電子束輻照對冷鮮豬里脊肉品質及蛋白特性的影響

程述震，劉偉，馮曉琳，張潔，林瓊，解新方，王志東

(中國農業科學院 農產品加工研究所，北京，100193)

電子束輻照對冷鮮豬里脊肉品質及蛋白特性的影響

程述震，劉偉，馮曉琳，張潔，林瓊，解新方，王志東*

(中國農業科學院 農產品加工研究所，北京，100193)

為探究電子束輻照對真空包裝冷鮮豬肉品質的影響，取屠宰后72 h成熟的豬里脊，在高能電子加速器下輻照，4 ℃貯藏10 d，評估不同輻照劑量(2.0、4.0、6.0 kGy)和貯藏時間(0、5、10 d)條件下微生物學，生物化學和蛋白特性的變化。在貯藏第0天，冷鮮豬肉的菌落總數為4.74 (lg CFU/g)，輻照處理后，2.0, 4.0，6.0 kGy菌落總數分別減少到2.97、2.83和2.66 (1g CFU/g )，差異性顯著(P<0.05)；在貯藏前期電子束輻照顯著降低了冷鮮豬肉的TVB-N和pH值，但在貯藏后期雖然輻照處理組的TVB-N和pH值低于空白對照組，但二者無顯著性差異。輻照處理加劇冷鮮豬肉的脂肪氧化，并使其蛋白質的溶解度和非蛋白氮含量增加，但對于粗蛋白含量無顯著性影響。

電子束輻照；冷鮮豬肉；真空包裝；微生物特性；蛋白質特性

目前，市場上銷售的豬肉主要有熱鮮肉、冷凍肉和冷鮮肉3種形式[1]。與冷凍肉和熱鮮肉相比，冷鮮肉具有滋味優美、營養價值高、質地柔軟等優點[2]，但由于冷鮮肉在生產、加工、流通和銷售過程中極易受到微生物的污染，從而引起其品質下降和安全性降低[4-6]，使其市場占有率較低。

雖然對于冷鮮肉保鮮技術和方法研究很多[4-6]，但能應用于產業中的方法和技術卻很少。在實際銷售中，部分商家為延長肉品保質期，采用將冷鮮肉凍結后再解凍，以“冷鮮肉”的名義進行銷售，這種方式在一定程度上違背了冷鮮肉的概念，對消費者存在一定的欺騙。

輻照保鮮，作為一種“冷殺菌”技術，在肉及肉制品殺菌保鮮，延長貨架期方面國內外已有大量研究。ROBERT等[7]報道用3 kGy γ射線輻照冷鮮牛肉餡餅，在4 ℃條件下貯藏，貨架期達到42 d，而未經輻照的樣品在貯藏第7天已開始腐敗，貨架期延長了35 d。李新等[8]采用3 kGy γ射線和電子束輻照冷鮮豬肉，發現電子輻照可以降低豬肉的脂肪氧化，此研究結果與尚宜斌[9]研究結論一致。DOGBEVI等[10]研究發現1 kGyγ射線輻照可以使冷鮮豬里脊肉的貨架期得到有效延長。SWEETIE等[11]發現,2.5 kGy的γ射線輻照可以將0～3 ℃貯藏雞塊的貨架期由3 d延長至21 d，將微生物總數降低2～3個數量級。

本試驗中利用電子束輻照處理真空包裝冷鮮豬肉，分析不同輻照劑量對冷鮮豬肉各個貯藏期的品質及蛋白特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷鮮豬里脊肉，北京市第五肉聯廠；聚乙烯包裝袋，透氧率為15.5 mL/(m2·24 h·25 ℃·Pa)，北京日上包裝公司。

試驗所用試劑均為分析純。平板計數瓊脂(02-035A)，北京奧博星技術有限責任公司；重鉻酸銀劑量劑，中國計量學院；阿拉伯膠、HCl、無水Na2CO3、甲基橙等常規試劑，國藥集團化學試劑有限公司；實驗用水均為蒸餾水。

