復合抗氧化劑處理對五香牛肉低溫貯藏品質的影響

陳洪生，國 慧，刁靜靜，劉 歡，張根生

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江八一農墾大學國家雜糧工程技術研究中心，黑龍江大慶 163319；3.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150076）

五香醬牛肉是我國傳統的醬鹵肉制品，其風味獨特、營養美味備受消費者喜愛。近年來人們對食品營養、安全需求的日益提高，對食品品質、風味、安全性的需求也日益增加。但是對于肉制品而言，在一定貯藏條件下多會因前期加工工藝或處理方法不當導致脂肪、蛋白質等成分發生氧化、制品中亞硝酸鹽含量超標，甚至導致致癌物質亞硝胺的產生，這已成為傳統肉制品工業化推廣中亟需解決的關鍵技術問題。因此如何延長肉制品的貨架期、提高產品貯藏期間的安全性、降低合成抗氧化劑的使用量已成為國內外肉制品研究領域研究的熱點。

近年來，傳統肉制品的貯藏保鮮技術已進行了廣泛的研究，如殺菌、真空包裝、氣調包裝、添加抗氧化劑或者低溫貯藏等方式[1]。其中添加抗氧化劑已是肉制品中最為常見的延長貨架期的方式，但是隨著消費者對化學合成抗氧化劑和抗生素等產品的抵觸，天然抗氧化劑越來越受到研究者的關注。常用的天然抗氧化劑包括乳酸鏈球菌素、丁香、迷迭香、茶多酚、溶菌酶等[2]。到目前為止，越來越多的研究證實單一的天然抗氧化劑可以較好地延長肉制品的保質期。Shahbazi等[3]用乳酸鏈球菌素（Nisin）處理牛肉后，生牛肉餅在貯藏期間微生物呈現下降的趨勢，并且說明Nisin是食品中潛在的防腐劑和抑菌劑。Sharma等[4]研究在雞肉香腸中添加不同濃度組合的丁香、肉桂、百里香精油后對凍藏后其產品感官及貯藏的穩定性的影響，發現丁香精油可顯著降低產品的TBARS值，并且肉桂精油具有較好的抑菌特性。天然抗氧化劑乳酸鏈球菌素在食用后容易被消化道中蛋白酶分解為氨基酸，因此其食用安全性較高，與亞硝酸鹽結合使用具有更好的效果[5]。迷迭香通過淬滅單線態氧、切斷類脂物自動氧化連鎖反應等發揮抗氧化作用，并且因丁香和肉桂具有較強抗氧化活性使其在肉制品防腐保鮮中應用較多。這些研究均說明天然抗氧化劑可延長肉制品的貨架期，且安全性高。但是單一的天然抗氧化劑由于其抑菌成分以及對微生物的作用效果比較單一，貯藏期間的抑菌效果和品質穩定性變化較大。因此亟需探索更安全、更穩定的天然防腐劑配方。

本課題組前期的研究已發現在在肉制品體系中，單一的抗氧化劑效果沒有復合抗氧化劑的效果好[6]。因此，本試驗以五香牛肉為研究對象，以工業化加工過程為主線，研究不同的天然抗氧化劑對牛前腱貯藏期間安全品質的影響，以分析五香牛肉在貯藏過程中品質變化的規律，為五香牛肉的生產貯藏提供技術指導，也為復合抗氧化劑在生產中的應用提供理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛前腱 黑龍江大莊園肉業集團有限公司；2-硫代巴比妥酸 BR，國藥集團化學試劑有限公司；亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、無水對氨基苯磺酸 AR，沈陽市華東試劑廠；四硼酸鈉 AR，天津永晟精細化工有限公司； N-1-奈乙二胺鹽酸鹽、亞硝酸鈉 AR，遼寧泉瑞試劑有限公司；無水硫酸鈉 GR，天津市科密歐化學試劑有限公司；二氯甲烷 色譜純（HPLC），天津市大茂化學試劑廠；N-亞硝基二甲胺 標準品，美國o2si公司；乳酸鏈球菌素 浙江新銀象生物工程有限公司；風干碎迷迭香 福克斯食品有限公司；肉桂、丁香 大慶-北京華聯超市。

