不同生物保鮮劑對帶魚冷藏保鮮效果的比較

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(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江蘇南京 210095)

帶魚是我國的主要海產(chǎn)品之一,其經(jīng)濟(jì)效益極大。因?yàn)橹舅岷控S富,尤其是不飽和脂肪酸,對人體的營養(yǎng)價(jià)值極高。相比于家禽肉類,如牛肉、豬肉和雞肉等,更易被人體吸收[1-3]。但同樣因?yàn)槠漭^高的脂肪酸含量比例,使其相較于其他家禽肉類更易氧化、腐敗變質(zhì)[4]。

控制食品腐敗變質(zhì)的主要措施是添加化學(xué)防腐劑,常見的化學(xué)防腐劑如苯甲酸鈉、山梨酸鉀、硝酸鹽等在食品工業(yè)有廣泛的應(yīng)用[5-6]。但此類化學(xué)防腐劑本身也存在許多問題,濫用和過度使用導(dǎo)致其他的食品安全問題。探索天然產(chǎn)物在食品中的應(yīng)用成為目前研究的熱點(diǎn)[7-8]。天然生物防腐劑在抑制食品微生物生長的同時,又不會影響食品的營養(yǎng)和品質(zhì)特性,防止化學(xué)防腐劑的污染,安全有效的延長食品的保質(zhì)期。

常見的天然生物防腐劑如茶多酚、百里酚、乳酸鏈球菌素(Nisin)、ε-聚賴氨酸、曲酸、殼聚糖等,在水產(chǎn)品的保鮮方面,得到了廣泛的研究。藍(lán)蔚青等[9]利用不同濃度的茶多酚考察對冷藏帶魚保鮮效果的影響,發(fā)現(xiàn)帶魚段經(jīng)茶多酚保鮮液處理后,保鮮效果明顯優(yōu)于對照組,能顯著延長其保鮮期;謝晶等[10]考察了Nisin生物保鮮液對冷藏帶魚的保鮮效果,研究結(jié)果表明,0.5 g/L的Nisin保鮮液可適當(dāng)延長冷藏帶魚的貨架期;蔣慧亮等[11]將百里酚應(yīng)用于大菱鲆的低溫冷藏中,研究表明,百里酚對微生物的生長有很好的抑制作用,保鮮效果顯著。候偉峰、謝晶等[12]研究了聚賴氨酸對南美白對蝦的保鮮效果,結(jié)果表明:在(4±1) ℃的儲藏環(huán)境下,0.1% 的ε-PL 溶液處理3 min 能夠有效地控制南美白對蝦的腐敗變質(zhì),同不添加ε-PL 溶液組相比,可延長貨架期2～3 d。

本實(shí)驗(yàn)針對目前多種生物防腐劑在水產(chǎn)品防腐保鮮的廣泛應(yīng)用,選擇幾種常見的生物防腐劑,在同一濃度水平下,橫向的比較它們對冷藏帶魚的保鮮效果,并同時考察由本實(shí)驗(yàn)室篩選的乳酸菌產(chǎn)抗菌物質(zhì)對帶魚的保鮮效果。通過對不同生物防腐劑防腐效果的橫向比較,更好地了解各種不同生物防腐劑的防腐性能,為以后生物防腐劑的選擇和應(yīng)用奠定一定的研究基礎(chǔ)。同時考察乳酸菌產(chǎn)抑菌物質(zhì)作為一種微生物源生物保鮮劑在帶魚冷藏中的應(yīng)用效果,并與市場上常見的幾種生物防腐劑進(jìn)行初步比較。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮帶魚(200～250 g) 當(dāng)日早晨購于浙江舟山港口,冰運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室;菌種 NX2-6嗜酸乳桿菌 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)酶工程實(shí)驗(yàn)室保藏;平板菌落計(jì)數(shù)(PCA)培養(yǎng)基 北京陸橋生物技術(shù)有限公司;氧化鎂(MgO)、硼酸、鹽酸、甲基紅、亞甲基藍(lán)、百里酚 分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乳酸鏈球菌素(Nisin)、ε-聚賴氨酸 浙江銀象生物工程有限公司;茶多酚 源葉生物有限公司;營養(yǎng)肉湯固體培養(yǎng)基(牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,氯化鈉5 g,瓊脂18 g,超純水1000 mL,pH7.0)、LB培養(yǎng)基(酵母浸膏5.0 g/L、胰蛋白胨10.0 g/L、NaCl 10.0 g/L,pH7.0)、嗜酸乳桿菌NX2-6發(fā)酵培養(yǎng)基(脫脂乳53 g/L、玉米粉20 g/L、乙酸鈉10 g/L、檸檬酸氫二氨6 g/L,pH5.8) 實(shí)驗(yàn)室自制。

