果膠-迷迭香精油復合膜協同冰溫貯藏對牛肉保鮮的影響

李維正，楊麗華，韓玲*，余群力，郭宗林，林娟，張偉

1(甘肅農業大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州，730070)2(甘肅康美現代農牧產業集團有限公司，甘肅 臨夏，731500)

牛肉富含多種營養物質，且脂肪含量低，受到廣大消費者青睞，同時營養物質也給微生物生長繁殖提供了良好的環境，導致牛肉極易腐敗變質，使牛肉在貯藏、銷售過程中貨架期較短[1]。目前，冷鮮肉的貯藏運輸主要是傳統的冷藏和凍藏，分別存在貨架期短和解凍時牛肉品質下降的問題[2]。冰溫保鮮是將食物貯藏在0 ℃到冰點以上的溫度，這樣既不會破壞食物本身的組織結構和代謝活動，又能抑制微生物的生長，而且減緩了營養物質的損失，盡可能保持食物原有的品質[3]。MURASE[4]研究表明在冰溫下保存食物可以防止細胞的破壞，抑制有害微生物的活動并延長保存期。關文強等[5]研究指出冰溫條件貯藏(-2.5 ℃)牛肉保鮮期時長是冷藏(4 ℃)條件下的2倍，能將保鮮期延長至24 d。

可食性復合膜能夠有效減少冷鮮肉汁液流失和微生物污染，且易于降解，不會造成環境污染，符合當今人們對環保的要求[6-7]。添加天然保鮮劑的薄膜不僅具有良好的保鮮效果，還具有緩釋作用，減少了對牛肉氣味的影響[8]。OJAGH等[9]制備了含有肉桂精油的殼聚糖抗菌膜，提高了其抗菌性能。鄭玉璽等[10]研究發現添加荔枝木精油的可食膜可有效延長冷鮮雞肉的貨架期。可食膜包裝和冰溫保鮮作為近幾年冷鮮肉及果蔬保鮮的新技術已有報道，但2種保鮮技術結合對冷鮮肉類保鮮效果的研究卻鮮有報道。

本研究以牛背最長肌為試驗材料，將復合膜與冰溫貯藏技術相結合，通過測定牛肉在不同貯藏期pH，肉色，菌落總數，揮發性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)及硫代巴比妥酸反應物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)值的變化，并結合感官評價，探究不同濃度迷迭香精油復合膜協同冰溫保鮮對牛肉的保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉采自甘肅康美現代農牧產業集團有限公司，選取生長發育良好、健康無病、年齡3～4歲的西門塔爾牛。屠宰經4 ℃排酸72 h后取牛胴體中部背最長肌包裝后冷藏運回實驗室測定。果膠，北京索萊寶科技有限公司；迷迭香葉，泰州市美食佳食品有限公司；氧化鎂、硼酸、氯化鈉、2-硫代巴比妥酸、鹽酸、三氯乙酸等，均為分析純，天津市光復科技發展有限公司。

1.2 儀器與設備

QL-HWHS-100L可程式恒溫恒濕試驗箱，合肥安科環境試驗設備有限公司；Testo-205pH計，上海德圖儀器有限公司；Konica CR-10色差計，柯尼卡美能達光電股份有限公司；鑫思特HT-9815便攜式數顯溫度計，東莞鑫泰儀器儀表有限公司；SP-756P紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司；K9840自動凱氏定氮儀，濟南海能儀器股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 迷迭香精油制備

稱取迷迭香葉100 g粉碎后過80目篩，置于3 000 mL蒸餾燒瓶中，加入1 000 mL蒸餾水微沸蒸餾2 h，分離收集得到迷迭精油。

1.3.2 果膠-迷迭香精油復合膜制備

稱取3 g果膠溶于100 mL去離子水中，在50 ℃水浴條件下攪拌至果膠完全溶解，甘油含量為2%(質量分數)，分別加入1.5%，2.0%，2.5%(體積分數，以果膠溶液體積為準)迷迭香精油乳化10 min，靜置達到自然脫氣，用流延法將膜液倒入20 cm×20 cm平板模具中，室溫放置72 h成膜，揭膜得到不同精油含量復合膜。