CR-410 色彩色差計 日本KONICA MINOLTA公司；VTS-42真空滾揉機 美國BIRO公司；SPECORD 210 plus紫外可見分光光度計 德國Analytikjena公司；肌肉pH測定儀 德國MATTHAUS公司；5810 R離心機 德國Eppendorf AG公司；GC-2010氣相色譜儀 日本島津；TTL-DCII型氮吹儀 北京同泰聯科技發展有限公司；R-210旋轉蒸發儀 瑞士步琪。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 取新鮮牛前腱10 kg，鹽水注射加入腌制劑（0.02%砂仁、0.06%大料、0.10%肉桂、0.10%小茴香、0.04%花椒、0.04%丁香、0.04%草果、0.03%良姜、0.04%豆蔻、0.32%蒜、0.40%蔥、0.32%姜）并在真空度為68 kPa條件下進行真空間歇滾揉工藝，一個周期為工作15 min，間歇5 min，滾揉后于4 ℃左右溫度下腌制24 h，取腌好后的牛肉沸水預煮9 min，預煮結束后加入五組復配的天然抗氧化劑，第一組（對照組）處理的組合為0% 乳酸鏈球菌素（Nisin）+0%丁香（clove）+0% 迷迭香（rosemary）+0% 肉桂（cassia），第二組處理為0.05% 乳酸鏈球菌素+0.05% 丁香+0.12% 肉桂，第三組處理為0.05%乳酸鏈球菌素（Nisin）+0.05%丁香+0.03% 迷迭香，第四組處理為0.05% 丁香+0.03% 迷迭香+0.12% 肉桂，第五組處理為0.05%乳酸鏈球菌素（Nisin）+0.05% 丁香+0.03% 迷迭香+0.12% 肉桂，蒸煮3.5 h，二次包裝后85 ℃水浴中二次殺菌30 min。最后于低溫4 ℃條件下貯藏待后續的研究試驗。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 紅度值測定 采用CR-410色彩色差計，光源為D65，對設備以白板校準后，測定肉樣品至少三個位點的紅色度a*（正數代表紅色，負數代表綠色），該值越高說明肉顏色越好。

1.2.2.2 pH的測定 對肌肉pH測定儀設備進行校準，校準后直接插在樣品中心進行測定。

1.2.2.3 TBARS的測定 參照Kang等[7]和Lynn等[8]的方法。稱取0.4 g肉樣，加入3 mL TBA（硫代巴比妥酸）溶液，15 mL TCA（三氯乙酸）-HCl溶液，加入0.05 mL三滴抗氧化劑（BHT），均質，沸水浴30 min，冰水冷卻。取上述溶液5 mL，加5 mL氯仿，3000 r/min 下離心 10 min，取上清液 532 nm 下測吸光值。

式中，A532—溶液吸光度；m—樣品質量（g）；9.48—常數。

1.2.2.4 菌落總數的測定 按照GB4789.2-2016中的方法進行測定。

1.2.2.5 TVB-N的測定 參照Zhang等[9]的測定方法。稱取10 g樣品放入150 mL的帶塞三角瓶，加入100 mL蒸餾水，室溫振搖30 min，用WhatmanⅡ號濾紙進行過濾，濾液4 ℃備用。分別取1.00 mL樣液和飽和碳酸鉀滴入三角瓶中，密封后將其于桌面上輕輕轉動，使樣液與堿液混合，然后吸取1 mL混合樣液與0.05 mL混合指示液（1份甲基紅乙醇溶液與5份溴甲酚綠乙醇溶液臨用時混合）混合，37 ℃密封反應2 h，用0.01 N鹽酸標準溶液或硫酸標準溶液進行滴定，同時做試劑空白試驗。記錄數據。

式中，V1—樣液消耗鹽酸標準滴定溶液的體積（mL）；V2—試劑空白消耗鹽酸標準滴定溶液的體積（mL）；0.01—鹽酸標準滴定溶液的濃度（mol/L）；14—滴定1.0 mL鹽酸[ c（HCL）=1.000 mol/L]標準滴定溶液相當的氮的質量（g/mol）；m—試樣質量（g）。

1.2.2.6 亞硝酸鹽殘留量的測定 按照GB 5009.33-2016中的分光光度法測定。

1.2.2.7 感官評價 感官評定參考Zhang等[9]并作適當修改，感官評定由感官評定小組在感官評價室完成，感官評價小組由8位受過培訓的人員組成。感官評價的指標包括五香牛前腱的顏色、風味、組織狀態、滋氣味和總體可接受性。評價指標采用7分制。1分為最低，7分為最高，總分35分。

