不同包裝條件下冷卻肉品質變化及腐敗菌相研究

陳東杰,李向陽,張玉華,姜沛宏,郭風軍

(1.山東商業職業技術學院,山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室,山東濟南 250103;2.山東農業大學,山東泰安 271000)

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不同包裝條件下冷卻肉品質變化及腐敗菌相研究

陳東杰1,2,李向陽2,張玉華1，*,姜沛宏1,郭風軍1

(1.山東商業職業技術學院,山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室,山東濟南 250103;2.山東農業大學,山東泰安 271000)

為尋找冷卻豬肉合理的包裝方式,延長貨架期,將豬后腿肉分別進行托盤包裝、真空包裝、高氧氣調包裝(20% CO2+80% O2)和低氧氣調包裝(65% CO2+35% O2)處理,并以無包裝組為對照,測定樣品在4 ℃貯藏過程中揮發性鹽基氮(TVB-N)值、色差值a*、丙二醛(MDA)值、微生物菌落(菌落總數、假單胞菌菌落數和熱殺索絲菌菌落數)和感官評分。結果表明:無包裝和托盤包裝冷卻豬肉貨架期不超過4 d,高氧氣調包裝(20% CO2+80% O2)貨架期為6 d,真空包裝和低氧氣調包裝(65% CO2+35% O2)貨架期長達9 d。真空和氣調包裝均有利于延長冷藏豬肉貨架期,但真空包裝使肉呈暗紅色。氣調包裝中O2和CO2的含量影響肉的品質,高氧氣調包裝有利于好氧菌假單胞菌和熱殺索絲菌的生長繁殖,同時促進脂質氧化,但可以很好維持肉色,低氧氣調包裝(65% CO2+35% O2)可以抑制細菌的生長和脂肪氧化。綜合各項評判結果,得到最佳包裝方式為低氧包裝(65% CO2+35% O2)。

冷卻豬肉,真空包裝,氣調包裝,優勢腐敗菌

2016年我國畜產品總產量8364萬t,其中豬肉產量5299萬t,豬肉產量和畜產品總產量均位居全球第一[1],然而我國鮮肉制品常在裸露狀態下儲存、運輸和銷售,極易引起微生物的污染,導致肉品腐敗變質。對冷卻豬肉進行有效的包裝可以一定程度上降低微生物污染,常用的包裝方式有氣調包裝、真空包裝、托盤包裝等,國內外學者對冷卻豬肉的包裝方式也進行了廣泛的研究,張敏等[2]使用四種不同氣體阻隔性的塑料復合包裝材料進行新鮮豬肉的氣調包裝,發現50% O2+50% CO2的充氣包裝條件下,選用高阻隔性包裝材料對新鮮豬肉的保色及保鮮效果最好;路立立等[3]采用80% O2+20% CO2和50% O2+20% CO2+30% N2對冷卻豬肉進行包裝,以托盤包裝為對照,研究表明采用80% O2比50% O2保鮮效果更好。林頓等[4]采用40% CO2+60% O2氣調包裝結合-2 ℃微凍條件,冷卻肉保鮮期可達24 d。

在不同的貯藏環境下,冷卻肉腐敗的優勢菌生長速度及數量也不同。阮貴萍[5]等研究了氣調包裝生鮮調理豬肉在4、10、25 ℃腐敗菌的變化規律。結果表明:貯藏溫度雖然對菌相構成沒有影響,但顯著影響微生物的生長速度,低溫能抑制微生物的生長。貯藏在4 ℃條件下假單胞菌是氣調包裝生鮮調理豬肉中的主要微生物,其次是熱死環絲菌。葡萄球菌與腸桿菌科雖在貯藏初期菌數較多,但整個過程中生長變化平緩。孫丹丹等[6]采用16S rDNA V6-V8可變區聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳指紋圖譜技術(PCR-DGGE)研究在4 ℃貯藏條件下,不同包裝對冷鮮羊肉影響優勢腐敗菌動態變化。結果表明:托盤包裝第6 d優勢腐敗菌為大腸桿菌、巨球菌、乳酸菌屬;真空包裝第12 d,優勢腐敗菌為假單胞菌、葡萄球菌、乳酸菌和腸桿菌。

