臭氧殺菌技術在肉制品原料處理中的研究與應用

孫曉紅，王迎迎，李 洋，辛偉娟，史麗新，曹福紅，蘇魯濱

（煙臺喜旺肉類食品有限公司，山東 煙臺 264000）

肉及肉制品是人體營養的主要來源，能為人類提供必需營養素。社會生活中，肉制品的數量和質量已成為衡量人民生活質量的重要指標之一。隨著經濟社會的發展和進步，消費者的觀點得到更新，口感、營養、健康已成為廣大居民的第一選擇，因此低溫肉制品以其結實的肉質、富有彈性的結構、最大程度保留肉類的營養等特點，越來越受到廣大消費者的歡迎[1]。但是，低溫肉制品儲存不當極易變質。因此，為了確保低溫肉制品的食品安全，需要從源頭開始控制微生物。采取對入廠的原料、輔料、包材進行消毒、殺菌，生產過程嚴格控制衛生，對終產品進行殺菌等方式。目前，生產過程控制、產品殺菌都有成型的方式方法進行應用，而對原料的消殺大部分為二氧化氯浸泡，二氧化氯消毒后有殘留，長期使用會對人體產生傷害。隨著社會的發展進步，人們對食品安全越來越重視，在加工食品過程中選擇安全無殘留的能源，是大勢所趨。臭氧殺菌就是一種安全無殘留的殺菌方式，完美契合了我國食品加工業營養健康、安全環保的發展主題。

臭氧具有強氧化性[2]，通過生物化學氧化反應實現滅菌，臭氧分解產生新生氧的氧化能力實現殺菌。臭氧會自行分解為氧氣，不產生殘留污染，消毒后不需通風換氣，可用作殺菌或防霉保鮮直接對食品使用，簡單方便。臭氧有效殺菌濃度對食品而言是極微弱的濃度，對食品無害。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

凍豬肉，德州金鑼肉制品有限公司提供；平板計數瓊脂，北京陸橋技術股份有限公司提供；三氯乙酸、鹽酸、甲基紅、亞甲基藍等，國藥集團化學試劑北京有限公司提供。

PL-2001-L 型電子天平，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產品；HPX-9162MBE 型電熱恒溫培養箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠產品；TU-1810D 型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司產品；德拉瓦伊解凍設備，上海德拉瓦伊食品機械貿易有限公司產品；臭氧發生器，濟南瑞清臭氧設備有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 單因素試驗

（1） 臭氧質量濃度對殺菌效果的影響。將拆箱后的冷凍豬肉放入德拉瓦伊設備中，按設備要求擺放在解凍架上，設備參數設置為17 ℃，待肉的中心溫度達到-5～0 ℃時，開始進行臭氧殺菌。每次測定重復3 次，取平均值。

臭氧試驗分組見表1。

表1 臭氧試驗分組

（2） 殺菌時間對臭氧殺菌效果的影響。將拆箱后的冷凍肉放入德拉瓦伊設備的解凍架上，設備參數設置為17 ℃，待肉的中心溫度達到-5～0 ℃時，開始進行臭氧殺菌，臭氧質量濃度設為6 mg/L，殺菌時間分別為1.0，1.5，2.0 h，殺菌后取出進行指標測定。每次測定重復3 次，取平均值，同時做對照試驗。

（3） 殺菌溫度對臭氧殺菌效果的影響。將拆箱后的冷凍肉放入德拉瓦伊設備的解凍架上，德拉瓦依設備溫度分別設置為10，17，25 ℃，濕度控制在90%，待肉的中心溫度達到-5～0 ℃時，開始進行臭氧殺菌，臭氧質量濃度設為6 mg/L，殺菌時間設為1.5 h。殺菌后進行指標測定，每次測定重復3 次，取平均值，同時做對照試驗。

