不同生物保鮮劑對帶魚冷藏保鮮效果的比較

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(南京農業大學食品科學技術學院,江蘇南京 210095)

帶魚是我國的主要海產品之一,其經濟效益極大。因為脂肪酸含量豐富,尤其是不飽和脂肪酸,對人體的營養價值極高。相比于家禽肉類,如牛肉、豬肉和雞肉等,更易被人體吸收[1-3]。但同樣因為其較高的脂肪酸含量比例,使其相較于其他家禽肉類更易氧化、腐敗變質[4]。

控制食品腐敗變質的主要措施是添加化學防腐劑,常見的化學防腐劑如苯甲酸鈉、山梨酸鉀、硝酸鹽等在食品工業有廣泛的應用[5-6]。但此類化學防腐劑本身也存在許多問題,濫用和過度使用導致其他的食品安全問題。探索天然產物在食品中的應用成為目前研究的熱點[7-8]。天然生物防腐劑在抑制食品微生物生長的同時,又不會影響食品的營養和品質特性,防止化學防腐劑的污染,安全有效的延長食品的保質期。

常見的天然生物防腐劑如茶多酚、百里酚、乳酸鏈球菌素(Nisin)、ε-聚賴氨酸、曲酸、殼聚糖等,在水產品的保鮮方面,得到了廣泛的研究。藍蔚青等[9]利用不同濃度的茶多酚考察對冷藏帶魚保鮮效果的影響,發現帶魚段經茶多酚保鮮液處理后,保鮮效果明顯優于對照組,能顯著延長其保鮮期;謝晶等[10]考察了Nisin生物保鮮液對冷藏帶魚的保鮮效果,研究結果表明,0.5 g/L的Nisin保鮮液可適當延長冷藏帶魚的貨架期;蔣慧亮等[11]將百里酚應用于大菱鲆的低溫冷藏中,研究表明,百里酚對微生物的生長有很好的抑制作用,保鮮效果顯著。候偉峰、謝晶等[12]研究了聚賴氨酸對南美白對蝦的保鮮效果,結果表明:在(4±1) ℃的儲藏環境下,0.1% 的ε-PL 溶液處理3 min 能夠有效地控制南美白對蝦的腐敗變質,同不添加ε-PL 溶液組相比,可延長貨架期2～3 d。

本實驗針對目前多種生物防腐劑在水產品防腐保鮮的廣泛應用,選擇幾種常見的生物防腐劑,在同一濃度水平下,橫向的比較它們對冷藏帶魚的保鮮效果,并同時考察由本實驗室篩選的乳酸菌產抗菌物質對帶魚的保鮮效果。通過對不同生物防腐劑防腐效果的橫向比較,更好地了解各種不同生物防腐劑的防腐性能,為以后生物防腐劑的選擇和應用奠定一定的研究基礎。同時考察乳酸菌產抑菌物質作為一種微生物源生物保鮮劑在帶魚冷藏中的應用效果,并與市場上常見的幾種生物防腐劑進行初步比較。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮帶魚(200～250 g) 當日早晨購于浙江舟山港口,冰運至實驗室;菌種 NX2-6嗜酸乳桿菌 南京農業大學酶工程實驗室保藏;平板菌落計數(PCA)培養基 北京陸橋生物技術有限公司;氧化鎂(MgO)、硼酸、鹽酸、甲基紅、亞甲基藍、百里酚 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;乳酸鏈球菌素(Nisin)、ε-聚賴氨酸 浙江銀象生物工程有限公司;茶多酚 源葉生物有限公司;營養肉湯固體培養基(牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,氯化鈉5 g,瓊脂18 g,超純水1000 mL,pH7.0)、LB培養基(酵母浸膏5.0 g/L、胰蛋白胨10.0 g/L、NaCl 10.0 g/L,pH7.0)、嗜酸乳桿菌NX2-6發酵培養基(脫脂乳53 g/L、玉米粉20 g/L、乙酸鈉10 g/L、檸檬酸氫二氨6 g/L,pH5.8) 實驗室自制。