研究表明,厭氧型細菌乳酸桿菌為真空包裝冷卻豬肉的特征腐敗菌[7],假單胞桿菌為有氧氣調包裝冷卻豬肉的優勢特征腐敗菌,熱殺索絲桿菌和腸桿菌也是冷卻豬肉的腐敗菌[8]。另外,氣調包裝中氣體成分的動態變化及其對優勢腐敗菌的影響鮮有報道。本文以無包裝冷卻豬肉為對照,研究氣調包裝、真空包裝和托盤包裝對4 ℃下冷卻豬肉品質及腐敗菌的影響,同時研究氣調包裝內氣體的動態變化,確定冷卻豬肉的最佳包裝方式,旨在為延長冷卻豬肉保質期、改善冷卻豬肉貯藏過程中的質量提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬后腿肉 山東濟南銀座超市;食品級透明真空包裝袋 兩種規格分別為110 mm×150 mm×0.19 mm、110 mm×150 mm×0.16 mm,材料為聚乙烯(PE)與尼龍(PA)復合材料;托盤 規格為190 mm×125 mm×1.8 mm,材料為聚丙烯(PP),廣東東莞廣惠包裝制品有限公司;O2(純度99.9%)、CO2(干冰級)、N2(純度99.9%) 濟南德洋特種氣體有限公司;鹽酸、氧化鎂、甲基紅、亞甲基藍 分析純,國藥集團;結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、假單胞菌瓊脂培養基、平板計數瓊脂、STAA瓊脂培養基 北京奧博星生物科技有限責任公司;MDA試劑盒 南京建成生物工程研究所。

YP402N天平 上海箐海儀器有限公司;BL-75A高溫滅菌鍋 上海博迅實業有限公司;RX-2智能型人工氣候培養箱 寧波江南儀器廠;MS3 digital渦旋混勻器 德國艾卡設備有限公司;PL-CJ-2N 超級潔凈工作臺 北京東聯哈爾儀器制造有限公司;Scientz-04無菌均質器 寧波新芝生物科技股份有限公司;LRH-70培養箱 上海藍豹實驗儀器有限公司;K9840凱氏定氮儀 濟南海能儀器有限公司;新世紀T6紫外可見光分光光度計 北京普析通用有限公司;CR-400色彩色差計 日本柯尼卡美能達控股公司;MAP-QT200扎口氣調包裝機 蘇州森瑞保鮮設備有限公司;DZ-600/2S真空包裝機 諸城市舜康包裝機械有限公司;DanSensor Checkpoint Ⅱ氮氧分析儀 丹麥PBI Dansensor。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 在無菌條件下,剔除肉樣筋膜,沿最長肌纖維方向將豬肉分割成質量為(50.0±5.0) g肉塊,并按照表1的設置進行包裝,以無包裝組作為對照。每組處理設置三個平行組,結果取平均值。將包裝后的冷卻豬肉放入人工氣候箱,于(4.0±0.5) ℃下貯藏。A組和B組于0、3、6、9 d采樣,C、D和E組分別于0、3、6、9、12、14、16 d取樣,測定指標:菌落總數、揮發性鹽基氮、色差、TBA值、氣體變化、感官評價等。

表1 實驗組設計Table 1 Design for experimentation

1.2.2 包裝方法 在氣調包裝中,CO2是起保鮮作用的主要氣體,通常可以延長食品微生物停滯期和對數期的傳代時間[9],O2主要作用表現在一是保持肉的紅色,二是抑制生鮮肉表面的厭氧微生物的繁殖。許多學者已經對高氧氣調包裝對冷卻肉的保水性、脂質氧化進行了研究[5,10],但是鮮有對高濃度二氧化碳對冷卻肉的貨架期及對包裝內氣體的動態變化的研究。本文選取65% CO2+35% O2和20% CO2+80% O2兩組氣體,研究這兩種氣體對冷卻肉貨架期品質的影響。

氣調包裝方法:將冷卻豬肉放入已滅菌的PE/PA包裝袋中,按照實驗組設計表1中氣體組成,采用MAP-QT200扎口式氣調包裝機對樣品進行包裝,充氣時間為90 s,封口時間為4.2 s,真空時間為5.5 s,真空度為0.1 MPa。真空包裝:采用PE/PA材質的真空包裝袋,真空包裝參數為真空度0.1 MPa、真空時間20 s、90 ℃熱封5.5 s;托盤包裝:將分割好的冷卻豬肉放入托盤盒中,蓋上盒蓋。

表2 冷卻豬肉感官評價表Table 2 The standard of sensory score

1.2.3 測定指標

1.2.3.1 菌落總數測定 根據GB/T4789.2-2010[11]規定的方法測定,結果以lgCFU/g表示(CFU,colony forming unit)。標準:當細菌總數大于6lgcfu/g時,判定肉樣變質。