1.2.2 正交法確定殺菌參數

在對臭氧質量濃度、殺菌時間、殺菌溫度進行單因素試驗的基礎上，使用正交設計優化三因素三水平得到最優組合，以菌落總數、蛋白羰基含量、TBARS 為評價指標進行分析。

臭氧殺菌關鍵參數確定正交試驗因素水平見表2。

表2 臭氧殺菌關鍵參數確定正交試驗因素水平

1.2.3 菌落總數的測定

參照GB/T 4789.2-2016 進行測定。

1.2.4 蛋白羰基含量的測定

根據Soglia F 等人[3]的方法進行修改。豬肉樣品攪碎，取1 g 樣品，加入0.15 mol/L 冰浴KCl 溶液10 mL，以轉速 3 000 r/min 均質 60 s，取 100 μL 的均質液2 份，分別加入200 g/L 三氯乙酸溶液1 mL，以轉速5 000 r/min 離心5 min，棄去上清液，加入50 g/L 十二烷基磺酸鈉溶液400 μL，2 份混合樣品同時超聲60 min，一份樣品加入含質量濃度為2 g/L的2,4- 二硝基苯肼（DNPH），另一份只加入2 mol/L的 HCl 溶液 800 μL 做空白。放置 30 min，加入400 g/L 三氯乙酸溶液400 μL，以轉速5 000 r/min離心5 min。移除上清液，加入體積比為1∶1 的乙醇- 乙酸乙酯混合液1 mL，以轉速10 000 r/min離心5 min。重復操作3 次后，在沉淀中加入pH 值6.5、含有 6 mol/L 的鹽酸胍的 20 mmol/L 的 NaH2PO4溶液1.5 mL，蛋白質溶解后，于4 ℃條件下放置12 h，于波長280 nm 和370 nm 處分別測定吸光度。

1.2.5 脂質過氧化（TBARS） 的測定

參照Klaenhammer T R[4]略作修改。肉樣攪碎，稱取10 g，加入50 mL 含0.1%EDTA 的7.5%三氯乙酸，振搖30 min，過濾，取上清液5 mL，加入0.02 mol/L TBA 5 mL，沸水浴加熱40 min，取出冷卻，以轉速4 000 r/min 離心20 min ，取上清液，加入5 mL 氯仿，搖勻，靜置分層，取上清液，在波長532 nm 處測比色。計算公式如下：

式中：A532——待測液在波長532 nm 下的吸光度；

Ws——樣品的質量，g。

1.2.6 感官品質評定[5]

依據《GB 2726 食品安全國家標準熟肉制品》，選取10 名人員按照表3 產品進行評價，匯總數據，進行統計分析。

產品感官評分項目與評分標準見表3。

表3 產品感官評分項目與評分標準

1.2.7 保質期的測定

將臭氧殺菌技術進行了3 次試驗驗證，采用臭氧殺菌技術、正常工藝生產的冷切腸，各取500 袋，分別置于25 ℃下進行恒溫培養。每20 d 檢測1 次菌落總數，同時進行感官檢驗。菌落總數檢驗值達到103CFU/g 或產品感官變質率達到1%時，結束恒溫培養。

1.3 數據處理

試驗中數據均重復3 次，使用IBM SPSS Statistics 26 軟件進行統計分析，當p＜0.05 時，認為組間差異顯著。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 臭氧質量濃度對殺菌效果的影響

臭氧質量濃度對菌落總數的影響（*p＜0.05） 見圖1。

圖1 臭氧質量濃度對菌落總數的影響（*p＜0.05）

由圖1 可知，第1 組與對照組的菌落總數變化差異不顯著（p＞0.05），第2，3，4 組與對照組相比殺菌效果顯著（p＜0.05），但是第2，3，4 組間差異不顯著（p＞0.05），這是因為臭氧殺菌只能對豬肉表面進行殺菌，豬肉內部的細菌依然存活。臭氧化學性質活潑具有極強的氧化能力，可以同細菌的細胞壁中存在的蛋白質等有機物發生化學反應，使細胞壁通透性增加，細胞內容物流出，使其失去活性[6]。臭氧破壞或分解細胞壁迅速擴散進入細胞里氧化了細胞內酶或RNA、DNA從而致死菌原體[7]。因臭氧具有強氧化性，導致在殺菌過程原料肉的蛋白羰基含量、TBARS 明顯升高[8]。

臭氧質量濃度對蛋白氧化的影響見圖2，臭氧質量濃度對脂質氧化的影響見圖3。

圖2 臭氧質量濃度對蛋白氧化的影響

圖3 臭氧質量濃度對脂質氧化的影響

2.1.2 臭氧殺菌時間對殺菌效果的影響

殺菌時間對殺菌效果的影響見圖4。

由圖4 可知，臭氧殺菌的效果顯著（p＜0.05），殺菌時間越長，殺滅的菌落越少。但隨著殺菌時間的延長，蛋白氧化、脂質氧化程度越來越高，殺菌1.5 h與2.0 h，蛋白氧化、脂質氧化差異不顯著（p＞0.05）。