5084R型高速冷凍離心機 德國Eppendorf公司;SX-700型高壓蒸汽滅菌鍋 北京發恩科貿有限公司;Orion Star pH計 美國Thermo公司(上海);PYX-DHS-50X65型隔水式電熱恒溫培養箱 上海躍進醫療器械廠;BagMixer 400型拍擊式均質機 法國Interscience公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 保鮮液的制備 分別準確稱取一定量的百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸,溶于無菌水中,配制成1 g/kg濃度的保鮮液。

將本實驗室保藏的NX2-6菌株接種于種子培養基,37 ℃恒溫靜置培養8 h,直到其完全凝乳。然后按4%的接種量,接種于脫脂乳發酵培養基,37 ℃恒溫靜置培養24 h。將發酵液9000 r/min離心15 min,取上清,并用無菌水稀釋1倍,得到乳酸菌發酵液保鮮液。

1.2.2 樣品處理方法 挑選大小均一,體表鱗片完整無破肚,鮮度較高的帶魚,分別浸漬于不同保鮮液中,以無菌水浸泡作為對照組,計時10 min。取出后置于無菌鐵質托盤上瀝干水分。分裝到無菌均質袋中,置于4 ℃冰箱貯藏。分別在0、2、4、6、8 d取樣,測定以下指標。

1.2.3 菌落總數的測定 將預先處理好的帶魚,在無菌條件下用無菌剪刀分別取25 g魚肉樣品(將整條魚的肉取下,剪碎并混合均勻)置于無菌均質袋中,并加入225 mL含0.1%蛋白胨的0.85%的生理鹽水中,放入均質機中均質2 min。具體操作參照GB 4789.2-2010《菌落總數測定》。

1.2.4 揮發性鹽基氮(TVB-N)和pH的測定 TVB-N按照GB/T 5009.44-2003《肉與肉質品衛生標準的分析方法》中半微量定氮法進行測定。取10 g樣品加入100 mL的煮沸冷卻后的蒸餾水浸提30 min,過濾后濾液使用經校正劑校正后的pH計進行測定。

1.2.5 TBA值的測定 TBA值用硫代巴比妥酸值來衡量。取5.0 g樣品加入15 mL A液(75.0 g三氯乙酸、1.0 g沒食子酸丙酯和1.0 g EDTA,用ddH2O定容至1 L),均質后過濾。取5.0 mL濾液加入等體積的B液(2-硫代巴比妥酸固體2.883 g,定容至1 L),100 ℃水浴40 min后測定吸光度。具體測定方法參考[13]。

1.2.6 感官評價 通過建立感官評定小組對帶魚冷藏過程中感官進行評定,評定小組由5人組成。根據外觀、組織和氣味三個方面對帶魚的感官品質進行綜合評定。參照帶魚感官評定方法SC/T 3102-1984《鮮帶魚》標準和海水魚感官評定方法[14],并作出適當修改,按百分制進行評分。具體評判標準如下:

1.3 數據處理

實驗中每組數據均進行3次重復,數據用Excel 2016軟件處理,數據間差異的顯著性通過統計軟件SPSS 17.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對菌落總數的影響

魚體本身是一種營養豐富的天然培養基,非常有利于微生物的滋生。腐敗變質,主要是由于腐敗微生物的生長代謝引起的。因此,魚體中微生物數量,可以作為魚貯藏過程中腐敗情況的一個衡量指標,即菌落總數。由圖1可知,經百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液等不同保鮮劑浸泡的處理組,菌落總數都明顯低于無菌水浸泡的對照組,說明這5種保鮮劑對細菌生長均有一定的抑制作用。其中,百里酚、Nisin和茶多酚的趨勢十分接近,說明三者的保鮮效果相當,ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液的保鮮效果比較接近。國家水產標準(C/T 3102-2010)規定[15],海產品的菌落總數指標不應高于6 lg CFU/mL,揮發性鹽基氮(TVB-N)不應超過30 mg/100 g。貯藏6 d時,百里酚、Nisin和茶多酚處理組以及對照組的菌落總數均已超過6 lg CFU/mL,ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液處理組的菌落總數低于這一國家標準限定值,說明ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液的抑菌效果優于百里酚、Nisin和茶多酚。

