真空冷卻協同減菌處理對鹵牛肉保鮮的影響

蔡華珍，蔡飛飛，周頔，杜慶飛，朱峰，陳先林，謝翠平

1(滁州學院 生物與食品工程學院，安徽 滁州，239000) 2(安徽老炊食品有限公司，安徽 阜陽，236600)3(安徽徽食食品有限公司，安徽 滁州，239000)

醬鹵肉制品是我國特有的傳統熟肉制品，深受人們喜愛。據報道，我國醬鹵肉制品每天消費量達1.51 萬t左右，占我國傳統肉制品消費量的40%[1]。醬鹵肉制品工業化烹飪生產的關鍵技術之一是冷卻，直接關系到產品的安全與品質。研究表明，在10～52 ℃溫度范圍內，微生物生長很快[2-3]，因此，歐洲不少國家都有對熟肉制品應在2.5 h內從75 ℃冷卻到10 ℃的規定[4-5]。美國農業部要求，從55 ℃冷卻到10 ℃，小香腸(φ16～28 mm)應在5～10 min內，大香腸(φ28～40 mm)應在15～20 min以內[6]；真空冷卻也被作為愛爾蘭和英國熟肉制品特有的冷卻技術[7]。目前，我國醬鹵肉制品加工廠一般都是采用風冷、水冷等傳統方法降溫，降至所需溫度一般需要3～6 h左右，不僅生產效率低、場地占用較多，且產品較長時間處于微生物快速繁殖的危險區內，大大降低了肉品質量和安全性[8-9]。

真空冷卻技術是利用真空下食品中的水分從其內部和表面同時蒸發吸熱的原理，實現食品本身快速降溫的一種制冷技術[6]，熟化產品在密閉真空室內迅速降溫，快速通過微生物繁殖的危險溫度范圍，抑制微生物繁殖并減少污染[10-11]，如大塊火腿(6.8～7.3 kg)利用真空冷卻，從70 ℃冷卻到10 ℃只需要30 min，而傳統的風冷則需要624 min[12]。真空冷卻快速而均勻，能耗低，可延長產品貨架期[13-14]。目前真空冷卻研究較多的是水煮豬肉、蒸煮羊肉、火腿、香腸、冷鮮雞肉等，我國傳統的醬鹵肉類的真空冷卻技術的研究還很少。

在食品安全方面，微生物是引起食品腐敗變質的根本原因，初始菌含量是影響食品殺菌效果的重要因素[15]，因此，工藝中的減菌處理尤其重要。本文主要研究真空制冷協同減菌包裝下鹵牛肉的保鮮效果，旨在為我國醬鹵肉制品工業化安全生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

材料：凍牛腱子肉，安徽徽食食品有限公司；食鹽、白糖、玉米淀粉、料酒、醬油、陳醋、白酒、干辣椒、香辛料等，當地蘇果超市；復合磷酸鹽，徐州恒世食品有限公司；耐高溫蒸煮袋(10×15雙面20絲)，滁州天宏有限公司。以上材料均為食品級。

主要試劑：平板計數瓊脂(生物試劑)，杭州微生物試劑有限公司；氧化鎂、硫代巴比妥酸，國藥集團化學試劑有限公司；硼酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、乙醇、三氯乙酸、戊二醛、甲基紅，天津市科密歐化學試劑有限公司；乙二胺四乙酸二鈉，西隴化工股份有限公司；HCl，南京化學試劑有限公司；溴甲酚綠，天津市光復精細化工研究所。試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

DCS-60熟食品真空急速冷卻機，贛州市大昌冷氣設備工程有限公司；TA.XT- Plus物性儀，英國Stable Micro System公司；QD-Y10A臭氧發生器，廣州啟達環保設備有限公司；SWCJ1D凈化工作臺，蘇州智凈凈化設備有限公司；PH-HP290A恒溫恒濕箱，東莞市大華檢測設備有限公司；M-20B鹵素水分含量測量儀，杭州科博有限公司；DHG-9070B電熱恒溫鼓風干燥箱，上海申賢恒溫設備廠；L550離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；DZ-VACUUM PACKER真空包裝機，青島艾訊包裝設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 鹵牛肉制作

鹵牛肉制作工藝：

牛肉選擇→解凍→O3處理→分割→腌制→鹵制→真空制冷→無菌包裝→貯藏

操作要點：選取檢驗合格的凍牛腱子肉，解凍后，剔除其表面脂肪、碎肉等，用清水清洗，充分去除表面血水，于O3(濃度8.98 mg/L)中處理10 min后過清水、瀝水，分割成300 g左右的肉塊，注射滾揉腌制后入鍋鹵煮，旺火燒開后改用小火至熟，時間約60～70 min，即制得鹵牛肉樣品。