1.2.3.2 熱殺索絲菌測定 STAA瓊脂培養基,在25 ℃培養箱培養48 h,計數。

1.2.3.3 假單胞桿菌測定 CFC假單胞菌瓊脂培養基,在28 ℃培養箱培養48 h,計數。

1.2.3.4 TVB-N值的測定 按照GB/T5009.44-2003[12]肉與肉制品衛生標準的分析方法進行檢測。新鮮與腐敗的判定：按照GB/2707-2016[13]鮮(凍)畜、禽產品，新鮮肉≤15 mg/100 g。

1.2.3.5 肉色測定 將冷卻豬肉取出后立即用直徑為16 mm光圈的色差儀進行測定,每塊肉測三次,分別記錄冷卻豬肉色差值a*。

1.2.3.6 MDA值的測定 準確稱取豬肉1 g,放入離心管中,后加入9 mL 0.9%的生理鹽水,在4 ℃條件下,4000 r/min離心25 min,取上清液0.2 mL,在4 ℃條件下,4000 r/min離心10 min后用試劑盒法進行測定。

1.2.3.7 氣調包裝內氣體含量的測定 用Dansensor Checkpoint Ⅱ丹麥氮氧分析儀測定氣調包內O2和CO2的濃度。為確保氣調包裝的氣密性,在包裝外部貼上密封墊片,將氣體探測針頭通過密封墊片,插入到包裝內部,取三次的平均值作為最終結果。

1.2.3.8 感官分析 豬肉感官評定由6個固定人員組成評定小組,其中男3人,女3人。主要對樣品的氣味、色澤、組織狀態等指標進行評分,評分依據參考GB/T9959.2-2008[14]分割鮮、凍豬瘦肉及GB/T22210-2008[15]肉與肉制品感官評定規范,采用三段評分法,取平均值。總分值在20分(極新鮮)和8分(完全腐敗)之間,12分以下表明樣品已不可食用,評分表如表2。

1.3 數據分析

利用SPSS 23.0軟件進行數據分析,用origin8.0作圖,顯著性水平設置為p<0.05為顯著。

2 結果與討論

2.1 包裝材料的篩選

圖1反映了兩種不同厚度的包裝袋在充入80% O2和20% CO2后,氣體含量隨時間的變化。貯藏到第12 d,0.16 mm厚度的包裝中,O2、CO2的含量分別為22.1%、1.75%,與初始值相比分別下降了70.9%和92.1%。0.19 mm厚度的包裝中,貯藏到第12 d,CO2、O2含量與初始值相比分別下降了2.02%和1.79%,阻氣性好,故選擇厚度0.19 mm包裝袋作為氣調和真空組的包裝材料。

圖1 不同包裝材料內氣體變化Fig.1 Changes of atmosphere during storage time under different material packaging

2.2 TVB-N值

如圖2所示，所有實驗組的TVB-N值均隨貯藏時間延長逐漸升高，其中對照組A和托盤包裝B組的變化最為明顯，貯藏到第3 d時，兩組的TVB-N值已接近到臨界腐敗值。E組在貯藏到5 d時，接近腐敗水平，致使冷卻豬肉腐敗的原因是高濃度的氧氣促進好氧型細菌的大量生長繁殖，而細菌生長過程利用冷卻肉的營養物質，生成帶有腐敗氣味的化合物硫化氫、氨、尸胺、腐胺。C、D組貯藏至第6 d時，TVB-N值分別為14.95、14.55 mg/100 g。可見真空包裝與氣調包裝均可延長冷卻豬肉貨架期，其中C、D兩組效果最好，兩者之間無顯著性差異(p>0.05)。

圖2 不同包裝條件下TVB-N的變化Fig.2 Changes of TVB-N under different packaging conditions

2.3 感官分析

整個過程各實驗組感官評分逐漸降低,其中A組和B組下降最快,貯藏到第6 d時,A組和B組已接近不可接受分值12分,二者之間無顯著性差異(p>0.05)。E組貯藏前9 d,分值高于其他五組,9 d后評分低于C、D組,這是由于高濃度氧氣能較好維持冷卻豬肉的紅色,但加速冷卻豬肉脂類氧化和好氧菌的繁殖。C組貯藏前12 d,感官評分低于D、E組,這是由于真空包裝時,冷卻豬肉缺氧,肉色呈暗紅色,但打開冷卻肉的包裝后,與空氣接觸后又恢復鮮紅色。D組評分下降最慢,到第16 d時感官評分最高為13.5。

圖3 不同包裝條件下冷卻豬肉感官品質變化Fig.3 Changes of sensor evaluation score of chilled pork during storage time under different packaging conditions

