冷卻羊肉復合保鮮劑優化的研究

王俊鋼，李開雄，盧士玲，楊利平

（石河子大學食品學院，新疆石河子832003）

冷卻羊肉復合保鮮劑優化的研究

王俊鋼，李開雄，盧士玲*，楊利平

（石河子大學食品學院，新疆石河子832003）

在單因素實驗的基礎上，研究殼聚糖溶液濃度、茶多酚溶液濃度、Nisin溶液濃度和生姜提取液濃度四個關鍵參數對冷卻羊肉貯藏過程中揮發性鹽基氮（TVB-N）值的影響，以確定最佳復配條件。結果表明，對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值影響由大到小依次是Nisin溶液濃度、生姜提取液濃度、殼聚糖溶液濃度和茶多酚溶液濃度；最佳復配濃度為：殼聚糖1.201%、茶多酚0.182%、Nisin0.117%、生姜74.598%；殼聚糖和茶多酚之間，殼聚糖和生姜提取液之間，Nisin和生姜提取液之間存在顯著的交互效應。

冷卻羊肉，復合保鮮劑，優化

冷卻肉又稱排酸肉，以其新鮮、肉嫩、味美、營養、衛生的優點，越來越受廣大消費者的歡迎［1］。冷卻肉是指將嚴格按照檢疫制度要求屠宰后的動物胴體迅速進行冷卻處理，使胴體溫度（以后腿內部為測量點）在24h內降為0～4℃，并在后繼的加工、流通和零售過程中始終保持在0～4℃范圍內的鮮肉［2］。同熱鮮肉和冷凍肉相比，冷卻肉具有汁液流失少，質地柔軟有彈性，滋味鮮美，營養價值高等特點［3］。國際上生鮮肉的消費趨勢為：冷卻肉的數量不斷擴大，冷凍肉的份額越來越少。在所消費的生鮮肉中大約90%以上是包裝精美、口感極佳、品質優良、衛生安全的冷卻肉，英美等發達國家甚至提倡不吃結凍肉。澳大利亞、新西蘭、丹麥等國家生產的冷卻肉，除滿足國內市場外，還出口到國外市場，所以冷卻肉的生產是國際生鮮肉生產的主流［4］。新疆地區羊肉鮮嫩多汁，無膻味。但不經過保鮮處理的冷卻肉在0～4℃條件下只能存放4～6d，這就大大的降低了冷卻肉和冷凍肉的競爭優勢，所以我們很有必要開發出一種復合保鮮劑來延長冷卻肉保質期［5］。以往人們對延長冷卻肉的研究主要集中在化學防腐劑和氣調包裝上［6-7］，本課題組以新疆塔城地區冷卻羊肉腐敗過程中的優勢細菌作為研究對象，運用多種保鮮劑復合篩選出了最佳的保鮮劑配方，在此基礎上，選擇殼聚糖、茶多酚、Nisin和生姜提取液四種生物保鮮劑，并對配方進行了優化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料肉 新疆綠翔牧業有限公司提供的新鮮冷鮮肉；Nisin 浙江銀象天人工程有限責任公司，活力為1000IU/mg；殼聚糖 Sanland-chem International Inc.，80目，DAC≥90%；茶多酚 江蘇無錫明欣天然工程有限公司，食品級；生姜 新疆石河子好家鄉超市；真空包裝PE袋（6cm×10cm）；其他試劑 均為分析純或符合國家標準規定。

KDY-9820型凱氏定氮儀，分析天平，真空包裝封口機（型號ZQ500-2SD），冰箱，超凈工作臺等。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 采用四因素二次通用旋轉設計，研究殼聚糖溶液濃度、茶多酚溶液濃度、Nisin溶液濃度和生姜提取液濃度四個因素對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值的影響。因素水平編碼表見表1。

表1 四因素二次通用旋轉設計因素水平編碼表

1.2.2 冷卻肉的處理

1.2.2.1 保鮮劑的配制 殼聚糖：以1%的冰乙酸為溶劑配制成不同濃度［8］；茶多酚：蒸餾水配制成不同濃度；Nisin：蒸餾水配制成不同濃度；生姜提取液：榨汁機榨取原汁（100%）［9］，稀釋成不同濃度。