1.3.2 真空冷卻實驗設計

真空冷卻實驗設計主要體現在冷卻終溫和真空室壓力參數方面。

按照1.3.1制作方法制作鹵牛肉，將鹵制后的鹵牛肉立即移入真空冷卻機中，將溫度探頭插入樣品中心，設定鹵牛肉樣品的冷卻終溫分別為20、16、12、8、4 ℃，達到設定溫度時，將鹵牛肉樣品快速取出，真空包裝后置于37 ℃恒溫恒濕培養箱內，2 d后取出，取樣測定鹵牛肉菌落總數、揮發性鹽基氮值、硫代巴比妥酸值，并測定質構、水分含量，進行感官評價，觀察不同真空冷卻終溫下鹵牛肉的保鮮效果。

同法制作鹵牛肉再真空冷卻，真空室壓力分別設為2 700、2 200、1 700、1 200、700 Pa，冷卻終溫取研究所得最佳冷卻終溫，處理后的樣品置于37 ℃恒溫恒濕培養箱內，2 d后取樣測定各指標(同上)，觀察不同真空壓力對鹵牛肉保鮮的影響。

1.3.3 減菌處理設計與改造

對包材和真空冷卻系統進行減菌處理。

包材減菌處理：參考文獻[16]方法略有調整，采用H2O2+熱處理、H2O2+紫外線處理2種方式對耐高溫真空包裝袋進行處理，以未經處理的為對照。H2O2+熱處理：采用體積分數為30%的H2O2對真空包裝袋內層進行噴霧處理，然后65 ℃干燥；H2O2+紫外線處理：低濃度H2O2(體積分數<1%)噴霧處理真空包裝袋內層，然后30 W紫外線照射處理10 min。按照1.3.1工藝流程制作鹵牛肉，將熟化后的鹵牛肉包裝至處理后的真空包裝袋中，在37 ℃恒溫恒濕培養箱放置2 d后，取樣測定菌落總數、揮發性鹽基氮值和硫代巴比妥酸值。

真空冷卻系統減菌處理：為了避免環境對鹵肉的污染，我們對真空冷卻機進行了改造。

圖1 真空制冷室無菌環境的營造Fig.1 Creation of aseptic environment in vacuum chamber

改造后的真空冷卻系統結構見圖1，在與制冷機真空室(1)連接的空氣壓縮機(11)中間，增加一個凈化空氣裝置(9)，真空制冷后泄壓時，利用空氣壓縮機增加壓力至稍高于大氣壓，以防止泄壓時對熟肉的污染。凈化空氣裝置(9)中裝有H2O2(8)，箱的左上角安裝一支30 W的紫外燈(7)，壓縮空氣通過H2O2和紫外燈雙重殺菌，以達到無菌程度。此外，在鹵牛肉真空制冷前，用75%(體積分數)酒精對真空制冷室噴霧處理(單位體積酒精含量為80 mL/m3)，再用30 W紫外線照射10 min，對真空室除菌，然后將鹵煮后的鹵牛肉樣品趁熱放入真空室內，關閉真空室，打開真空泵調節真空度，制冷運行至設定終溫結束。制冷結束后，關閉真空泵(6)，打開復壓閥(9)、空壓機(11)，帶上滅菌手套，用無菌夾子將鹵牛肉裝入無菌包裝材料中。

按照1.3.1工藝流程制作鹵牛肉，將熟化后的鹵牛肉趁熱放入改造后的真空冷卻機中，采用1.3.2冷卻方法及所得最佳終溫和真空室壓力，真空冷卻后用無菌夾將樣品鹵牛肉裝入減菌處理的包材中真空包裝，此為實驗組，以未經真空冷卻系統減菌處理的自然冷卻組為對照組。樣品置于37 ℃恒溫恒濕培養箱中，2 d后取樣測定鹵牛肉菌落總數、揮發性鹽基氮值和硫代巴比妥酸值。

1.3.4 保質期實驗

采用儲存期加速測試法(ASLT)[17-18]。按照1.3.1工藝制作鹵牛肉，采用1.3.3減菌處理設計及所得最佳減菌處理條件，制得鹵牛肉樣品。將樣品分別置于27 ℃和37 ℃下，以揮發性鹽基氮為指標，每4 d取樣測定揮發性鹽基氮值(Total Volatile Basic Nitrogen, TVB-N)，以TVB-N值達到20 mg/100 g作為腐敗點[19]。

