幾種生物保鮮劑對植物基人造肉保鮮效果的影響

戴增輝，韓林娜，路飛*，田娟娟，葛世妍，肖志剛*

1. 沈陽師范大學糧食學院（沈陽 110034）；2. 東方集團哈爾濱福肴食品有限公司（哈爾濱 150000）

隨著社會經濟的高速發展，居民消費水平大幅提高，消費者對于健康和功能性食品的關注也越來越高，以植物為原料的植物基肉制品越來越受到消費者歡迎，成為食品研究發展的新方向[1]。植物基人造肉，又被稱為素肉、模擬肉、植物肉，主要是以大豆、豌豆、小麥等作物中提取的植物蛋白、脂肪及植物性原料為主要成分，經過擠壓、靜電紡絲、3D打印等特定的加工技術，合成具有近似于動物肉制品的質地和口感的新產品[2-6]。

近年來，國內外學者對植物基人造肉進行大量研究[7-19]，主要包括：植物基人造肉配方中的水、蛋白質種類、脂肪、調味劑、結合劑和著色劑對最終產品的風味、色澤、質地和營養等方面的影響[7-9]；植物基人造肉的擠壓、剪切和紡絲等制作方法[10-13]；植物基人造肉技術的生態、經濟需求、購買意愿、營養安全性等[14-16]。

國內外對于植物基人造肉的研究，主要集中于配方、工藝、品質等方面的研究，但對于植物基人造肉保鮮相關的研究鮮有報道。植物基人造肉，尤其是高水分的相關產品，在貯藏過程中非常容易受到大腸桿菌、沙門菌、金黃色葡萄球菌等細菌污染，使植物基人造肉產品存在著巨大的安全隱患，產品的貨架期也大幅縮短。因此，對于高水分的植物基人造肉制品的保鮮研究非常重要。生物保鮮劑作為一種從動植物或微生物中提取出來的天然物質或通過生物工程改造獲取的保鮮劑，具有無毒、安全、易降解等優點，越來越多地用于各類食品的保鮮[20]。

試驗主要是探究5種不同類型、不同濃度的天然生物保鮮劑對實驗室自制植物基人造肉保鮮效果影響，通過分析植物基人造肉貯藏期間的pH、硫代巴比妥酸值、菌落總數、大腸桿菌等指標的變化，掌握適用于植物基人造肉的生物保鮮劑的種類及應用效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白（山東禹王生態食品有限公司）；豌豆蛋白（煙臺雙塔食品股份有限公司）；谷朊粉（范縣黃河實業有限公司）；L-半胱氨酸（河南萬邦實業有限公司）。

殼聚糖、茶多酚、Nisin、納他霉素、ε-聚賴氨酸（均為食品級，河南萬邦實業有限公司）；雙蒸水（上海源葉生物科技有限公司）；三氯乙酸（分析純，天津市北聯精細化學晶開發有限公司）；硫代巴比妥酸、乙二胺四乙酸二鈉（均為分析純，沈陽東興試劑廠）；氯化鈉（分析純，天津市化工三廠有限公司）；葡萄糖（分析純，天津市大茂化學試劑廠）；胰蛋白胨、瓊脂粉、酵母浸膏、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、煌綠乳糖膽鹽肉湯（北京奧博星生物技術有限責任公司）。

1.2 主要試驗儀器

36-40型雙螺桿擠壓膨化機（湖南創享智能科技有限公司）；DZQ-380B型真空包裝機（泉州市安爾盛機械有限公司）；ED-1型pH計（上海雷磁儀器有限公司）；UV-8000A型紫外可見分光光度計（上海市儀器儀表有限公司）；貝克曼冷凍離心機（貝克曼庫爾特商貿有限公司）；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器（上海申安醫療器械廠）；JQ-1000-TF型可程式恒溫恒濕試驗箱（東莞市慶聲試驗設備有限公司）；FA2204型電子分析天平（力辰科技股份有限公司）。

