Nisin-明膠可食性涂層對冷卻雞胸肉綜合保鮮效果

張希斌，羅欣，梁榮蓉，丁玉，張一敏

(山東農業大學食品學院，山東泰安，271018)

近年來雞肉類調理肉制品在中國發展迅速，成為主要的調理類肉制品組成部分，目前主要產品為凍藏類。相比冷凍類調理肉制品冷藏類調理肉制品因為未經冷凍結冰過程其口感和風味等感官品質更優，但是冷藏類調理肉制品在中國市場比較少見。冷藏調理肉制品的貨架期較短，且存在汁液損失問題，因而貨架期短成為限制冷藏類雞肉調理制品的限制因素。造成冷卻肉在貨架期間質量劣化的原因主要有微生物引起的腐敗和汁液損失造成的質量損失等。

可食性包裝膜具有控制濕度、氣體和脂類的遷移，同時可以作為防腐劑和營養添加劑的載體［1］。明膠是一種來源于動物加工副產品的天然可食性大分子，具有很強的吸水能力和持水能力，以明膠為基質制成的可食性涂層可以吸收包裝食品滲出的水分且具有良好的包裝機械性能;Nisin是由乳酸鏈球菌屬菌(Lactococus lactis sp.)產生的一類能抑制微生物的多肽，被聯合國糧農組織(FAO)、世界衛生組織(WHO)和食品專家委員會認定為安全的食品防腐劑［2］。有研究證明使用添加了Nisin的保鮮液顯著抑制了豬肉［3］、牛肉［4］、羊肉［5］和雞肉［6］等的腐敗。有研究認為，Nisin添加到肉品中容易受到食品組分的影響，使其作用活性和延續時間受到削弱，但可以通過在可食性包裝中添加Nisin發揮其抑菌活性。

本研究將Nisin添加到明膠可食性涂層中，對雞胸肉進行涂膜保鮮處理。目的是將明膠可食性涂層的保水性和Nisin的抑菌活性結合在一起，應用于冷藏保藏的雞胸肉和調理肉制品的保鮮中，延長產品貨架期。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用雞胸肉:采自山東某肉食有限公司雞肉屠宰流水線，經快速預冷和冷鏈運輸3 h內到達實驗室進行涂層處理;明膠，石家莊金誠明膠有限公司明膠;Nisin(106IU/g)，上海奇泓生物科技有限公司;純化甘油(食品級)，陽江市港陽香化企業有限公司;乳酸(食品級)，河南金丹乳酸科技有限公司。

1.2 實驗設計

本實驗中調整明膠可食性涂層溶液Nisin濃度為0、100、300和 500 mg/L(1 mg/L相當于 1 IU/mL)，分別在貯存4、8、12和16 d時測定雞胸肉的菌落總數、色差、中心pH值和汁液損失率。同時設置對照組。

1.3 實驗方法

1.3.1 明膠可食性涂層液制備

涂膜液(明膠10%，甘油10%)混勻后進行高壓蒸汽滅菌處理(121℃、20 min)，滅菌后在無菌環境下使用恒溫電熱水浴鍋(DK-S28，上海精宏)調節涂膜液至70℃，然后使用無菌涂膜容器分裝待用。按實驗設計使用乳酸溶液(pH=2.0)溶解Nisin后添加到分裝后的明膠涂膜液中混勻。

1.3.2 雞胸肉的明膠涂層處理

在衛生環境下使用浸涂法對雞胸肉進行涂層處理，然后使用無菌聚乙烯食品托盤加聚乙烯保鮮袋包裝樣品，樣品經快速冷卻后于0～4℃條件下貯存。

1.3.3 菌落總數的測定

參考國標法(GB/T 4789.2－2008)進行雞胸肉菌落總數的測定［7］。無菌環境下從實驗雞胸肉樣品中分別取25 g肉樣放入裝有225 mL蛋白胨食鹽水(0.85%NaCl-0.1%蛋白胨)的stomacher拍打袋內用拍打機(BagMixer－400，法國)拍打60 s，取混勻菌液進行梯度稀釋，采用傾注法使用平板計數瓊脂培養基(PCA，北京路橋生物科技有限公司)培養［(36±1)℃，48 h］。

