天然復配保鮮劑及其與真空包裝協同作用對預調理豬肉餡貨架期的影響

劉平云 王軍茹 丁一丹 張根生

(1. 農業部南京設計院中南分院，湖南 長沙 410000；2. 哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150028)

隨著生活方式節奏加快，營養豐富、口味獨特、方便快捷的預調理肉制品的消費量日益增長[1-3]。預調理豬肉餡是一種由豬肉攪碎調味混合而成的新鮮肉制品[4-5]，但在制作、銷售過程中，由于脂肪氧化和微生物增殖等因素的影響易使其品質劣化。在預調理豬肉餡中添加保鮮劑和選擇適當的包裝可使產品在銷售及運輸過程中，通過抑菌和抗氧化的作用，有效避免食品品質劣化、失去營養價值，延緩產品的腐敗變質速度[6]。

食品保鮮劑通常為香辛料提取物、殼聚糖、溶菌酶、乳酸鏈球菌素等[7-10]。其中，乳酸鏈球菌素(Nisin)是由乳酸鏈球菌產生的具有抑菌性的多肽物質[11-12]；迷迭香提取物、葡萄糖酸-δ-內酯、D-異抗壞血酸鈉在食品中可以起到一定的抗氧化作用，并且能夠有效維持肉制品的感官品質[13]。Costa等[14]研究發現，水果中提取的乳酸菌paracasei 108可有效抑制雞胸肉糜中李斯特氏菌和腸炎沙門氏菌PT4的生長，具有良好的抑菌作用。顧菀婷等[15]研究發現，迷迭香提取物可有效抑制冷藏豬肉丸脂肪氧化，從而有效延長其貨架期。單一使用天然保鮮劑時，常會出現保鮮效果有限且保鮮劑用量過大等現象，而將多種天然保鮮劑進行復配，能夠有效發揮其協同效應從而大幅度提升保鮮效果[16]。真空包裝能夠在延緩預調理肉制品脂肪及蛋白質氧化的前提下，保持其良好的色澤[17]，且具有成本低等優點，成為大多數預調理肉制品的包裝方式[18]。任靜等[19]采用真空包裝處理未添加保鮮劑的預調理烤豬肉，發現真空包裝處理組的保鮮效果相較于托盤包裝更好、貨架期更長。單一的真空包裝處理雖然能抑制預調理豬肉餡中部分微生物的生長繁殖，但其抑菌效果有限，無法達到預調理豬肉餡理想的貨架期。

目前，關于預調理肉制品的保鮮研究大多以多種保鮮劑的復配研究為主[20]，但關于天然保鮮劑應用于預調理豬肉餡的研究鮮有報道，而有關真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡的研究尚未見報道。因此，研究擬以菌落總數和TBA值為指標，考察4種天然保鮮劑對預調理豬肉餡的保鮮效果，并采用響應面法對其進行復配，獲得預調理豬肉餡保鮮劑的最佳復配配比；考察真空包裝協同復配保鮮劑處理對預調理豬肉餡保鮮效果的影響，進而確定真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡的貨架期，為預調理豬肉餡工業化生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬肉餡、食鹽、味精、十三香、綿白糖、蔥、姜：家樂福超市；

迷迭香提取物：上海祥瑞生物科技有限公司；

乳酸鏈球菌素：銀象生物工程有限公司；

葡萄糖酸-δ-內酯：安徽省興宙醫藥食品有限公司；

D-異抗壞血酸鈉：江西省德興市百勤異VC鈉有限公司。

1.2 儀器與設備

電子天平：ALC-2100.2型，賽多利斯科學儀器有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器：LDZX-50FBS型，上海申安醫療器械廠；

