海帶多糖協同電子束輻照對生鮮豬肉的保鮮作用

劉文龍，雷英杰，楊玉琴，劉倩，魏明梅，陳尚戊，王衛

（成都大學肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 610106）

豬肉運輸與保鮮的問題一直是困擾現代肉類消費市場的主要問題，生鮮肉的貨架期短是限制我國生鮮肉大力發展的瓶頸所在，目前可應用于生鮮肉的抑菌方式較少，主要方式包括腌漬、冷凍、高壓，氣調包裝等[1-2]。但除冷凍外的貯藏手段，成本高昂，適用性較低，而冷凍保鮮對于生鮮豬肉的風味、口感影響很大。而食品輻照技術自20世紀80年代中期興起以來，已發展成為一種成熟、可靠的保證食品安全的技術，能夠減少害蟲和致病菌的數量，以延長食品的貨架期[3-4]。目前不乏輻照技術在保鮮當中的應用案例，但將輻照技術應用于生鮮豬肉保鮮存在一定缺陷，程述震等[5]、顧可飛[6]使用輻照處理新鮮豬里脊肉發現輻照處理會加速自由基的降解速度，加快脂肪氧化速率，給豬肉感官帶來消極影響。因此可以通過添加抗氧化劑來改善輻照過后引起的脂肪氧化水解，Hu等[7]使用抗氧化劑協同輻照處理新鮮豬肉，不僅大幅減少了菌落值，還減緩了脂肪氧化速率。

天然抗氧化劑種類繁多，來源豐富，其中海帶因為含有大量多糖物質，享有“海中蔬菜”的美稱，海帶多糖目前被廣泛應用食品、化工、醫療等領域。海帶多糖主要成分有褐藻膠、巖藻多糖，以及褐藻淀粉，在食品領域，以及研發新型功能性保健食品方面，海帶多糖均有良好的應用前景，如海帶多糖飲品、食品級保鮮涂膜及海帶多糖餅干等[8-9]。在肉制品領域，周士琪等[10]研究了不同海帶多糖濃度對雞肉復乳凝膠理化特性的和結構特性的影響，取得了良好效果。海帶多糖不僅具有良好抗氧化性、抑菌作用等生物活性，還具有降低輻照作用[11]。因此將海帶多糖協同輻照處理應用于保鮮貯藏，減緩輻照后引起的脂肪氧化、維持豬肉感官品質具有一定研究意義。本試驗將不同質量分數的海帶多糖添加到生鮮豬肉中，協同電子束輻照處理，研究其對脂肪氧化的抑制作用以及對生鮮豬肉的保鮮效果，以期延長生鮮豬肉貨架期，推廣輻照技術在食品領域的應用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮里脊豬肉：市售。

乙二胺四乙酸二鈉（分析純）：成都市科龍化工試劑廠；三氯乙酸（分析純）：天津市津東天正精細化學試劑廠；2-硫代巴比妥酸（生物試劑）：上海源葉生物科技有限公司；平板計數瓊脂（生物試劑）：北京三藥科技開發公司；海帶多糖粉末（純度50%，食品級）：西安瑞迪生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

STC-9200冷藏冰凍柜：南京樂創廚房設備有限公司；PHS-3C pH計：上海三信儀表廠；EPED-EZ-10TJ超純水制備儀：南京易普易達科技發展有限公司；JA2003N電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；IKA T18 basic高速勻漿機：德國IKA公司；UV-1100紫外分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；GY-ZB-6202真空包裝機：江西贛云食品機械有限公司；LRH-250生化培養箱：上海一恒科學儀器有限公司；CR-400便攜式色差儀：柯尼卡美能達投資有限公司；GHT-DDC超凈工作臺：濟南杰康凈化設備廠；GR60DA高壓蒸汽滅菌鍋：致徽儀器有限公司；THZ-92A水浴恒溫振蕩器：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；TA-XT Plus物性測試儀：英國Stable micro system公司。

