氣調包裝醬牛肉貯藏過程中優勢腐敗菌變化規律和預測模型的初建

胡潔云，嚴維凌*，林 露，陳 平

(上海市食品研究所，上海 200235)

氣調包裝醬牛肉貯藏過程中優勢腐敗菌變化規律和預測模型的初建

胡潔云，嚴維凌*，林 露，陳 平

(上海市食品研究所，上海 200235)

以中式熟食醬牛肉為研究對象，測定在5℃條件下散裝、真空、無氧、低氧和高氧包裝的醬牛肉中菌落總數、熱死環絲菌、乳酸菌和假單胞菌的變化規律，并且針對散裝醬牛肉菌落總數建立初級預測模型。結果表明：低氧包裝(35%O2、55%CO2、10%N2)能夠有效抑制醬牛肉貯藏過程中腐敗菌的生長；比較線性方程和修正的Gompertz方程建立的初級模型得知，修正的Gompertz方程所得的決定系數R2均超過0.98，模型的可靠性較線性模型高。

醬牛肉；氣調包裝；腐敗菌；預測模型

醬牛肉作為一種典型的中式低溫熟肉制品，在我國已有200多年的生產歷史，由于其具有口感好、風味佳和食用方便的優點，深受廣大消費者的喜愛[1]。目前，熟肉產品多通過簡易的保鮮膜包裝銷售或在完全敞開的環境下銷售，易受環境中微生物的污染，造成產品的貨架期很短，這嚴重制約了熟肉品的生產和流通，限制了其工業化生產。

國內外學者對肉類保鮮技術進行了廣泛的研究，認為“氣調包裝”技術對提高冷鮮肉的防腐保鮮有明顯效果[2]，利用CO2抑制微生物生長和延長冷卻肉貨架期方面也有許多文獻報道，但是關于使用氣調包裝技術延長熟食牛肉產品貨架期則少見報道[3]。孫承鋒等[4]于2001年報道了醬牛肉在低溫貯藏環境中微生物的種類，但未進一步研究低溫貯藏醬牛肉中微生物的變化規律。

隨著計算機技術的發展，微生物預報技術在國內外被廣泛研究，利用數學模型定量描述食品特性(如pH值、水分活度)和加工流通環境因子(如溫度、氛圍氣體)對食品中微生物生長、殘存、死亡動態的影響，以預測食品的貨架期[5]。

本實驗以傳統熟食產品醬牛肉為研究對象，比較分析不同包裝方式的醬牛肉貯藏在不同溫度條件下的優勢腐敗微生物的變化規律以及對產品貨架期的影響；嘗試使用數學模型對散裝醬牛肉菌落總數建立預測微生物學的初級模型，為快速估測醬牛肉的貨架期提供一種有效的手段。

1 材料與方法

1.1 原料預處理

醬牛肉購自上海某熟食公司。在冰袋中保存，1h內運至實驗室，立即分割成100g左右的肉塊，進行氣調包裝。

1.2 儀器與設備

GM-B型氣體比例混合器、溫度可調式冰箱、高壓滅菌鍋、恒溫培養箱。

1.3 氣調包裝設計

將購回的醬牛肉用事先消過毒的刀具去掉肉表層的筋膜和脂肪，然后切分成每塊質量約100g的肉塊，隨機分成5組，每組15塊，用真空充氣機分別進行真空和充氣包裝，充氣時間30s，充氣壓強為0.2Pa。包裝后立即將樣品放入5℃的冰箱中貯藏12d，5組氣調包裝的分組設計[6]為：真空組：真空包裝；高氧組：70% O2、20% CO2、10% N2；低氧組：35% O2、55% CO2、10%N2；無氧組：70%CO2、30%N2；以散裝組作為對照組。

1.4 微生物計數

種類：菌落總數、熱死環絲菌、假單胞菌屬、乳酸菌。

方法：在肉塊表面取2 5 g左右的樣品，加入到225mL的無菌水中，攪拌均勻后，按10倍遞增稀釋到所需稀釋度。每個稀釋度取1mL傾注平板，共取3個稀釋度，每個稀釋度做兩個重復，采用平板傾注法計數。