722型分光光度儀：V-5000型，上海元析儀器有限公司；

恒溫培養箱：DHP-9052型，蘇州江東精密科學儀器有限公司；

潔凈工作臺：HCB-1800H型，深圳科力易翔儀器設備有限公司；

pH計：Sartorious-PB-10型，廣州市深華生物科技有限公司；

高速離心機：TG16-WS型，黑龍江嘉禾廣博進出口有限公司。

1.3 方法

1.3.1 預調理豬肉餡的制備 預調理豬肉餡配方為2%食鹽、0.5%味精、0.3%十三香、0.6%糖、3%蔥、2%姜、50%水，將各種調味料加入新鮮豬肉餡中，攪拌均勻后分裝密封，4 ℃下貯藏。

1.3.2 保鮮劑添加量對預調理豬肉餡品質的影響 將制作完成的肉餡分為4組，每組5份，每組分別加入乳酸鏈球菌素(添加量分別為0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%)、葡萄糖酸-δ-內酯(添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%)、D-異抗壞血酸(添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%)和迷迭香提取物(添加量分別為0.010%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%)，混勻后采用保鮮膜包裝于4 ℃貯藏，每2 d取樣進行菌落總數或TBA值的測定。

1.3.3 響應面法優化復配保鮮劑配比 由于預調理豬肉餡采用了添加抗氧化劑、真空包裝和低溫貯藏抑制脂肪氧化，且產品貨架期要求時間不長，因此微生物繁殖是影響預調理豬肉餡防腐保鮮的主要因素。根據單因素試驗結果選擇3種效果良好的保鮮劑，以4 ℃貯藏6 d時測定的菌落總數作為響應值，運用Design-Expert 8.0響應面分析方法中Box-Behnken設計對3種天然保鮮劑進行復配抑菌試驗。

1.3.4 真空包裝協同復配保鮮劑對預調理豬肉餡品質的影響 在最優復配保鮮劑配比下，分別進行保鮮膜包裝和真空包裝，于4 ℃貯藏，每2 d取樣測定其菌落總數、TVB-N值、TBA值、pH值，并進行感官評價。

1.3.5 測定方法

(1) 菌落總數：參照GB 4789.2—2016。

(2) 揮發性鹽基氮(TVB-N值)：參照GB 5009.228—2016。

(3) 硫代巴比妥酸值(TBA值)：參照芮懷瑾等[21]的方法并修改。稱取1.0 g預調理豬肉餡，加入0.02 mol/L的硫代巴比妥酸溶液3 mL、7.5%三氯乙酸溶液17 mL，攪拌混勻，沸水中加熱30 min，冷卻后取4 mL溶液并加入4 mL氯仿，3 000 r/min離心10 min，測定532 nm處吸光度。

(4) pH值：參照GB 5009.237—2016。

(5) 感官評價：參照GB 2707—2016。為了評價預調理豬肉餡色澤、氣味、黏性和組織狀態，成立10人感官評定小組(男女各半)，按表1進行感官評分，100分表示感受到所考慮特性的最大強度，0分表示無所考慮特性的知覺。

表1 感官評價表Table 1 Sensory evaluation table

1.3.6 數據分析 使用Design Expert 8.0進行試驗設計與分析。使用Origin 2018進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 乳酸鏈球菌素添加量對預調理豬肉餡菌落總數的影響

由圖1可知，預調理豬肉餡菌落總數與貯藏時間呈正相關，貯藏時間越長菌落總數越高(P<0.05)，并在2～4 d時的增長速率顯著提升(P<0.05)。空白對照組的預調理豬肉餡在貯藏第4天時的菌落總數就已經超過國家新鮮標準臨界值(1×106)；Nisin的抑菌性能較好且作用效果隨其添加量的增加而增強，是因為Nisin能與細胞膜結合形成通道從而導致細胞中的小分子、離子流失發生細胞滲漏，造成細胞死亡。也有研究[22-24]認為，Nisin能影響細胞壁質的合成從而殺死或阻礙細菌的生長，延緩菌落總數的增加。經0.01% Nisin保鮮的肉樣其菌落總數值與未加入保鮮劑的肉樣無顯著差異；0.05% Nisin保鮮的肉樣貯藏8 d后菌落總數超標且抑菌效果最好。根據GB 2760—2014對預調理豬肉餡可采用的防保鮮劑添加量的限定，Nisin的添加量為0.03%～0.05%時保鮮效果最好。

