電子束輻照對手撕牛肉貯藏品質(zhì)的影響

謝珂，高鵬，何梁渠，王丹，陳浩*

（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621002；2.四川省原子能研究院，四川 成都 610101；3.四川省輻照保藏重點實驗室，四川 成都 610101）

手撕牛肉是四川省特色牛肉產(chǎn)品，具有香辣過癮、回味濃香的特點。手撕牛肉在保留牛肉豐富營養(yǎng)物質(zhì)的同時，更具咀嚼性，由于其獨特風(fēng)味和攜帶方便等特點，深受消費者的喜愛[1]。就肉類消費現(xiàn)狀而言，我國休閑食品和旅游食品的消費水平逐步上升，對牛羊肉需求的持續(xù)增長，手撕牛肉的市場非常廣闊[2]。手撕牛肉切條、腌制、風(fēng)干、調(diào)味和包裝等加工步驟均極易受到微生物污染。為追求更長的保藏期，生產(chǎn)者普遍采用高溫滅菌處理，例如熱風(fēng)干燥、真空油炸、高溫蒸煮等[3]。經(jīng)過高溫處理后的手撕牛肉會使蛋白質(zhì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，影響手撕牛肉的特色口感，其風(fēng)味和營養(yǎng)成分也會有一定程度的損失。因此，為最大程度地保留手撕牛肉的營養(yǎng)成分和咀嚼口感、有利于在生產(chǎn)過程中連續(xù)加工，市面上急需一種新的殺菌工藝。

高能電子束輻照殺菌作為輻照殺菌技術(shù)的一種，能在不產(chǎn)生熱量的前提下對微生物進(jìn)行破壞，保障食品的安全性。高能電子束輻照殺菌時溫度變化較小，能夠保持食品原有風(fēng)味，也適合熱敏感物質(zhì)的處理[4-5]。其主要優(yōu)勢在于能量利用率高、處理效率高，能極大節(jié)約物流、倉儲等過程的時間及成本，并且電子加速器的能量來源是電力，關(guān)機(jī)后無輻射，安全可靠。電子束輻照技術(shù)在水果、蔬菜、肉類等農(nóng)產(chǎn)品的保鮮中已取得大量的研究成果[6]。肖蓉等[7]研究發(fā)現(xiàn)輻照能夠明顯降低臘牛肉的微生物指標(biāo)，并且能夠提高臘牛肉的色澤。由于熟食醬鹵牛肉保質(zhì)期過短，張艷艷等[8]利用電子束對醬鹵牛肉進(jìn)行輻照，發(fā)現(xiàn)6 kGy的電子束能夠?qū)⑨u鹵牛肉的貨架期延長10 d。毛青秀[9]研究發(fā)現(xiàn)輻照能夠?qū)θ庵袣埩舻膩喯跛猁}產(chǎn)生一定的降解作用。謝宗傳等[10]在4 kGy的劑量下對六合牛脯進(jìn)行輻照，能夠?qū)a(chǎn)品的貯藏保質(zhì)期維持在6個月以上。Hussain等[11]利用60Co輻照牛肉肉串發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過5 kGy和2.5 kGy劑量的處理后，牛肉串的貨架期比未處理的分別延長28 d和14 d。段鑫[12]研究了電子束對生鮮牛肉的殺菌效果，發(fā)現(xiàn)X射線能夠有效殺滅牛肉中的大部分微生物，并延長保藏時間。市面出售的手撕牛肉大多采用真空包裝，高能電子束能夠穿透包裝材料進(jìn)行滅菌處理，不會破壞其包裝材料，在生產(chǎn)中方便連續(xù)性操作，能夠大幅提高生產(chǎn)效率。

本文以手撕牛肉為原材料，采用不同劑量電子束對手撕牛肉進(jìn)行輻照處理，分析手撕牛肉保藏過程中菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、pH值、剪切力和咀嚼力的變化，綜合分析高能電子束輻照對手撕牛肉保藏效果的影響，篩選得出高能電子束輻照貯藏手撕牛肉的方法，以期在保證食品安全性的前提下，將更好的風(fēng)味口感呈現(xiàn)在消費者面前，促進(jìn)輻照技術(shù)在休閑牛肉制品殺菌保藏處理中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

手撕牛肉（未經(jīng)過高溫殺菌，未添加防腐劑，單獨包裝，每袋含包裝質(zhì)量11 g～13 g）：四川省仁壽縣世順食品廠。

菌落總數(shù)測試紙、大腸菌群測試紙：美國3M公司；三氯乙酸、氯仿（均為分析純）：成都科隆化學(xué)品有限公司；硫代巴比妥酸、氯化鈉（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；實驗室石棉濾紙：上海技舟化工科技有限公司。

