二次殺菌方式對紅腸在冷藏過程中微生物及理化性質影響的研究

牛文秀，陳援援，秦建鵬，杜俊杰，柳國鵬，馬儷珍,2,*

（1.天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300384；2.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

紅腸作為典型的低溫肉制品，是將修整的肉類原料經低溫腌制、絞肉、制餡、灌制、烘烤、蒸煮、煙熏等工序制得。紅腸是我國北方的一種傳統肉制品，因其味道鮮嫩、口感脆彈、色澤紅艷、營養豐富和攜帶方便等特點深受廣大消費者的喜愛，在東北地區“哈爾濱紅腸”具有廣闊的消費市場。但由于產品含水量較高，營養豐富，在儲存和銷售中極易發生腐敗，因而保質期較短。市面上銷售的紅腸產品主要為牛皮紙袋普通包裝和真空包裝兩種方式。隨著人們生活水平的不斷提高，消費者對紅腸的風味、感官品質、抗氧化性和安全性等要求也越來越高。如果按照這樣的包裝和銷售方式，產品在儲藏過程中由于酶、微生物的作用易導致紅腸的腐敗變質，不僅降低其營養價值和食用品質，還會帶來食品安全問題[1]。姚來斌等[2]研究發現：真空包裝的紅腸（未經過殺菌處理）在室溫貯藏15 d時已經開始腐敗變質，假單胞菌和乳酸菌為其主要的優勢腐敗菌。研究表明，食品真空包裝后進行低溫殺菌，雖然不能殺死肉制品中的所有細菌，卻可以大大降低產品的初始菌數，且殺菌后立即進行降溫、冷藏儲存，可以達到延長產品貨架期的目的[3-6]。有研究報道，真空包裝烤通脊經90℃殺菌10 min，其儲藏期在25℃和8℃下分別可達12 d和1個月[7]。

為了延長紅腸產品的保質期，同時又保持其營養價值和品質，本研究將紅腸產品真空包裝后進行不同殺菌處理，即：采用沸水煮制殺菌30 min、迅速冷卻后為一次殺菌方法；用同樣的殺菌方法重復2次，即為二次殺菌方法，兩次殺菌處理間隔時間為常溫儲藏24 h，目的使第1次未殺死的某些芽孢菌萌發出營養體，第2次殺菌時將其殺滅。將兩種殺菌處理的紅腸與不殺菌處理的對照組進行比較，分析產品在冷藏過程中理化指標和微生物指標的變化，為保持紅腸產品營養和品質的前提下，尋求一條延長紅腸產品保質期的有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

豬4號肉（豬后腿肌肉）、肥膘、雞胸肉、食鹽、白砂糖、葡萄糖、雞蛋、蒜，購于天津市紅旗農貿大型批發市場；肉桂精油、大茴香精油、丁香精油、白胡椒精油，天津市春合科技開發有限公司產品；玉米淀粉、大豆分離蛋白，鄭州裕和食品添加劑有限公司產品；人工膠原蛋白腸衣（牛二層皮提取、孔徑30 mm），神冠控股（集團）有限公司產品。

氯化鈉、三氯甲烷、2-硫代巴比妥酸、亞硝酸鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、硼酸（均為分析純）、乙腈、三氯乙酸、鹽酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉，天津市風船化學試劑科技有限公司產品；高氯酸、丙酮、丹磺酰氯（均為分析純），國藥集團化學試劑有限公司產品；營養瓊脂、假單孢菌CFC選擇性培養基、MRS培養基、結晶紫中性紅膽鹽葡萄糖瓊脂，青島高科技工業園海博生物科技有限公司產品；配制試劑所用水均為超純水。

1.1.2 儀器與設備

BVBJ-30F真空攪拌機、BJRJ-82絞肉機、BYXX-50多功能煙熏爐，浙江嘉興艾博實業有限公司；XZ-5L灌腸機，廣州旭眾食品機械有限公司；PQ-001低場核磁共振成像儀，上海紐邁電子科技有限公司；PB-10酸度計，德國賽多利斯科學儀器有限公司；SX-500多功能高壓蒸汽滅菌鍋，日本Tony公司；RE-2000A旋轉蒸發儀、LC-CCA冷卻液循環泵，上海力辰儀器科技有限公司；CLASSⅡ生物安全柜，天美（中國）科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

