乳酸鏈球菌素在延長豬肉干保藏期中的應(yīng)用

張益卓，趙長青，趙興秀，鄒偉

(四川輕化工大學(xué) 生物工程學(xué)院，四川 宜賓 644000)

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，人們對豬肉品質(zhì)的要求越來越高，尤其是營養(yǎng)豐富、色澤誘人和耐儲存的豬肉制品更受消費(fèi)者關(guān)注。豬肉干是一種比較新穎的即食型肉制品，相比較牛肉干與豬肉脯等在市場中比較成熟的肉制品產(chǎn)品較少和鮮有研究。豬肉干主要以豬瘦肉為原料，經(jīng)過切片、煮制、烘烤、包裝和滅菌等步驟加工而成，豬肉干營養(yǎng)豐富、食用方便、口感獨(dú)特，受到廣大民眾的喜愛[1]。豬肉干易滋生細(xì)菌，導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，故在豬肉干加工過程中會添加大量的添加劑來穩(wěn)定豬肉干的品質(zhì)。目前市售的豬肉干所用的添加劑主要為谷氨酸鈉、5′-呈味核苷酸二鈉、脫氫乙酸鈉、食用香精、D-異抗壞血酸鈉、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯、紅曲紅等。由于人們對健康生態(tài)食品的不斷追求，這些化學(xué)合成的添加劑正在逐漸被減量或零添加。探究天然無毒、防腐效果好、能夠穩(wěn)定豬肉干品質(zhì)的天然防腐劑成為研究熱點(diǎn)[2]。

乳酸鏈球菌素(Nisin)是一種由乳酸鏈球菌產(chǎn)生的具有抑菌性的多肽類物質(zhì)，近年來，Nisin的應(yīng)用在全球范圍內(nèi)受到了廣泛研究[3-5]。Nisin作為一種天然防腐劑，已被廣泛應(yīng)用在穩(wěn)定肉制品的品質(zhì)與延長肉制品的保藏期中。Wang等[6]將Nisin、山梨酸鉀和噬菌體制作成一種復(fù)合抑菌劑用于生鮮豬肉的保鮮，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合抑菌劑可顯著降低豬肉的菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)和硫代巴比妥酸值，復(fù)合抑菌劑的添加使豬肉的保藏期延長了14 d。Liu等[7]將Nisin、八角茴香精油和聚賴氨酸作為原料制備出一種納米乳應(yīng)用在肴肉中，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米乳有效抑制了肴肉中細(xì)菌的生長，肴肉的pH值和TVB-N顯著降低，納米乳的添加使肴肉的保藏期從8 d延長到16 d。劉振東等[8]使用Nisin腌制藏豬肉，隨后通過測定羰基和巰基含量發(fā)現(xiàn)添加Nisin的藏豬肉蛋白質(zhì)氧化程度低于空白組，證明Nisin具有抗氧化的作用。另外，趙敏等[9]使用Nisin和乳酸對冷卻豬肉進(jìn)行防腐保鮮；王建清等[10]使用Nisin和羅勒精油對冷鮮豬肉進(jìn)行保鮮，并進(jìn)行了貨架壽命研究。不過，尚未見有研究人員僅使用Nisin這一種防腐劑用于延長豬肉干的保藏期。

為評價Nisin作為天然防腐劑用來延長豬肉干保藏期的效果，本實(shí)驗(yàn)在豬肉干制作中僅添加Nisin這一種防腐劑，以3 d為一個周期對制作出的豬肉干產(chǎn)品的微生物數(shù)量(大腸菌群數(shù)、菌落總數(shù)、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌)和TVB-N含量進(jìn)行為期120 d的測定，以檢測Nisin對豬肉干中微生物的抑制能力；同時對豬肉干的pH、水分活度(Aw)和色澤進(jìn)行測定，以檢測Nisin對豬肉干品質(zhì)的穩(wěn)定作用。本實(shí)驗(yàn)將為使用Nisin延長豬肉干、其他品種肉干等肉制品的保藏期提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 材料與試劑