1.3 數據處理

每個試驗重復3次，結果表示為“平均數±標準差”，數據統計分析采用Statistix 8.1軟件中的Linear Models程序進行，差異顯著性（P<0.05）分析使用Tukey HSD程序，采用Sigmaplot 12.5 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間紅度值的影響

a*代表產品的鮮艷顏色，a*越大表示產品顏色越好，由表1可知，貯藏期間產品的紅度值（a*）呈現下降的趨勢，對照組處理1第0 d其a*為17.16與處理2（17.22）、處理3（17.07）、處理4（16.11）差異不顯著（P>0.05），但是顯著小于處理5的a*19.79（P<0.05），貯藏第60 d處理1的a*為11.65，顯著低于處理2（14.32）和處理5（14.51）的a*（P<0.05）。貯藏進行過程中肌內膜上脂肪氧化形成的羰基可以與肌肉蛋白褐色色素中的自由基發生反應，加速褐色素物質的形成，進而造成肌肉的a*下降[10]。處理5的五香牛肉產品在0～30 d內其a*下降不顯著（P>0.05），貯藏45 d時開始發生顯著變化（P<0.05），其效果優于其他四個處理組，這可能是由于復合天然抗氧化劑乳酸鏈球菌素、丁香、迷迭香、肉桂協同發揮了保鮮作用。Huang等[11]發現添加肉桂后的豬肉糜在4 ℃貯藏下，脂肪氧化變慢其顏色的劣變程度也變緩。產品貯藏過程中微生物的生長消耗五香牛肉中殘留的氧氣，會促進高鐵肌紅蛋白(Metmyoglobin，MetMb) 的形成[12]。而此時復合添加劑中的乳酸鏈球菌素可利用離子間的相互作用及其分子的C末端、N末端對微生物細胞膜結構產生作用，導致細胞內物質泄漏，導致細胞解體死亡，減慢由此造成的肉顏色下降等不良現象。

表1 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間紅度值的影響Table 1 Effect of different antioxidant treatment on a* of beef during storage

表2 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間pH的影響Table 2 Effect of different antioxidant treatment on pH of beef during storage

2.2 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間pH的影響

表2反映的是不同復合抗氧化劑處理對產品貯藏期間pH的影響。pH大小直接影響肉制品中微生物的生長狀況，這是由于微生物細胞膜的電荷性質以及細胞中蛋白質易受氫離子濃度的影響。由表可知產品在貯藏期間pH的變化是波動的，貯藏0 d時，各處理組之間無顯著性差異（P>0.05），在貯藏0～30 d，產品pH整體呈現下降趨勢，這可能是由于在真空包裝條件下，微生物主要以無氧酵解進行代謝活動，產生的CO2溶解在肉表面形成碳酸，造成了pH的降低[13]，pH的降低，抑制了腐敗菌對蛋白質的分解，從而減少了胺類等亞硝胺前體物質的產生[14]。產品中的微生物通過代謝將產品中的糖類等物質分解成乳酸等酸性物質（或食品原料本身酶的消化作用），隨著貯藏過程的進行，肉中的蛋白質被分解為氨和胺類化合物等堿性物質，pH有升高的趨勢[15]。貯藏60 d時對照組處理1的pH最大為6.47，顯著高于第二組（6.40）與第五組（6.37）（P<0.05）。總體而言，在貯藏期間不同復合抗氧化劑處理組的產品pH無明顯的差異。

2.3 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間硫代巴比妥酸值（TBARS）的影響

表3反映的是不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間TBARS值的影響。由表可知，TBARS值在五香醬牛肉貯藏期間呈現波動變化，但總體是上升的趨勢，即隨著貯藏時間的延長，其TBARS值顯著升高。貯藏0 d時各處理組之間無顯著性差異（P>0.05），隨著貯藏時間的延長，各處理組的TBARS值呈逐漸升高的趨勢。而五個處理組之間相比，復合抗氧劑處理組的TBARS值明顯低于對照組，尤其是第五組的抑制氧化效果最顯著（P<0.05）。可見乳酸鏈球菌素、丁香、迷迭香、肉桂協同復合作用時對產品的保鮮效果較佳。研究已證實乳酸鏈球菌素可對微生物細胞產生吸附形成“穿膜”孔道[16]，迷迭香能通過捕獲過氧自由基來抑制過氧化鏈式反應的發生[17]，丁香中的丁香油和肉桂中的揮發油等抗氧化活性成分會對產品具有良好的殺菌和抗菌作用[18]。因此，第五組的復合抗氧化劑具有較好的抑制氧化效果（第五組60 d的TBARS值為0.30 mg/kg），其顯著小于同一貯藏時間的其它處理組（P<0.05）。這與Armenteros等[19]的研究結果一致。Armenteros等[19]研究丁香、肉桂、大蒜油處理火腿，貯藏在?80 ℃條件下，TBARS在30～150 d的趨勢總體也呈上升的趨勢。貯藏過程中第15～30 d TBARS值出現波動的原因可能是由于次級產物丙二醛與氨基相互作用生成1-氨基-3-氨基丙烯，導致TBARS值下降，且貯藏過程中五香牛前腱的保鮮效果與王梓昂[20]的研究結果一致。以上研究結果表明乳酸鏈球菌素、丁香、迷迭香和肉桂等天然保鮮劑復合協同保鮮可顯著降低產品在貯藏期間的TBARS值。