圖1 乳酸鏈球菌素添加量對預調理豬肉餡菌落總數的影響Figure 1 The effects of nisin addition on the quality of pre-conditioned pork filling

2.2 葡萄糖酸-δ-內酯添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響

由圖2可知，空白對照組的TBA值與貯藏時間呈正相關，貯藏第2天其TBA值超過一級鮮肉的標準，而在貯藏第4 天超過1 mg/kg成為腐敗變質肉。經不同濃度葡萄糖酸-δ-內酯保鮮的真空包裝預調理豬肉餡TBA值在貯藏第4天基本都超過了1 mg/kg，其中添加0.30%葡萄糖酸-δ-內酯的TBA值的增長相對緩慢；貯藏后期經葡萄糖酸-δ-內酯處理的肉樣TBA值變化趨勢并無明顯規律，可能是因為試驗誤差所致。總體來看，葡萄糖酸-δ-內酯相較于其他試驗組對調理肉餡的抗脂肪氧化能力較弱。

圖2 葡萄糖酸-δ-內酯添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響Figure 2 The effects of gluconate-δ-lactone addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.3 迷迭香提取物添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響

由圖3可知，對照組的TBA值隨貯藏時間延長而逐漸增加，在貯藏第2天其TBA值超過一級鮮肉的標準，而在貯藏第4天超過1 mg/kg成為變質腐敗肉。0.010%迷迭香提取物添加組其TBA值與未加入保鮮劑的肉樣并無顯著差異；0.030% Nisin迷迭香提取物處理的肉樣在貯藏第6天時其TBA值超過限定值且抑菌效果最好；迷迭香提取物能有效延緩預調理豬肉餡的脂肪氧化可能是因為迷迭香中的迷迭香酚、迷迭香酸及鼠尾草酸等酚類物質可以螯合金屬離子并干擾自由基反應從而延緩脂肪氧化[25-26]。綜上，迷迭香提取物對預調理豬肉餡脂肪氧化有良好的抑制作用且抑菌效果隨迷迭香添加量的增加而增強。

圖3 迷迭香提取物添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響Figure 3 The effects of rosemary extract addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.4 D-異抗壞血酸鈉添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響

由圖4可知，對照組的TBA值隨貯藏時間延長而逐漸增加，在貯藏第2天其TBA值超過一級鮮肉的標準，而在貯藏第4天超過1 mg/kg成為腐敗變質肉。0.10%D-異抗壞血酸鈉添加組其TBA值與未加入保鮮劑的肉樣無顯著差異，而0.25%和0.30%D-異抗壞血酸鈉處理的預調理豬肉餡TBA值均在貯藏第6天超過限定值(P<0.05)；由此可知，D-異抗壞血酸鈉的抗脂肪氧化性能較好且作用效果隨其添加量的增加而增強。D-異抗壞血酸鈉在具有較好抗氧化性能的同時還能在一定程度上抑制調理肉餡脂肪氧化過程中小分子化合物的產生[27]。因此，D-異抗壞血酸鈉添加量為0.15%～0.25%時保鮮效果最佳。

圖4 D-異抗壞血酸鈉添加量對預調理豬肉餡TBA值的影響Figure 4 The effect of D-isoascorbate sodium addition on pre-conditioned pork filling TBA

2.5 復配保鮮劑配方優化

2.5.1 響應曲面優化模型的設計及結果 根據單因素試驗結果，以乳酸鏈球菌素、D-異抗壞血酸和迷迭香提取物添加量為因素，以菌落總數為響應值，設計三因素三水平響應面試驗優化復配保鮮劑配方。各因素水平見表2，試驗設計及結果見表3。