1.1.2 試驗儀器

UV-1700紫外分光光度計：日本島津分析技術(shù)研發(fā)有限公司；HCCI-116恒溫箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；PB304破壁機(jī)：美的集團(tuán)；BSA224S-CW型電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；VF-PmA-10/20電子加速器輻照加工系統(tǒng)：四川潤祥輻照有限公司；Brookfield CTX質(zhì)構(gòu)儀：美國FTC公司；pH-820型pH計：重慶歐宇科技有限公司；JX-05均質(zhì)器：拓赫機(jī)電科技（上海）有限公司。SN-HWS-24水浴鍋：上海尚儀儀器設(shè)備有限公司；SorvallTMMTX-150離心機(jī)：美國賽默飛世爾科技公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料輻照處理

手撕牛肉樣品隨機(jī)分為7組，每組150袋，每袋11 g～13 g，至四川潤祥輻照有限公司進(jìn)行高能電子束輻照處理，劑量分別為 0（對照組）、2、5、8、10、15、20 kGy，輻照后立即測定菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)、硫代巴比妥酸值、pH值、剪切力和咀嚼性等指標(biāo)，后置于（25±2）℃（與正常室溫保持一致）的恒溫箱中貯藏，微生物指標(biāo)和理化性質(zhì)每隔7 d檢測1次，總共檢測10次，共計貯藏63 d。

1.2.2 菌落總數(shù)計數(shù)

稱取手撕牛肉100 g，加入900 mL滅菌生理鹽水，均質(zhì) 3 min，取勻液 1 mL，參照 GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[13]的測定計數(shù)方法對菌落總數(shù)進(jìn)行計數(shù)。

1.2.3 大腸菌群計數(shù)

稱取手撕牛肉100 g，加入900 mL滅菌生理鹽水，均質(zhì)3 min，取勻液1 mL，參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》[14]的測定計數(shù)方法對大腸菌群進(jìn)行計數(shù)。

1.2.4 感官評價

由食品專業(yè)經(jīng)過感官評定培訓(xùn)的5名男生和5名女生組成評價小組，從手撕牛肉的色澤、香氣、質(zhì)地進(jìn)行感官評定。根據(jù)得分，劃分為 A（9～10）、B（7～8）、C（5～6）、D（0～4）4 個等級。感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表 1。

表1 感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation table

1.2.5 TBA值的測定

參考陳謙等[15]的測定方法，略有改動。準(zhǔn)確稱取研磨均勻的樣品10.000 g于150 mL三角瓶中，加入50 mL 7.5%三氯乙酸，振搖30 min，用雙層濾紙過濾2次，去除油脂，準(zhǔn)確移取上述濾液5 mL置于比色管中，加入5 mL 0.02 mmol/L TBA溶液，搖勻，加塞后置于90℃水浴鍋中保溫40 min，取出冷卻1 h，加入5 mL氯仿，搖勻，靜置5 min，將上清液移入小管10 000 r/min離心1 min，吸取上清液分別于532、600 nm處測吸光度，同時以空白調(diào)零。

式中：D532nm、D600nm分別為上清液在 532、600 nm 處的吸光度，其中與TBA反應(yīng)的物質(zhì)以每100g樣品中丙二醛質(zhì)量表示；155為吸光系數(shù)；m為樣品質(zhì)量，10 g；72.6為丙二醛分子量。

1.2.6 咀嚼性測定

每個劑量選取10袋手撕牛肉，要求大小均一，長度6 cm～8 cm，共計70袋。放入質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定，刀片選取圓形壓力刀（量程為1 000 N），將程序設(shè)置為兩次咀嚼測試（texture profile analysis，TPA），調(diào)整參數(shù)為起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、樣品距刀片間距40 mm進(jìn)行試驗。

1.2.7 剪切力測定

每個劑量選取10袋手撕牛肉，要求形狀方正、大小均一，長度6 cm～8 cm，共計70袋。放入質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定，刀片選取方形刀片（量程為1 000 N），將程序設(shè)置為單刀剪切測定，調(diào)整參數(shù)為起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、樣品距刀片間距40 mm進(jìn)行試驗。

1.2.8 手撕牛肉pH值測定

校正pH計后，取手撕牛肉樣品10 g，使用均質(zhì)器將試樣均質(zhì)，打碎至粉末然后將校正后的pH計探測頭插入試樣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后直接讀數(shù)（精確至0.01），重復(fù)3次試驗，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，Origin 8及Excel制圖。各指標(biāo)設(shè)定3次平行試驗，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照對手撕牛肉菌落總數(shù)的影響

手撕牛肉經(jīng)過不同劑量的高能電子束照射后，菌落總數(shù)的變化如圖1所示。

圖1 不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of total bacterial count of shredded beef during storage under different irradiation doses