1.3 方法

1.3.1 生鮮豬肉前處理

將新鮮豬里脊肉在無菌環境下進行切割處理，去除筋膜以及脂肪組織，分割成100 g左右小塊。參考劉夢等[12]的方法并略作修改，將紫外滅菌20 min后的海帶多糖粉末使用無菌蒸餾水配制成不同質量分數（1%、3%、5%）的溶液，將切好的肉樣放入不同質量分數（1%、3%、5%）的海帶多糖水溶液中浸泡60 s，取出瀝干，放入無菌保鮮袋中，做好標記。另外設置空白組與輻照組進行對比，空白組不添加海帶多糖，不進行輻照處理，輻照組只進行輻照處理，不添加海帶多糖。空白組、輻照組放入無菌蒸餾水中浸泡相同時間。之后為避免含氧狀態下輻照后造成色澤感官影響，將各組進行抽真空處理，參數為抽氣時間30 s，熱封時間1.5 s，放氣時間1.2 s，抽氣壓強0.1 MPa，真空后置于4℃冰箱中進行貯藏。

1.3.2 電子束輻照滅菌

將真空包裝的肉樣，使用保溫箱加冰塊貯藏，送于輻照公司進行電子束輻照處理，空白組不做輻照處理。為避免高劑量的輻照處理給生鮮豬肉感官帶來消極影響，輻照劑量選定為3 kGy，輻照能量為10 MeV，確保輻照均勻，輻照后立即置于4℃冰箱進行冷藏，并在貯藏第1、3、6、9、12天進行采樣測定各項指標。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 色差的測定

選取豬肉平整處，使用色差儀進行色差的測定，重復測定3次，測定前用白板進行校準。

1.3.3.2 pH值的測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》方法測定豬肉的pH值。

1.3.3.3 質構剖面分析

參考齊聰等[13]的方法并略做修改，將各處理組生鮮豬肉置于80℃恒溫水浴鍋中加熱，直至肉樣中心溫度達到70℃后撈出，冷卻至25℃。將肉樣切割成1 cm×1 cm×1 cm的規格，使用TA-XT Plus物性測試儀，配合P/36R型圓柱形探頭沿垂直于肌原纖維方向進行測定。測定指標：硬度、彈性、咀嚼性、黏性、回復性，內聚性。測試速率5.00 mm/s，應變率50%，間隔時間5.0 s，觸發力5 g，環境溫度25℃。每組樣品平行測定3次，取平均值。

1.3.3.4 感官評定

感官評定參考孫凱旋等[14]的方法，并略作修改。感官評價小組由8名食品專業人士組成，每隔3d從色澤、氣味和黏度、汁液量4個指標進行分析，具體見表1。

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

1.3.3.5 硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）值的測定

硫代巴比妥酸值參照GB 5009.181—2016《食品安全國家標準 食品中丙二醛的測定》進行測定。TBARS以每千克樣品中所含丙二醛的質量表示，單位為mg/kg。

1.3.3.6 菌落總數的測定

菌落總數測定按照GB 4789.2—2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》，結果以lg（CFU/g）表示。

1.4 數據處理

試驗所得數據使用SPSS 23進行數據分析，使用Origin 9.0進行繪圖處理。利用Duncan多重比較進行顯著性分析，其中P＜0.05表示差異顯著。所得數據用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉色澤的影響

良好的生鮮豬肉色澤能較好反應其新鮮程度，促進消費者購買欲望[15]。使用色差儀對肉樣的色度進行測定，結果見表2。

表2 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉色澤的影響Table 2 Effect of kelp polysaccharide on the color of irradiated fresh pork

由表2可知，第1天時空白組、輻照組、1%多糖組之間的亮度L*值沒有明顯差異（P＞0.05），3%多糖組與5%多糖組L*值更高，第12天時5%多糖組的L*值顯著低于其他組。這可能是因為輻照處理會破壞生鮮豬肉肌肉纖維結構，而海帶多糖的添加減少了汁液流失，使得L*值更低[16]。

經過輻照處理，在第1天～3天各組的紅度a*值顯著高于空白組，且第12天時a*值仍維持較好，但隨著貯藏時間延長，各組差異逐漸縮小。這是由于輻照促進了肉中一氧化氮肌紅蛋白的形成，使肉樣顏色更鮮艷，海帶多糖的添加，減少了豬肉褐變帶來的顏色變化[17-18]。肉樣存放時間長會造成黃度值過高。第1天時3%、5%多糖組相較于空白組，黃度值b*顯著提高，輻照組基本與空白組持平，這可能是因為海帶多糖溶液是棕色，浸泡后附著于豬肉表面，造成的黃度值更高。貯藏12 d時各組黃度值差異不大。經過色差值測定，輻照處理能明顯改善豬肉的紅度值，提高豬肉色澤感官。海帶多糖溶液浸泡后，不會對豬肉L*造成明顯的影響，能夠提高a*值，并在貯藏期間內維持良好色澤，但是過高濃度的海帶多糖溶液，會影響豬肉黃度值。