豬瘦肉、食鹽、小茴香、白砂糖、香辛料、老抽醬油、生姜、菜籽油、麥芽糖：購于超市；Nisin(食品級，純度99%)：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；乳酸鈉(食品級，純度60%)：河南博源生物科技有限公司。

氯化鈉、氧化鎂、硼酸：成都科隆化學(xué)品有限公司；微生物學(xué)檢驗(yàn)中的所有培養(yǎng)基、肉湯、瓊脂培養(yǎng)基：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 儀器

SS-8型切肉機(jī) 浙江省永康市我趣工貿(mào)有限公司；HN7Y-K9840型凱氏定氮儀 濟(jì)南市海能儀器股份有限公司；HD-4型Aw測定儀 無錫市華科儀器儀表有限公司；UItraScan VIS型色澤測定儀 上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司；PH-100A型便攜式pH計(jì) 浙江力辰邦西儀器科技有限公司。

1.3 五香味、麻辣味豬肉干的制作

1.3.1 豬肉預(yù)處理

選取形狀大小接近的豬瘦肉塊，先用流水沖洗，再用清水浸泡，然后用切片機(jī)將肉塊切成長、寬、厚為6.0 cm×4.0 cm×0.4 cm的肉片。

1.3.2 初煮

取1500 mL自來水倒入鍋中，放入2 g小茴香，水煮沸后放入1000 g豬肉片，當(dāng)豬肉呈白色時結(jié)束初煮，撈出豬肉片。

1.3.3 復(fù)煮

1.3.3.1 五香味

棄去初煮湯汁中的沉淀，重新將豬肉片放入湯汁，放入復(fù)合調(diào)料包1包[11]，以及適量白砂糖、食鹽、生姜、菜籽油等，在210 ℃條件下煮制5 min，調(diào)至130 ℃煮5 min，加入適量老抽醬油，在100 ℃條件下煮制40 min。

1.3.3.2 麻辣味

棄去初煮湯汁中的沉淀物，重新將豬肉片放入湯汁，放入復(fù)合調(diào)料包1包，以及適量白砂糖、食鹽、生姜、菜籽油、干辣椒等，在210 ℃條件下煮制5 min，調(diào)至130 ℃煮5 min，加入適量老抽醬油，在100 ℃條件下煮制20 min，加入適量青花椒粉，再煮制20 min。

1.3.4 添加Nisin與烘烤

將復(fù)煮后的豬肉片撈出，將剩余復(fù)煮湯汁過濾后加入0.5 g Nisin，攪拌均勻后放入豬肉片，在80 ℃條件下煮制10 min。煮制結(jié)束后，將豬肉片平鋪在吸油紙上，在85 ℃烘箱中烘烤90 min，制得豬肉干，作為實(shí)驗(yàn)組。同時，以不添加Nisin的豬肉干作為空白組。

1.3.5 包裝與滅菌

在無菌條件下將豬肉干分裝進(jìn)7 cm×10 cm的透明包裝袋(18絲)中并封口(每袋約4～6 g)，通過22.5 W紫外燈對包裝好的豬肉干的每一面殺菌20 min。最后，將豬肉干保存在室溫27 ℃下以進(jìn)行微生物學(xué)檢驗(yàn)(菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌)、TVB-N、pH、Aw、色澤的檢測。

1.4 豬肉干保藏期的測定

1.4.1 微生物學(xué)檢驗(yàn)

1.4.1.1 菌落總數(shù)的測定

菌落總數(shù)的測定方法參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》。

1.4.1.2 大腸菌群數(shù)的測定

大腸菌群的測定方法參照GB 4789.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》。

1.4.1.3 金黃色葡萄球菌的檢測

金黃色葡萄球菌的檢測方法參照GB 4789.10-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》。

1.4.1.4 沙門氏菌的檢測

沙門氏菌的檢測方法參照GB 4789.4-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 沙門氏菌檢驗(yàn)》。

1.4.1.5 志賀氏菌的檢測

志賀氏菌的檢測方法參照GB 4789.5-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 志賀氏菌檢驗(yàn)》。