1.2.2.2 原料肉的處理 選取經宰前檢驗合格的羊后腿肉，剔除筋膜和肥肉，無菌分割成93塊（每塊50g左右）。將這些肉樣隨機分成31組，每組3塊。每組樣品噴灑對應的保鮮液，晾5min左右后裝入PE袋中真空包裝（真空度為85～86kPa），然后放入4±1℃冰箱中貯藏，18d后檢測每組樣品的TVB-N值。

1.2.3 TVB-N值的測定 按照GB/T5009.44-2003中半微量定氮法進行測定。每組的每個樣品做兩個平行，結果取平均值。

1.2.4 數據分析與作圖 采用SAS V8軟件進行統計分析［10］；采用orion7.5軟件作圖。

2 結果與討論

2.1 回歸分析及回歸模型的建立

四因素二次通用旋轉設計和結果見表2，TVB-N值為每組樣品檢測值的平均值。

對實驗所得的結果采用SAS軟件RSREG過程進行多元回歸分析，以TVB-N值為Y值，得出與四個實驗因素的編碼值為自變量的回歸方程［11］。

F檢驗可知，回歸模型的F值為14.06，大于在0.01水平上的F值［F0.01（14，16）=3.45］，而失擬項的 F值為0.99，小于在0.05水平的F值［F0.05（10，16）=2.49］，說明該模型擬合效果很好；回歸方程的決定系數R2為0.9248，因此可以用該模型分析各因素對冷卻羊肉的TVB-N值的影響。此外，經偏回歸系數的顯著性檢驗表明，殼聚糖和茶多酚之間，殼聚糖和生姜提取液之間，Nisin和生姜提取液之間存在顯著的交互效應（P＜0.05）；而殼聚糖和Nisin之間，茶多酚和Nisin之間，茶多酚和生姜提取液之間的交互效應不顯著（P＞0.05）。

2.2 主效應分析

由于數據進行了中心標準化，消除了量綱上的差異，可以直接從回歸系數絕對值的大小來分析各個因素對冷卻羊肉貯藏過程的影響大小。由回歸方程可知4個一次項的回歸系數絕對值大小依次為X3、X4、X2、X1。這說明Nisin濃度對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值影響最大，生姜浸提液的濃度影響次之，茶多酚濃度影響第三，殼聚糖濃度影響最小。

表2 四因素二次通用旋轉設計及結果

Nisin對許多革蘭氏陽性菌，包括鏈球菌、分支桿菌、李斯特桿菌、芽孢桿菌、葡萄球菌等具有很強的抑制作用［12-13］，可降低肉制品的腐敗速度，保證了貯藏過程中肉的品質。生姜汁對G+細菌中的金黃色葡萄球菌抑制能力較大，但對枯草芽孢桿菌的抑制作用相對較弱；對G-細菌中的傷寒沙門氏菌，大腸桿菌也有較強的抑制作用。由于Nisin和生姜的抗菌譜作用比較廣，限制了大多數細菌的繁殖，減緩了冷卻羊肉的腐敗速度，因而其對TVB-N值的影響比較大。茶多酚對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和蠟狀芽孢桿菌有較為明顯的抑制作用。殼聚糖能抑制多種細菌的生長和具有抗真菌活性，尤其對真菌和絲狀菌類有獨特的抑制效果，并且殼聚糖在冷卻羊肉的表面形成了一層膜結構，這樣可以阻止空氣的氧化作用，而且還能抑制需氧菌的生長。但是它們的抑菌范圍相對較小，抑菌能力相對較弱，只能限制較小部分的細菌，可能對塔城地區冷卻羊肉中的優勢腐敗菌起不到較強的抑制作用，因而可能導致其對TVB-N值的影響相對較小。