1.4 測定方法

1.4.1 菌落總數

按照GB 4789.2—2016方法測定[20]。

1.4.2 揮發性鹽基氮值(TVB-N)

按照GB 5009.228—2016方法測定[21]。

1.4.3 硫代巴比妥酸值(TBARS)

參考文獻[22]方法測定鹵牛肉中的硫代巴比妥酸值，計算公式如公式(1)：

TBARS=A532-A600)/155/10×72.06×100

(1)

式中：A532、A600分別為波長532 nm、600 nm處的吸光度值。TBARS,以每1 000 g肉中丙二醛的毫克數來表示與2-硫代巴比妥酸反應的物質的量,mg丙二醛/kg樣品。

1.4.4 質構測定

采用物性測試儀測定。彈性及內聚性：將加工后的鹵牛肉，切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的小塊，采用探頭P/36R，測前速度1.00 mm/s，測中速度4.00 mm/s，測試后速度4.00 mm/s，測試間隔時間5.0 s，壓縮比30%；硬度及咀嚼性：取加工后的鹵牛肉，切成6.0 cm×6.0 cm×3.0 cm的塊狀，采用探頭為A/MORS切片型探頭，測前速度2.00 mm/s，測中速度2.00 mm/s，測后速度10.00 mm/s，切割厚度5.0 mm。

1.4.5 水分含量

將樣品破碎后，采用鹵素水分含量測量儀直接測定。

1.4.6 感官評價

由食品專業老師和學生10人(男女各半)組成感官評價小組，對鹵牛肉進行評價，總分100分，從組織狀態、色澤、口感、風味方面進行評價，標準見表1。

1.5 數據分析

數據均以平均數±標準差表示，以SPSS24統計軟件進行方差分析，采用Duncan′s新復極差法進行多重比較。

表1 鹵牛肉感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria of spiced beef

2 結果與分析

2.1 真空制冷對鹵牛肉保鮮的影響

2.1.1 真空制冷終溫的影響

表2 不同真空冷卻終溫下鹵牛肉樣品的菌落總數、TVB-N、TBARS值Table 2 Total number of colonies,TVB-N and TBARS of spiced beef samples at different vacuum cooling final temperatures

注：相同字母表示無差異，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01),下同。

由表2可知，隨著冷卻終溫的降低，鹵牛肉的菌落總數、TVB-N值均隨之降低，以12 ℃為分界線，12 ℃及以下各組之間雖然略有降低，但均無顯著差異(P>0.05)，以上各組(20、16、12 ℃)下降差異極顯著(P<0.01)，說明真空冷卻終溫對微生物生長影響很大，尤其是冷卻終溫較高時。從TBARS值來看，冷卻終溫對鹵牛肉的氧化也有顯著影響，TBARS值隨著冷卻終溫的降低而降低，12～20 ℃間的各組差異極顯著(P<0.01)，溫度較低時差異減少，12 ℃組與8 ℃組差異不顯著(P>0.05)，但與4 ℃組差異顯著(P<0.05)。分析認為，低氧低壓環境對微生物具有一定的抑制作用，制冷終溫的降低延長了微生物在低氧低壓環境下的時間，進一步抑制了微生物生長，同時延緩了氧化反應，這與FENG等[23]的研究一致，他們研究發現，與普通商業冷卻香腸相比，真空冷卻處理后的香腸中乳酸菌、總活菌的生長有較長的延遲時間，從而延緩了微生物生長。馬志英[24]在研究真空制冷技術的應用中，也發現真空制冷技術可以有效防止微生物污染和增殖。

從質構來看，與產品品質關系緊密的質構指標主要為：彈性、內聚性、硬度和咀嚼性，表3表明，真空冷卻終溫對彈性、咀嚼性有一定影響，對內聚性和硬度幾乎沒有影響。

表3 不同真空冷卻終溫下鹵牛肉樣品的質構、水分含量和感官得分Table 3 Texture, moisture content and sensory scores of spiced beef samples at different final temperature of vacuum cooling