5084R型高速冷凍離心機(jī) 德國Eppendorf公司;SX-700型高壓蒸汽滅菌鍋 北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司;Orion Star pH計(jì) 美國Thermo公司(上海);PYX-DHS-50X65型隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;BagMixer 400型拍擊式均質(zhì)機(jī) 法國Interscience公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 保鮮液的制備 分別準(zhǔn)確稱取一定量的百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸,溶于無菌水中,配制成1 g/kg濃度的保鮮液。

將本實(shí)驗(yàn)室保藏的NX2-6菌株接種于種子培養(yǎng)基,37 ℃恒溫靜置培養(yǎng)8 h,直到其完全凝乳。然后按4%的接種量,接種于脫脂乳發(fā)酵培養(yǎng)基,37 ℃恒溫靜置培養(yǎng)24 h。將發(fā)酵液9000 r/min離心15 min,取上清,并用無菌水稀釋1倍,得到乳酸菌發(fā)酵液保鮮液。

1.2.2 樣品處理方法 挑選大小均一,體表鱗片完整無破肚,鮮度較高的帶魚,分別浸漬于不同保鮮液中,以無菌水浸泡作為對照組,計(jì)時10 min。取出后置于無菌鐵質(zhì)托盤上瀝干水分。分裝到無菌均質(zhì)袋中,置于4 ℃冰箱貯藏。分別在0、2、4、6、8 d取樣,測定以下指標(biāo)。

1.2.3 菌落總數(shù)的測定 將預(yù)先處理好的帶魚,在無菌條件下用無菌剪刀分別取25 g魚肉樣品(將整條魚的肉取下,剪碎并混合均勻)置于無菌均質(zhì)袋中,并加入225 mL含0.1%蛋白胨的0.85%的生理鹽水中,放入均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)2 min。具體操作參照GB 4789.2-2010《菌落總數(shù)測定》。

1.2.4 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)和pH的測定 TVB-N按照GB/T 5009.44-2003《肉與肉質(zhì)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》中半微量定氮法進(jìn)行測定。取10 g樣品加入100 mL的煮沸冷卻后的蒸餾水浸提30 min,過濾后濾液使用經(jīng)校正劑校正后的pH計(jì)進(jìn)行測定。

1.2.5 TBA值的測定 TBA值用硫代巴比妥酸值來衡量。取5.0 g樣品加入15 mL A液(75.0 g三氯乙酸、1.0 g沒食子酸丙酯和1.0 g EDTA,用ddH2O定容至1 L),均質(zhì)后過濾。取5.0 mL濾液加入等體積的B液(2-硫代巴比妥酸固體2.883 g,定容至1 L),100 ℃水浴40 min后測定吸光度。具體測定方法參考[13]。

1.2.6 感官評價(jià) 通過建立感官評定小組對帶魚冷藏過程中感官進(jìn)行評定,評定小組由5人組成。根據(jù)外觀、組織和氣味三個方面對帶魚的感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評定。參照帶魚感官評定方法SC/T 3102-1984《鮮帶魚》標(biāo)準(zhǔn)和海水魚感官評定方法[14],并作出適當(dāng)修改,按百分制進(jìn)行評分。具體評判標(biāo)準(zhǔn)如下:

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)中每組數(shù)據(jù)均進(jìn)行3次重復(fù),數(shù)據(jù)用Excel 2016軟件處理,數(shù)據(jù)間差異的顯著性通過統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 17.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對菌落總數(shù)的影響

魚體本身是一種營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基,非常有利于微生物的滋生。腐敗變質(zhì),主要是由于腐敗微生物的生長代謝引起的。因此,魚體中微生物數(shù)量,可以作為魚貯藏過程中腐敗情況的一個衡量指標(biāo),即菌落總數(shù)。由圖1可知,經(jīng)百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液等不同保鮮劑浸泡的處理組,菌落總數(shù)都明顯低于無菌水浸泡的對照組,說明這5種保鮮劑對細(xì)菌生長均有一定的抑制作用。其中,百里酚、Nisin和茶多酚的趨勢十分接近,說明三者的保鮮效果相當(dāng),ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液的保鮮效果比較接近。國家水產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(C/T 3102-2010)規(guī)定[15],海產(chǎn)品的菌落總數(shù)指標(biāo)不應(yīng)高于6 lg CFU/mL,揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)不應(yīng)超過30 mg/100 g。貯藏6 d時,百里酚、Nisin和茶多酚處理組以及對照組的菌落總數(shù)均已超過6 lg CFU/mL,ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液處理組的菌落總數(shù)低于這一國家標(biāo)準(zhǔn)限定值,說明ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液的抑菌效果優(yōu)于百里酚、Nisin和茶多酚。

