藏第2天其TBA值超过一级鲜肉的标准，而在贮藏第4天超过1 mg/kg成为腐败变质肉。0.10%D-异抗坏血酸钠添加组其TBA值与未加入保鲜剂的肉样无显著差异，而0.25%和0.30%D-异抗坏血酸钠处理的预调理猪肉馅TBA值均在贮藏第6天超过限定值(P<0.05)；由此可知，D-异抗坏血酸钠的抗脂肪氧化性能较好且作用效果随其添加量的增加而增强。D-异抗坏血酸钠在具有较好抗氧化性能的同时还能在一定程度上抑制调理肉馅脂肪氧化过程中小分子化合物的产生[27]。因此，D-异抗坏血酸钠添加量为0.15%～0.25%时保鲜效果最佳。

图4 D-异抗坏血酸钠添加量对预调理猪肉馅TBA值的影响Figure 4 The effect of D-isoascorbate sodium addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.5 复配保鲜剂配方优化

2.5.1 响应曲面优化模型的设计及结果根据单因素试验结果，以乳酸链球菌素、D-异抗坏血酸和迷迭香提取物添加量为因素，以菌落总数为响应值，设计三因素三水平响应面试验优化复配保鲜剂配方。各因素水平见表2，试验设计及结果见表3。

表2 试验因素水平表Table 2 Test factor level table

2.5.2 复配保鲜剂对菌落总数的影响根据表3数据运用Design-Export 进行结果分析，回归拟合得到响应值菌落总数的二次回归模型为：

表3 响应面试验设计及结果Table 3 Response surface test design and results

Y=4.16-0.31A-0.15B-0.46C+0.060AB-0.15AC-0.087BC+0.40A2+0.44B2+0.34C2。

(1)

对以上模型进行显著性检验的方差分析，结果见表4。

表4 回归方程的方差分析†Table 4 Analysis of variance of the regression equation

2.5.3 复配保鲜剂对菌落总数的响应面交互作用分析

由图5可知，乳酸链球菌素添加量与D-异抗坏血酸钠添加量对菌落总数的交互作用并不显著，但乳酸链球菌素添加量与迷迭香提取物添加量、D-异抗坏血酸钠添加量与迷迭香提取物添加量均有交互作用，与方差分析结果吻合。

图5 各因素交互作用的响应面和等高线图Figure 5 Response surface and contour map of the interaction of various factors

2.6 复配保鲜剂配方优化及验证

通过Design-Export软件计算得到预调理猪肉馅保鲜的复配保鲜剂最佳配比为 0.049%乳酸链球菌素、0.207%D-异抗坏血酸钠和0.029%迷迭香提取物，该配比下预调理猪肉馅菌落总数理论值为3.925 lg(CFU/g)；利用该配比进行验证实验，测得贮藏6天后预调理猪肉馅的菌落总数实测值为4.15 lg(CFU/g)(n=3)，与理论值相差5.73%(<10%)，说明该模型可靠，能有效预测各因素与预调理猪肉馅菌落总数间的关系。

2.7 真空包装协同复配保鲜剂对预调理猪肉馅品质的影响

2.7.1 对菌落总数的影响由图6可知，贮藏期间，仅经过复配保鲜剂处理的预调理猪肉馅其菌落总数值随贮藏时间的延长而逐渐增长，添加复配保鲜剂延缓了预调理猪肉馅的菌落总数增长速率，但其菌落总数值依然在贮藏第12天时超过了国标限定值，成为腐败变质肉；而经真空包装及复配保鲜剂处理的预调理猪肉馅其菌落总数的增长速率在贮藏过程中逐渐低于非真空包装组，并在贮藏第14天菌落总数值超标，可能是由于真空包装的缺氧环境抑制了预调理猪肉馅中的一部分好氧微生物的生长，同时能够耐受厌氧条件的细菌增殖速度缓慢，从而延迟样品腐败变质[28]；因此，真空包装能在保鲜剂抑制预调理猪肉馅微生物生长繁殖的基础上，使预调理猪肉馅的菌落总数增长速率变得更为缓慢。

