氣調包裝中氧氣含量對冷鮮豬肉品質的影響*

路立立，胡宏海，張春江，黃峰，張雪，陳文波，張泓

(中國農業科學院農產品加工研究所，農業部農產品加工重點實驗室，北京，100193)

隨著冷鮮肉逐漸成為我國肉類消費的主流，科學有效的包裝技術已成為保證冷鮮肉品質、促進冷鮮肉銷售的重要手段。氣調包裝(modified atmosphere packaging，MAP)是采用具有氣體阻隔性能的包裝材料包裝食品，根據實際需求將一定比例 O2、CO2、N2等混合氣體充入包裝內，防止食品在物理、化學、生物等方面發生品質下降或減緩品質下降的速度，從而延長食品貨架期，提升食品價值。氣調包裝產品的品質及貨架期受產品貯藏溫度、原料初始帶菌量、包裝內氣體組成及配比、包裝容器內氣體體積與物料質量比、包裝材料等多種因素的影響［1］。其中，包裝材料對維持包裝袋內氣體比例穩定起關鍵作用，阻隔性較高的包裝材料能在較長時間內維持包裝內的理想氣體組分不變，保證氣調包裝的效果。選擇冷鮮肉包裝材料時，應選用阻隔性較好的包裝材料，一般要求其氧氣透過率低，并且對二氧化碳和氮氣也有較好的阻隔性［2］。

氣調包裝中常用氣體有 O2、CO2、N2等。O2對冷鮮肉的保鮮作用主要有兩個方面:一是它對貯藏過程中厭氧菌的生長繁殖有一定的抑制作用［3］;二是O2與肌肉中的肌紅蛋白結合形成氧合肌紅蛋白使肉呈粉紅色;CO2是一種抑菌劑，對大多數的霉菌和需氧菌的繁殖有較強的抑制作用，有研究認為混合氣體中CO2的濃度大于20%～30%時可有效抑制微生物的繁殖［4］;N2是一種惰性氣體，對食品成分無直接影響，且不會影響肉的色澤，可以防止由于CO2溶于食物中而導致的包裝坍塌。目前氣調包裝常用的氣體比例為80%O2和20%CO2［5］，然而有些研究認為稍低的O2濃度更有助于冷鮮肉的保鮮，但不同研究得出的保鮮效果差異很大，保存期從數天到十多天不等［6-8］。因此對冷鮮肉氣調包裝的保鮮效果和應用研究還有待加深。

本研究通過采用高阻隔包裝材料，以兩種不同氣體比例對冷鮮豬肉進行氣調包裝，檢測貯藏過程中冷鮮肉的菌落總數、色澤、保水性及嫩度等指標的變化，比較分析了不同O2濃度(80%O2和50%O2)對氣調包裝冷鮮豬肉品質的影響，以期為冷鮮豬肉的保鮮貯藏提供科學依據。

1 材料與儀器

1.1 材料

試驗用冷鮮豬肉為北京第五肉聯廠生產的經24 h冷卻排酸后的豬通脊肉，包裝材料結構和特性如表1所示。

1.2 儀器

V-350多功能氣體包裝機，蘇州德森包裝機械有限公司;DT-60氣調保鮮包裝機，大江機械設備有限公司;WITT Mapy 40 S/P氣體成分分析儀;HHS型數顯式恒溫水浴鍋，上海博迅實業有限公司醫療設備廠;Sartorius電子天平;YXQ-LS-50A立式壓力蒸汽滅菌器;JTT-900(α)超凈工作臺，北京冠鵬凈化設備有限公司;BG-80隔水式培養箱，上海博遠實業有限公司醫療設備廠;CR-400便捷式色差儀，柯尼卡美能達(日本)公司;TA-XT2i質構分析儀，英國Stable Micro System公司。

表1 包裝材料氧氣和水蒸氣透過率Table 1 Oxygen and water vapour transmission rates of different packaging materials

2 實驗方法

2.1 樣品準備

將經24 h冷卻排酸后的豬通脊肉切成100 g/塊的肉塊。隨機將分切好的冷鮮肉分裝為對照組A:托盤包裝;實驗組B:80%O2氣調包裝(80%O2+20%CO2);實驗組C:50%O2氣調包裝(50%O2+20%CO2+30%N2)。所有試驗樣品放入0～4℃冰箱中貯藏，分別在第2、4、6、9、12、15 天采樣進行品質指標測定。

2.2 氣體成分

在對樣品進行包裝之前，先用氣調包裝機封口3個空盒，用氣體分析儀測定空盒內的氣體成分，然后在每次指標測定之前用氣體分析儀測定每個樣品包裝盒內的氣體成分，每個處理組3個平行。