圖1 不同種類保鮮劑對帶魚冷藏過程中菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effects of different preservatives on TVC during chilled storage of hairtail

2.2 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對TVB-N值的影響

動物性食品由于酶和細(xì)菌的作用,在腐敗過程中,使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨以及胺類等堿性含氮物質(zhì)。此類物質(zhì)具有揮發(fā)性,其含量越高,表明氨基酸被破壞得越多,特別是蛋氨酸和酪氨酸,營養(yǎng)價(jià)值大受影響。因此揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)廣泛作為衡量水產(chǎn)品鮮度的指標(biāo)。由圖2可知,在整個貯藏期間內(nèi),對照組和處理組的TVB-N值均呈上升趨勢,對照組的上升幅度明顯高于各種處理組。初始時不同保鮮劑的處理組及無菌水浸泡的對照組TVB-N含量均小于10 mg/100 g。貯藏4 d時,對照組和處理組的TVB-N值開始出現(xiàn)明顯的差別,處理組的TVB-N含量均顯著低于對照組(p<0.05),茶多酚、乳酸菌發(fā)酵液保鮮液和ε-聚賴氨酸處理組TVB-N的含量分別是10.98、11.32、11.88 mg/100 g,明顯低于比百里酚和Nisin處理組(19.34和19.78 mg/100 g)。但從貯藏第6 d開始,各組TVB-N含量均已超過20 mg/100 g。

圖2 不同種類保鮮劑對帶魚冷藏過程中TVB-N值的影響Fig.2 Effects of different preservatives on TVB-N during chilled storage of hairtail

2.3 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對pH的影響

微生物能夠利用魚肉組織中的營養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì),生成胺類物質(zhì),使魚肉組織的pH上升。微生物數(shù)量愈多,代謝活動愈劇烈,那魚肉組織中積累的堿性物質(zhì)愈多。隨著貯藏時間的延長,pH會逐漸升高[16]。如圖3所示,帶魚在整個儲藏過程中的pH基本呈遞增趨勢。除了乳酸菌發(fā)酵液保鮮液處理組外,其余組最初的pH都在6.9左右,差異不顯著(p>0.05),在整個貯藏期間乳酸菌發(fā)酵液保鮮液和ε-聚賴氨酸始終都低于對照組pH。貯藏2 d時,對照組pH已經(jīng)超過7。Nisin處理組在第2 d的pH明顯高于對照組,乳酸菌發(fā)酵液保鮮液處理組在第6 d pH還沒有達(dá)到7,而其他保鮮劑在貯藏第4 d時pH都超過了7,此外,乳酸菌發(fā)酵液保鮮液處理組在第8 d的pH遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對照組,說明乳酸菌發(fā)酵液保鮮液對帶魚pH的變化有明顯抑制作用。

圖3 不同種類保鮮劑對帶魚貯藏過程中pH的影響Fig.3 Effects of different preservatives on pH during chilled storage of hairtail

2.4 不同保鮮劑在帶魚保鮮過程中對TBA值的影響

MDA是脂質(zhì)過氧化,也是細(xì)胞氧化損傷的一個重要檢測指標(biāo)。針對MDA的水平檢測,以硫代巴比妥酸(TBA)方法測得的丙二醛(MDA)水平已被廣泛用作診斷組織傷害和脂過氧化程度的指標(biāo)[17]。由圖4可知,經(jīng)不同保鮮劑百里酚、Nisin、茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液浸泡的處理組均能有效的降低帶魚貯藏過程中的TBA值,各種保鮮劑都表現(xiàn)一定的抑制作用。第0 d時,各處理組TBA值在0.5 mg MDA/kg左右。貯藏8 d時,對照組TBA值達(dá)到1.21 mg MDA/kg,而茶多酚、ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液保鮮液浸泡的各處理組TBA值均未超過1.00 mg MDA/kg,顯著低于對照組(p<0.05)。