2.4 色差值a*

如圖4可知,各處理組a*值呈下降趨勢,其原因是隨貯藏時間的延長,不利于氧合肌紅蛋白的形成,另外貯藏后期由于細菌的大量繁殖,促進了高鐵肌紅蛋白的形成,色澤變暗。其中無包裝組A和托盤組B的a*值下降速率最快,氣調包裝組E在貯藏9 d時,a*值下降速率明顯高于真空組C和氣調組D,而D組在整個貯藏過程下降速率相對較平緩,且貯藏至實驗結束時,D組數值最高,結合2.3冷卻肉感官評價結果,貯藏到16 d后,D組感官值依舊在可以接受的范圍內,說明D組氣調包裝可以較好地保持冷卻豬肉貯藏過程中的顏色。

圖4 不同包裝條件下a*的變化Fig.4 Changes of a* value under different packaging conditions during storage time

2.5 MDA值

脂質氧化產物MDA值變化與貯藏時間呈顯著正相關(p<0.05)。貯藏第9 d時,無包裝與托盤組的MDA值大于真空組和氣調包裝組(p<0.01),說明氣調和真空包裝能夠降低脂質氧化,減少脂質過氧化物的生成;第16d時,高氧氣調E組值大于真空C組和低氧氣調D組(p<0.05),原因是較高的氧氣含量促進了脂肪氧化。

圖5 不同包裝條件下對冷卻豬肉脂質氧化(MDA值)影響Fig.5 Effects of different packaging on MDA values of chilled pork

2.6 微生物的變化

2.6.1 菌落總數 如圖6所示,隨貯藏時間延長,各實驗組菌落總數明顯增長,按照冷卻豬肉行業標準NY/T632-2002[13],要求可食用冷卻豬肉菌落總數≤6 lg cfu/g。到第9 d時,A和B組超過1×106cfu/g,高氧氣調E組的菌落總數在第12 d超過6 lg cfu/g,低氧氣調D組和真空包裝C組在第14 d時超過6 lg cfu/g,兩組無顯著性差異(p>0.05),而貯藏第9 d后高氧氣調E組菌落總數高于其他處理組(p<0.05),原因可能是較高濃度氧氣促進了好氧微生物大量繁殖。

圖6 不同包裝條件下細菌總數變化Fig.6 Changes of total plate count of pork under different packaging condition

2.6.2 假單胞菌 由圖7可知,各實驗組假單胞菌落數在貯藏過程中明顯增長。至第6 d時,A、B兩組假單胞菌落數明顯高于其他三組(p<0.05),而且A、B菌落數已超過1×106cfu/g。貯藏到12 d時,E組明顯高于C、D兩組,其原因是假單胞菌為好氧細菌,E組氧含量高,促進其大量繁殖。第16 d時,D組菌落數最小,可能是由于高濃度二氧化碳抑制了假單胞菌的生長。

圖7 不同包裝條件下假單胞菌變化Fig.7 Changes of Pseudomonas count of chilled pork under different packaging condition

2.6.3 熱殺索絲菌 如圖8所示,熱殺索絲菌在不同包裝下生長速度各有不同,貯藏前9 d,A、B和E組熱殺索絲菌數明顯高于其他三組(p<0.05),而三組間并無顯著性差異(p>0.05)。貯藏至第16 d時,D組熱殺索絲菌數為5.72 lg cfu/g,明顯低于其他各組(p<0.05)。說明D組65% CO2+35% O2氣調包裝可以很好抑制熱殺索絲菌生長。

圖8 不同包裝條件下熱殺絲索桿菌落變化Fig.8 Changes of Brochothrix thermosphacta count of pork under different packaging condition

2.7 氣調包裝內氣體的變化

由圖9可知,在4 ℃貯藏過程中,各氣調包裝內O2相對含量減少,CO2相對含量增加。貯藏到第16 d時,D、E兩組O2相對含量比初始值分別下降了15.81%、26.54%,CO2相對含量比初始值分別上升了10.21%、58.03%。假單胞桿菌與熱殺索絲菌為好氧型細菌,并且為冷卻豬肉主要優勢腐敗菌[7],氣調包裝內O2含量降低,CO2濃度上升,是由于好氧型細菌大量繁殖消耗了包裝內O2,產生CO2。貯藏過程中,D組兩種氣體含量相對穩定,E組O2減少量和CO2增加量均高于D組,可能是由于較高的O2含量促進了假單胞桿菌與熱殺索絲菌等好氧型微生物大量繁殖,而D組高濃度CO2在一定程度上對其增殖產生抑制作用,這與D、E兩組假單胞桿菌與熱殺索絲菌菌落數一致。