圖1 不同種類保鮮劑對帶魚冷藏過程中菌落總數的影響Fig.1 Effects of different preservatives on TVC during chilled storage of hairtail

2.2 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對TVB-N值的影響

動物性食品由于酶和細菌的作用,在腐敗過程中,使蛋白質分解而產生氨以及胺類等堿性含氮物質。此類物質具有揮發性,其含量越高,表明氨基酸被破壞得越多,特別是蛋氨酸和酪氨酸,營養價值大受影響。因此揮發性鹽基氮(TVB-N)廣泛作為衡量水產品鮮度的指標。由圖2可知,在整個貯藏期間內,對照組和處理組的TVB-N值均呈上升趨勢,對照組的上升幅度明顯高于各種處理組。初始時不同保鮮劑的處理組及無菌水浸泡的對照組TVB-N含量均小于10 mg/100 g。貯藏4 d時,對照組和處理組的TVB-N值開始出現明顯的差別,處理組的TVB-N含量均顯著低于對照組(p<0.05),茶多酚、乳酸菌發酵液保鮮液和ε-聚賴氨酸處理組TVB-N的含量分別是10.98、11.32、11.88 mg/100 g,明顯低于比百里酚和Nisin處理組(19.34和19.78 mg/100 g)。但從貯藏第6 d開始,各組TVB-N含量均已超過20 mg/100 g。

圖2 不同種類保鮮劑對帶魚冷藏過程中TVB-N值的影響Fig.2 Effects of different preservatives on TVB-N during chilled storage of hairtail

2.3 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對pH的影響

微生物能夠利用魚肉組織中的營養物質如蛋白質,生成胺類物質,使魚肉組織的pH上升。微生物數量愈多,代謝活動愈劇烈,那魚肉組織中積累的堿性物質愈多。隨著貯藏時間的延長,pH會逐漸升高[16]。如圖3所示,帶魚在整個儲藏過程中的pH基本呈遞增趨勢。除了乳酸菌發酵液保鮮液處理組外,其余組最初的pH都在6.9左右,差異不顯著(p>0.05),在整個貯藏期間乳酸菌發酵液保鮮液和ε-聚賴氨酸始終都低于對照組pH。貯藏2 d時,對照組pH已經超過7。Nisin處理組在第2 d的pH明顯高于對照組,乳酸菌發酵液保鮮液處理組在第6 d pH還沒有達到7,而其他保鮮劑在貯藏第4 d時pH都超過了7,此外,乳酸菌發酵液保鮮液處理組在第8 d的pH遠遠小于對照組,說明乳酸菌發酵液保鮮液對帶魚pH的變化有明顯抑制作用。

圖3 不同種類保鮮劑對帶魚貯藏過程中pH的影響Fig.3 Effects of different preservatives on pH during chilled storage of hairtail

2.4 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對TBA值的影響

MDA是脂質過氧化,也是細胞氧化損傷的一個重要檢測指標。針對MDA的水平檢測,以硫代巴比妥酸(TBA)方法測得的丙二醛(MDA)水平已被廣泛用作診斷組織傷害和脂過氧化程度的指標[17]。由圖4可知,經不同保鮮劑百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液浸泡的處理組均能有效的降低帶魚貯藏過程中的TBA值,各種保鮮劑都表現一定的抑制作用。第0 d時,各處理組TBA值在0.5 mg MDA/kg左右。貯藏8 d時,對照組TBA值達到1.21 mg MDA/kg,而茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液保鮮液浸泡的各處理組TBA值均未超過1.00 mg MDA/kg,顯著低于對照組(p<0.05)。