1.3 植物基人造肉制作方法

1.3.1 植物基人造肉配方

植物基人造肉（實驗室自制）具體配方如表1所示。

表1 試驗用植物基人造肉配方

1.3.2 工藝流程及擠壓操作參數

1.3.2.1 工藝流程

原料按比例稱其質量→混合→喂料→高濕擠壓→磨口冷卻→切割取樣→自然冷卻→裝袋真空密封→冷藏保存

1.3.2.2 擠壓參數

擠壓溫度160 ℃、螺桿轉速280 r/min、固體添加量8.5 kg/h、水添加量13.5 kg/h。

1.4 試驗方法

1.4.1 不同濃度殼聚糖保鮮液對植物基人造肉保鮮效果的研究

將制作完成的植物基人造肉分別放入1.00%，1.25%，1.50%，1.75%和2.00%不同濃度的殼聚糖保鮮劑中，浸漬5 min，瀝干。用真空包裝袋將其分裝，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和56天分別測定植物基人造肉產品的指標變化。

1.4.2 不同濃度茶多酚保鮮液對植物基人造肉保鮮效果的研究

將制作完成的植物基人造肉分別放入1.50%，1.75%，2.00%，2.25%和2.50%不同濃度的茶多酚保鮮劑中，浸漬5 min，瀝干。用真空包裝袋將其分裝，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分別測定植物基人造肉產品的指標變化。

1.4.3 不同濃度Nisin保鮮液對植物基人造肉保鮮效果的研究

將制作完成的植物基人造肉，分別放入0.02%，0.04%，0.06%，0.08%和0.10%不同濃度Nisin保鮮劑中，浸漬5 min，瀝干。用真空包裝袋將其分裝，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分別測定植物基人造肉產品的指標變化。

1.4.4 不同濃度納他霉素保鮮液對植物基人造肉保鮮效果的研究

將制作完成的植物基人造肉分別放入0.040%，0.045%，0.050%，0.055%和0.060%不同濃度納他霉素保鮮劑中，浸漬5 min，瀝干。用真空包裝袋將其分裝，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分別測定植物基人造肉產品的指標變化。

1.4.5 不同濃度ε-聚賴氨酸保鮮液對植物基人造肉保鮮效果的研究

將制作完成的植物基人造肉分別放入0.20%，0.24%，0.28%，0.32%和0.36%不同濃度的ε-聚賴氨酸保鮮劑中，浸漬5 min，瀝干。用真空包裝袋將其分裝，放入4 ℃冰箱中保藏，保藏后第0，第7，第14，第28和第56天分別測定植物基人造肉產品的指標變化。

1.5 測定方法

1.5.1 pH測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH的測定》對植物基人造肉產品的pH進行測定[21]。取被檢植物基人造肉試樣5 g，用均質機絞碎后用煮沸過的雙蒸水45 mL溶解，中速振蕩30 min，以4 000 r/min離心20 min，測定上清液的pH，每個樣品3次測定，取平均值作為結果。

1.5.2 硫代巴比妥酸值的測定

根據GB 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》的分光光度法對植物基人造肉產品的硫代巴比妥酸值進行測定[22]。

1.5.3 菌落總數測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物檢驗 菌落總數測定》對植物基人造肉產品的菌落總數進行測定[23]。

1.5.4 大腸桿菌數測定

參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物檢驗 大腸桿菌計數》對植物基人造肉產品的大腸桿菌數進行測定[24]。

1.6 數據分析

每組試驗重復3次，取平均值。所有數據采用Origin 2019b軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉pH的影響

不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉pH的影響結果，如表2所示。

表2 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉pH的影響

由表2得出，經過5種生物保鮮劑處理的植物基人造肉，pH均呈下降趨勢。這是因為酵母菌類的微生物產生的乳酸和植物基人造肉中的維生素被氧化，導致人造肉本身pH下降[25]。部分生物保鮮劑的一些處理濃度，經過56 d的儲存，pH有上升趨勢。隨著儲存時間增加，微生物逐漸增多，微生物利用植物基人造肉中的蛋白質，將蛋白質降解，將其中的氨基（—NH2）釋放，使得人造肉pH升高[26]。由表2數據可以得出，經過Nisin 0.02%、納他霉素0.06%及ε-聚賴氨酸0.32%～0.36%處理的植物基人造肉pH變化趨勢較為緩和，可以更好控制人造肉pH變化，保證其品質。