2.3 菌落總數

參照 GB/T 4789.2—2008［9］。

2.4 色差

色差測定采用的是CIE-L*a*b*法。用便捷式色差儀直接測定樣品表面的亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*。色差計在使用前用白板進行校準。對每一肉樣平行測定5次。

2.5 汁液流失率

汁液流失率:取帶包裝的樣品稱重m1，打開包裝，將肉取出，汁液和包裝袋稱重m2，用濾紙將液體吸干，包裝袋稱重m3。

2.6 持水力

參考潘君慧的方法［10］，取通脊肉(約5g，精確記重m1，g)，置于底部墊有紗布的50 mL離心管中，在2 000 g，4 ℃下離心 20 min 后記重(m2，g)，而后將離心后的樣品置于烘箱中在105℃下測定除去水分后的肌肉重(m3，g)。持水率由以下公式計算:

2.7 蒸煮損失

參考 Honikel［11］的方法，準確稱重的肉樣(m1，g)置于聚乙烯袋中于80℃水浴30 min，后用20℃流動水冷鮮，用吸水紙吸干表面水分并稱重(m2，g)。蒸煮損失計算如下:

2.8 剪切力

采用Warner-Bratzler法測定樣品剪切力。取測完蒸煮損失的肉樣，剔除表面可見的筋膜與脂肪，沿肌纖維平行方向切取1 cm×1 cm×3 cm肉樣，使用質構儀(TA-XT2i，Stable Micro System，英國)測定肉樣的剪切力值。

2.9 數據分析

采用SPSS 17.0軟件進行方差分析，采用多重比較分析法對試驗組與對照組肉的品質進行比較，如未特殊說明試驗結果均最少為3次平行，結果均表示為“平均值±標準差”，用Origin 8.6軟件作圖。

3 結果與分析

3.1 包裝盒內氣體成分變化

如圖1所示，普通托盤包裝組充入的氣體成分為空氣，貯藏過程中CO2含量逐漸增加。氣調包裝組O2與CO2含量變化不明顯，在貯藏后期O2含量減少，CO2含量增加。包裝內的氣體可通過托盤及蓋膜與外界空氣發生氣體交換，氣體透過率與氣體分壓、貯藏溫度及濕度有關，同時與包裝材料的特性如O2及CO2透過率有很大的相關性［12］。普通托盤包裝組后期CO2含量增加，是由于后期冷鮮肉腐敗，大量微生物通過呼吸作用產生CO2所致。氣調包裝組采用阻隔性包裝材料，能夠維持貯藏過程中包裝內氣體成分基本恒定，貯藏后期氣體成分的變化與微生物的活動有關。

圖1 不同實驗組包裝內的O2和CO2氣體成分變化趨勢Fig.1 Gas packaging variation during storage

3.2 冷鮮豬肉貯藏期間菌落總數的變化

如圖2所示，隨著貯藏時間的延長，各實驗組冷鮮肉的菌落總數均呈顯著上升趨勢，其中普通托盤包裝組在第9天時菌落總數即達到106CFU/g，而氣調包裝組的菌落總數仍低于106CFU/g，屬于一級鮮肉范圍;到第15天時，50%O2氣調包裝組菌落總數也高于106CFU/g，高于變質肉指標，而80%O2氣調包裝組仍低于106CFU/g，屬于次鮮肉范圍。與普通托盤包裝相比，氣調包裝可延長冷鮮豬肉貨架期6 d以上，且整個貯藏過程中80%O2氣調包裝組菌落總數始終低于50%O2氣調包裝組。由此可見，80%O2氣調包裝更能延長冷鮮豬肉的貨架期。

氣調包裝后肉樣所處的氣體環境發生改變，肉樣表面攜帶的微生物的生長會受到抑制［13］。氣調包裝對微生物的抑制作用主要有兩個方面:一是O2能夠抑制冷鮮肉冷藏時厭氧菌的繁殖［14］;二是CO2是一種抑菌劑，能夠抑制豬肉中的假單胞菌的生長繁殖［15］。本研究結果表明，與普通托盤包裝相比，氣調包裝顯著延長了冷鮮豬肉的貨架期，且80%O2氣調包裝比50%O2氣調包裝抑菌效果更好。

圖2 不同實驗組冷鮮豬肉貯藏期間的菌落總數變化Fig.2 Changes in total bacterial count during chilled pork meat storage with different packaging