2.2 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉感官評定的影響

海帶多糖對輻照后生鮮豬肉感官評定的影響見表3。

表3 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉感官評定的影響Table 3 Effects of kelp polysaccharide on sensory evaluation of irradiated fresh pork

感官評定選取了貯藏第1、6、12天時進行測定。由表3可知，在第1天時，輻照處理給肉樣色澤造成的影響不明顯，但5%多糖組被高濃度的海帶多糖溶液浸泡后，顏色受到一定影響，因此色澤評分更低。感官質量下降的原因主要是貯藏過程中細菌生長、脂質氧化、蛋白質分解引起的[19]。輻照會使生鮮肉產生“輻照味”，從而降低肉的感官評分，這是造成各輻照組氣味評分過低的原因。受輻照影響，隨著貯藏時間的延長，生鮮肉的黏度和汁液損失會加劇，因此輻照組、多糖組評分會低于空白組。貯藏第12天時，輻照組、多糖組色澤均優于空白組，氣味方面，“輻照味”隨著貯藏時間會逐漸消散，且抗氧化劑的添加有利于控制異味的形成，這與李成梁等[20]、郭淑珍等[21]研究結論一致。因此，輻照組、多糖組的氣味評分逐漸上升，黏度和汁液量，略低于空白組。通過試驗可知，輻照處理對生鮮豬肉的顏色有促進作用，但是在一定程度上會加劇豬肉汁液流失量，使豬肉帶上“輻照味”從而影響感官品質。經海帶多糖溶液浸泡能對豬肉色澤起到積極作用。

2.3 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉pH值的影響

海帶多糖對輻照后生鮮豬肉pH值的影響見圖1。

圖1 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉pH值的影響Fig.1 Effect of kelp polysaccharide on pH value of irradiated fresh pork

不同處理對生鮮肉的pH值產生了不同影響，其中空白組在貯藏時間內從5.62逐漸上升到6.10。這是因為肉樣中存在的細菌和內源酶將蛋白質分解成氨類堿性物質，使得pH值逐漸上升[22]。而5%多糖組，在第12天時，pH值最低，僅為5.99。添加了海帶多糖的試驗組，在第12天時pH值均低于空白組和輻照組，這說明添加海帶多糖對維持生鮮肉品質有促進作用，減緩了pH值的上升。這是因為輻照處理殺滅了生鮮肉中微生物，減緩了蛋白質的分解速率，而海帶多糖具有一定抑菌效果，能夠在貯藏期內將微生物控制在一個較低水平，使pH值上升緩慢。

2.4 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉質構特性的影響

海帶多糖對輻照后生鮮豬肉質構特性的影響見表4。

表4 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉質構特性的影響Table 4 Effect of kelp polysaccharide on texture characteristics of irradiated fresh pork

彈性、黏性、咀嚼性及硬度等質構特性是評價肉重要的食用品質指標，模擬了咀嚼過程中的力學特性變化[23]。由表4可知，不同組別之間硬度值具有一定差異性，空白組硬度值最高，輻照處理組與空白組之間硬度呈顯著差異（p＜0.05），且海帶多糖濃度越高肉樣硬度越低。空白組黏性、咀嚼性遠大于其他組，這可能是因為電子束輻照處理造成了豬肉內部肌肉纖維結構疏松，造成了硬度和咀嚼性下降[24]。5%多糖組的內聚性和回復性顯著低于其他組，各組之間彈性沒有明顯差異，這表明輻照處理和使用海帶多糖浸泡不會對生鮮肉彈性造成太大影響，但是會降低豬肉硬度和咀嚼性，過高濃度的海帶多糖，對肉的質構影響較大，使得豬肉質構更加柔軟。

2.5 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉TBARS值的影響

海帶多糖對輻照后生鮮肉TBARS值的影響見圖2。

圖2 海帶多糖對輻照后生鮮肉TBARS值的影響Fig.2 Effect of kelp polysaccharide on TBARS value of irradiated fresh meat