1.3.4 雞胸肉pH值測定

采用固體探頭pH計(Mp-120 Mettle-Toledo Inlab瑞典)測定雞胸肉的中心 pH(GB/T9695.5－2008)［8］。

1.3.5 雞胸肉色度測定

使用色差計(SP62愛色麗公司，美國)測定雞胸肉表面色差值，隨機測定5個點的色差值(L、a、b)。

1.3.6 雞胸肉的汁液損失的測定

式中:m1，雞肉樣品初始總體質量;m2，去除汁液損失后的質量。

1.4 實驗數據處理

采用SAS 9.0對實驗數據進行方差分析和多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 不同添加濃度的Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉的抑菌作用

不同Nisin濃度的明膠可食性涂層處理雞胸肉表面菌落總數隨時間變化結果列于表1。

表1 不同貯存時間可食性涂層處理雞胸肉菌落總數檢測結果

實驗采用的雞胸肉原料初始菌落總數為(4.03±0.05)log10CFU/g(原料肉)。由數據分析知在冷藏條件下(4℃)各處理組雞胸肉表面菌落總數均呈顯著遞增趨勢(P＜0.05);對照組和空白明膠可食性涂層處理組雞胸肉菌落總數增長趨勢更快。Nisin-明膠可食性涂層處理組雞胸肉的菌落總數在儲存期間顯著低于對照組，表現出持續的抑制雞胸肉表面微生物生長的作用。其中冷藏4 d時Nisin 100、300、和500 mg/L明膠涂層處理雞胸肉菌落總數間差異不顯著;在貯存8 d時菌落總數隨Nisin濃度的增高表現出顯著的抑制作用;在貯存12 d和16 d時Nisin 500 mg/L處理組雞胸肉菌落總數顯著低于其它各處理組。

在貯藏8 d時對照組和空白明膠涂層處理組菌落總數已經超過鮮禽肉衛生標準上限(＜6.0 log10CFU/g，GB16869 －2005［9］)，說明冷卻雞胸肉在冷藏條件下(4℃)普通包裝雞胸肉貨架期不超過8 d;空白明膠涂層處理沒有抑制微生物生長的作用，因此單純使用明膠可食性涂層不能起到抑制微生物生長延長雞胸肉貨架期的作用;添加了nisin的明膠可食性涂層包裝方式在4、8、12 d時表現出顯著的抑制微生物增長的效果，且隨著涂層中Nisin濃度的增高抑菌效果增強，說明可以通過添加Nisin的方式賦予明膠可食性涂層抑菌功能，使得明膠可食性涂層成為冷鮮肉冷藏條件下的包裝方式，延長產品貨架期。

2.2 Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉的pH值和色差的影響

2.2.1 Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉中心pH的影響

不同涂層處理的雞胸肉中心pH值不同貯藏時間測定結果列于表2。

由數據分析知在儲存初期，明膠可食性涂層處理對雞胸肉的中心pH沒有影響。冷藏儲存(4℃)4、8、12 d各涂層處理雞胸肉中心pH與對照組之間沒有顯著性差異(P＞0.05);但是貯存16 d時500 mg/L處理組中心pH顯著低于其他各組。

2.2.2 Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉的色差的影響

添加了Nisin的明膠涂層處理對雞胸肉的色澤影響效果見表3。

表2 Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉pH的影響

表3 添加Nisin的明膠可食性涂層對雞胸肉色差的影響

由表示亮度指標L值分析可知，明膠涂層處理可以在貯藏初期(4和8 d)顯著提高雞胸肉的亮度，且在貯藏4 d時顯著提高雞胸肉的黃度b值(P＜0.05)，但是明膠涂層處理在貯藏4 d時有降低雞胸肉紅度的作用(P＜0.05);Nisin濃度因素對雞胸肉色澤的影響不顯著。由分析結果知，明膠涂層處理在貯藏初期顯著改善雞胸肉亮度和黃度，同時也造成雞胸肉紅度的下降;但是在貯藏后期對雞胸肉的色澤影響不顯著。不同Nisin濃度的明膠涂層處理雞胸肉色澤之間沒有顯著區別，因而認為Nisin的添加對雞胸肉的表面色澤變化較小影響。