1.4.2 豬肉干TVB-N的測定

TVB-N的測定方法參照GB 5009.228-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》。

1.4.3 豬肉干pH的測定

取5 g豬肉干樣品攪碎，放入盛有45 mL蒸餾水的錐形瓶中，攪拌均勻，靜置30 min后過濾，用便攜式pH計(jì)測定濾液的pH。

1.4.4 豬肉干Aw的測定

取2.00 g絞碎的豬肉樣品，均勻平鋪于器皿中，使用Aw測定儀進(jìn)行測定，測試時間為10 min。

1.4.5 豬肉干色澤的測定

使用白板校正后的色差儀對每個樣品的3處隨機(jī)部位進(jìn)行測定，得到樣品的L*(亮度)值、a*(紅色度)值和b*(黃色度)值，并通過下式計(jì)算色差影響因素e。

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，并使用Origin 2017和Excel進(jìn)行繪圖和數(shù)據(jù)分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 豬肉干微生物學(xué)檢驗(yàn)

按照GB 4789.1-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 總則》中對肉干微生物的要求進(jìn)行微生物學(xué)檢驗(yàn)。在為期120 d的豬肉干保藏期間，以GB 2726-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 熟肉制品》對肉干中菌落總數(shù)≤10000 CFU/g，大腸菌群≤10 CFU/g，不得檢出金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。若檢測指標(biāo)不符合國標(biāo)規(guī)定，即視為該組豬肉干達(dá)到保藏期終點(diǎn)，進(jìn)而停止后續(xù)實(shí)驗(yàn)。添加Nisin的豬肉干(實(shí)驗(yàn)組)和未添加Nisin的豬肉干(空白組)的菌落總數(shù)變化見表1。

表1 豬肉干保藏過程中菌落總數(shù)的變化

由表1可知，在為期120 d的保藏過程中，五香味和麻辣味豬肉干的空白組在第18天時菌落總數(shù)超標(biāo)(≥10000 CFU/g)，即五香味和麻辣味豬肉干的空白組保藏期為15 d，所有空白組均未檢出大腸菌群、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌。在第51天時，添加Nisin的五香味豬肉干菌落總數(shù)達(dá)到了(9800±1200) CFU/g，超出國標(biāo)規(guī)定，進(jìn)而判定五香味實(shí)驗(yàn)組過期，保藏期為48 d；而添加Nisin的麻辣味豬肉干在整個保藏過程中，菌落總數(shù)未超標(biāo)，也未檢出大腸菌群與致病菌，符合國標(biāo)規(guī)定，保藏期至少為120 d。這是因?yàn)樨i肉干的主要污染菌是乳酸桿菌、肉毒桿菌、葡萄球菌和李斯特菌等革蘭氏陽性菌，而Nisin的抑菌能力強(qiáng)，對大多數(shù)革蘭氏陽性菌可以發(fā)揮較好的抑制作用[12]。Nisin的抑菌作用機(jī)理主要是由于其帶有大量帶正電荷的、疏水性的肽類物質(zhì)，這些肽類物質(zhì)可吸附于革蘭氏陽性菌的細(xì)胞膜上，形成通透孔道，導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的K+等離子流失，導(dǎo)致細(xì)胞外的水分子流入，進(jìn)而使得細(xì)胞死亡[13]。同時也由于Nisin在酸性條件和高溫條件下穩(wěn)定性好，所以適合用于豬肉干的保藏[14]。另外，由表1也發(fā)現(xiàn)五香味實(shí)驗(yàn)組的保藏期低于麻辣味實(shí)驗(yàn)組，這可能與麻辣味豬肉干中添加的辣椒和青花椒具有一定的抑菌效果有關(guān)[15]。

2.2 豬肉干TVB-N的測定

TVB-N是指在微生物的作用下使食品中的蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨類或胺類等揮發(fā)性含氮物質(zhì)，TVB-N含量越高，表示食品的腐敗程度越高，因而可用TVB-N的含量判斷食品的新鮮程度[16]。五香味和麻辣味豬肉干在保藏過程中的TVB-N含量變化見圖1。