由圖1可知，未經(jīng)輻照的手撕牛肉初始含菌量較高，達(dá)到103CFU/g以上，經(jīng)過輻照的其他處理組菌落總數(shù)均不超過107CFU/g，而5 kGy以上的處理組未見菌落。隨著貯藏時間的延長，各組手撕牛肉中菌落總數(shù)不斷上升，但輻照組菌落總數(shù)始終低于對照組。對照組在貯藏7 d時菌落總數(shù)超出醬鹵肉制品生物限量標(biāo)準(zhǔn)。2 kGy組貯藏14 d后菌落總數(shù)也達(dá)到了105CFU/g，超出國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的微生物限量值[16]。8 kGy以上的劑量輻照在第63天依然將菌落總數(shù)控制在國標(biāo)規(guī)定的限量以內(nèi)。貯藏28 d內(nèi)，15 kGy和20 kGy的劑量處理后的樣品未見菌落，8 kGy以上劑量處理的樣品相比于對照組至少能延長4倍的貯藏時間。這與肖林等[17]的研究發(fā)現(xiàn)高劑量輻照能夠?qū)θ庵破返奈⑸飻?shù)量起到抑制作用的結(jié)論相一致。隨著電子束劑量的增加，菌落總數(shù)的增長速率減緩。蔣慧亮等[18]使用0～9 kGy的電子束處理蚌肉得出相同的結(jié)論。

2.2 電子束輻照對手撕牛肉大腸菌群的影響

圖2為不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間大腸菌群的變化。

圖2 不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間大腸菌群的變化Fig.2 Changes of coliform bacteria in shredded beef during storage under different irradiation doses

由圖2可知，相同貯藏時間內(nèi)，手撕牛肉中大腸菌群數(shù)隨著電子束輻照劑量的增加而明顯減少，對照組在貯藏14 d時菌落總數(shù)超出醬鹵肉制品生物限量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過輻照處理的大腸菌群抑制率均有提高，5 kGy以上的輻照劑量能夠殺滅手撕牛肉中存活的大腸菌群，8 kGy以上的輻照劑量使得大腸菌群在手撕牛肉貯藏35 d后才開始生長，15 kGy以上的劑量能夠?qū)⒋竽c菌群的生長時間延長至少49 d。并且，相同貯藏時間，對照組大腸菌群的生長速率遠(yuǎn)大于輻照組，且輻照劑量越大，大腸菌群的生長速率越緩慢。這可能與大腸菌群自身的修復(fù)性有關(guān)，但當(dāng)輻照劑量超過8 kGy時，能夠?qū)κ炙号Ｈ庵械拇竽c菌群產(chǎn)生良好的控制效果。

2.3 電子束輻照對手撕牛肉TBA值的影響

脂肪氧化是肉類變質(zhì)的主要原因，TBA值能夠反映手撕牛肉貯藏過程中的脂肪氧化情況。電子束對手撕牛肉貯藏中的TBA值影響如圖3所示。

圖3 電子束輻照對手撕牛肉TBA值的影響Fig.3 Effect of electron beam irradiation on TBA value of shredded beef

手撕牛肉經(jīng)過電子束輻照處理后，微生物限量超標(biāo)后不計入統(tǒng)計，由圖3可知，與對照組相比，各處理組TBA值明顯增加，電子束處理組的TBA值始終高于對照組，手撕牛肉經(jīng)過高能電子束輻照，其脂質(zhì)會被加速氧化進(jìn)而導(dǎo)致TBA值升高。Campo等[19]發(fā)現(xiàn)高于2.28 mg/100 g的TBA值會影響牛肉的風(fēng)味，而直至貯藏貨架期結(jié)束，各組手撕牛肉均未超過1.3 mg/100 g。有相關(guān)研究表明，手撕牛肉脂肪含量不高，且風(fēng)干后并未通過高溫滅菌處理，因此，貯藏過程中微生物繁殖產(chǎn)生的酶是導(dǎo)致TBA值較低的原因[20]。

2.4 電子束輻照對手撕牛肉剪切力的影響

剪切力是評價肉類嫩度的重要指標(biāo)之一[21]。電子束輻照手撕牛肉對剪切力的影響如圖4所示。

圖4 電子束輻照手撕牛肉對剪切力的影響Fig.4 Effect of electron beam irradiation on shear force of shredded beef

由圖4可知，相同貯藏時間內(nèi)，對照組和輻照組手撕牛肉的剪切力差別不大，但剪切力隨著貯藏時間的延長而增加。這是由于經(jīng)過（25±2）℃條件下的存放，牛肉氧化和微生物分解使持水力下降，產(chǎn)生結(jié)殼現(xiàn)象，手撕牛肉外殼變硬，導(dǎo)致剪切力增加[22]。手撕牛肉剪切力的變化與是否經(jīng)過電子束處理無關(guān)，所以剪切力不作為最佳輻照劑量篩選的依據(jù)。