表2 各處理組在帶魚冷藏過程中的感官評分變化Table 2 Changes of different treatments in sensory evaluation during chilled storage of hairtail

圖4 不同種類的保鮮劑對帶魚貯藏過程在TBA的影響Fig.4 Effects of different preservatives on TBA during chilled storage of hairtail

2.5 感官評價(jià)

為保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性,選擇無破肚、體表鱗片完整有光澤鮮度較高的帶魚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。初始時,百里酚處理組有一定刺激性氣味外,氣味評分較低。隨著貯藏時間的延長,對照組帶魚表面黏度增加迅速,肉質(zhì)發(fā)黃,特別是氣味方面,變化顯著(p<0.05)。而各組處理組也都有一定程度的變化,但均優(yōu)于對照組。對照組在貯藏到第4 d時,帶魚的的鮮味已被腥臭味掩蓋,而ε-聚賴氨酸處理組和乳酸菌發(fā)酵液處理組帶魚特有的鮮味氣味保持較好,異味很輕。這是因?yàn)闅馕段镔|(zhì)由腐敗微生物代謝產(chǎn)生,保鮮液有效的抑制了微生物的生長,減少了異味的產(chǎn)生。茶多酚處理組帶魚體表相較于對照組更加鮮亮,這是因?yàn)椴瓒喾幼柚沽藥~組織中的脂質(zhì)過氧化,脂質(zhì)過氧化會使帶魚肉質(zhì)發(fā)黃,體表暗淡。

3 討論與結(jié)論

近年來,食品安全問題受到了消費(fèi)者的普遍關(guān)注,國家對食品衛(wèi)生安全的把控力度也不斷增強(qiáng)。對于食品的防腐保鮮,天然生物防腐劑相比于化學(xué)防腐劑,越來越受到人們的青睞。對天然生物防腐劑在食品中的應(yīng)用,也成為了研究熱點(diǎn)[18-19]。本研究中,將不同的生物防腐劑應(yīng)用于帶魚冷藏,通過測定不同防腐劑處理組帶魚冷藏過程中菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)等指標(biāo)的變化,比較它們對帶魚冷藏過程中防腐保鮮的效果。

茶多酚是茶葉中主要的生理活性物質(zhì),為一種天然的抗氧化劑,作為食品添加劑中可有效抑制食品中不飽和脂肪酸的氧化[20-21]。從本研究結(jié)果中可以看出,在帶魚貯藏到第8 d時,對照組的TBA值已達(dá)到1.21 mg MDA/kg,而此時茶多酚處理組TBA指標(biāo)為0.71 mg MDA/kg,遠(yuǎn)低于對照組,且為各個生物防腐劑處理組中最低,體現(xiàn)了茶多酚的強(qiáng)抗氧化能力。藍(lán)蔚青等[9]將茶多酚應(yīng)用于帶魚冷藏中,發(fā)現(xiàn)茶多酚在抑制帶魚貯藏過程中微生物的增長方面效果顯著,本實(shí)驗(yàn)中,茶多酚和百里酚、Nisin處理組在抑制帶魚冷藏過程中菌落總數(shù)的增長方面,呈現(xiàn)相似的增長趨勢,有相近的防腐效果,并且相比于對照組,均顯示出顯著的抗菌活性(p<0.05)。而ε-聚賴氨酸處理中和乳酸菌發(fā)酵液處理組相比于茶多酚組,則顯示出更強(qiáng)的抗菌活性。在帶魚貯藏初期,對照組和茶多酚處理組的菌落總數(shù)分別為4.09、4.01 lg CFU/mL,而ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液處理組分別為3.11、3.36 lg CFU/mL。說明ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液比茶多酚有更強(qiáng)的殺菌能力。在第8 d時,對照組和茶多酚處理組的菌落總數(shù)分別為6.97、6.66 lg CFU/mL,均已超過國家規(guī)定鮮帶魚鮮度標(biāo)準(zhǔn)6 lg CFU/mL,而ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液處理組的菌落總數(shù)分別為5.97、5.72 lg CFU/mL,仍低于國家鮮度標(biāo)準(zhǔn)。