2.3 單因子效應分析

在單因子效應分析中，采用降維分析，即將其他因子固定在零水平，描述此因子變動時對TVB-N值的影響。四個因子的單因子模型如下：

根據以上方程作圖，可以得到單因子效應曲線，見圖1。由圖1可知，隨著殼聚糖、茶多酚和Nisin濃度的增加，TVB-N值分別先減小，后增加；當生姜提取液濃度不斷減小時，TVB-N值也呈現先減小，后增加的趨勢。經計算可知，當殼聚糖濃度為0.806%、茶多酚濃度為0.182%、Nisin濃度為0.082%、生姜提取液濃度為82.167%時，TVB-N值分別達到最小值13.970、14.038、13.876、13.853mg/100g。在取得最小值以前，TVB-N值分別與殼聚糖濃度、茶多酚濃度、Nisin濃度三個因素呈負相關，與生姜提取液濃度呈正相關；取得最小值之后，TVB-N值分別與殼聚糖濃度、茶多酚濃度、Nisin濃度三個因素呈正相關，與生姜提取液濃度呈負相關。

圖1 單因子效應曲線

一般來說，殼聚糖的抑菌效果隨著其濃度的增加而增強，當殼聚糖濃度適中時，其TVB-N值最小，這可能是由于在此濃度下，殼聚糖的抑菌效果最好，從而使TVB-N值減小；由于殼聚糖的抑菌效果受pH影響很大，在pH為5.0～5.5范圍內抑菌效果最好，而殼聚糖是堿性物質，高濃度的殼聚糖可能對其溶液的pH有一定的影響，從而其抑菌效果也可能受到影響。茶多酚濃度較小時，細菌生長較快，冷卻羊肉腐敗程度也較快，TVB-N值相應也較大，當濃度適中時，其TVB-N值最小，當濃度過高時，其TVB-N值增大，說明茶多酚的抑菌效果受到限制，這可能是由于低濃度的茶多酚和高濃度的茶多酚所抑制的細菌種類不同而導致的。Nisin和生姜濃度較小時，抑菌效果差，TVB-N值相應也較大，當其濃度適中時，TVB-N值最小，當其濃度再不斷增加時，TVB-N值反而不斷增加，這種現象的原因目前我們還不是太清楚，需要進一步研究。

對單因子效應方程求一階偏導數，得到單因子邊際效應方程。單因子邊際效應方程反映了TVB-N值隨不同因子編碼值的變化速率。單因子效應方程如下：

根據單因子邊際效應方程可以作出單因子邊際效應曲線，如圖2。由圖2可知，Nisin和生姜浸提液對應曲線的斜率較大，而茶多酚和殼聚糖對應的曲線斜率相對較小。這說明Nisin和生姜提取液對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值的變化影響較大。

圖2 邊際效應曲線

2.4 交互效應分析

2.4.1 殼聚糖濃度和茶多酚濃度對保鮮效果交互影響的研究 為了觀察兩個因素同時對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值的影響，可以進行降維分析。令其中兩個因素的水平為0，就可得到另外兩個因素對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值影響的二元二次方程。生姜濃度和殼聚糖濃度之間、生姜濃度和Nisin濃度之間、殼聚糖濃度和茶多酚濃度之間的交互效應方程分別為：

根據方程利用SAS軟件的GCONTOUR過程和G3D過程繪制響應面三維圖［14］。

圖3反映了殼聚糖濃度和茶多酚濃度之間的交互作用。經計算可知，X1編碼值為0.859，X2編碼值為-0.106時，Y取的最小值13.968。當X1在（-2，0.859），X2在（-2，-0.106）時，Y值隨X1、X2的增大而減小，二者能共同抑制細菌生長，存在協同作用；當X1在（0.859，2），X2在（-0.106，2）時，Y值隨X1，X2的增大而增大，二者存在拮抗作用。出現上述結果的原因可能是過高濃度的殼聚糖改變了混合液的pH，從而影響茶多酚的抗菌效果，進而影響冷卻羊肉貯藏過程中的TVB-N值。