1.5 初級模型的建立

以5℃條件下的散裝醬牛肉為研究對象，對貯藏過程中的菌落總數建立初級模型。

線性模型的表達式[7]為：lgN=A+kt

式中：lgN為微生物在時間t時的對數值lg/(CFU/g)；A為微生物隨時間無限減小時漸進的對數值(相當于初始菌數)；k為生長速率/d-1。

修正的Gompertz方程表達式[8]為：式中：t為時間/h；Nt為微生物在t時刻的菌落數/

2 結果與分析

2.1 微生物菌相變化分析

對貯藏在5℃不同包裝形式醬牛肉初始菌數中的乳酸菌、熱死環絲菌和假單胞菌以及在貯存12d后的3種菌所占的百分數進行比較，結果見表1。

表1 5℃條件下初始菌相和貯藏12d后的菌相比較Table 1 Comparison of microflora composition after 0 and 12 days of storage at 5 ℃

微生物狀況是肉類消費品質的重要因素之一，由表1可知，在醬牛肉氣調貯藏的整個過程中細菌分布發生了很大的變化，初始菌相中熱死環絲菌占46%、乳酸菌占29%、假單胞菌占25%，說明初始菌中熱死環絲菌為優勢菌。當貯存12d后，其菌相發生了變化，真空組和無氧組均是乳酸菌為優勢菌，假單胞菌數量降低，分別只占11%和18%。高氧組中的優勢菌均為假單胞菌，熱死環絲菌所占比例較高。低氧組各菌比例較為均衡。

2.2 微生物生長變化規律分析

圖1 醬牛肉貯藏過程中菌落總數的變化Fig.1 Changes in total bacteria count of Chinese spiced beef packaged in different environments during storage

圖2 醬牛肉貯藏過程中熱死環絲菌的變化Fig.2 Changes inBrochothrix thermosphactacount of Chinese spiced beef packaged in different environments during storage

由圖1可知，散裝組在5℃條件下貯存3d后，菌落總數超過104CFU/g，真空組在貯藏前期的細菌總數變化不大，高氧組從第6天起菌落總數開始上升，與低氧組和無氧組相比有了顯著差異。

熱死環絲菌是肉類食品中的一種重要腐敗菌，由于其具有微需氧的特性，因此在真空包裝肉類腐敗中起著很重要的作用[9]。由圖2可知，在本實驗中真空組的熱死環絲菌數量增加較快，高氧組在貯藏后期的增長趨勢很快。據報道，熱死環絲菌在有氧條件下生成乙酸，無氧條件下產生乳酸，因此氧氣的存在有利于它的生長，但是CO2對熱死環絲菌的生長也有較強的抑制作用，而且隨著CO2濃度的增加而加強[10]。在本實驗中，無氧組的CO2體積分數最高，且無氧氣存在，所以無氧組的熱死環絲菌變化最為平緩，其次是低氧組；高氧組本身CO2體積分數較小，高氧環境為熱死環絲菌的生長提供了有利的條件，CO2對熱死環絲菌的抑制作用降為最低，因此高氧組熱死環絲菌在貯藏后期上升很快。

圖3 醬牛肉貯藏過程中乳酸菌的變化Fig.3 Changes in lactic acid bacteria count of Chinese spiced beef packaged in different environments during storage

乳酸菌是一種厭氧菌，由圖3可知，在貯藏過程中真空組和無氧組因無O2，乳酸菌成為優勢菌，乳酸菌數量增加顯著；高氧組和低氧組雖然含有CO2，但因O2的存在使得乳酸菌在貯藏初期的生長受到了影響[11]，在貯藏末期才有所增加，進而達到最大值。

圖4 醬牛肉貯藏過程中假單胞菌的變化Fig.4 Changes inPseudomonascount of Chinese spiced beef packaged in different environments during storage

由圖4可知，在低氧組、無氧組和真空組中假單胞菌數量增加緩慢，這與包裝袋具有一定的通透性有關[12]；高氧組在整個貯藏過程中變化趨勢較快，假單胞菌屬于好氧菌群，高氧的貯藏環境為需氧的革蘭氏陰性菌——假單胞菌的生長提供了有利的條件，而CO2在此時對它已起不到應有的抑菌作用。

根據國標GB 2726—2005《熟肉制品衛生標準》，醬鹵肉菌落總數要控制在104CFU/g之內。本實驗中，低氧包裝的熟肉制品在整個貯藏過程中變化平緩，貨架期可達5d，能夠很好的延長醬牛肉微生物生長的遲滯期，這可能與低氧組中一定體積分數的O2含量和較高體積分數的CO2對好氧和厭氧微生物均起到了一定的抑制作用有關。