2.5 電子束輻照對手撕牛肉咀嚼性的影響

咀嚼性是反映手撕牛肉感官特性的一個重要指標(biāo)。通過質(zhì)構(gòu)儀模擬人口腔的咀嚼過程，測定2次擠壓力的數(shù)值，表示咀嚼所需的力量，咀嚼花費的力量越大，表示口感越差。電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度變化見表2。

表2 電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度Table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam

續(xù)表2 電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度Continue table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam

由表2可知，同一貯藏時間內(nèi)的手撕牛肉在不同輻照劑量下的咀嚼性強(qiáng)度實際測試數(shù)值差距不大，說明高能電子束對手撕牛肉的咀嚼性影響較小。隨著貯藏時間的不斷延長，咀嚼性強(qiáng)度不斷升高，其主要原因是牛肉中蛋白質(zhì)含量較為豐富，蛋白質(zhì)經(jīng)過輻照處理后蛋白質(zhì)分子發(fā)生解聚和聚合[23]。試驗結(jié)果顯示，貯藏時間相同，不同輻照劑量對手撕牛肉的咀嚼性影響不大，因此咀嚼性強(qiáng)度不作為輻照劑量篩選的依據(jù)。這也說明高能電子束處理手撕牛肉并不會改變手撕牛肉本身的咀嚼特性。

2.6 電子束輻照對手撕牛肉感官評分的影響

圖5為電子束輻照對手撕牛肉感官評分的影響。

圖5 電子束輻照對手撕牛肉感官評分的影響Fig.5 Effect of electron beam irradiation on sensory evaluation of shredded beef

由圖5可知，10 kGy以下輻照劑量的各組手撕牛肉在香氣、質(zhì)地和色澤并無明顯差異；而15 kGy和20 kGy的輻照劑量使得手撕牛肉在總接受度上的感官評分明顯下降。對照組和輻照組在56d貯藏期中，各項感官品質(zhì)均在可接受范圍內(nèi)；而輻照劑量超過8 kGy時，輻照后產(chǎn)生的異味會增加，打破原有的香氣體系平衡[24]，這是由于輻照使蛋白質(zhì)和脂肪降解形成硫化物芳香族化合物，導(dǎo)致風(fēng)味變差[25]。觀察輻照后的色澤變化可知，手撕牛肉經(jīng)過2、5、8 kGy 3個劑量的電子束輻照處理后，其色澤與對照組無明顯差別，當(dāng)輻照劑量高于10 kGy時，色澤上會出現(xiàn)明顯變化，色澤評分隨著輻照劑量的升高而下降。

2.7 電子束輻照對手撕牛肉pH值的影響

圖6為電子束輻照對手撕牛肉pH值的影響。

圖6 電子束輻照對手撕牛肉pH值的影響Fig.6 Effect of electron beam irradiation on pH value of shredded beef

由圖6可知，輻照組和對照組的初始pH值無明顯差異，說明不同輻照劑量對手撕牛肉的pH值影響不大。隨著貯藏期的延長，手撕牛肉的pH值逐步上升，這可能是手撕牛肉貯藏期間，在牛肉中微生物和酶的作用下，蛋白質(zhì)分解，含氮物質(zhì)隨貯藏時間延長而增加，最終導(dǎo)致pH值上升[26]。但在整個貯藏期內(nèi)，pH值變化不明顯。

3 結(jié)論

研究表明，手撕牛肉經(jīng)過10 kGy以下的電子束輻照處理后，不會對牛肉的口感和風(fēng)味產(chǎn)生明顯改變，而手撕牛肉的貯藏品質(zhì)受貯藏時間的影響較大，在貯藏63 d后，手撕牛肉的感官品質(zhì)明顯低于新鮮手撕牛肉，相同貯藏時間內(nèi)，電子束處理后的手撕牛肉與對照組并無明顯差別，并且電子束輻照對手撕牛肉的微生物控制效果較好，其中采用8 kGy以上的輻照劑量能明顯延長保質(zhì)期，能夠有效保證手撕牛肉的安全性；同時，隨著輻照劑量的增加，同一貯藏期內(nèi)的手撕牛肉TBA值會有小幅上升；當(dāng)輻照劑量小于10 kGy時，輻照對手撕牛肉的風(fēng)味和品質(zhì)并無影響，當(dāng)輻照劑量超過10 kGy時，手撕牛肉的風(fēng)味評價會明顯降低。綜上所述，在不影響其滅菌效果又能保證其品質(zhì)的情況下，手撕牛肉最適宜的電子束輻照劑量為8 kGy～10 kGy。