圖1 各組豬肉干保藏過程中TVB-N含量的變化Fig.1 Changes in TVB-N content of each group of pork jerky during storage

由圖1可知，五香味和麻辣味豬肉干空白組的TVB-N含量在保藏期終點(diǎn)第15天時分別為5.60 mg/100 g和8.40 mg/100 g，而五香味實(shí)驗(yàn)組的TVB-N含量在保藏期終點(diǎn)第48天時為6.53 mg/100 g，麻辣味實(shí)驗(yàn)組在第120天時為8.39 mg/100 g，空白組和實(shí)驗(yàn)組在各自的保藏期終點(diǎn)時均未超過國標(biāo)規(guī)定(≥15 mg/100 g)。空白組豬肉干的TVB-N含量上升速率大，這可能是因?yàn)榭瞻捉M豬肉干的菌落總數(shù)大幅度增加，大量繁殖的微生物導(dǎo)致肉干中的營養(yǎng)物質(zhì)被消耗，從而使TVB-N含量在短時間內(nèi)快速上升。實(shí)驗(yàn)組豬肉干的TVB-N含量雖然也隨著保藏過程的進(jìn)行而不斷上升，但上升速率較小。由此可以看出，Nisin作為天然防腐劑應(yīng)用在豬肉干中能夠有效抑制肉干微生物的生長，發(fā)揮良好的防腐效果，延長豬肉干的保藏期。

2.3 豬肉干pH的測定

肉干pH不僅影響風(fēng)味，還影響產(chǎn)品的保藏特性，是判定產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)。五香味和麻辣味豬肉干的pH見圖2。

圖2 各組豬肉干保藏過程中pH值的變化Fig.2 Changes in pH values of each group of pork jerky during storage

由圖2可知，五香味和麻辣味豬肉干空白組的pH在保藏期終點(diǎn)第15天時分別為6.60和6.52，而五香味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的pH在保藏期終點(diǎn)第48天時為6.36，麻辣味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的pH在第120天時為6.23。隨著保藏過程的進(jìn)行，空白組和實(shí)驗(yàn)組豬肉干的pH均小幅度下降，這主要是由于發(fā)酵微生物的作用不斷產(chǎn)生乳酸等降低pH的物質(zhì)，使豬肉干的pH下降[17]。

2.4 豬肉干Aw的變化

Aw表示食品中水分與食品的結(jié)合程度，Aw直接關(guān)系到食品的保藏期。肉干制品的口感很重要，這使得肉干既要控制好水分含量，又不能使Aw太高，研究Aw對食品儲存穩(wěn)定性的影響具有十分必要的現(xiàn)實(shí)意義[18]。五香味和麻辣味豬肉干保藏過程中Aw的變化見圖3。

圖3 各組豬肉干保藏過程中Aw的變化Fig.3 Changes in Aw of each group of pork jerky during storage

由圖3可知，五香味和麻辣味豬肉干空白組的Aw隨保藏期的延長均有小幅度的下降和波動過程，五香味豬肉干空白組的Aw由初始的0.850降低至第15天的0.837，麻辣味豬肉干空白組的Aw由初始的0.840降低至第15天的0.835。而五香味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的Aw由初始的0.850降低至第48天的0.817，麻辣味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的Aw由初始的0.837降低至第120天的0.810。雖然低Aw可以抑制豬肉干中大部分微生物的生長，但僅當(dāng)Aw<0.80時，大多數(shù)霉菌才不能生長，所以在測定菌落總數(shù)的瓊脂培養(yǎng)基上還是會有菌落生長。而添加Nisin的豬肉干，由于Nisin的抑菌作用，使大多數(shù)微生物在較低Aw的條件下難以生長繁殖，延緩了豬肉干的腐敗速度，使添加Nisin的豬肉干保藏期得到有效延長。

2.5 豬肉干色澤的變化

肉制品的色澤直接關(guān)系到消費(fèi)者的購買意愿，色澤主要受原料、輔料、加工工藝以及保藏過程中產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性的影響。本實(shí)驗(yàn)將色差影響因素e值作為豬肉干色澤的主要參數(shù)。五香味和麻辣味豬肉干在保藏過程中的e值見圖4。