圖9 冷卻豬肉氣調包裝內氣體含量隨貯藏時間的變化Fig.9 Changes of atmosphere concentration in fresh meat with MAP with storage time

3 結論

高氧氣調包裝、低氧氣調包裝和真空包裝對比于托盤包裝都能夠延長冷卻肉的貨架期。A組和B組在貯藏第4 d其TVB-N值已超標準臨界值15 mg/100 g,同時菌落總數均已超6 lg cfu/g;故此,可判斷無包裝和托盤包裝冷卻豬肉的貨架期不超過4 d。高氧組(20% CO2+80 %O2)貯藏到6 d,其TVB-N值為18.23 mg/100 g,菌落總數為5.32 lg cfu/g,但TVB-N已超臨界值，故大致判斷其貨架期為6 d。真空包裝、低氧氣調包裝(65% CO2+35% O2)貯藏到9 d,其TVB-N值均超臨界值,故其貨架期大致均為9 d,雖真空包裝可以減少豬肉揮發性含氮物的產生,但未拆開的真空包裝在感官上容易使冷卻豬肉產生讓消費者難以接受的暗紅色;而20% CO2+80% O2包裝可以很好保持冷卻豬肉的顏色,但高濃度氧氣促進假單胞桿菌、熱殺索絲菌的生長,促進冷卻豬肉脂質的氧化,致使貯藏后期加速冷卻豬肉腐敗。低氧組(65% CO2+35% O2)可以有效抑制假單胞菌、熱殺索絲菌的生長,并能夠保持其感官特征。

本實驗研究了不同包裝對冷卻肉品質的影響,得到最佳包裝方式為低氧包裝(65% CO2+35% O2)。氣調包裝內氣體動態變化如何影響冷卻肉腐敗菌的生長及機理,還需進一步研究。

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[16]中華人民共和國農業部. NY/T 632-2002冷卻豬肉[S]. 北京：中國標準出版社，2002.

Effect of different packaging on the quality and dominant spoilagebacteria of chill pork during storage

CHEN Dong-jie1,2,LI Xiang-yang2,ZHANG Yu-hua1，*,JIANG Pei-hong1,GUO Feng-jun1

(1.Shandong Institute of Commerce and Technology,Shandong Key Laboratory of Storageand Transportation Technology of Agricultural Products,Jinan 250103,China;2.Shandong Agriculture University,Tai’an 271000,China)

In order to search the reasonable packaging method of chilled meat to prolong the shelf-life,which the packaged lean pork ham was in tray packaging,vacuum packaging and modified atmosphere packaging respectively. The control group was no packaging group. Total volatile base nitrogen(TNB-N)value,a*,malondialdehyde(MDA),microbial colonies(total number of colonies,Pseudomonas colony count and Bro-chothrix thermosphacta colony count)and sensor evaluation were measured during storage at 4 ℃. The results indicate that the shelf-life of tray packaging group and no packaging group is less than 4 d,that of the modified atmosphere packaging group with high oxygen(20% CO2+80% O2)is 6 d,and that of the vacuum packaging group and modified atmosphere packaging group with low oxygen(65% CO2+35%O2)is 9 d. Vacuum packaging and modified atmosphere packaging could be beneficial to prolong the shelf-life of chilled pork,but the color of pork with vacuum packaging could be dark red. The contents of O2and CO2in the modified atmosphere packaging affected pork quality. The modified atmosphere packaging with high oxygen could be beneficial to the growth of aerobic bacteria Pseudomonas and Bro-chothrix thermosphacta,promoted the lipid oxidation,and preserve color in meats.Nevertheless,low oxygen packaging(65% CO2+35% O2)could inhibit the growth of bacteria and lipid oxidation and extend shelf-life and maintain good quality of chilled pork during storage.Considering all of the evaluation results,low oxygen packaging(65% CO2+35% O2)for chilled meat is the best packaging.

chilled pork;vacuum packaging;modified atmosphere packaging;dominant spoilage bacteria

2016-12-23

陳東杰(1988-),男,碩士研究生,研究方向:農產品加工及貯藏工程,E-mail:dongjie613@163.com。

*通訊作者:張玉華(1973-),女,博士,教授,研究方向:食品質量安全,E-mail:z11f@163.com。

國家科技支撐計劃(2015BAD16B08);山東省自主創新及成果轉化專項(2014ZZCX02701)。

TS251.1

A

1002-0306(2017)13-0281-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.052