1.3.3 肉樣處理

在超凈工作臺無菌條件下剔除肉樣可見筋膜及脂肪，并將肉樣分割成約5 cm×5 cm×3 cm的肉塊。

1.3.4 試驗設計

對照組肉樣冰溫貯藏：[(-1.3±0.1) ℃，ice temperature storage, ITS]; 處理組用復合膜將肉樣包裹后冰溫貯藏: 冰溫貯藏+1.5%復合膜(ice temperature storage & 1.5%composite film, 1.5% ICF)、冰溫貯藏+2.0%復合膜(2.0% ICF)、冰溫貯藏+2.5%復合膜(2.5% ICF)。具體如圖1所示。測定其0、3、6、9、12、15、18、21、24、27 d的pH值、色度、菌落總數、TBARS值、TVB-N含量并進行感官評價。

a-包裹后肉樣；b-冰溫貯藏圖1 包裹后肉樣及其冰溫貯藏Fig.1 Meat samples of wrapped and storage at ice temperature

1.3.5 測定指標

1.3.5.1 牛肉冰點溫度測定

參照孫天利[3]的方法，采用凍結法測定肉樣冰點。將肉樣切割成約5 cm×5 cm×3 cm大小，將便攜式數顯溫度計探頭插入肉樣中心并置于-18 ℃冷柜，從0 ℃開始記錄肉樣中心溫度變化，每分鐘記錄1次數據。

1.3.5.2 pH測定

用便攜式pH計對肉樣進行測定。將探頭插入到肉樣中，使其電極與肌肉組織充分接觸，待pH計讀數穩定后記錄。

1.3.5.3 色度測定

參照楊斌等[1]的方法，并稍作修改。將肉樣橫斷面在室溫條件下自然氧合30 min，校準色差計后垂直于肉樣橫斷面測定L*(亮度)、a*(紅度)和b*(黃度)。

1.3.5.4 菌落總數測定

參照GB/T 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數測定》[11]，肉樣選取合適的稀釋倍數進行培養計數。

1.3.5.5 TBARS值測定

參照GB/T 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》[12]分光光度法測定。

1.3.6.6 TVB-N含量測定

參照GB 5009.228—2016《食品安全國家標準 食品中揮發性鹽基氮的測定》[13]半微量定氮法測定。

1.3.5.7 感官評價

參考關文強等[5]的方法，并略作修改。選擇本實驗室經過感官評價訓練的15名人員，對肉樣色澤，氣味，彈性及黏性進行評分，每項指標滿分為10分，見表1，綜合得分為4項指標平均得分。

表1 感官評分標準Table 1 Sensory scoring standards

1.4 數據統計分析

試驗平行次數為3～5次，數據用Excel軟件進行統計與分析，SPSS 22.0 Duncan′s多重比較分析顯著性(P<0.05)，結果用平均值±標準差表示，Origin 9.0繪圖。

2 結果與分析

2.1 牛肉冰點溫度的確定

冰溫是指從0 ℃到食物初始結冰點的溫度范圍，大多數食物的初始結冰點范圍在-0.5～-2.8 ℃[3]。牛肉冰點是牛肉進行冰溫試驗的關鍵參數，圖2為牛肉凍結溫度曲線，牛肉中心溫度在前23 min內迅速下降至-1.4 ℃，達到牛肉的過冷點，隨后在-1.4 ℃維持 5 min 后回復到-1.3 ℃，這一過程稱為過冷現象[14]，此時樣品放出潛熱達到牛肉的凍結點。隨后33 min在-1.4～-1.3 ℃波動，之后溫度迅速下降，肉樣開始凍結。因此，將-1.3 ℃作為牛肉冰溫貯藏溫度。

圖2 牛肉中心溫度變化曲線圖Fig.2 The center temperature change curve of beef注：圖中大寫字母不同表示同一貯藏時間不同處理間 差異顯著(P<0.05)(下同)

