海带多糖协同电子束辐照对生鲜猪肉的保鲜作用

刘文龙，雷英杰，杨玉琴，刘倩，魏明梅，陈尚戊，王卫

（成都大学肉类加工四川省重点实验室，四川 成都 610106）

猪肉运输与保鲜的问题一直是困扰现代肉类消费市场的主要问题，生鲜肉的货架期短是限制我国生鲜肉大力发展的瓶颈所在，目前可应用于生鲜肉的抑菌方式较少，主要方式包括腌渍、冷冻、高压，气调包装等[1-2]。但除冷冻外的贮藏手段，成本高昂，适用性较低，而冷冻保鲜对于生鲜猪肉的风味、口感影响很大。而食品辐照技术自20世纪80年代中期兴起以来，已发展成为一种成熟、可靠的保证食品安全的技术，能够减少害虫和致病菌的数量，以延长食品的货架期[3-4]。目前不乏辐照技术在保鲜当中的应用案例，但将辐照技术应用于生鲜猪肉保鲜存在一定缺陷，程述震等[5]、顾可飞[6]使用辐照处理新鲜猪里脊肉发现辐照处理会加速自由基的降解速度，加快脂肪氧化速率，给猪肉感官带来消极影响。因此可以通过添加抗氧化剂来改善辐照过后引起的脂肪氧化水解，Hu等[7]使用抗氧化剂协同辐照处理新鲜猪肉，不仅大幅减少了菌落值，还减缓了脂肪氧化速率。

天然抗氧化剂种类繁多，来源丰富，其中海带因为含有大量多糖物质，享有“海中蔬菜”的美称，海带多糖目前被广泛应用食品、化工、医疗等领域。海带多糖主要成分有褐藻胶、岩藻多糖，以及褐藻淀粉，在食品领域，以及研发新型功能性保健食品方面，海带多糖均有良好的应用前景，如海带多糖饮品、食品级保鲜涂膜及海带多糖饼干等[8-9]。在肉制品领域，周士琪等[10]研究了不同海带多糖浓度对鸡肉复乳凝胶理化特性的和结构特性的影响，取得了良好效果。海带多糖不仅具有良好抗氧化性、抑菌作用等生物活性，还具有降低辐照作用[11]。因此将海带多糖协同辐照处理应用于保鲜贮藏，减缓辐照后引起的脂肪氧化、维持猪肉感官品质具有一定研究意义。本试验将不同质量分数的海带多糖添加到生鲜猪肉中，协同电子束辐照处理，研究其对脂肪氧化的抑制作用以及对生鲜猪肉的保鲜效果，以期延长生鲜猪肉货架期，推广辐照技术在食品领域的应用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜里脊猪肉：市售。

乙二胺四乙酸二钠（分析纯）：成都市科龙化工试剂厂；三氯乙酸（分析纯）：天津市津东天正精细化学试剂厂；2-硫代巴比妥酸（生物试剂）：上海源叶生物科技有限公司；平板计数琼脂（生物试剂）：北京三药科技开发公司；海带多糖粉末（纯度50%，食品级）：西安瑞迪生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

STC-9200冷藏冰冻柜：南京乐创厨房设备有限公司；PHS-3C pH计：上海三信仪表厂；EPED-EZ-10TJ超纯水制备仪：南京易普易达科技发展有限公司；JA2003N电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；IKA T18 basic高速匀浆机：德国IKA公司；UV-1100紫外分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；GY-ZB-6202真空包装机：江西赣云食品机械有限公司；LRH-250生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；CR-400便携式色差仪：柯尼卡美能达投资有限公司；GHT-DDC超净工作台：济南杰康净化设备厂；GR60DA高压蒸汽灭菌锅：致徽仪器有限公司；THZ-92A水浴恒温振荡器：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；TA-XT Plus物性测试仪：英国Stable micro system公司。

1.3 方法

1.3.1 生鲜猪肉前处理

将新鲜猪里脊肉在无菌环境下进行切割处理，去除筋膜以及脂肪组织，分割成100 g左右小块。参考刘梦等[12]的方法并略作修改，将紫外灭菌20 min后的海带多糖粉末使用无菌蒸馏水配制成不同质量分数（1%、3%、5%）的溶液，将切好的肉样放入不同质量分数（1%、3%、5%）的海带多糖水溶液中浸泡60 s，取出沥干，放入无菌保鲜袋中，做好标记。另外设置空白组与辐照组进行对比，空白组不添加海带多糖，不进行辐照处理，辐照组只进行辐照处理，不添加海带多糖。空白组、辐照组放入无菌蒸馏水中浸泡相同时间。之后为避免含氧状态下辐照后造成色泽感官影响，将各组进行抽真空处理，参数为抽气时间30 s，热封时间1.5 s，放气时间1.2 s，抽气压强0.1 MPa，真空后置于4℃冰箱中进行贮藏。

