等離子體活性水處理對生鮮牛肉在貯藏過程中品質(zhì)的影響

張婉玉 方維明

摘 要：本文以生鮮牛肉為研究對象，探索等離子體活性水處理對牛肉在貯藏過程中品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，等離子體活性水處理可以顯著降低生鮮牛肉中的菌落總數(shù)，在貯藏過程中，對照組牛肉中微生物的最大生長速率為1.1，顯著高于等離子體活性水處理組0.91（P<0.05），但對牛肉的色澤無顯著影響。

關(guān)鍵詞：等離子體活性水;生鮮牛肉;貯藏;品質(zhì)

Abstract：In order to studied the effect of plasma active water treatment on the quality of food， fresh beef was selected as the research object. Result shown that total plate count of beef was significant decreased after PAW treatment. Maximum growth rate of control group was 1.1， which significant high than PAW group （0.91）P<0.05， however， the color values of beef wasnt significant deterioration compared with control group.

Key words：Plasma active water; Fresh beef; Storage; Quality

中圖分類號：TS251.5+2

牛肉味道鮮美、營養(yǎng)豐富，深受國內(nèi)外消費(fèi)者青睞，目前，我國各大超市牛肉的銷售方式主要是以裸露或托盤包裝為主，易被環(huán)境中的微生物污染，同時牛肉中豐富的水分、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)元素為微生物提供了理想的生長繁殖條件，從而引起生鮮肉品的腐敗變質(zhì)[1]。因此探索適用于生鮮食品的冷殺菌技術(shù)成為現(xiàn)代食品殺菌領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

等離子體是一種電離氣體，是不同于固體、液體和氣體的物質(zhì)的第四態(tài)。在食品領(lǐng)域中常用的等離子體為熱不平衡等離子體也稱為低溫等離子體[2]。等離子體活性水（Plasma Active Water，PAW）是利用低溫等離子體處理液體，如無菌蒸餾水、去離子水、磷酸鹽緩沖液等，使得液體內(nèi)含有如H2O2、OH·、

NO·等活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）、活性氮（Reactive Nitrogen Species， RNS）以及其他以目前的技術(shù)無法檢測到的活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)作用于細(xì)菌，產(chǎn)生殺菌效果[3]。PAW具有殺菌廣譜性高，生產(chǎn)工藝簡便，設(shè)備運(yùn)行成本低等優(yōu)勢，在設(shè)備的清洗，降解農(nóng)殘以及處理污水方面已有所應(yīng)用[4]，但在生鮮肉品中的相關(guān)研究較少。

本實(shí)驗(yàn)以生鮮牛肉為研究對象，探索PAW處理后牛肉在貯藏過程中菌落總數(shù)、色澤、保水性及嫩度的變化規(guī)律，為PAW在生鮮肉品加工領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

1.1.1 材料

生鮮牛肉，本地大潤發(fā)超市;平板計(jì)數(shù)瓊脂，青島海博生物技術(shù)有限公司;聚丙烯托盤，和盛吸塑包裝有限公司;聚乙烯薄膜，脫普日用化學(xué)品有限公司。

1.1.2 儀器

CR-400型全自動色差儀，柯尼卡美能達(dá)控股公司;TCM高壓交流電源模塊，大連思曼科技有限公司;C-LM3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀，北京布拉德科技發(fā)展有限公司;200JR拍擊式均質(zhì)器，冠森生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)操作流程

PAW制備→生鮮牛肉分割→牛肉浸泡→托盤包裝→4 ℃冷藏→指標(biāo)測定。

1.2.2 PAW的制備

將裝有1 000 mL去離子水的玻璃器皿置于等離子體發(fā)生腔中，在5 kV，25 kHz條件下處理時間5 min。

處理后室溫條件下遮光儲藏。

1.2.3 生鮮牛肉分割及PAW處理

除去生鮮牛肉表面的脂肪及筋膜，置于PAW中（空白對照組采用去離子水浸泡），浸泡2 min后取出并置于含有吸水墊的托盤中，聚乙烯薄膜塑封，4 ℃冰箱中冷藏。

1.2.4 菌落總數(shù)測定

用無菌刀取25 g牛肉置于均質(zhì)袋中，加入225 mL無菌生理鹽水，均質(zhì)器2 次/s條件下均質(zhì)40 s，梯度稀釋后涂布于平板計(jì)數(shù)瓊脂，37 ℃培養(yǎng)48 h后，計(jì)數(shù)。

1.2.5 生長動力學(xué)模型

采用Baranyi&Roberts模型擬合生鮮牛肉中微生物的生長趨勢，具體公式見式（1）（2）：

（1）

（2）

式（1）（2）中：Nt-t時菌落總數(shù)，log CFU/g;N0-初始菌落總數(shù)，log CFU/g;μmax-最大生長速率，1/t;λ-遲緩期持續(xù)時間，d。

1.2.6 肉色測定

采用色差儀讀取牛肉的L*、a*和b*值，計(jì)算色彩角（Hue angle，h）和色度值（Chroma，C*）。高鐵肌紅蛋白含量測定參考Krzywicki等[5]方法并略做改動。