表2 各處理組在帶魚冷藏過程中的感官評分變化Table 2 Changes of different treatments in sensory evaluation during chilled storage of hairtail

圖4 不同種類的保鮮劑對帶魚貯藏過程在TBA的影響Fig.4 Effects of different preservatives on TBA during chilled storage of hairtail

2.5 感官評價

為保證實驗準確性,選擇無破肚、體表鱗片完整有光澤鮮度較高的帶魚進行實驗。初始時,百里酚處理組有一定刺激性氣味外,氣味評分較低。隨著貯藏時間的延長,對照組帶魚表面黏度增加迅速,肉質發黃,特別是氣味方面,變化顯著(p<0.05)。而各組處理組也都有一定程度的變化,但均優于對照組。對照組在貯藏到第4 d時,帶魚的的鮮味已被腥臭味掩蓋,而ε-聚賴氨酸處理組和乳酸菌發酵液處理組帶魚特有的鮮味氣味保持較好,異味很輕。這是因為氣味物質由腐敗微生物代謝產生,保鮮液有效的抑制了微生物的生長,減少了異味的產生。茶多酚處理組帶魚體表相較于對照組更加鮮亮,這是因為茶多酚阻止了帶魚組織中的脂質過氧化,脂質過氧化會使帶魚肉質發黃,體表暗淡。

3 討論與結論

近年來,食品安全問題受到了消費者的普遍關注,國家對食品衛生安全的把控力度也不斷增強。對于食品的防腐保鮮,天然生物防腐劑相比于化學防腐劑,越來越受到人們的青睞。對天然生物防腐劑在食品中的應用,也成為了研究熱點[18-19]。本研究中,將不同的生物防腐劑應用于帶魚冷藏,通過測定不同防腐劑處理組帶魚冷藏過程中菌落總數、揮發性鹽基氮(TVB-N)等指標的變化,比較它們對帶魚冷藏過程中防腐保鮮的效果。

茶多酚是茶葉中主要的生理活性物質,為一種天然的抗氧化劑,作為食品添加劑中可有效抑制食品中不飽和脂肪酸的氧化[20-21]。從本研究結果中可以看出,在帶魚貯藏到第8 d時,對照組的TBA值已達到1.21 mg MDA/kg,而此時茶多酚處理組TBA指標為0.71 mg MDA/kg,遠低于對照組,且為各個生物防腐劑處理組中最低,體現了茶多酚的強抗氧化能力。藍蔚青等[9]將茶多酚應用于帶魚冷藏中,發現茶多酚在抑制帶魚貯藏過程中微生物的增長方面效果顯著,本實驗中,茶多酚和百里酚、Nisin處理組在抑制帶魚冷藏過程中菌落總數的增長方面,呈現相似的增長趨勢,有相近的防腐效果,并且相比于對照組,均顯示出顯著的抗菌活性(p<0.05)。而ε-聚賴氨酸處理中和乳酸菌發酵液處理組相比于茶多酚組,則顯示出更強的抗菌活性。在帶魚貯藏初期,對照組和茶多酚處理組的菌落總數分別為4.09、4.01 lg CFU/mL,而ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液處理組分別為3.11、3.36 lg CFU/mL。說明ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液比茶多酚有更強的殺菌能力。在第8 d時,對照組和茶多酚處理組的菌落總數分別為6.97、6.66 lg CFU/mL,均已超過國家規定鮮帶魚鮮度標準6 lg CFU/mL,而ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液處理組的菌落總數分別為5.97、5.72 lg CFU/mL,仍低于國家鮮度標準。