2.2 牛肉貯藏期間pH值的變化

pH的變化可以反映牛肉品質的變化[15]。不同處理組牛肉隨貯藏時間pH變化如圖3所示，牛肉初始pH值為5.56，隨著貯藏時間延長pH逐漸上升，可能是微生物代謝和蛋白質降解產生堿性物質導致[16]。ICF組pH上升慢于ITS組，可能是迷迭香精油中酚類等物質抑制了微生物的代謝和蛋白質分解[17]。第27天時ICF和ITS組pH值分別為6.30和6.48，存在顯著性差異(P<0.05)。隨著迷迭香精油濃度的增大，延緩牛肉pH上升作用明顯，HUSSAIN等[18]發現用不同濃度肉桂精油處理對藏羔羊pH上升也有抑制作用，表明復合膜協同冰溫貯藏對延緩牛肉pH上升具有良好的效果。

2.3 牛肉貯藏期間色度的變化

肉色是牛肉品質的重要指標之一，直接影響消費者的嗜好程度，良好的肉色可以增加消費者的購買欲望[19]。不同處理組牛肉在不同貯藏時間色度變化如表2所示，L*和a*貯藏期間均呈現先上升后下降的趨勢。ICF組在貯藏過程中L*變化較小，顯著(P<0.05)低于ITS組，可能原因是迷迭香精油中酚類物質延緩了蛋白質的變性，導致肌肉中自由水擴散減少，對光的反射能力減弱，使L*變化較小[2]。貯藏前期，肌紅蛋白會與氧氣結合生成氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin，MbO2)，使a*不斷上升，貯藏后期由于微生物代謝和脂質氧化產生自由基破壞高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin，MetMb)還原酶，致使肉中MbO2逐步轉變為MetMb，導致a*值呈不斷下降的趨勢[1]。ICF組在整個貯藏期間，a*變化小于ITS組，且存在顯著差異(P<0.05)，可能原因是迷迭香精油酚類物質可以抑制MbO2的自動氧化，從而提高肉色的穩定性[20]，說明復合膜協同冰溫貯藏能夠有效減緩a*的變化。b*的變化整體呈現升高趨勢的，ICF組b*變化小于ITS組，這與TBARS值的變化具有一致性，可能是肌肉中脂肪發生氧化所致，與陳景宜等[21]研究牛肉肉色穩定性的結果一致。綜上，復合膜協同冰溫貯藏對牛肉肉色變化具有良好的抑制作用，且精油濃度越大，對肉色劣變抑制作用越好。

圖3 不同貯藏時間牛肉pH變化Fig.3 Changes of beef pH in different storage times

2.4 牛肉貯藏期間菌落總數的變化

微生物的大量繁殖不僅會造成食物腐敗變質，而且微生物代謝可能會產生毒素等有害物質，對身體健康造成影響[22]。牛肉在不同貯藏條件下菌落總數變化如圖4所示，牛肉初始菌落總數為2.90 lgCFU/g，隨著貯藏時間的延長菌落總數均出現上升趨勢。ICF組較ITS組增長緩慢，可能是迷迭香精油中多酚類物質抑制了微生物的生長繁殖[23]。第27天時ICF組菌落總數為5.63 lgCFU/g，ITS組菌落總數為6.21 lgCFU/g，ICF組顯著低于ITS組(P<0.05)，這與秦丹丹等[24]研究發現黑木耳多糖/殼聚糖可食性復合膜對牛肉菌落總數的抑制具有類似的結果，且精油濃度越大對微生物生長抑制作用越強，說明該復合膜協同冰溫貯藏對微生物的生長繁殖有一定的抑制效果。

表2 不同貯藏時間牛肉色度變化Table 2 Changes of color of beef at different storage times

圖4 不同貯藏時間牛肉菌落總數變化Fig.4 Changes in the total bacteria of beef during different storage times