2 結(jié)果與分析

2.1 PAW對生鮮牛肉菌落總數(shù)的影響

PAW處理對生鮮牛肉貯藏過程中菌落總數(shù)的影響如圖1所示。在生鮮牛肉的整個貯藏過程中，PAW處理組的菌落總數(shù)都顯著低于水處理組（P<0.05）。與水處理組相比，PAW處理使生鮮牛肉中的初始菌落總數(shù)顯著下降了0.32 log CFU/g;在貯藏第8 d，PAW處理組菌落總數(shù)為7.37 log CFU/g，水處理組菌落總數(shù)為8.24 log CFU/g，差異顯著（P<0.05）。PAW中含有OH·、H2O2、O2-等具有強(qiáng)氧化性的殺菌物質(zhì)，研究人員普遍認(rèn)為這些ROS可以氧化微生物細(xì)胞膜中的磷脂、蛋白質(zhì)等生物大分子，造成細(xì)胞膜功能的喪失，細(xì)胞膜通透性破壞，細(xì)胞內(nèi)容物流出，最終導(dǎo)致微生物死亡[3];同時PAW中含有NO2-、NO3-等酸性物質(zhì)，研究認(rèn)為，酸性條件下可以加強(qiáng)部分ROS的氧化能力，從而增強(qiáng)PAW的殺菌性能[4]。

采用Baranyi&Roberts模型對生鮮牛肉貯藏期菌落總數(shù)進(jìn)行動力學(xué)分析，其R2在0.989 7～0.998 7范圍內(nèi)，RMSE在0.070～0.232范圍內(nèi)（見表1），相關(guān)系數(shù)較高，表明擬合程度較好，可以通過擬合值較準(zhǔn)確的反應(yīng)真實(shí)值[6]。通過生長預(yù)測曲線發(fā)現(xiàn)，水處理組經(jīng)過2.4 d左右，牛肉中的菌落總數(shù)開始>4.0 log CFU/g，

而PAW處理組約3.4 d達(dá)到4.0 log CFU/g。我國肉類標(biāo)準(zhǔn)一般認(rèn)為，4 log CFU/g以下為新鮮肉，4～6 log CFU/g

為次鮮肉，超過6 log CFU/g為變質(zhì)肉[7]。經(jīng)過4.4 d左右，水處理組中菌落總數(shù)超過6 log CFU/g，而PAW處理組需要5.7 d。

表1表示生長預(yù)測曲線的動力學(xué)參數(shù)，與水處理組相比，PAW處理可以延長生鮮牛肉中微生物的遲緩期，但差異不顯著（>0.05）。PAW處理可以顯著降低生鮮牛肉貯藏過程中微生物的最大生長速率（水處理組為1.1，PAW處理組為0.91）。由此可見，PAW處理可以有效殺死生鮮牛肉中部分微生物，同時顯著降低貯藏過程中微生物的最大生長速率，從而達(dá)到延緩生鮮牛肉中微生物生長繁殖速度的目的。

2.2 PAW處理對生鮮牛肉色澤的影響

牛肉的銷售貨架期主要受肉色變化的限制，研究顯示，肉色的改變往往發(fā)生在肉品發(fā)生微生物腐敗變質(zhì)前[8]。產(chǎn)品的色澤是消費(fèi)者判斷產(chǎn)品新鮮程度的首要因素，肉色被認(rèn)為是影響消費(fèi)者購買欲的第一質(zhì)量屬性[9]。因此，研究PAW處理對生鮮牛肉肉色的影響。如表2所示，在貯藏過程中，PAW處理組與水處理組生鮮牛肉的L*值、a*值和b*值無顯著差異，但PAW處理會造成a*值的下降（P>0.05）。h值代表顏色的呈現(xiàn)能力，在0°～90°范圍內(nèi)表示由紅到黃的變化。從表2中可以看出，水處理組和PAW處理組生鮮牛肉在貯藏過程中，紅色呈現(xiàn)度逐漸下降，黃色呈現(xiàn)度逐漸升高，但兩處理組之間差異不顯著（P>0.05）。C*值代表顏色的飽和指數(shù)，表示顏色的明亮程度或鮮艷程度，通過表2可知，隨著生鮮牛肉貯藏時間的增加，C*逐步減小（P<0.05），但兩種處理方式之間無顯著性差異（P>0.05）。生鮮牛肉中顏色的變化主要是由肌紅蛋白的形態(tài)變化引起的，氧合肌紅蛋白呈現(xiàn)出鮮紅色，隨著貯藏過程的進(jìn)行，氧合肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白，呈現(xiàn)出不新鮮的褐色[10]。結(jié)果表明，不同處理方式對生鮮牛肉中高鐵肌紅蛋白的含量影響顯著（P<0.05）。PAW處理組中高鐵肌紅蛋白含量在貯藏0、2、6、8 d顯著高于水處理組。PAW中含有大量的ROS，ROS可以氧化肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白，從而引起高鐵肌紅蛋白含量的提高[11]。

3 結(jié)論

試驗(yàn)主要是探索PAW處理對生鮮牛肉貯藏過程中菌落總數(shù)及其食用品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，PAW處理可以顯著殺死牛肉表面的部分微生物，降低貯藏過程中微生物的最大生長速率，從而顯著延長產(chǎn)品的貨架期。PAW對生鮮牛肉的L*、a*、b*、C*、h都無顯著影響。綜上所述，PAW處理對生鮮牛肉具有較好的抗菌作用，延緩生鮮牛肉中微生物的生長繁殖速度，并且對產(chǎn)品的色澤無顯著的影響。

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