1.3.2 电子束辐照灭菌

将真空包装的肉样，使用保温箱加冰块贮藏，送于辐照公司进行电子束辐照处理，空白组不做辐照处理。为避免高剂量的辐照处理给生鲜猪肉感官带来消极影响，辐照剂量选定为3 kGy，辐照能量为10 MeV，确保辐照均匀，辐照后立即置于4℃冰箱进行冷藏，并在贮藏第1、3、6、9、12天进行采样测定各项指标。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 色差的测定

选取猪肉平整处，使用色差仪进行色差的测定，重复测定3次，测定前用白板进行校准。

1.3.3.2 pH值的测定

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》方法测定猪肉的pH值。

1.3.3.3 质构剖面分析

参考齐聪等[13]的方法并略做修改，将各处理组生鲜猪肉置于80℃恒温水浴锅中加热，直至肉样中心温度达到70℃后捞出，冷却至25℃。将肉样切割成1 cm×1 cm×1 cm的规格，使用TA-XT Plus物性测试仪，配合P/36R型圆柱形探头沿垂直于肌原纤维方向进行测定。测定指标：硬度、弹性、咀嚼性、黏性、回复性，内聚性。测试速率5.00 mm/s，应变率50%，间隔时间5.0 s，触发力5 g，环境温度25℃。每组样品平行测定3次，取平均值。

1.3.3.4 感官评定

感官评定参考孙凯旋等[14]的方法，并略作修改。感官评价小组由8名食品专业人士组成，每隔3d从色泽、气味和黏度、汁液量4个指标进行分析，具体见表1。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria

1.3.3.5 硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）值的测定

硫代巴比妥酸值参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》进行测定。TBARS以每千克样品中所含丙二醛的质量表示，单位为mg/kg。

1.3.3.6 菌落总数的测定

菌落总数测定按照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》，结果以lg（CFU/g）表示。

1.4 数据处理

试验所得数据使用SPSS 23进行数据分析，使用Origin 9.0进行绘图处理。利用Duncan多重比较进行显著性分析，其中P＜0.05表示差异显著。所得数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 海带多糖对辐照后生鲜猪肉色泽的影响

良好的生鲜猪肉色泽能较好反应其新鲜程度，促进消费者购买欲望[15]。使用色差仪对肉样的色度进行测定，结果见表2。

表2 海带多糖对辐照后生鲜猪肉色泽的影响Table 2 Effect of kelp polysaccharide on the color of irradiated fresh pork

由表2可知，第1天时空白组、辐照组、1%多糖组之间的亮度L*值没有明显差异（P＞0.05），3%多糖组与5%多糖组L*值更高，第12天时5%多糖组的L*值显著低于其他组。这可能是因为辐照处理会破坏生鲜猪肉肌肉纤维结构，而海带多糖的添加减少了汁液流失，使得L*值更低[16]。

经过辐照处理，在第1天～3天各组的红度a*值显著高于空白组，且第12天时a*值仍维持较好，但随着贮藏时间延长，各组差异逐渐缩小。这是由于辐照促进了肉中一氧化氮肌红蛋白的形成，使肉样颜色更鲜艳，海带多糖的添加，减少了猪肉褐变带来的颜色变化[17-18]。肉样存放时间长会造成黄度值过高。第1天时3%、5%多糖组相较于空白组，黄度值b*显著提高，辐照组基本与空白组持平，这可能是因为海带多糖溶液是棕色，浸泡后附着于猪肉表面，造成的黄度值更高。贮藏12 d时各组黄度值差异不大。经过色差值测定，辐照处理能明显改善猪肉的红度值，提高猪肉色泽感官。海带多糖溶液浸泡后，不会对猪肉L*造成明显的影响，能够提高a*值，并在贮藏期间内维持良好色泽，但是过高浓度的海带多糖溶液，会影响猪肉黄度值。