2.7.2 对挥发性盐基氮(TVB-N值)的影响由图7可知，预调理猪肉馅的TVB-N值随贮藏时间的延长呈上升趋势(P<0.05)，经复配保鲜剂处理的肉样在贮藏期间其TVB-N值增长速率高于真空包装组，并在贮藏第12天时TVB-N值由初始值8.71 mg/100 g增长为17.03 mg/100 g，成为腐败变质肉，且增幅较大；而真空包装协同复配保鲜剂的TVB-N值在贮藏第14天时超过新鲜肉标准；这与吴燕燕等[29]的结果相似，说明真空包装也能在一定程度上延缓预调理猪肉馅的TVB-N值的增长，延长预调理猪肉馅货架期。

2.7.3 对硫代巴比妥酸值(TBA值)的影响由图8可知，真空包装组与非真空包组在贮藏期间的TBA值均随贮藏时间的延长而逐渐增长，其中仅经复配保鲜剂处理的试验组在贮藏第10天时TBA值就已接近限量值1 mg/kg，并在贮藏第12天时超标成为不可食用肉；而真空包装协同复配保鲜剂处理的预调理猪肉馅在贮藏期间其TBA值显著低于非真空包装组，并在贮藏第14天时TBA值达到1.06 mg/kg；这是因为真空包装时抽去了食品内的空气从而抑制了食品内部的某些氧化反应；因此真空包装能在一定程度上抑制脂肪氧化，延缓预调理猪肉馅TBA值的增长[30]。

2.7.4 对pH值的影响由图9可知，非真空包装的肉样的pH值随贮藏时间的延长逐渐升高(P<0.05)，在贮藏第6天时超过了国家以及鲜肉标准，并在贮藏第14天时超过6.7成为腐败变质肉；而在贮藏期间真空包装组的pH值显著低于非真空包装组，呈先下降后上升的趋势，并且在整个贮藏期间其pH值始终维持在5.83～6.18，可能是由于真空包装的缺氧环境导致好氧腐败菌生长繁殖受阻，抑制了预调理猪肉馅pH值升高，而在贮藏后期，真空包装试验组的pH值升高可能是由于肉中的蛋白质降解产生了氨及胺等碱性物质使样品pH值回升[31-32]。

图9 真空包装对预调理猪肉馅贮藏期间pH值的影响Figure 9 The effects of vacuum packaging on pH during storage of pre-conditioned pork filling

2.7.5 对感官评分的影响由图10可知，贮藏期间预调理猪肉馅的感官评分呈逐渐降低的趋势，非真空包装处理的预调理猪肉馅感官评分下降较快，且肉馅的颜色逐渐发暗，组织逐渐松散，并失去肉馅原有的香气，在贮藏第12天开始产生腐臭气味，肉色偏绿且略微发黏，成为腐败变质肉；而经真空包装处理的预调理猪肉馅在贮存期间肉质的劣化速度较慢，在贮藏第14天后才略微出现酸败气味，色泽、组织等指标均优于非真空包装组；说明真空包装能长期维持预调理猪肉馅的品质特性并延缓其腐败变质，与Young等[33]的结果相似。

图10 真空包装对预调理猪肉馅贮藏期间感官评分的影响Figure 10 The effects of vacuum packaging on sensory scores of pre-conditioned pork filling during storage

真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅4 ℃下贮藏10 d时，感官评分为72分，为消费者可接受范围，其他理化指标符合国家标准要求，因此确定其货架期为10 d。

3 结论

优化了真空包装预调理猪肉馅的复配保鲜剂的最优配比，评价了4 ℃下贮藏期间真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅的保鲜效果，确定了其货架期。结果表明，复配保鲜剂的最优配比为0.049%乳酸链球菌素、0.207%D-异抗坏血酸钠、0.029%迷迭香提取物；真空包装协同复配保鲜剂处理能够有效延缓预调理猪肉馅菌落总数、TBA值、TVB-N值、pH值的变化，且具有较好的感官评分，真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅的货架期可达10 d。预调理猪肉馅货架期受肉馅初始菌落总数和贮藏温度影响较大，需进一步探讨降低预调理猪肉馅初始菌落总数的方法，以及降低贮藏温度对真空包装协同复配保鲜剂处理预调理猪肉馅的保质期及品质影响。