圖3 殼聚糖濃度和茶多酚濃度響應面圖

2.4.2 殼聚糖濃度和生姜提取液濃度交互影響的研究 圖4反映了殼聚糖濃度和生姜提取液濃度之間的交互作用。經計算可知，X1編碼值為0.284，X4編碼值為-0.712時，Y取的最小值13.843。當X1在（-2，0.284），X4在（-2，-0.712）時，Y值隨X1、X4的增大而較小，二者能共同抑制細菌生長，存在協同作用；當X1在（0.284，2），X4在（-0.712，2）時，Y值隨X1、X4的增大而增大，二者存在拮抗作用。出現上述結果的原因可能是，過高濃度的殼聚糖改變了混合液的pH，從而使生姜提取液的抑菌范圍縮小，抑菌效果變差，進而影響冷卻羊肉貯藏過程中的TVB-N值。

圖4 殼聚糖濃度和生姜提取液濃度響應面圖

圖5反映了Nisin濃度和生姜提取液濃度之間的交互作用。經計算可知，X3編碼值為0.502，X4編碼值為-0.616時，Y取得最小值13.767。當X3在（-2，0.502），X4在（-2，-0.616）時，Y值隨X3、X4的增大而增大，二者能共同抑制細菌生長，存在協同作用；當X3在（0.502，2），X4在（-0.616，2）時，Y值隨X3，X4的增大而增大，二者存在拮抗作用。出現上述結果的原因可能是過高的生姜提取液濃度對Nisin的抑菌效果起到了抑制作用，進而影響冷卻羊肉貯藏過程中的TVB-N值。

圖5 Nisin濃度和生姜提取液響應面圖

2.5 最佳參數的確定及回歸模型的驗證

由SAS軟件RSREG過程結果可知，當殼聚糖濃度、茶多酚濃度、Nisin濃度和生姜提取液濃度分別為1.201%、0.182%、0.117%、74.598%時，冷卻羊肉TVB-N值有最小值12.932。經驗證誤差為5.3%，所以該模型較好地反映了各因素對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值的影響。

3 結論

3.1 采用四因素二次通用旋轉設計，建立了殼聚糖溶液濃度、茶多酚溶液濃度、Nisin溶液濃度和生姜提取液濃度四種因素對冷卻羊肉貯藏過程中TVB-N值的數學模型，實現了對復合保鮮劑配方的優化，得出最佳保鮮劑配方：殼聚糖濃度、茶多酚濃度、Nisin濃度和生姜提取液濃度分別為1.201%、0.182%、0.117%、74.598%。

3.2 對冷卻羊肉TVB-N值影響由大到小依次是Nisin濃度、生姜浸提液的濃度、殼聚糖濃度、茶多酚濃度。

3.3 殼聚糖和茶多酚之間，殼聚糖和生姜提取液之間，Nisin和生姜提取液之間存在顯著的交互效應。

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Optimization of compound preservative on chilled mutton

WANG Jun-gang，LI Kai-xiong，LU Shi-ling*，YANG Li-ping
（Food College，Shihezi University，Shihezi 832003，China）

On the basis of single factor experiment，the influence of the chitosan，tea polyphenol，Nisin and ginger’s distill on the TVB-N of chilled mutton during storage was studied to ascertain the optimal processing parameter. Results indicated that nisin concentration had the most important influence on the TVB-N value，ginger’s distill concentration was second，chitosan concentration was the third，tea polyphenol concentration was the last.The optimum prescription of compound preservation was chitosan 1.201%，tea polyphenol 0.182%，nisin 0.117%and ginger 74.598%.Chitosan and tea polyphenol，chitosan and ginger’s distill，nisin concentration and ginger’s distill had obvious mutual effect.

chilled mutton；compound preservative；optimization

TS251.5+3

A

1002-0306（2010）11-0117-04

2009-09-14 *通訊聯系人

王俊鋼（1982-），男，碩士研究生，研究方向：畜產品加工與貯藏。

新疆生產建設兵團科技成果轉化項目（2008ZH14）。