表2 試驗因素水平表Table 2 Test factor level table

2.5.2 復配保鮮劑對菌落總數的影響 根據表3數據運用Design-Export 進行結果分析，回歸擬合得到響應值菌落總數的二次回歸模型為：

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Response surface test design and results

Y=4.16-0.31A-0.15B-0.46C+0.060AB-0.15AC-0.087BC+0.40A2+0.44B2+0.34C2。

(1)

對以上模型進行顯著性檢驗的方差分析，結果見表4。

表4 回歸方程的方差分析?Table 4 Analysis of variance of the regression equation

2.5.3 復配保鮮劑對菌落總數的響應面交互作用分析

由圖5可知，乳酸鏈球菌素添加量與D-異抗壞血酸鈉添加量對菌落總數的交互作用并不顯著，但乳酸鏈球菌素添加量與迷迭香提取物添加量、D-異抗壞血酸鈉添加量與迷迭香提取物添加量均有交互作用，與方差分析結果吻合。

圖5 各因素交互作用的響應面和等高線圖Figure 5 Response surface and contour map of the interaction of various factors

2.6 復配保鮮劑配方優化及驗證

通過Design-Export軟件計算得到預調理豬肉餡保鮮的復配保鮮劑最佳配比為 0.049%乳酸鏈球菌素、0.207%D-異抗壞血酸鈉和0.029%迷迭香提取物，該配比下預調理豬肉餡菌落總數理論值為3.925 lg(CFU/g)；利用該配比進行驗證實驗，測得貯藏6天后預調理豬肉餡的菌落總數實測值為4.15 lg(CFU/g)(n=3)，與理論值相差5.73%(<10%)，說明該模型可靠，能有效預測各因素與預調理豬肉餡菌落總數間的關系。

2.7 真空包裝協同復配保鮮劑對預調理豬肉餡品質的影響

2.7.1 對菌落總數的影響 由圖6可知，貯藏期間，僅經過復配保鮮劑處理的預調理豬肉餡其菌落總數值隨貯藏時間的延長而逐漸增長，添加復配保鮮劑延緩了預調理豬肉餡的菌落總數增長速率，但其菌落總數值依然在貯藏第12天時超過了國標限定值，成為腐敗變質肉；而經真空包裝及復配保鮮劑處理的預調理豬肉餡其菌落總數的增長速率在貯藏過程中逐漸低于非真空包裝組，并在貯藏第14天菌落總數值超標，可能是由于真空包裝的缺氧環境抑制了預調理豬肉餡中的一部分好氧微生物的生長，同時能夠耐受厭氧條件的細菌增殖速度緩慢，從而延遲樣品腐敗變質[28]；因此，真空包裝能在保鮮劑抑制預調理豬肉餡微生物生長繁殖的基礎上，使預調理豬肉餡的菌落總數增長速率變得更為緩慢。

2.7.2 對揮發性鹽基氮(TVB-N值)的影響 由圖7可知，預調理豬肉餡的TVB-N值隨貯藏時間的延長呈上升趨勢(P<0.05)，經復配保鮮劑處理的肉樣在貯藏期間其TVB-N值增長速率高于真空包裝組，并在貯藏第12天時TVB-N值由初始值8.71 mg/100 g增長為17.03 mg/100 g，成為腐敗變質肉，且增幅較大；而真空包裝協同復配保鮮劑的TVB-N值在貯藏第14天時超過新鮮肉標準；這與吳燕燕等[29]的結果相似，說明真空包裝也能在一定程度上延緩預調理豬肉餡的TVB-N值的增長，延長預調理豬肉餡貨架期。

2.7.3 對硫代巴比妥酸值(TBA值)的影響 由圖8可知，真空包裝組與非真空包組在貯藏期間的TBA值均隨貯藏時間的延長而逐漸增長，其中僅經復配保鮮劑處理的試驗組在貯藏第10天時TBA值就已接近限量值1 mg/kg，并在貯藏第12天時超標成為不可食用肉；而真空包裝協同復配保鮮劑處理的預調理豬肉餡在貯藏期間其TBA值顯著低于非真空包裝組，并在貯藏第14天時TBA值達到1.06 mg/kg；這是因為真空包裝時抽去了食品內的空氣從而抑制了食品內部的某些氧化反應；因此真空包裝能在一定程度上抑制脂肪氧化，延緩預調理豬肉餡TBA值的增長[30]。