2.3 醬牛肉貯藏期間pH值變化

醬牛肉貯藏期間，pH值受到肉質本身因素及微生物的影響而有所變化，可以間接考察醬牛肉品質變化情況。對樣品pH值的測定選擇3個平行樣的平均值，結果如圖5所示。

圖5 醬牛肉貯藏過程中的pH值變化Fig.5 Changes in pH value of Chinese spiced beef packaged in different environments during storage

由圖5可知，不同包裝醬牛肉在貯藏過程中pH值的變化不顯著且規律性不強，但總的來看，低氧組和無氧組所測數值較其他組要低，這可能與CO2的濃度有關，隨著貯藏時間的延長，部分CO2溶解在肉的表面形成碳酸，從而降低了p H值。

2.4 散裝醬牛肉菌落總數初級預測模型的建立

表2 菌落總數的預測模型統計分析結果Table 2 Comparison on determination coefficient and significance between linear and modified Gompertz prediction models

線性模型和修正的Gompertz模型為描述微生物生長較為常用的初級模型。運用Matlab7.0和SAS統計

軟件[13]，對不同溫度條件下的醬牛肉菌落總數生長曲線進行擬合，結果見表2。

由表2相關系數可知，溫度升高到25℃，線性模型擬合的R2值降低了，而修正的Gompertz模型擬合的R2值在所有溫度下均為0.98以上，這表明線性模型不如修正的Gompertz模型擬合效果好，從顯著性上分析，修正Gompertz模型在0.05水平也是極顯著的。

表3 菌落總數修正Gompertz模型擬合參數表Table 3 Characteristic parameters of linear and modified Gompertz prediction models

修正Gompertz模型擬合生長曲線得到的參數如表3所示，隨著溫度的升高，微生物最大比生長速率也不斷增大；溫度對于延滯期的影響，是隨著溫度的升高而延滯期縮短。影響延滯期的因素有很多，如計數時間、條件的波動和微生物之間的差異，這些因素導致了延滯期的規律性不如生長速率明顯。

3 結 論

3.1 結合微生物菌相分析和不同包裝醬牛肉中菌落總數、乳酸菌、熱死環絲菌和假單胞菌的生長曲線，結果表明：低氧包裝(35%O2、55%CO2、10%N2)對醬牛肉中腐敗菌的生長有明顯的抑制作用，除對乳酸菌抑制作用較弱外，對假單胞菌和熱死環絲菌均具有較強的抑制作用，其整體保鮮效果明顯好于其他包裝醬牛肉。

3.2 在本實驗中，不同包裝醬牛肉的pH值變化不大，且規律性不強。不能單純依據pH值的變化確定包裝方式對肉類的保鮮效果優劣[14]，胡長利等[15]在對冷卻牛肉的研究中也得到了相類似的結論。

3.3 以散裝醬牛肉為建模對象，利用Matlab7.0程序，對5℃醬牛肉菌落總數生長數據進行擬合，比較兩種不同初級模型的相關系數，結果表明修正的Gompertz模型比線性模型能夠更好的擬合菌落總數生長情況，R2值均超過0.98，模型在0.05水平上顯著。

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Change Regularity and Predictive Modeling of Dominant Spoilage Microorganisms in Chinese Spiced Beef during Modified Atmosphere Storage

HU Jie-yun，YAN Wei-ling*，LIN Lu，CHEN Ping
(Shanghai Food Research Institute, Shanghai 200235, China)

The changes of total bacterial count as well as the counts of Brochothrix thermosphacta, lactic acid bacteria and Pseudomonas in Chinese spiced beef samples unpackaged and packaged in vacuum, oxygen-free, low-oxygen or high-oxygen environments were measured during storage at 5 ℃. Meanwhile, primary prediction models for total bacterial count in unpackaged beef samples were constructed. The growth of spoilage bacteria in spiced beef during 5 ℃ storage was effectively inhibited by low-oxygen packaging (35% O2 + 55% CO2 + 10% N2). The comparison between the linear and the modified Gompertz prediction models revealed that the determination coefficient R2of the latter exceeded 0.98 and had higher reliability.

Chinese spiced beef；modified atmosphere packaging；spoilage microorganisms；predictive model

TS207.4

A

1002-6630(2010)23-0142-04

2010-08-11

上海市科委應用技術專項資金開發項目(08-121)

胡潔云(1985—)，女，碩士研究生，研究方向為食品生物技術。E-mail：hjy923@126.com

*通信作者：嚴維凌(1967—)，男，高級工程師，本科，研究方向為食品生物技術。E-mail：yanwling@hotmail.com