選料→修整→絞碎（篩板孔10 mm）→腌制→配料→真空拌餡→真空灌裝→干燥→蒸煮→煙熏→烘烤→冷卻→初檢→包裝→成品

1.2.2 操作要點

將原料肉10 kg（豬瘦肉4 kg、肥膘2 kg、雞胸肉4 kg）中的瘦肉絞碎，肥肉用切肉機切成小丁，在絞碎的瘦肉中添加配制好的腌制液（包含食鹽、復合磷酸鹽、抗壞血酸鈉、亞硝酸鹽等），攪拌均勻，于4℃冰箱中腌制20 h；然后將腌制好的瘦肉放入真空攪拌機，再加入肥膘丁、玉米淀粉、蒜泥、復合精油、冰水后啟動真空攪拌機充分拌勻，然后灌腸；將灌好的腸經溫水漂洗、排氣后于煙熏爐中熟制，熟制參數為：70℃干燥60 min，85℃蒸煮60 min，85℃煙熏60 min，75℃烘烤60 min；紅腸冷卻后真空包裝。

1.2.2 試驗方案設計

將真空包裝后的紅腸平均分成3份：取1份不進行殺菌處理，作為對照組（CK）；將其余2份同時放入沸水中煮制30 min，流動水快速冷卻至室溫，取其中一半放入冷庫中作為一次殺菌組；另一半放在室溫下放置24 h，目的是使一次殺菌后未經殺死的芽孢菌萌發出營養體，再進行一次相同的殺菌處理過程，以達到殺菌的目的，作為二次殺菌組。將3組樣品同時置于0～4℃下進行儲藏，分別在儲藏的0、1、3、5、7、9周取樣分析理化指標（pH、TBARs值、亞硝酸鹽殘留量、水分遷移變化）和微生物指標（細菌總數、腸桿菌科菌、假單胞菌、乳酸菌）。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 微生物指標

菌落總數：參照GB 4789.2—2016[8]的方法測定。

乳酸菌：參照GB 4789.35—2016[9]的方法測定。

腸桿菌科菌：參照GB 4789.41—2016[10]的方法測定。

假單胞菌：參照SN/T 4044—2014[11]的方法測定。

1.2.3.2 理化指標

pH：參照GB 5009.237—2016[12]進行測定。

TBARs值：參照GB 5009.181—2016[13]測定，以每kg紅腸樣品中含有的丙二醛質量（mg）表示TBARs值。

亞硝酸鹽殘留量：參照GB 5009.33—2016[14]中的第二法進行測定。

水分遷移變化：按照鮑佳彤等[15]的方法，并稍加修改，采用核磁共振成像儀測定。將2 cm樣品放入核磁管底部，置于分析儀中，采用Q-CPMG序列進行測定。測試參數為：質子共振頻率（SF）22 MHz，90°脈寬15.00μs，重復采樣等待時間4 000 ms，回波時間0.3 ms，回波個數2 000，采樣頻率200 Hz，累計采樣。

1.2.4 數據處理

數據采用Microsoft Excel軟件計算平均值與標準差，用Statistix 8.1軟件進行顯著性分析，Origin 2019b 64Bit軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 殺菌處理對冷藏過程中紅腸微生物數量的影響