2.2 海带多糖对辐照后生鲜猪肉感官评定的影响

海带多糖对辐照后生鲜猪肉感官评定的影响见表3。

表3 海带多糖对辐照后生鲜猪肉感官评定的影响Table 3 Effects of kelp polysaccharide on sensory evaluation of irradiated fresh pork

感官评定选取了贮藏第1、6、12天时进行测定。由表3可知，在第1天时，辐照处理给肉样色泽造成的影响不明显，但5%多糖组被高浓度的海带多糖溶液浸泡后，颜色受到一定影响，因此色泽评分更低。感官质量下降的原因主要是贮藏过程中细菌生长、脂质氧化、蛋白质分解引起的[19]。辐照会使生鲜肉产生“辐照味”，从而降低肉的感官评分，这是造成各辐照组气味评分过低的原因。受辐照影响，随着贮藏时间的延长，生鲜肉的黏度和汁液损失会加剧，因此辐照组、多糖组评分会低于空白组。贮藏第12天时，辐照组、多糖组色泽均优于空白组，气味方面，“辐照味”随着贮藏时间会逐渐消散，且抗氧化剂的添加有利于控制异味的形成，这与李成梁等[20]、郭淑珍等[21]研究结论一致。因此，辐照组、多糖组的气味评分逐渐上升，黏度和汁液量，略低于空白组。通过试验可知，辐照处理对生鲜猪肉的颜色有促进作用，但是在一定程度上会加剧猪肉汁液流失量，使猪肉带上“辐照味”从而影响感官品质。经海带多糖溶液浸泡能对猪肉色泽起到积极作用。

2.3 海带多糖对辐照后生鲜猪肉pH值的影响

海带多糖对辐照后生鲜猪肉pH值的影响见图1。

图1 海带多糖对辐照后生鲜猪肉pH值的影响Fig.1 Effect of kelp polysaccharide on pH value of irradiated fresh pork

不同处理对生鲜肉的pH值产生了不同影响，其中空白组在贮藏时间内从5.62逐渐上升到6.10。这是因为肉样中存在的细菌和内源酶将蛋白质分解成氨类碱性物质，使得pH值逐渐上升[22]。而5%多糖组，在第12天时，pH值最低，仅为5.99。添加了海带多糖的试验组，在第12天时pH值均低于空白组和辐照组，这说明添加海带多糖对维持生鲜肉品质有促进作用，减缓了pH值的上升。这是因为辐照处理杀灭了生鲜肉中微生物，减缓了蛋白质的分解速率，而海带多糖具有一定抑菌效果，能够在贮藏期内将微生物控制在一个较低水平，使pH值上升缓慢。

2.4 海带多糖对辐照后生鲜猪肉质构特性的影响

海带多糖对辐照后生鲜猪肉质构特性的影响见表4。

表4 海带多糖对辐照后生鲜猪肉质构特性的影响Table 4 Effect of kelp polysaccharide on texture characteristics of irradiated fresh pork

弹性、黏性、咀嚼性及硬度等质构特性是评价肉重要的食用品质指标，模拟了咀嚼过程中的力学特性变化[23]。由表4可知，不同组别之间硬度值具有一定差异性，空白组硬度值最高，辐照处理组与空白组之间硬度呈显著差异（p＜0.05），且海带多糖浓度越高肉样硬度越低。空白组黏性、咀嚼性远大于其他组，这可能是因为电子束辐照处理造成了猪肉内部肌肉纤维结构疏松，造成了硬度和咀嚼性下降[24]。5%多糖组的内聚性和回复性显著低于其他组，各组之间弹性没有明显差异，这表明辐照处理和使用海带多糖浸泡不会对生鲜肉弹性造成太大影响，但是会降低猪肉硬度和咀嚼性，过高浓度的海带多糖，对肉的质构影响较大，使得猪肉质构更加柔软。

2.5 海带多糖对辐照后生鲜猪肉TBARS值的影响

海带多糖对辐照后生鲜肉TBARS值的影响见图2。

图2 海带多糖对辐照后生鲜肉TBARS值的影响Fig.2 Effect of kelp polysaccharide on TBARS value of irradiated fresh meat