1.2 儀器與設備

BS224S-電子天平，德國Sartorius公司；真空包裝機，北京日上包裝公司；FYL-YS-12低溫保存箱，北京福意聯電器有限公司；FZ-10/15型高能電子加速器，中國原子能科學研究院；YM-50立式壓力蒸汽滅菌器，上海三申醫療器械有限公司；BILON-09-無菌均質器，上海比朗儀器制造有限公司；HWS智能型恒溫恒濕培養箱，寧波江南儀器廠；SW-CJ-2F超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術有限責任公司；QL901渦旋混勻器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；DHG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱，北京陸希科技有限公司；T25-分散器，德國IKA?公司；FE-20實驗室pH計，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；SIGMA-離心機，北京五洲東方科技發展有限公司；T6-新世紀紫外可見分光光度計，中國普析公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

取屠宰后成熟72 h的豬里脊(去除可見的筋腱、筋膜等)分割成5 cm× 3 cm× 1.5 cm左右的小塊；樣品真空包裝，真空包裝參數為：抽氣時間30 s，熱封時間1.5 s，放氣時間1.2 s，抽氣壓強0.1 MPa；真空包裝后將樣品隨機分成4組，每組9袋，置于(4±1) ℃冰箱中待第2天輻照。

1.3.2 輻照處理

樣品于北京原子高科股份有限公司輻照，電子加速器能量為10 MeV，設定輻照參數為：輻照劑量0、2、4、6 kGy，劑量率為150 kGy/min，每組分別于托盤的上、中、下3個部位跟蹤一只重鉻酸銀劑量計。輻照后立即將樣品置于4 ℃冰箱貯藏。

1.3.3 指標測定

樣品分別在輻照后的第0天，第5天，第10天取樣測定各項理化指標。

(1)微生物總數(APCs)：參照《GB/T4789.2—2010 食品微生物學菌落總數測定》[12]執行。

(2)揮發性鹽基氮(TVB-N)：參照《GB/T5009.44—2003 肉與肉制品衛生標準的分析方法》[13]中微量擴散法進行。

(3)過氧化值(POV)：參照《GB/T5009.44—2003 肉與肉制品衛生標準的分析方法》[13]取樣，按照《GB/T5009.37—2003 食用植物油衛生標準的分析方法》[14]進行測定，POV值表示1 kg油脂中所含有的過氧化物質量(mg)。

(4)pH值：參考KWON等[15]的方法進行。

(5)剪切力(CF)：將樣品修剪成4cm×1cm×1cm規格的長方體，用TXT2i質構儀沿肌原纖維方向垂直測定剪切力，每個樣品重復3次，取平均值。

(6)蛋白含量：參照《GB/T5009.5—2010 食品國家標準食品中蛋白質的測定》[16]執行。

(7)蛋白溶解度：參照JOO等[17]的方法進行。

(8)非蛋白氮：參照趙改名等[18]的方法進行。

1.3.4 數據分析

所得數據均為3次數據的平均值，采用SPSS 19.0進行鄧肯極差分析，Origin 8.0進行數據作圖。

2 結果與討論

2.1 電子束輻照對冷鮮豬肉中微生物的影響

冷鮮肉營養物質豐富，水分含量較高，極易受到致病衛生物和腐敗微生物的污染，從而使其貨架期縮短，產生食品安全性問題。圖1為不同電子束輻照劑量對真空包裝冷鮮豬肉貯藏期微生物總數的影響。

圖1 電子束輻照對冷鮮豬肉微生物的影響Fig.1 The effect of electron beam irradiation on the bacterial of chilled pork

在貯藏第0天，對照組的微生物總數為4.74 (lg CFU/g)，經過2.0, 4.0，6.0 kGy電子束輻照處理后其微生物總數分別下降了1.77、2.14、2.31(lg CFU/g)。由此可見輻照處理可以有效的殺滅冷鮮豬肉中的微生物(P<0.05)，而且不同輻照劑量組之間的微生物總數也存在顯著性的差異，輻照劑量越大，對微生物的殺滅效果越好(P<0.05)。隨著貯藏期的延長，空白對照組和輻照處理組的微生物均在不斷增加，但輻照處理組中的微生物總數一直低于空白對照組。在貯藏第10天時，空白對照組的微生物總數超過了國家規定的安全標準6(lg CFU/g)，此時輻照處理組的微生物總數均在此安全值以下。本試驗結果與DUONG[19]和KANATT[20]等研究結論一致，即電子束輻照技術可以有效殺滅冷鮮肉及肉制品中的微生物，延長產品貨架期。