2.7.4 對pH值的影響 由圖9可知，非真空包裝的肉樣的pH值隨貯藏時間的延長逐漸升高(P<0.05)，在貯藏第6天時超過了國家以及鮮肉標準，并在貯藏第14天時超過6.7成為腐敗變質肉；而在貯藏期間真空包裝組的pH值顯著低于非真空包裝組，呈先下降后上升的趨勢，并且在整個貯藏期間其pH值始終維持在5.83～6.18，可能是由于真空包裝的缺氧環境導致好氧腐敗菌生長繁殖受阻，抑制了預調理豬肉餡pH值升高，而在貯藏后期，真空包裝試驗組的pH值升高可能是由于肉中的蛋白質降解產生了氨及胺等堿性物質使樣品pH值回升[31-32]。

圖9 真空包裝對預調理豬肉餡貯藏期間pH值的影響Figure 9 The effects of vacuum packaging on pH during storage of pre-conditioned pork filling

2.7.5 對感官評分的影響 由圖10可知，貯藏期間預調理豬肉餡的感官評分呈逐漸降低的趨勢，非真空包裝處理的預調理豬肉餡感官評分下降較快，且肉餡的顏色逐漸發暗，組織逐漸松散，并失去肉餡原有的香氣，在貯藏第12天開始產生腐臭氣味，肉色偏綠且略微發黏，成為腐敗變質肉；而經真空包裝處理的預調理豬肉餡在貯存期間肉質的劣化速度較慢，在貯藏第14天后才略微出現酸敗氣味，色澤、組織等指標均優于非真空包裝組；說明真空包裝能長期維持預調理豬肉餡的品質特性并延緩其腐敗變質，與Young等[33]的結果相似。

圖10 真空包裝對預調理豬肉餡貯藏期間感官評分的影響Figure 10 The effects of vacuum packaging on sensory scores of pre-conditioned pork filling during storage

真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡4 ℃下貯藏10 d時，感官評分為72分，為消費者可接受范圍，其他理化指標符合國家標準要求，因此確定其貨架期為10 d。

3 結論

優化了真空包裝預調理豬肉餡的復配保鮮劑的最優配比，評價了4 ℃下貯藏期間真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡的保鮮效果，確定了其貨架期。結果表明，復配保鮮劑的最優配比為0.049%乳酸鏈球菌素、0.207%D-異抗壞血酸鈉、0.029%迷迭香提取物；真空包裝協同復配保鮮劑處理能夠有效延緩預調理豬肉餡菌落總數、TBA值、TVB-N值、pH值的變化，且具有較好的感官評分，真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡的貨架期可達10 d。預調理豬肉餡貨架期受肉餡初始菌落總數和貯藏溫度影響較大，需進一步探討降低預調理豬肉餡初始菌落總數的方法，以及降低貯藏溫度對真空包裝協同復配保鮮劑處理預調理豬肉餡的保質期及品質影響。

組內字母不同表示差異顯著(P<0.5)圖6 真空包裝對預調理豬肉餡貯藏期間菌落總數的影響Figure 6 The effects of vacuum packaging on TPC during storage of pre-conditioned pork filling

組內字母不同表示差異顯著(P<0.5)圖7 真空包裝對預調理豬肉餡貯藏期間TVB-N值的影響Figure 7 The effects of vacuum packaging on TVB-N during storage of pre-conditioned pork filling

組內字母不同表示差異顯著(P<0.5)圖8 真空包裝對預調理豬肉餡貯藏期間TBA值的影響Figure 8 The effects of vacuum packaging on TBA during storage of pre-conditioned pork filling