2.2 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影響

不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影響結果如表3所示。

硫代巴比妥酸值表示食品中不飽和脂肪酸被氧化的程度，通常用丙二醛含量衡量[27]。由表3可以得出，隨著儲存時間延長，丙二醛含量逐步增加。5種生物保鮮劑中，ε-聚賴氨酸對防止不飽和脂肪酸氧化效果不太顯著，高濃度的生物保鮮劑對于不飽和脂肪酸的氧化具有更好的抑制作用。其中，納他霉素0.045%～0.06%和Nisin 0.06%～0.10%處理對硫代巴比妥酸值的影響抑制效果更好。

表3 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉硫代巴比妥酸值的影響

2.3 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉菌落總數的影響

不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉菌落總數的影響結果，如表4所示。

由表4可得，植物基人造肉菌落總數的變化趨勢均呈現先上升后下降趨勢。經過56 d儲存，5種生物保鮮劑處理的人造肉菌落總數均以超出國家規定的超標值105CFU/g[28]。比較28 d中5種生物保鮮劑處理的植物基人造肉菌落總數的數據可得，ε-聚賴氨酸更有利于人造肉的保存。ε-聚賴氨酸富含陽離子，與帶有陰離子的物質有很強的經典吸附作用，并且對生物膜有良好穿透作用，抑菌譜較為廣泛[29]。

表4 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉菌落總數的影響

保鮮劑種類 處理濃度/% 時間/d 0 7 14 28 56 0.050 145±10b 無 無 2.65×104±200a 多不可計0.055 180±30b 無 無 1.14×104±110a 多不可計0.060 55±20b 無 無 1.15×104±330a 多不可計ε-聚賴氨酸 0.20 15±20b 無 無 1.08×103±250a 多不可計0.24 5±3b 無 無 1.31×103±100a 多不可計0.28 55±10b 無 無 995±120a 多不可計0.32 5±1b 無 無 1.01×103±30a 多不可計0.36 470±35b 無 60±10c 1.07×103±40a 多不可計注: 數據為平均值±標準差; a,b,c,d和e表示每行數據中字母不同者差異顯著 (p＜0.05)。

2.4 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉大腸桿菌的影響

不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉大腸桿菌的影響結果，如表5所示。

國標規定大腸桿菌的檢出值為10 CFU/g，超標值為100 CFU/g[28]。根據表5得出，經過5種保鮮劑處理的人造肉，大腸桿菌數均從零開始逐漸增加，直至超過國標要求。其中，經過茶多酚2%處理和ε-聚賴氨酸0.2%處理的人造肉還未超出國標要求。茶多酚對于大腸桿菌的抑制作用相較于其他4種保鮮劑效果更好。茶多酚能夠使細菌的蛋白質凝固，從而抑制細菌的生長；茶多酚還可以與細菌細胞核內的遺傳物質相結合，使其膜結構受損，促使細胞發生溶解現象，而達到抑菌目的[30]。

表5 不同生物保鮮劑處理對植物基人造肉大腸桿菌的影響

3 結論

結果表明：在4 ℃條件下，未經保鮮劑處理的植物基人造肉儲存10 d左右，菌落總數和大腸桿菌數超出國標要求。在儲存28 d時，經過保鮮劑處理的植物基人造肉仍能保持新鮮，說明保鮮劑延長植物基人造肉的保質期。其中，Nisin 0.02%、納他霉素0.06%及ε-聚賴氨酸0.32%～0.36%處理的植物基人造肉pH的變化趨勢較為緩和，可有效控制植物基人造肉pH變化。納他霉素0.045%～0.06%和Nisin 0.06%～0.10%處理對硫代巴比妥酸值的影響抑制效果更好。殼聚糖1%處理和ε-聚賴氨酸0.20%～0.36%處理對菌落總數的抑制效果明顯。茶多酚2%處理和ε-聚賴氨酸0.2%處理對大腸桿菌的抑制具有顯著效果。經過保鮮劑處理的植物基人造肉可有效延長貯藏時間。試驗研究幾種生物保鮮劑對植物基人造肉保鮮效果，為探究復合保鮮劑對植物基人造肉保鮮效果提供理論支持，為植物基人造肉保鮮提供參考價值。