2.2 電子束輻照對冷鮮豬肉揮發性鹽基氮(TVB-N)含量的影響

揮發性鹽基氮(TVB-N)是食品蛋白質在細菌和內源酶作用下分解而產生氨以及胺類等堿性含氮物質，是目前國標上公認的用于評價肉質新鮮程度的一個重要理化指標。電子束輻照對冷鮮豬肉TVB-N含量的影響如圖2所示。

圖2 電子束輻照對冷鮮豬肉TVB-N含量的影響Fig.2 The effect of electron beam irradiation on the TVB-N of chilled pork

在貯藏第0天，空白對照組的TVB-N值為14.45 mg/100 g，經過3種不同劑量的電子束輻照處理后，TVB-N值分別下降了6.41，6.36，6.40 mg/100 g，下降幅度均達到44%左右，對照組和輻照處理組之間存在顯著性差異(P<0.05)，這與AI-BACHIR[21]的研究結果一致。國家規定的一級冷鮮肉的TVB-N值<15 mg/100 g，二級冷鮮肉的TVB-N值為15～20mg/100g，變質肉的TVB-N值>20mg/100g，由圖2可以看出，對照組TVB-N值(19.61 mg/100g)在貯藏第5天已經超過了國家一級冷鮮肉規定值，而輻照處理組的TVB-N值遠低于15.0mg/100g。隨著貯藏時間的延長，各組TVB-N值均在不斷增加，在貯藏到第10天時，空白對照組、2 kGy和6 kGy輻照處理組的TVB-N值超過了國家規定的冷鮮肉TVB-N最大值20mg/100g，成為了定義中的變質肉，而4 kGy輻照組揮發性鹽基氮含量為18.40 mg/100g，符合國家二級冷鮮肉標準。由此可見，冷鮮肉的揮發性鹽基氮值與輻照劑量之間并非線性關系，輻照劑量越高，冷鮮肉的鮮度并非越好。

2.3 電子束輻照對冷鮮豬肉過氧化值(POV)的影響

電子束輻照對冷鮮豬肉過氧化值(POV)的影響如圖3所示。由試驗數據表明，在貯藏第0天，空白對照組的POV值為1.405 g/kg，2、4和6 kGy的輻照處理組POV值分別為2.105、2.356和2.958 g/kg，相比于空白組分別高出了49.8%、67.7%和110.5%，輻照處理組的POV值顯著(P<0.05)高于空白對照組。輻照處理組中，輻照劑量越高，冷鮮豬肉的過氧化值越高，6 kGy輻照處理組POV值顯著高于2 kGy和4 kGy輻照處理組POV值，而2 kGy和4 kGy輻照處理組的POV值差異性不顯著，由此可以表明輻照處理會明顯加速脂肪的氧化。隨著貯藏時間的延長，不同處理組的POV值均呈現增加趨勢，在各個貯藏階段輻照處理冷鮮豬肉的POV值均顯著性高于空白對照組，這也說明了輻照處理確實使冷鮮肉的POV值升高，加速了脂肪的氧化。在貯藏后2個階段，輻照處理組的POV值明顯增加，脂肪氧化明顯增強，各個處理組之間差異性顯著(P<0.05)。

圖3 電子束輻照對冷鮮豬肉過氧化值(POV)的影響Fig.3 The effect of electron beam irradiation on the POV of chilled pork

2.4 電子束輻照對冷鮮豬肉pH值的影響

肉中pH值受到多種因素的影響，如三磷酸腺苷(ATP)的分解、肌糖元的分解、肌肉細胞的呼吸作用、肌肉蛋白質的降解以及產酸性微生物的生長等。國家規定一級鮮肉的pH值為5.8～6.2，二級鮮肉的pH值為6.3～6.6，變質肉的pH值為6.7以上。由圖4可以看出，輻照處理使冷鮮肉的pH值降低，該實驗結果與尚頤斌[9]和KWOON等[15]研究結果一致，輻照處理顯著降低了冷鮮肉的pH值，汪勛清[22]等指出輻照處理使肉品蛋白質的二硫鍵斷裂，含硫氨基酸的硫成分被氧化，產生的硫化氫等使肉的pH值朝酸性方向變化。隨著貯藏時間的增加，空白對照組和各輻照處理組的冷鮮肉pH值呈現上升，這主要是因為蛋白質在細菌和內源酶的作用下被分解氨和胺類等堿性物質，使pH值逐漸增加，這與KWON[23]等研究結果一致。