2.5 牛肉貯藏期間TBARS值的變化

脂質過氧化是貯藏食品質量惡化主要因素之一，是決定牛肉感官、功能和營養品質的主要因素[25]。肉中油脂發生氧化產生次級氧化產物丙二醛，其含量可以評價脂質氧化的程度[26]。牛肉不同貯藏時間TBARS值變化曲線如圖5所示，隨著貯藏的時間延長，牛肉TBARS值均呈現上升趨勢。在貯藏至第27天時ITS組從0.12 mg/kg增長到0.79 mg/kg，而ICF組從0.12 mg/kg增長到0.65 mg/kg，顯著低于ITS組(P<0.05)，可能原因是迷迭香精油中酚類物質的抗氧化性減緩了脂質氧化，且濃度越高抑制作用越強，這與姜蕾等[27]發現迷迭香提取物可以有效減輕薩拉米脂肪過氧化的結果一致，表明復合膜協同冰溫貯藏優于冰溫貯藏，減緩脂質氧化。

圖5 不同貯藏時間牛肉硫代巴比妥酸反應物值變化Fig.5 Changes in beef TBARS value during different storage times

2.6 牛肉貯藏期間TVB-N含量的變化

TVB-N含量是檢驗肉及肉制品新鮮度的重要指標[28]。參照GB 2707—2016肉的新鮮度可劃分為3個等級：TVB-N<15 mg/100g為一級鮮度，15≤TVB-N≤20 mg/100g為二級鮮度，TVB-N>20 mg/100g為腐敗肉。不同貯藏時間牛肉TVB-N變化如圖6所示，初始TVB-N含量為5.36 mg/100g，ICF組較ITS組上升緩慢。貯藏至27 d時，ITS組TVB-N含量達到25.6 mg/100g，1.5%ICF組為21.08 mg/100g，已經達到腐敗變質肉標準，而2.0%ICF和2.5%ICF組為分別為19.59、18.39 mg/100g，仍然保持在二級鮮肉范圍內，且存顯著性差異(P<0.05)。這可能是復合膜中迷迭香精油抑制了蛋白氧化和微生物代謝，導致TVB-N含量較低[29]，且隨著精油添加量的增大，抑制效果越明顯，表明復合膜協同冰溫貯藏能夠有效抑制蛋白氧化和微生物代謝，對牛肉有良好的保鮮效果。

圖6 不同貯藏時間牛肉總揮發性鹽基氮含量變化Fig.6 Changes in the TVB-N content of beef during different storage times

2.7 牛肉貯藏期間感官得分的變化

感官評價是權衡鮮肉品質最直接、最直觀的指標。不同貯藏時間牛肉感官得分變化如圖7所示，隨貯藏時間的延長感官得分均逐漸降低。由于微生物及脂質氧化等作用導致牛肉色澤、氣味及組織狀態逐漸發生劣變。在第27天時ITS組感官得分為1.39，而ICF組感官得分為2.07，但存在迷迭香精油的氣味，影響牛肉原有的氣味。第27天時ICF組組內1.5%ICF感官得分為2.33，2.0%ICF感官得分為1.97，2.5%ICF感官得分為1.91，這與胡云峰等[30]研究較高濃度肉桂精油處理會影響大鯢本身的氣味的結果具有一致性，考慮到對牛肉氣味的影響，選取1.5%ICF時感官得分最高。

圖7 不同貯藏時間牛肉感官得分變化Fig.7 Changes of sensory scores of beef at different storage times

3 結論

本試驗將復合膜與冰溫貯藏相結合，探究了牛肉在不同貯藏時間新鮮度變化。測定出本試驗牛肉冰點溫度為-1.3 ℃，隨著貯藏時間的延長，ICF組pH、色度、菌落總數、TBARS及TVB-N均顯著低于ITS組(P<0.05)。綜合感官得分，1.5%ICF組在第24天時仍保持在二級鮮肉標準，此時ITS組已經腐敗變質。因此，果膠-迷迭香精油復合膜協同冰溫貯藏對牛肉具有良好的保鮮效果和延長貨架期作用。