2.3 Nisin明膠可食性涂層對雞胸肉的汁液損失率的影響

不同處理組雞胸肉的汁液損失率數據見表4。

表4 添加Nisin的明膠可食性涂層處理雞胸肉的汁液損失結果 %

由各組雞胸肉汁液損失數據分析知經可食性明膠涂層涂膜處理雞胸肉汁液損失率在貯藏4、8、12和16 d時均顯著低于對照組(P＜0.05);不同Nisin添加濃度明膠涂膜處理組間(Nisin 0、100、300和500 mg/L組)雞胸肉汁液損失率差異不顯著(P＞0.05);雞胸肉的汁液損失在春貯存初期期呈遞增趨勢在4～8 d期間達到最大值后就不再變化。由明膠涂層處理的雞胸肉的汁液損失率在相同儲存時間內顯著低于對照組，說明明膠涂層具有顯著提高雞胸肉保水性的功能，在貯存8 d時可以將汁液損失率由7.28%降為1.28%，極大地降低了汁液損失率，具有現實的經濟效益。

3 討論

3.1 添加Nisin的明膠可食性涂層對雞胸肉抑菌作用

實驗中添加Nisin的明膠可食性涂層表現出顯著抑制雞胸肉表面微生物生長的作用。Nisin的抑菌活性在明膠可食性涂層處理中仍然存在較高活性，進而使得涂層處理具備了抑制微生物快速生長的功能。

抑菌劑是一類由細菌分泌的能夠抑制相近和類似細菌生長的蛋白質或者多肽，Nisin是應用最廣泛的抑菌劑之一。Buonocore等研究了Nisin在可膨脹的可食性包裝材料中的遷移規律并建立了數學模型，為Nisin在可食性涂層中的應用提供了理論基礎［10］。Nisin對革蘭氏陽性菌屬具有廣泛的抑菌譜，可以有效的抑制李斯特氏菌屬和葡萄球菌屬等食源微生物，同時還可以抑制桿菌和梭菌屬的孢子萌發甚至殺死孢子［12］。Nisin抑制細菌的生長及芽孢萌發的機制是基于其對細胞表面的強烈的吸附進而引起細胞質的釋放而實現的。Nisin是帶有正電荷的疏水短肽，因而它可以作用在革蘭氏陽性菌細胞壁帶負電荷的陰離子成分上，如磷壁酸、糖醛酸磷壁酸、酸性多糖和磷脂。相互作用的結果是與細胞壁形成管狀結構，使得小分子質量的細胞組成成分從孔道中泄露出來，導致細胞內外能差消失，對蛋白質、多糖等物質的生物合成產生抑制作用［13－14］。通過明膠可食性涂層的載體作用使得Nisin緩慢釋放到肉品表面而充分發揮了Nisin的抑菌作用，效果優于將Nisin直接添加到肉品表面的使用方式;明膠可食性抑菌涂層在肉品表面形成一個抑菌保護膜，可以阻止來自外部的細菌感染，起到降低微生物生長的效果［15］。

本實驗中Nisin-明膠為涂層處理僅在雞胸肉初期抑制了微生物的快速生長，但是貯存后期微生物總數升高。說明僅靠Nisin一種抑菌成分不可能有效的抑制微生物在貯存期內的增長，最終導致調理肉制品的貨架期縮短。采用柵欄技術抑菌原理采用多種抑菌因子的綜合和協同作用對產品進行多靶抑制作用，可以達到抑制微生物生長的效果。

3.2 明膠可食性涂層對雞胸肉中心pH和表面色澤的影響

各Nisin水平處理組對雞胸肉中心pH在貯存前12 d沒有顯著影響。肉雞在屠宰前肌肉中心pH維持在中性附近，宰后因為細胞內無氧酵解作用導致pH下降至極限pH，肉雞肌肉進入尸僵狀態，此后在自身酶類的作用下積累的乳酸被分解導致中心pH的回升，除此以外有研究認為，在冷鮮肉表面的微生物分解肌肉蛋白質，并生成胺類物質會導致pH的變化［11］。

本實驗處理組在前12 d內雞胸肉中心pH不存在顯著差異，而在貯存16 d時Nisin 500 mg/L處理組中心pH顯著低于其他各組，此時空白對照組菌落總數已經超過8.0 log CFU/g，已經進入腐敗狀態。由此說明，添Nisin的明膠可食性涂層對雞胸肉的中心pH在貯存初期沒有影響。進而說明在貨架期內，雞胸肉的中心pH不能作為定量保鮮指標衡量產品的鮮度。使用明膠涂層處理雞胸肉在貯藏初期可以提高雞胸肉的亮度和黃度提高雞胸肉的色澤，但是貯存12和16 d時各處理組色差沒有顯著差異，因此明膠涂層在雞胸肉的貯藏初期能夠起到改善產品色澤指標的作用。