2.4 不同保鮮劑對貯藏期間產品菌落總數的影響

微生物在產品貯藏期間會發生復雜的變化，同時產生相應的化合物，這些生成物使食品發生變質的同時還會危害消費者的健康狀況，如硫化物、生物胺、醇、酮、有機酸的產生。由表4可知，在貯藏期間，各個天然保鮮劑處理組對五香牛前腱的菌落總數影響是不同的，在同一貯藏時間，對照組的菌落總數高于其它處理組，貯藏0 d時，各處理組之間無顯著性差異（P>0.05），隨著貯藏時間的延長，菌落總數呈現增加的趨勢，而且從表中數據可知，貯藏15 d時，第五組的菌落總數顯著小于第二組、第三組、第四組的菌落總數（P<0.05），可見復合保鮮第五組的0.05%乳酸鏈球菌素+0.05% 丁香+0.03% 迷迭香+0.12%肉桂的保鮮效果好于其它處理組。

2.5 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間揮發性鹽基氮值（TVB-N）的影響

表5反映的是不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間TVB-N的影響。 揮發性鹽基氮是細菌分泌的蛋白酶對蛋白質的分解作用，此過程中可產生胺類等堿性含氮物質[21]。由表5可知，隨著貯藏時間的延長，產品中微生物的生長速度逐漸加快，TVB-N的數值也相應提高。0 d時，各處理組之間無顯著性差異（P>0.05）。隨著貯藏時間的延長，各處理組的TVB-N總體上均高于0 d。其中在同一貯藏時間下，加入抗氧化劑的處理組較對照組明顯降低，其中第五組的TVB-N明顯低于其他處理組。這可能是由于第五組中的乳酸鏈球菌素的抑菌效果和迷迭香、丁香、肉桂中抗氧化組分發生協同作用，從而起到較為明顯的抑制效果。相關研究中 Sharma等[22]等同樣發現用丁香、肉桂、圣羅勒、百里香處理過的雞肉香腸在?18 ℃的貯藏過程中與對照組相比，發現丁香的加入使產品的氧化速率放慢。而且結合表4和表5的研究結果得出，隨著貯藏時間的延長，菌落總數呈顯著增長，研究證實隨著微生物的增長，其分解蛋白質等含氮有機物的能力也隨之增強，這可能導致產品的TVB-N數值加速増長，這與丁婷等的研究結果一致[23]。試驗結果同時也說明了表2在貯藏后期pH上升的可能原因。五香牛肉貯藏較前期（0～15 d），揮發性鹽基氮含量變化不顯著（P>0.05），這可能歸因于低溫滅菌后產品殘留微生物分解蛋白質的能力還很弱，而且牛前腱基質本身具有的緩沖能力，中和了一部分堿性物質所致，在貯藏期15 d后其含量開始上升，可能與微生物增殖造成蛋白質分解，致使堿性含氮物質開始發生積累現象有關[24]。30 d時，第五組的TVB-N仍優于其他處理組，且差異顯著（P<0.05）；60 d時，第五組的TVB-N與其他組在45 d時的效果相似，該結果說明第五組多種天然抗氧化劑協同保鮮作用較好。

表3 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間硫代巴比妥酸反應物值（mg/kg）的影響Table 3 Effect of different antioxidant treatment on thiobarbituric acid-reactive substances (mg/kg) of beef during storage

表4 不同保鮮劑處理對五香牛前腱貯藏期間菌落總數（lg（CFU/g））的影響Table 4 Effect of different antistaling agent on total viable count(lg(CFU/g)) of spiced bovine fore shank during storage