TBARS值会升高，这是因为随着贮藏时间的延长肉类中的脂肪氧化程度加深，氧化次级产物不断增多造成的[25]。由图2可知，12d的贮藏期间各组肉样的TBARS值逐步上升，且辐照组明显高于其他组，第1天时空白组最低，仅为0.140 mg/kg。第12天时辐照组TBARS值高达0.929mg/kg，5%多糖组仅为0.765mg/kg。这说明了辐照处理能加速生鲜肉中脂肪氧化的速率，因为电子束辐照产生自由基与氧气反应生成过氧化物，引发链式反应，使TBARS值升高，这与Javanmard等[26]研究结果一致。而经海带多糖浸泡后，猪肉脂肪氧化速率明显减缓，并且到第12天时，添加了海带多糖的生鲜猪肉TBARS值均低于空白组，证明了海带多糖能在长时间里维持较好的抗氧化性，对改善辐照生鲜猪肉品质起了积极作用。根据Hu等[7]研究结论，海带多糖可以直接作用于自由基本身，捕获脂质氧化反应中产生的活性氧，或提供氢原子与羟自由基结合形成水，达到清除自由基的目的[27]。由于生鲜肉TBARS值在0.202 mg/kg～0.664 mg/kg之间时为良质肉，因此添加抗氧化剂后，在9 d贮藏时间内仍能使生鲜猪肉维持较好的品质。

2.6 海带多糖对辐照后生鲜猪肉菌落总数的影响

海带多糖对辐照后生鲜猪肉菌落总数的影响见图3。

图3 海带多糖对辐照后生鲜猪肉菌落总数的影响Fig.3 Effect of kelp polysaccharide on colony value of irradiated fresh pork

通过对各组贮藏期间菌落总数的测定，发现辐照处理过后菌落总数显著下降，贮藏期间辐照后各组菌落总数始终低于空白组，且添加了海带多糖的生鲜猪肉菌落总数低于其他组，这说明了海带多糖具有一定的抑菌作用。在贮藏期间，1%多糖组、3%多糖组、5%多糖组出现了菌落总数下降的现象，这是因为海带多糖中的褐藻酸和褐藻寡糖在一定程度上可直接或间接地作用微生物，从而起到抗菌的效果[28]。本次试验中空白组为真空包装下4℃贮藏，能延长生鲜肉货架期到6 d～9 d。空白组的猪肉在第9天时达到了6.09 lg（CFU/g），辐照组为 3.82 lg（CFU/g），1%多糖组为2.89 lg（CFU/g），3%多糖组为 2.65 lg（CFU/g），5%多糖组为1.87 lg（CFU/g），说明未辐照的生鲜肉菌落总数已经超标，而辐照处理组均维持在鲜肉水平，这说明辐照处理对微生物的影响显著（P＜0.05）。因为辐照处理后，造成了食品中微生物细胞内部DNA损伤，导致无法修复而影响微生物的正常生长和繁殖，此外，辐照可产生羟自由基等物质，抑制微生物的生长繁殖，从而达到延长食品货架期的效果[29-30]。在第12天时，5%多糖组菌落值最低，仅为2.83 lg（CFU/g）证明了海带多糖具有良好的杀菌效果，能够延长肉品货架期，减缓微生物生长速度，且杀菌效果与添加剂量成正比。

3 结论

使用含海带多糖溶液浸泡生鲜猪肉，之后经电子束辐照处理肉样。在贮藏时间内进行理化指标的测定，通过色差值测定发现辐照处理能明显改善猪肉的红度值，提高猪肉色泽感官。海带多糖溶液浸泡后，不会对猪肉亮度值造成明显的影响，并在贮藏期间内维持良好色泽，但是过高浓度的海带多糖溶液，会影响猪肉黄度值。海带多糖的添加可以减缓猪肉pH值上升趋势，降低了猪肉硬度和咀嚼性，使猪肉质地更加柔软。猪肉脂肪氧化速率得到明显减缓，第12天时，1%多糖组、3%多糖组、5%多糖组的TBARS值分别为0.834、0.802、0.765 mg/kg，低于辐照组的 0.929 mg/kg，说明了海带多糖具有抗氧化作用，其效果与添加量成正比。通过辐照和海带多糖的处理后，生鲜猪肉菌落总数明显下降，5%多糖组在第12天时菌落值仅为2.83 lg（CFU/g），而空白组达到 6.54 lg（CFU/g）。在 9 d内海带多糖浸泡后各组始终能够维持一定的抑菌效果，极大地延长猪肉货架期。这为保障生鲜肉质量安全，推广辐照技术在食品上的应用提供了依据。