3.3 明膠可食性涂層對雞胸肉的保水性作用

明膠可食性涂層能夠通過吸收雞胸肉滲出的水分，顯著的降低雞胸肉的汁液損失。將明膠可食性涂層處理雞胸肉后可以在雞胸肉表層形成一層膠體狀阻隔層，起到抑制汁液滲出和吸收有利水的作用。數據顯示，在貯藏期末可以將汁液損失由7.28%降低到1.28%，顯著降低了冷鮮肉的貯藏期間失重問題。

由汁液損失統計數據顯示，不同濃度的Nisin處理組間汁液損失差異不顯著，說明Nisin的添加不會影響明膠的吸水和保水能力。Nisin化學本質是小分子多肽，添加到明膠涂層中不會影響到膠原蛋白分子構成的三維結構穩定性，也不會影響明膠涂層的保水能力。

4 結論

(1)添加了Nisin的明膠可食性涂層具有顯著抑制雞胸肉表面菌落總數增長的作用，可以延長新鮮冷卻雞胸肉的貨架期，其中Nisin 500 mg/L組處理雞胸肉在貯存8 d時比對照組菌落總數降低了1.43 log CFU/g。

(2)添加Nisin的明膠可食性涂層在貨架期內對雞胸肉中心pH值沒有影響。中心pH值不適合作為貨架期內的保鮮指標來預測保鮮效果。

(3)添加了Nisin的明膠可食性涂層在保質期初期可以通過提高雞胸肉的亮度和黃度，顯著提高雞胸肉的色澤。

(4)明膠可食性涂層處理的雞胸肉可以顯著降低雞胸肉的汁液損失，可以將汁液損失由7.3%降低到1.2%。

［1］ Franssen L，Rumsey T，Krochta J M.Modelling of natamycin and potassium sorbate diffusion in whey protein isolate films to application to cheddar cheese［J］.Annual Meeting and Food Expo Anaheim CA，

［2］ Arauz L J，Jozala A F，Mazzola P G，et al.Nisin biotechnological production and application:a review［J］.Trends Food Sci.Technol，2009，20:146 －154.

［3］ Cleveland J，Montville T J，Nes I F，et al.Bacteriocins:safe，natural antimicrobials for food preservation［J］.International Journal of Food Microbiology，2001，71:1 －20.

［4］ Solomakos N，Govaris A，Koidis P，et al.The antimicrobial effect of thyme essential oil，nisin and their combination against Escherichia coli O157:H7 in minced beef during refrigerated storage［J］.Meat Science，2008，80:159－166.

［5］ 張德權.Nisin、溶菌酶和乳酸鈉復合保鮮冷卻羊肉的配比優化研究［J］.農業工程學報，2006，22(8):184－187.

［6］ Economou T，Pournis N，Ntzimani A，et al.Nisin-EDTA treatments and modified atmosphere packaging to increase fresh chicken meat shelf-life ［J］. Food Chemistry，2009.114:1 470－1 476.

［7］ GB/T 4789.2 2008.食品衛生微生物學檢驗菌落總數測定［S］.

［8］ GB/T9695.5－2008.肉與肉制品 pH測定［S］.

［9］ GB16869－2005.鮮、凍禽產品國家標準［S］.

［10］ Buonocore G G A general approach to describe the antimicrobial agent release from highly swellable films intended for food packaging applications［J］.Journal of Controlled Release，2003，90:97 －107.

［11］ 江漢湖.食品微生物學［M］.北京:中國農業出版社，2005.

［12］ Arauz L J，Jozala A F，Mazzola P G，et al.Nisin biotechnological production and application:a review［J］.Trends Food Sci.Technol，2009，l 20:146 －154.

［13］ Driessen.Mechanistic studies of antibiotic-induced permeabilization of phospholipid vesicles［J］.Biochemistry，1995(34):1 606－1 614.

［14］ Winkowski K.Correlation of bioenergetic parameters with cell death in Listeria monocytogenes cells exposed to nisin［J］.Applied and Environmental Microbiology，1994，60:4 186－4 188.

［15］ Karen Sanjurjo.Study of the performance of nisin supported in edible films［J］.Food Research International，2006，39:749 －754.

［16］ Lothar Leistner.Basic aspects of food preservation by hurdle technology［J］.International Journal of Food Microbiology，2000，55:181 －186.