圖4 電子束輻照對冷鮮豬肉pH值的影響Fig.4 The effect of electron beam irradiation on the pH of chilled pork

2.5 電子束輻照對冷鮮豬肉嫩度的影響

在肉的食用品質中，嫩度(tenderness)是消費者最為關心和重視品質指標之一，是反映肉品質地，決定肉品品質的最重要因素[24]。肌肉嫩度取決于肌肉蛋白質分子之間的相互作用力，以剪切力來衡量，剪切力值越高，嫩度越差。圖5是貯藏第0天，電子束輻照后，冷鮮豬肉嫩度的變化。

圖5 電子束輻照對冷鮮豬肉嫩度的影響Fig.5 The effect of electron beam irradiation on the tenderness of chilled pork

空白對照組和各劑量輻照處理組的冷鮮豬肉剪切力值分別為(1 156.51±113.92)、(1 138.79±25.95)、(1 175.84±85.63)和(1 239.21±246.73) N，應用SPSS 19.0進行鄧肯極差分析后發現，各組數據之間并無顯著性差異(P>0.05)，由此可見電子束輻照對真空包裝冷鮮豬肉嫩度無顯著影響。但是GOMES等[24]研究報道稱電子束輻照處理雞肉的韌度增加，嫩度降低，與本研究結果不完全一致。

2.6 電子束輻照對冷鮮豬肉粗蛋白含量的影響

豬肉作為居民日常生活消費的主要肉品，是機體攝入蛋白質的一種主要形式。電子束輻照對真空包裝冷鮮豬肉中粗蛋白含量的影響如圖6所示。經過電子束輻照后，空白對照組和2、4和6 kGy輻照處理組的冷鮮肉粗蛋白質含量分別為20.36%、20.15%、20.44%、19.93%，運用SPSS 19.0進行鄧肯極差分析后發現，各組數據之間并無顯著性差異(P>0.05)，由此可知電子束輻照對冷鮮肉中的粗蛋白質含量無顯著性影響。本課題組前期研究[26]發現,經過8.8 kGy的電子束輻照處理的素雞，其粗蛋白含量與對照相比無顯著差異；AI-BACHIR等[27]報道低劑量的電子束輻照(<6 kGy)對駱駝肉的粗蛋白質含量同樣無顯著影響；電子束輻照劑量對大豆蛋白的含量無顯著性影響[28]；DOGBEVI等[29]研究發現,不同劑量的γ射線輻照對冷卻豬肉中的蛋白質含量無顯著性差異。

圖6 電子束輻照對冷鮮豬肉粗蛋白的影響Fig.6 The effect of electron beam irradiation on the protein content of chilled pork

2.7 電子束輻照對冷鮮豬肉蛋白溶解度的影響

作為肉品中的一類重要營養物質，蛋白質約占肉質量的18%左右。肌肉中的蛋白質分為肌漿蛋白質和肌原纖維蛋白質兩大部分，其中的肌原纖維蛋白對肉的各種品質特性有非常重要的作用，如持水性、嫩度等。電子束輻照對真空包裝冷鮮豬肉總蛋白溶解度、肌漿蛋白溶解度和肌原纖維蛋白溶解度的影響如圖7所示，由圖7可以看出電子束輻照對3種蛋白溶解度的影響有所不同。

圖7 電子束輻照對冷鮮豬肉蛋白溶解度的影響Fig.7 The effect of electron beam irradiation on the protein solubility of chilled pork

電子束輻照后，總蛋白質的溶解度隨著輻照劑量的增加，先增加后減低，4 kGy輻照處理組總蛋白質(160.68 mg/g)溶解度最高，相比于未輻照增加了9.66 mg/g，但空白對照組和3組處理之間無顯著性差異(P>0.05)；輻照組肌漿蛋白的溶解度低于空白對照組，隨著輻照劑量的增加6 kGy輻照組肌漿蛋白質的溶解度顯著(P<0.05)低于空白對照組；肌原纖維蛋白溶解度與總蛋白溶解度相類似，隨著輻照劑量的增加，先增加后減低，4 kGy輻照處理組肌原纖維蛋白質(99.70 mg/g)溶解度最高，相比于未輻照組增加12.55 mg/g。