彈性方面，隨著冷卻終溫的降低，鹵牛肉彈性有下降趨勢，與冷卻終溫20 ℃相比，8、4 ℃下的彈性下降顯著(P<0.05)，但16～4 ℃各組的彈性無差異(P>0.05)。咀嚼性與彈性相反，隨著冷卻終溫的降低，咀嚼性數值增大，但是到4 ℃時才表現出與20、16 ℃兩組間的顯著差異(P<0.05)，除4 ℃外的各組間無顯著差異(P>0.05)，說明較低的冷卻終溫對質構有不利的影響。水分的變化與之相對應，隨著冷卻終溫的降低，鹵牛肉的水分含量呈下降趨勢，8、4 ℃組下降顯著(P<0.05)，20、16、12 ℃三組間無顯著差別(P>0.05)，這可能是低溫延長了蒸發時間從而增加了水分損失，并引起了質構變化，因為肉塊水分的變化與質構參數有密切關系[25]。由于水分的損失，使得肉塊的彈性減小和咀嚼性增大，這與也陳華等[26]的研究一致，此外低溫本身也增加了肉纖維的硬度。感官上，12 ℃的口感、咀嚼性較好，得分最高。綜合來看，12 ℃的冷卻終溫的保鮮效果優于其他組。

2.1.2 不同真空制冷壓力對鹵牛肉保鮮的影響

隨著真空室壓力的降低，鹵牛肉菌落總數、TVB-N值均呈現下降趨勢(表4)，2 700、2 200、1 700 Pa三組間差異極顯著(P<0.01)，1 700 Pa以下3組差異不顯著(P>0.05)；TBARS值與微生物指標有相同的趨勢。1 200 Pa的真空室壓力，可以很好地起到抑菌和抑制氧化作用。溫紀平等[27]在研究真空調質對小麥表面微生物變化時發現，隨著真空度的增加，微生物數量整體呈下降趨勢。

表4 不同真空冷卻壓力下鹵牛肉樣品的菌落總數、TVB-N、TBARS、質構和水分含量Table 4 Total colony number, TVB-N, TBARS, texture and water content of spiced beef samples under different vacuum cooling pressure

研究還發現，真空室壓力對質構中的咀嚼性有影響，這種影響與水分含量相關，水分減少，咀嚼性有增加趨勢，但對其他質構指標幾乎無影響。

2.3 減菌處理對保鮮的影響

2.3.1 包裝袋減菌處理

包裝袋上附著的微生物會給鹵肉制品帶來污染，對微生物的殺菌處理是生產上的重要一環。實驗結果可知(表5)，與對照組相比，2種處理方式均能極顯著降低微生物污染(P<0.01)，其中H2O2+熱處理方式能更好地起到減菌作用。

2.3.2 真空冷卻系統減菌處理

由表6結果可知，真空冷卻系統減菌處理(即：處理組)的保鮮效果極顯著優于對照組(P<0.01)，對照組的菌落總數是處理組的3倍多，揮發性鹽基氮也高出近3倍，同時氧化也在高速進行，而減菌處理效果很好。

表5 包裝材料減菌處理后鹵牛肉樣品的菌落總數、TVB-N、TBARS值Table 5 Total colony number, TVB-N, TBARS value of of spiced beef samples after decontamination of packaging material

表6 真空冷卻系統減菌處理后鹵牛肉樣品的菌落總數、TVB-N、TBARS值Table 6 total number of colonies, TVB-N and TBARS values of spiced beef samples after bacteria reduction in vacuum cooling system

2.4 保質期預測

根據表7實測結果，樣品在27 ℃下的保質期為20 d，37 ℃下的保質期為8 d，按公式(1)計算：

(1)

(2)

式中：QS(T1)為貨架期、QS(T2)為27 ℃的保藏時間。

根據公式(2)可得，

因此，經過真空制冷協同減菌處理，但未經二次殺菌處理的鹵牛肉貨架期為：20 ℃、37 d；4 ℃、164 d。

表7 在27 ℃和37 ℃下樣品TVB-N的測定結果 單位: mg/100 g

4 結論

(1)真空制冷能夠有效地降低鹵牛肉的菌落總數、揮發性鹽基氮和硫代巴比妥酸值，起到抑制微生物繁殖，達到一定保鮮作用，真空制冷終溫12 ℃、壓力1 200 Pa時，保鮮效果最好。

(2)真空制冷系統的減菌處理，方法簡單，效果優良，可降低二次污染風險，提高鹵牛肉品質，延長鹵牛肉貨架期。在未經二次殺菌條件下，采用真空制冷協同減菌處理的鹵牛肉貨架期可達：20 ℃、37 d，4 ℃、164 d。