圖4 各組豬肉干保藏過程中色澤e值的變化Fig.4 Changes in color e value of each group of pork jerky during storage

由圖4可知，五香味豬肉干空白組的初始e值為0.74，麻辣味豬肉干空白組的初始e值為0.95；而對應(yīng)的五香味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的初始e值為0.54，麻辣味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的初始e值為0.91。空白組的e值均高于對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組，這可能是由于添加Nisin的豬肉干實(shí)驗(yàn)組煮制時間長于空白組。另外發(fā)現(xiàn)所有組的e值在整個保藏過程中呈現(xiàn)下降趨勢，這說明保藏過程中微生物的生長繁殖會使豬肉干發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致色澤變化[19]。由圖4還可知，在整個保藏過程中，Nisin可以較好地穩(wěn)定豬肉干的色澤和品質(zhì)。

2.6 Nisin在肉干產(chǎn)品中的應(yīng)用展望

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Nisin作為天然防腐劑應(yīng)用在豬肉干中，保藏期明顯高于未添加Nisin的豬肉干。在保藏過程中，由于Nisin的抑菌性強(qiáng)，對豬肉干易滋生的金黃色葡萄球菌等革蘭氏陽性污染菌產(chǎn)生了較好的抑制作用，另由于每1 kg生肉中僅需添加0.5元的Nisin，添加成本小，適合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)使用[20]。未來可以將Nisin聯(lián)合其他天然防腐劑復(fù)配應(yīng)用在牛肉干、鴨肉干和雞肉干等常見肉干制品中。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)選用Nisin作為天然的單一防腐劑在五香味和麻辣味豬肉干的保藏應(yīng)用中，以豬肉干是否加入Nisin為依據(jù)，分為實(shí)驗(yàn)組和空白組，并以3 d為周期對各組豬肉干的微生物數(shù)量、TVB-N、pH、Aw、色澤進(jìn)行為期120 d的檢測，以驗(yàn)證Nisin的防腐效果。檢測結(jié)果表明，未添加Nisin的五香味和麻辣味豬肉干空白組因菌落總數(shù)超標(biāo)，不符合國標(biāo)對肉干微生物數(shù)量的規(guī)定，故保藏期均為15 d。添加Nisin的五香味豬肉干實(shí)驗(yàn)組因菌落總數(shù)超標(biāo)，同樣不符合國標(biāo)對肉干微生物數(shù)量的規(guī)定，故保藏期為48 d；麻辣味豬肉干實(shí)驗(yàn)組在第120天時各項(xiàng)指標(biāo)均符合國標(biāo)規(guī)定，故保藏期至少為120 d。這說明Nisin在五香味和麻辣味豬肉干中可以發(fā)揮較好的防腐作用，使五香味豬肉干的保藏期延長了33 d，麻辣味豬肉干的保藏期延長了至少105 d。五香味和麻辣味豬肉干空白組的TVB-N含量在保藏期終點(diǎn)分別達(dá)到5.60 mg/100 g(15 d)和8.40 mg/100 g(15 d)，而五香味和麻辣味豬肉干實(shí)驗(yàn)組的TVB-N含量為6.53 mg/100 g(48 d)和8.39 mg/100 g(120 d)，空白組TVB-N含量的上升速率大于實(shí)驗(yàn)組，說明Nisin在豬肉干中能夠發(fā)揮較好的微生物抑制作用。另外，在整個保藏過程中，空白組和實(shí)驗(yàn)組的pH、Aw和色澤均有所下降，但空白組的下降速率大于實(shí)驗(yàn)組，說明Nisin能夠穩(wěn)定豬肉干的品質(zhì)，從而延長保藏期。Nisin作為天然防腐劑，在肉干等肉制品的保藏中具有很高的研究價值。本實(shí)驗(yàn)證明了Nisin可在延長五香味和麻辣味豬肉干保藏期過程中發(fā)揮巨大作用，本實(shí)驗(yàn)也為Nisin在豬肉干、其他品種肉干及肉制品中的應(yīng)用提供了參考。