TBARS值會升高，這是因為隨著貯藏時間的延長肉類中的脂肪氧化程度加深，氧化次級產物不斷增多造成的[25]。由圖2可知，12d的貯藏期間各組肉樣的TBARS值逐步上升，且輻照組明顯高于其他組，第1天時空白組最低，僅為0.140 mg/kg。第12天時輻照組TBARS值高達0.929mg/kg，5%多糖組僅為0.765mg/kg。這說明了輻照處理能加速生鮮肉中脂肪氧化的速率，因為電子束輻照產生自由基與氧氣反應生成過氧化物，引發鏈式反應，使TBARS值升高，這與Javanmard等[26]研究結果一致。而經海帶多糖浸泡后，豬肉脂肪氧化速率明顯減緩，并且到第12天時，添加了海帶多糖的生鮮豬肉TBARS值均低于空白組，證明了海帶多糖能在長時間里維持較好的抗氧化性，對改善輻照生鮮豬肉品質起了積極作用。根據Hu等[7]研究結論，海帶多糖可以直接作用于自由基本身，捕獲脂質氧化反應中產生的活性氧，或提供氫原子與羥自由基結合形成水，達到清除自由基的目的[27]。由于生鮮肉TBARS值在0.202 mg/kg～0.664 mg/kg之間時為良質肉，因此添加抗氧化劑后，在9 d貯藏時間內仍能使生鮮豬肉維持較好的品質。

2.6 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉菌落總數的影響

海帶多糖對輻照后生鮮豬肉菌落總數的影響見圖3。

圖3 海帶多糖對輻照后生鮮豬肉菌落總數的影響Fig.3 Effect of kelp polysaccharide on colony value of irradiated fresh pork

通過對各組貯藏期間菌落總數的測定，發現輻照處理過后菌落總數顯著下降，貯藏期間輻照后各組菌落總數始終低于空白組，且添加了海帶多糖的生鮮豬肉菌落總數低于其他組，這說明了海帶多糖具有一定的抑菌作用。在貯藏期間，1%多糖組、3%多糖組、5%多糖組出現了菌落總數下降的現象，這是因為海帶多糖中的褐藻酸和褐藻寡糖在一定程度上可直接或間接地作用微生物，從而起到抗菌的效果[28]。本次試驗中空白組為真空包裝下4℃貯藏，能延長生鮮肉貨架期到6 d～9 d。空白組的豬肉在第9天時達到了6.09 lg（CFU/g），輻照組為 3.82 lg（CFU/g），1%多糖組為2.89 lg（CFU/g），3%多糖組為 2.65 lg（CFU/g），5%多糖組為1.87 lg（CFU/g），說明未輻照的生鮮肉菌落總數已經超標，而輻照處理組均維持在鮮肉水平，這說明輻照處理對微生物的影響顯著（P＜0.05）。因為輻照處理后，造成了食品中微生物細胞內部DNA損傷，導致無法修復而影響微生物的正常生長和繁殖，此外，輻照可產生羥自由基等物質，抑制微生物的生長繁殖，從而達到延長食品貨架期的效果[29-30]。在第12天時，5%多糖組菌落值最低，僅為2.83 lg（CFU/g）證明了海帶多糖具有良好的殺菌效果，能夠延長肉品貨架期，減緩微生物生長速度，且殺菌效果與添加劑量成正比。

3 結論

使用含海帶多糖溶液浸泡生鮮豬肉，之后經電子束輻照處理肉樣。在貯藏時間內進行理化指標的測定，通過色差值測定發現輻照處理能明顯改善豬肉的紅度值，提高豬肉色澤感官。海帶多糖溶液浸泡后，不會對豬肉亮度值造成明顯的影響，并在貯藏期間內維持良好色澤，但是過高濃度的海帶多糖溶液，會影響豬肉黃度值。海帶多糖的添加可以減緩豬肉pH值上升趨勢，降低了豬肉硬度和咀嚼性，使豬肉質地更加柔軟。豬肉脂肪氧化速率得到明顯減緩，第12天時，1%多糖組、3%多糖組、5%多糖組的TBARS值分別為0.834、0.802、0.765 mg/kg，低于輻照組的 0.929 mg/kg，說明了海帶多糖具有抗氧化作用，其效果與添加量成正比。通過輻照和海帶多糖的處理后，生鮮豬肉菌落總數明顯下降，5%多糖組在第12天時菌落值僅為2.83 lg（CFU/g），而空白組達到 6.54 lg（CFU/g）。在 9 d內海帶多糖浸泡后各組始終能夠維持一定的抑菌效果，極大地延長豬肉貨架期。這為保障生鮮肉質量安全，推廣輻照技術在食品上的應用提供了依據。