乳酸鏈球菌素是由乳酸鏈球菌發酵產生,為一種高效、無毒、安全的天然食品防腐劑[22]。Nisin能有效殺死或抑制引起食品腐敗的革蘭氏陽性菌、如肉毒桿菌、李斯特菌等[23-25]。藍蔚青等[10]研究了Nisin對冷藏帶魚保鮮效果的影響,實驗結果表明,經Nisin保鮮液處理的帶魚段,其保鮮效果優于冷藏對照組。本實驗中,Nisin處理組相比于對照組,能一定程度減緩帶魚冷藏過程中菌落總數和揮發性鹽基氮指標的增長,但在抑制TBA和pH的增長方面不顯著(p>0.05)。Nisin處理組的抑菌能力弱于ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液處理組,其原因可能是帶魚的冷藏過程中,優勢腐敗菌如嗜冷桿菌、假單胞菌、希瓦氏菌、肉桿菌屬等多為革蘭氏陰性菌,而Nisin主要抑制食品中革蘭氏陽性菌的生長繁殖,對革蘭氏陰性菌的抑制作用弱于革蘭氏陽性菌。

百里酚存在于多種植物中,對真菌、螨蟲有很強的殺滅作用[26-27]。蔣慧亮等[11]研究了1 g/kg百里酚保鮮液對冷藏大菱鲆的保鮮效果,研究表明,經百里酚保鮮液浸泡后,在3 ℃冷藏下,大菱鲆的貨架期延長了169 h。本實驗中,百里酚處理組在抑制帶魚冷藏過程中TBA和pH增長方面不顯著(p>0.05),而能夠一定程度上延緩菌落總數和TVB-N的增長,其變化規律與Nisin處理組相近。并且百里酚處理組保鮮效果顯著低于ε-聚賴氨酸和乳酸菌發酵液處理組(p<0.05)。

ε-聚賴氨酸是一種具有抗菌活性的多肽,安全性高,人體攝入后,會被消化分解為賴氨酸被人體吸收;抗菌譜廣,對革蘭氏陽性菌如枯草芽抱桿菌和革蘭氏陰性菌中的產氣節桿菌、大腸桿菌等易引起食物中毒與腐敗的菌種有強烈抑制作用[28-29]。Ying-Qiu Li等[30]研究了ε-聚賴氨酸對冷鮮豬肉的保鮮效果,研究表明ε-聚賴氨酸能夠顯著抑制豬肉冷藏過程中菌落總數、TVN-N、pH的增長(p<0.05);劉驍等[31]發現經1500和2000 mg/L的ε-PL 處理的冷卻豬肉保鮮效果佳,能使冷卻豬肉的貨架期延長到10 d。本研究中,ε-聚賴氨酸處理組在貯藏初期便抑制了帶魚的初始菌落總數,相比于對照組,減少了約1個數量級。同時延緩了揮發性鹽基氮的增長,在第8 d時,對照組的TVB-N值達到了46.60 mg/100 g,而ε-聚賴氨酸處理組為28.05 mg/100 g,仍低于國家規定鮮度標準30 mg/100 g。

乳酸菌可產生抗菌性代謝產物細菌素,抑制食品中腐敗菌生長,防止食品變質[32]。此外,乳酸菌還可代謝產生如乳酸、雙乙酰、脂肪酸等都有一定的抑菌活性[33-34]。在所有保鮮液處理組中,第8 d時,乳酸菌發酵液處理組的菌落總數指標處在最低水平。孫衛青等[35]同樣發現經乳酸菌發酵液浸泡冷卻豬肉,菌落總數和假單胞菌群的增長得到了顯著的抑制(p<0.05)。乳酸菌發酵產生的乳酸可抑制微生物的生長,同時降低食品的pH。本實驗中,乳酸菌發酵液處理組從貯藏初期到末期,pH一直顯著低于對照組和保鮮劑其他處理組(p<0.05),維持在較低的水平。

綜合上述,五種保鮮劑均能相對抑制帶魚冷藏過程中微生物的增長,減緩冷藏帶魚的腐敗速率。其中ε-聚賴氨酸保鮮劑處理組和乳酸菌發酵液處理組的保鮮效果要優于茶多酚、百里酚和Nisin保鮮劑處理組。茶多酚在抑制帶魚冷藏過程中脂質氧化方面要優于其他保鮮劑處理組。