菌落總數并非致病菌指標，屬于衛生指示菌，主要用來評價食品清潔度；腸桿菌群數的高低反映了食品中糞便污染的程度；假單胞菌是低溫肉制品中主要的腐敗菌，常常是導致肉制品腐敗的優勢菌[5]。由表1可知，3組紅腸在冷藏過程中的各種微生物數量均處于較低水平，這說明本試驗的紅腸在加工過程中嚴格控制了原料肉的初始菌數和品質，加之較低的加工環境溫度和嚴格的衛生條件，同時采用真空包裝和冷藏儲存，這些綜合措施可以有效地控制產品中的微生物數量。隨著冷藏時間的延長，3組紅腸的菌落總數、乳酸菌、腸桿菌科菌、假單胞菌的變化趨勢基本一致，均呈一定程度的增加，但增幅速度有明顯差異。CK組冷藏9周時的菌落總數升至80.33 CFU/g，一次殺菌組在冷藏9周時的菌落總數升至62.00 CFU/g，而二次殺菌組冷藏7周時才首次被檢出菌落（菌落總數為17.33 CFU/g），9周時僅升至34.00 CFU/g。二次殺菌組的腸桿菌和假單胞菌在冷藏9周時首次檢出，且數量顯著低于CK和一次殺菌組（P＜0.05），說明二次殺菌可以有效地控制微生物的生長繁殖，延長產品保質期。

2.2 殺菌處理對冷藏過程中紅腸pH的影響

由圖1可以看出，與CK組相比，經過二次殺菌的紅腸在冷藏3周時，pH有明顯的下降趨勢（P＜0.05）。至冷藏5周后，3組紅腸的pH開始緩慢升高，經9周冷藏，CK組、一次殺菌組和二次殺菌組的pH分別升至6.71、6.69、6.68，均小于7.0。pH的升高是由于微生物作用于肌肉蛋白質分解產生堿性氨基酸和其他堿性物質而導致的。由于本試驗加工的3組紅腸的微生物數量控制在很低的水平（見表1），所以冷藏末期產品的pH仍保持在較低水平。

圖1 殺菌處理對冷藏過程中紅腸pH的影響Fig.1 Effects of sterilization treatments on pH values of red sausages during cold storage

表1 殺菌處理對紅腸在冷藏過程中微生物指標的影響Table 1 Effects of sterilization treatments on the microorganisms indexes in red sausages during cold storage 單位：CFU/g

2.3 殺菌處理對冷藏過程中紅腸TBARs值的影響

TBARs值是衡量肉制品脂肪氧化程度的重要指標之一，當TBARs值＞0.5 mg/kg時，肉制品加熱后會出現熱異味；當TBARs值＞1.0 mg/kg時即為變質肉[16]。由圖2可知，在9周的冷藏過程中，3組紅腸的TBARs值均呈不同程度的升高趨勢。3組之間進行比較發現，CK組在冷藏的0、5、7、9周均顯著高于一次和二次殺菌組（P＜0.05），整體上TBARs值大小為CK組＞一次殺菌組＞二次殺菌組。冷藏9周時，CK組TBARs值陡然升高至0.46 mg/kg，而其他2組仍然緩慢上升，二次殺菌組的TBARs值僅為0.34 mg/kg，比CK組降低了26.1%。試驗結果表明，進行二次殺菌可以顯著抑制紅腸中脂肪的氧化，這是因為經過殺菌處理尤其是二次殺菌，可以顯著抑制微生物的生長繁殖，由于某些微生物可能導致脂肪和蛋白質的氧化，所以控制微生物的生長繁殖亦可以適當控制肉制品的脂肪氧化。康懷彬等[17]研究表明對燒雞采用85～90℃、30 min的二次殺菌方式可以有效控制脂肪氧化的發生。

圖2 殺菌處理對冷藏過程中紅腸TBARs值的影響Fig.2 Effects of sterilization treatments on TBARs values of red sausages during cold storage

2.4 殺菌處理對冷藏過程中紅腸亞硝酸鹽殘留量的影響

由圖3可以看出，各組紅腸在冷藏初期的亞硝酸鹽殘留量就很低，其中CK組初值最高，為9.4 mg/kg，這是因為本試驗加工的紅腸在加工中亞硝酸鹽添加量較低（0.1 g/kg），遠低于國家最大添加量（0.15 g/kg）[18]。從第3周開始，隨著冷藏時間的延長，3組紅腸的亞硝酸鹽殘留量呈顯著下降趨勢（P＜0.05）。亞硝酸鹽殘留量從高到低的順序為CK組＞一次殺菌組＞二次殺菌組，且在各個冷藏時間點差異均達顯著水平（P＜0.05）。試驗結果顯示，殺菌處理可以顯著降低紅腸的亞硝酸鹽殘留量，這在安全性方面具有獨特優勢。