圖4 殺菌時間對殺菌效果的影響

2.1.3 殺菌溫度對臭氧殺菌效果的影響

殺菌溫度對殺菌效果的影響見圖5。

圖5 殺菌溫度對殺菌效果的影響

臭氧的殺菌效果受溫度影響較大，由圖5 可知，隨著殺菌溫度的升高，菌落總數數值逐漸升高，低溫時微生物的殺滅效果較好，10 ℃殺菌后菌落總數為3.62±0.06 lg CFU/g， 17 ℃殺菌后的菌落總數為3.85±0.05 lg CFU/g，25 ℃殺菌后的菌落總數為3.80±0.08 lg CFU/g。此外，隨著殺菌溫度的升高，蛋白氧化、脂質氧化的速度也在加快。

2.2 正交試驗法確定殺菌參數

正交試驗結果見表4。

表4 正交試驗結果

通過對臭氧質量濃度、殺菌時間和殺菌溫度進行單因素試驗，使用三因素三水平正交設計優化得到最優組合。在貯藏期間，通過菌落總數、蛋白羰基含量與TBARS 進行分析。根據表5 各指標的值確定各因素的最優水平組合為菌落總數A3B2C1，蛋白羰基含量A1B1C1，TBARS A1B1C1。由于各項指標分析得到的最優組合均不一致，考慮到對產品品質影響較大的因素為菌落總數，而國家標準對蛋白羰基含量與TBARS 未作規定，經綜合平衡分析，得到最優組合為A3B2C1，即臭氧質量濃度8 mg/L，殺菌時間1.5 h，殺菌溫度10 ℃。

后期對最優組合的進行效果驗證過程中發現，殺菌質量濃度為8 mg/L 時，會使產品中帶有一些令人不悅的氣味，這可能與臭氧自身帶有的特殊氣味有關。原料肉正常的解凍溫度為17 ℃，解凍后需將溫度調整為10 ℃進行臭氧殺菌，操作比較繁瑣，耗費時間較長。因此，結合實際應用情況，對最優組合的參數進行調整為臭氧質量濃度6 mg/L，殺菌時間1.5 h，殺菌溫度17 ℃。

2.3 臭氧殺菌技術的驗證

2.3.1 臭氧殺菌技術對產品感官評分的影響

產品存放過程感官評分的變化情況見圖6。

圖6 產品存放過程感官評分的變化情況

由圖6 可知，臭氧殺菌技術與對照產品感官評分均隨著存放時間的延長而下降，總體來看，臭氧殺菌技術的產品感官好于對照產品。存放0，15，30 d的感官評分，二者無顯著差別（p＞0.05），說明應用臭氧殺菌技術處理原料肉對產品感官影響不大。45 d以后，對照產品的感官評分下降趨勢明顯，至75 d時，臭氧殺菌技術的產品評分明顯高于對照產品（p＜0.05）。由此可見，臭氧處理原料肉在一定程度上能保持冷切腸的感官品質。

2.3.2 臭氧殺菌技術對產品保質期的影響

臭氧殺菌技術對保質期的影響見圖7。

圖7 臭氧殺菌技術對保質期的影響

由圖7 可知，臭氧殺菌的產品25 ℃保質期可以達到90 d，而對照產品的保質期為75 d，臭氧殺菌能夠使產品保質期延長20%。

2.3.3 臭氧殺菌技術對產品脂質過氧化的影響

產品存放過程TBARS 的變化情況見圖8。

圖8 產品存放過程TBARS 的變化情況

由圖8 可知，臭氧殺菌產品的TBARS 值高于對照產品，其脂質過氧化的問題可在后期通過改進包裝形式等方式進行調整。

3 結論

通過單因素試驗獲得了臭氧殺菌的最優組合，結合實際應用，最優組合為臭氧質量濃度6 mg/L，殺菌時間1.5 h，殺菌溫度17 ℃。臭氧殺菌技術的驗證過程中，冷切腸存放至75 d 時，感官評分為86.7±0.08 分，均顯著優于對照組 （p＜0.05）；而TBARS 則高于對照組。結果表明，臭氧殺菌處理原料肉能有效抑制產品腐敗變質，但是如何延緩產品脂質氧化方面，需要繼續進行研究。