表5 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間揮發性鹽基氮值（mg/100 g）的影響Table 5 Effect of different antioxidant treatment on total volatile basicnitrogen(mg/100 g) of beef during storage

2.6 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間亞硝酸鹽殘留量的影響

表6反映的是不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間亞硝酸鹽殘留量的影響。亞硝酸鹽對微生物的增殖具有抑制作用，與食鹽并用可增加抑菌效用，但是過多的攝入亞硝酸鹽會引起血紅蛋白轉變為正鐵血紅蛋白，造成機體失去攜氧功能，但亞硝酸鹽具有的抑制肉毒梭狀芽孢桿菌產生肉毒素的特殊作用使其在食品中較難替代[25]。由表可知亞硝酸鹽殘留量隨著貯藏時間的延長呈現減少的趨勢，貯藏0 d時各處理組的亞硝酸鹽殘留量差異不顯著（P>0.05），但復合抗氧化劑處理組與對照組相比，亞硝酸鹽殘留量高于復合抗氧化劑處理組，這可能是由于迷迭香、肉桂、丁香等植物抗氧劑中存在的抗氧化成分二萜酚類化合物（phenolic diterpenes）以及其具有的提供氫原子中斷自由基鏈式反應的作用均對亞硝酸鹽的含量有降低的作用。隨著貯藏時間的延長，亞硝酸鹽殘留量也逐漸降低，這是由于在貯藏過程中，肉制品中的微生物能將亞硝酸鹽分解為NO，NO與肌紅蛋白反應形成穩定的呈色絡合物，同時亞硝酸根還會與巰基物質發生發生反應，從而降低了亞硝酸鹽的殘留量。貯藏60 d時，第一組（對照組）的亞硝酸鹽殘留量最高為1.42 mg/kg，顯著低于貯藏0 d的亞硝酸殘留量（P<0.05），第五組的亞硝酸鹽殘留量為1.29 mg/kg，也顯著低于0 d（P<0.05）。

表6 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間亞硝酸鹽殘留量（mg/kg）的影響Table 6 Effect of different antioxidant treatment on residual content of nitrite (mg/kg) of beef during storage

表7 不同抗氧化劑處理對牛肉貯藏期間感官品質的影響Table 7 Effect of different antioxidant treatment on sensory quality of beef during storage

2.7 不同抗氧化劑處理對產品貯藏期間感官評定的影響

由表7可知，不同抗氧化劑處理對不同的貯藏期間內的產品的感官評價顯著不同（P<0.05），隨著貯藏過程的延長，顏色、風味、狀態、滋氣味、總體可接受性整體呈現下降的趨勢，且每組樣品的0 d和60 d之間都存在差異顯著性（P<0.05）。對于相同貯藏期間不同處理組來說，0～15 d期間各處理組之間總體可接受性差異不顯著（P>0.05）。顏色在45 d時第一組和第五組之間存在差異顯著性（P<0.05），45 d時，第一組、第四組兩組與第五組的組織狀態之間差異顯著（P<0.05），第二組、第五組兩組與第一組的總體可接受性存在顯著差異（P<0.05）；60 d時，第一組和第五組總體可接受性之間差異顯著（P<0.05）。這可能是因為，蛋白質貯藏過程中，蛋白質和醛類相互作用導致蛋白質變性和聚集，使肉制品發生品質的變化[26]。肉中脂肪發生氧化時，肉中的多不飽和脂肪酸、色素、脂溶性維生素減少，產生酸敗味，從而影響肉制品的品質。

3 結論

本研究結果表明在低溫貯藏條件下使用使用不同的天然抗氧化劑對五香醬牛肉的貨架期有一定的影響。與第一組相比，不同復合天然抗氧劑對五香牛肉的微生物、TVB-N、pH、TBARS值和感官指標均具有積極作用。其中第五組0.05 %乳酸鏈球菌素（Nisin）+0.05% 丁香+0.03% 迷迭香+0.12% 肉桂復合抗氧化劑的保鮮效果最好，感官評價指標最高。與對照組相比，60 d時，第五組的TBARS值為（0.30±0.01）mg/kg，在60 d時揮發性鹽基氮值為（12.08±0.21）mg/100 g，菌落總數為（3.81±0.04）lg（CFU/g），差異顯著（P<0.05）；感官評定分析結果也同樣得出：60 d時第五組的總體可接受性顯著高于對照組（P<0.05）。因此，本文的研究結果表明不同天然抗氧化劑復合可作為提高五香牛肉貨架期的良好防腐保鮮劑。