圖3 殺菌處理對冷藏過程中紅腸亞硝酸鹽殘留量的影響Fig.3 Effects of sterilization treatments on nitrite residue contents in red sausages during cold storage

2.5 殺菌處理對紅腸在冷藏過程中水分遷移的影響

一般來說，T2越短表明水與底物結合越緊密，T2越長表明水分越自由。P22表示T22的積分面積占總積分面積的百分比，也代表T2區間氫質子的相對含量。不易流動水的橫向弛豫時間T22越短，其峰面積比例P22越大，紅腸的空間網絡結構結合越緊密，表明凝膠特性就越好[19]。由圖4和表2可以看出，3組樣品在冷藏期測出的T2波譜圖大致有4個峰，T21（0～10 ms）代表與大分子結合緊密的結合水，T22（10～100 ms）代表存在于凝膠空隙中的不易流動水，T23（100～1 000 ms）代表能夠自由流動的自由水。分析3組紅腸在冷藏開始時的T22值發現：與CK組相比，一次殺菌組的T22沒有發生變化，但二次殺菌組的T22卻略有增大，其T22值由37.649 ms升高到41.408 ms（見表2）。這提示不易流動水向右發生了遷移，說明經過二次加熱殺菌后，紅腸中肌原纖維蛋白的網絡結構受到一定程度的影響，對水分約束力略有減弱。隨著冷藏時間的延長，3組紅腸的T22整體呈下降趨勢，說明在冷藏過程中，紅腸中水分和蛋白質大分子之間的結合力逐漸增強，水分流動性降低，部分自由水轉化為結合水。但經冷藏9周后，3組紅腸內部分不易流動水又轉化為自由水，預示著紅腸的品質向劣變方向變化。

圖4 冷藏過程中各組紅腸橫向弛豫時間T2波譜圖Fig.4 Transverse relaxation time T2 spectra of red sausages during cold storage

由表2可知：冷藏第5天時，二次殺菌組的P22值顯著低于CK組（P＜0.05）；冷藏第9天時，一次殺菌組的P22值顯著低于CK組和二次殺菌組（P＜0.05）。隨著冷藏時間的延長，CK組的P22值沒有發生顯著變化，而一次殺菌在冷藏第7天時P22值出現顯著降低趨勢（P＜0.05），二次殺菌組在第5天時出現顯著降低趨勢（P＜0.05）。

表2 殺菌處理對紅腸在冷藏過程中橫向弛豫時間T22和不易流動水含量P22的影響Table 2 Effects of sterilization treatments on transverse relaxation time T22 and immobile water contents P22 of red sausages during cold storage

3 結論

隨著紅腸冷藏時間的延長，盡管各組微生物數量有緩慢增加趨勢，但經過一次和二次殺菌處理后可顯著抑制菌落總數、腸桿菌科桿菌、假單胞菌、乳酸菌的生長，二次殺菌組在冷藏9周后的菌落總數、乳酸菌、腸桿菌科桿菌、假單胞菌分別為34.00、18.00、11.00、12.67 CFU/g，遠遠低于國家標準。隨著冷藏時間的延長，3組紅腸的TBARs值呈升高趨勢，亞硝酸鹽殘留量呈下降趨勢。但3組處理組中TBARs值變化最緩慢的是二次殺菌組，其次是一次殺菌組；亞硝酸鹽殘留量最低的始終是二次殺菌組。從水分遷移的變化來看，二次殺菌的紅腸在剛冷藏時不易流動水的橫向馳豫時間T22由CK組的37.649 ms升高至41.408 ms，說明不易流動水向右發生了遷移，對水分約束力略有減小。由此說明，常壓殺菌尤其是經過二次殺菌的紅腸，其微生物指標、脂肪氧化程度、亞硝酸鹽殘留量均呈現降低趨勢，顯著提高了紅腸的食用安全性，但對產品中肌肉蛋白的保水性方面有一定的負面影響。