乳酸鏈球菌素是由乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)生,為一種高效、無毒、安全的天然食品防腐劑[22]。Nisin能有效殺死或抑制引起食品腐敗的革蘭氏陽性菌、如肉毒桿菌、李斯特菌等[23-25]。藍(lán)蔚青等[10]研究了Nisin對冷藏帶魚保鮮效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)Nisin保鮮液處理的帶魚段,其保鮮效果優(yōu)于冷藏對照組。本實(shí)驗(yàn)中,Nisin處理組相比于對照組,能一定程度減緩帶魚冷藏過程中菌落總數(shù)和揮發(fā)性鹽基氮指標(biāo)的增長,但在抑制TBA和pH的增長方面不顯著(p>0.05)。Nisin處理組的抑菌能力弱于ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液處理組,其原因可能是帶魚的冷藏過程中,優(yōu)勢腐敗菌如嗜冷桿菌、假單胞菌、希瓦氏菌、肉桿菌屬等多為革蘭氏陰性菌,而Nisin主要抑制食品中革蘭氏陽性菌的生長繁殖,對革蘭氏陰性菌的抑制作用弱于革蘭氏陽性菌。

百里酚存在于多種植物中,對真菌、螨蟲有很強(qiáng)的殺滅作用[26-27]。蔣慧亮等[11]研究了1 g/kg百里酚保鮮液對冷藏大菱鲆的保鮮效果,研究表明,經(jīng)百里酚保鮮液浸泡后,在3 ℃冷藏下,大菱鲆的貨架期延長了169 h。本實(shí)驗(yàn)中,百里酚處理組在抑制帶魚冷藏過程中TBA和pH增長方面不顯著(p>0.05),而能夠一定程度上延緩菌落總數(shù)和TVB-N的增長,其變化規(guī)律與Nisin處理組相近。并且百里酚處理組保鮮效果顯著低于ε-聚賴氨酸和乳酸菌發(fā)酵液處理組(p<0.05)。

ε-聚賴氨酸是一種具有抗菌活性的多肽,安全性高,人體攝入后,會被消化分解為賴氨酸被人體吸收;抗菌譜廣,對革蘭氏陽性菌如枯草芽抱桿菌和革蘭氏陰性菌中的產(chǎn)氣節(jié)桿菌、大腸桿菌等易引起食物中毒與腐敗的菌種有強(qiáng)烈抑制作用[28-29]。Ying-Qiu Li等[30]研究了ε-聚賴氨酸對冷鮮豬肉的保鮮效果,研究表明ε-聚賴氨酸能夠顯著抑制豬肉冷藏過程中菌落總數(shù)、TVN-N、pH的增長(p<0.05);劉驍?shù)萚31]發(fā)現(xiàn)經(jīng)1500和2000 mg/L的ε-PL 處理的冷卻豬肉保鮮效果佳,能使冷卻豬肉的貨架期延長到10 d。本研究中,ε-聚賴氨酸處理組在貯藏初期便抑制了帶魚的初始菌落總數(shù),相比于對照組,減少了約1個數(shù)量級。同時延緩了揮發(fā)性鹽基氮的增長,在第8 d時,對照組的TVB-N值達(dá)到了46.60 mg/100 g,而ε-聚賴氨酸處理組為28.05 mg/100 g,仍低于國家規(guī)定鮮度標(biāo)準(zhǔn)30 mg/100 g。

乳酸菌可產(chǎn)生抗菌性代謝產(chǎn)物細(xì)菌素,抑制食品中腐敗菌生長,防止食品變質(zhì)[32]。此外,乳酸菌還可代謝產(chǎn)生如乳酸、雙乙酰、脂肪酸等都有一定的抑菌活性[33-34]。在所有保鮮液處理組中,第8 d時,乳酸菌發(fā)酵液處理組的菌落總數(shù)指標(biāo)處在最低水平。孫衛(wèi)青等[35]同樣發(fā)現(xiàn)經(jīng)乳酸菌發(fā)酵液浸泡冷卻豬肉,菌落總數(shù)和假單胞菌群的增長得到了顯著的抑制(p<0.05)。乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸可抑制微生物的生長,同時降低食品的pH。本實(shí)驗(yàn)中,乳酸菌發(fā)酵液處理組從貯藏初期到末期,pH一直顯著低于對照組和保鮮劑其他處理組(p<0.05),維持在較低的水平。

綜合上述,五種保鮮劑均能相對抑制帶魚冷藏過程中微生物的增長,減緩冷藏帶魚的腐敗速率。其中ε-聚賴氨酸保鮮劑處理組和乳酸菌發(fā)酵液處理組的保鮮效果要優(yōu)于茶多酚、百里酚和Nisin保鮮劑處理組。茶多酚在抑制帶魚冷藏過程中脂質(zhì)氧化方面要優(yōu)于其他保鮮劑處理組。