蛋白質溶解度與許多因素有關，如肌原纖維結構、pH值、離子強度以及溫度等。輻照處理可能通過改變肌肉蛋白的肌原纖維結構和pH值來影響肌肉蛋白溶解度的。據相關報道稱，PSE肉的色澤改變主要是因為肌原纖維蛋白發生了降解，同時肌原纖維蛋白溶解度的降低促使PSE肉的滴水損失增加。冷鮮肉的L*(亮度值)值在一定程度也受到肌原纖維蛋白溶解度的影響，肌原纖維蛋白溶解度的增加可使冷鮮肉的L*增大，滴水損失率下降，同時肌漿蛋白溶解度變化在某種程度上也會對冷鮮肉的色澤變化起到影響[30]。

2.8 電子束輻照對冷鮮豬肉非蛋白氮的影響

在冷鮮肉中除了蛋白質以外，還有許多的多肽、短肽及游離氨基酸等組成了非蛋白氮(NPN)，這些物質主要是肌肉中的蛋白質在蛋白酶和肽酶等作用下降解而形成。其中，非蛋白氮中小肽本身不僅是風味成分，而且還是其他風味化合物的前體物質[31]。肉品中許多風味物質的前體物質就是由非蛋白氮中小肽組成的，由蛋白質水解形成游離氨基酸通過美拉德反應可以形成醛、醇等含硫揮發性物質。

圖8 電子束輻照對冷鮮豬肉非蛋白氮含量的影響Fig.8 The effect of electron beam irradiation on the NPN content of chilled pork

不同電子束輻照劑量對真空包裝冷鮮豬肉中非蛋白氮含量的影響如圖8所示。不同劑量的電子束輻照，空白對照組和2.0，4.0，6.0kGy輻照處理組的非蛋白氮含量分別為2.885、3.26、3.28和3.33 mgN/mL，統計分析顯示空白對照組和輻照處理組之間存在顯著性差異(P<0.05)，而3組處理之間的差異不顯著(P>0.05)，由此說明電子束輻照顯著增加了冷鮮豬肉中的非蛋白氮含量，但是與輻照劑量之間無線性關系。輻照處理組非蛋白氮含量的增加表明輻照處理使蛋白質發生了降解，產生更多的小分子物質，這些小分子物質可能是輻照異味產生的某些前體性物質。

3 結論

經電子束輻照后，冷鮮豬肉中的細菌總數顯著性下降，輻照的劑量越高，殺菌效果越好。在貯藏前期電子束輻照顯著降低了冷鮮豬肉的TVB-N和pH值，但在貯藏后期雖然輻照處理組的TVB-N和pH值低于空白對照組，但二者無顯著性差異。輻照處理加劇冷鮮豬肉的脂肪氧化，并使其蛋白質的溶解度和非蛋白氮含量增加，但對于粗蛋白含量無顯著性影響。

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Effect of electron beam on the quality and protein attributes of vacuum-packaged pork

CHENG Shu-zhen, LIU Wei, FENG Xiao-lin, ZHANG Jie, LIN Qiong, XIE Xin-fang, WANG Zhi-dong*

(Institute of Agro-products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100193, China)

The pork loins after cooling flushing were irradiated at dose of 2.0,4.0,6.0k Gy using High-energy electronic Eradiating accelerator and then stored at 4 ℃ to estimate the changes of microbial, biochemical and protein attributes at each storage period (0d,5d,10d). The total bacterial counts of control group was 4.74 (lg CFU/g) at the beginning, While those of irradiated treated groups were 2.97 (lg CFU/g),2.83(lg CFU/g)and 2.66 (1g CFU/g), respectively. The difference between control group and irradiated groups was significant. At earlier storage period, the TVB-N values and pH values of irradiated groups were significantly lower comparing with the control, but the difference was not significance at later storage period even those values were lower in the irradiated groups. Electron beam irradiation accelerated the lipid oxidation degree, increased the NPN content and protein solubility, but protein content was not affected.

electron beam irradiation; chilled pork; microbial; biochemical; protein attribute

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201703027

碩士研究生(王志東研究員為通訊作者,E-mail：wangzhidong@caas.cn)。

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAA03B05)

2016-06-14，改回日期：2016-08-17