3.3 冷鮮豬肉貯藏期間的色澤變化

色澤作為冷鮮肉感官品質的重要指標，是消費者衡量其品質的重要依據。不同包裝處理對冷鮮豬肉色澤影響如表2所示。貯藏過程中普通托盤包裝組L*值逐漸增加，而B組在貯藏第4天時L*值達到最高，之后開始下降，C組L*值在第6天時達到最高，之后也開始下降;整個貯藏過程中氣調包裝組的a*值高于普通托盤組(P＜0.05)，氣調包裝組呈亮紅色。另外，80%O2氣調包裝組a*值呈現高于50%O2氣調包裝組的趨勢，且在第4、6天時差異顯著(P＜0.05)。貯藏過程中第9天時冷鮮豬肉色澤變暗，但80%O2氣調包裝組(80%O2)色澤優于50%O2氣調包裝組(50%的O2);所有包裝組冷鮮豬肉貯藏過程中b*值均逐漸增加，在貯藏前期6天氣調包裝組b*值高于普通托盤包裝組。b*值與脂肪氧化有關，本研究托盤包裝組在菌落總數超標之前b*值顯著低于氣調包裝組(P＜0.05)。Jayasingh等［16］研究發現80%O2氣調包裝的碎牛肉在貯藏第10天時，脂肪氧化水平極顯著大于托盤包裝，這與本實驗的研究結果一致。

表2 不同實驗組冷鮮肉貯藏期間的色澤變化Table 2 Changes in surface colour of chilled pork meat during storage with different packaging

3.4 冷鮮豬肉貯藏期間的保水性分析

保水性作為一項重要的肉質指標不僅影響肉的多汁性，還影響肉表面水分的滲出，并最終影響消費者在選購鮮肉時的購買欲望。保水性是指當肌肉受到外力作用時，其保持原有水分與添加水分的能力，汁液流失率、持水力是衡量肌肉保水性的重要指標。通過檢測不同實驗組汁液流失率和持水力(表3)，結果表明貯藏第2、第4天時氣調包裝組汁液流失率顯著高于托盤包裝組(P＜0.05)，但第6天時托盤包裝組汁液流失率高于氣調包裝組(P＜0.05)。貯藏過程中80%O2氣調包裝組汁液流失率低于50%O2氣調包裝組，但二者無顯著差異(P＞0.05)。貯藏過程中各處理組間持水力無顯著差異(P＞0.05)。

普通托盤包裝組在微生物超標之前保水性高于氣調包裝組，袁璐等［17］認為不同的包裝方式能夠通過影響冷鮮肉的脂肪氧化水平和磷脂酶活性進而影響其保水性。氣調包裝中氧分壓始終保持在較高水平，從而促進了肌肉組織的氧化作用，最終降低了豬肉的保水性。

表3 不同實驗組冷鮮肉貯藏期間汁液流失率和持水力的變化Table 3 Changes in purge loss and water holding capacity of chilled pork meat during storage with different packaging

3.5 冷鮮豬肉貯藏期間的嫩度分析

如圖3所示，隨著貯藏時間的延長，普通托盤包裝組冷鮮豬肉的剪切力值呈下降趨勢，說明其嫩度逐漸增加，這與肉的成熟過程相吻合。氣調包裝組冷鮮豬肉剪切力值顯著高于普通托盤包裝組(P＜0.05)，且80%O2氣調包裝組剪切力值低于50%O2氣調組，但差異不顯著(P＞0.05)。由此可見，80%O2氣調包裝與托盤包裝相比會造成肉嫩度的下降，Lund等［18］研究認為高氧氣調包裝造成肉嫩度下降的原因是高氧導致肌球蛋白通過形成二硫鍵使蛋白發生交聯，并且高氧可減少蛋白降解。本研究中80%O2氣調包裝組比50%O2氣調包裝嫩度稍好，與其保水性較好有關，具體原因有待進一步研究。

圖3 不同實驗組冷鮮肉在貯藏期間剪切力的變化Fig.3 Changes in Warner-Bratzler shear force of chilled pork meat during storage with different packaging

4 結論

在采用高阻隔包裝材料的基礎上，氣調包裝能夠維持貯藏過程中氣體成分基本維持恒定。與托盤包裝相比，氣調包裝可延長冷鮮肉貨架期6天，80%O2氣調包裝比50%O2氣調包裝組對微生物具有更強的抑制作用，保鮮效果更好;氣調包裝組冷鮮肉色澤好于托盤包裝組，且80%O2包裝組色澤更好;氣調包裝組冷鮮肉保水性低于托盤包裝組，而兩氣調包裝組之間無顯著差異;氣調包裝與托盤包裝相比降低了冷鮮肉的嫩度，80%O2包裝組嫩度比50%O2氣調包裝組稍好;綜上所述并結合經濟因素(O2、CO2與N2的市場價格之比約為5∶9∶7)考慮，采用80%O2+20%CO2的氣體比例包裝冷鮮豬肉較為合適。

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