復合生物保鮮劑 對金線魚魚肉腸的保鮮作用

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(1.渤海大學食品科學與工程學院,國家魚糜及魚糜制品加工技術研發分中心, 遼寧省高等學校生鮮食品產業技術研究院,遼寧錦州 121013; 2.遼寧安井食品有限公司,遼寧鞍山 114100; 3.上海海洋大學食品學院,上海 201306)

金線魚(Nemipterusvirgatus)屬于鱸形目、金線魚科，是一種海產經濟魚類,具有分布廣泛、價格低廉、肉質細嫩等特點,是常見冷凍魚糜及魚糜制品的原料[1]。2016年,金線魚的捕撈量超過44萬噸,比2015年增長10.01%,為水產品加工提供了充足穩定的原料[2]。

生物保鮮劑是利用自然或人工控制微生物的抗菌化合物,可安全、有效地延長食品的保質期[3]。在抑菌效果方面,兩種或兩種以上生物保鮮劑復合使用不僅能減少單一保鮮劑的使用量,而且抑菌更廣泛,可強化抑菌效果[4]。殼聚糖(Chitosan)是幾丁質經脫乙酰作用得到的一種生物活性物質,易溶于弱酸性溶劑,具有良好抑菌性,在水產品保鮮中應用廣泛[5]。檸檬酸(Citric Acid)是人體正常代謝過程中三羧酸循環中間產物,是一種降低食品pH來抑制微生物生長繁殖的安全食品添加劑,可按生產所需適量添加[6-7]。ε-聚賴氨酸(ε-polylysine)是由白色鏈霉菌發酵產生的一種安全營養型抑菌劑,具有廣泛的抑菌性,在食品保鮮中應用普遍,在熟肉制品中的添加量為0.025%[7-8]。竹醋液(Bamboo Vinegar)是竹材高溫分解后再經冷卻得到的一種具有廣譜抑菌性的安全無毒的復雜液體混合物,主要成分為有機酸、酚類、醇類、酯類及酮類等,在食品領域有所應用[9]。

生物保鮮劑在水產品中的應用多在于魚和蝦的保鮮貯藏。Wu等將殼聚糖與nisin結合處理鯧魚片,得到較好保鮮效果[10]。熊青等得到在8 g/L茶多酚、5 g/L檸檬酸、2 g/L L-半胱氨酸復配條件下對冷藏南美白對蝦的保鮮效果最好[11]。李敬等得到在0.4%ε-聚賴氨酸、1.5%殼聚糖和0.05%乳酸鏈球菌素復配條件下對冷藏半滑舌鰨保鮮效果最佳[12]。孫濤等將竹醋液與茶多酚結合處理南美白對蝦,延長了貯藏期[13]。目前對于生物保鮮劑應用于易腐敗變質的魚糜制品的研究較少,且應用的生物保鮮劑種類單一[14]。山梨酸鉀是化學保鮮方法中常用的一種保鮮劑,雖然保鮮效果好但存在安全問題,所以需要在魚糜制品保鮮方面探索新型安全的復合生物保鮮劑,為魚糜制品保鮮提供更多理論基礎,因此本文將不同比例的殼聚糖、檸檬酸、ε-聚賴氨酸、竹醋液四種生物保鮮劑復配,加入到金線魚魚肉腸,觀察復合生物保鮮劑對金線魚魚肉腸在4 ℃貯藏過程中品質變化的影響,旨在為金線魚魚肉腸的貯藏、保鮮提供研究依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金線魚糜 青島新錦昀國際貿易有限公司;土豆淀粉和鹽 購于錦州興隆超市;殼聚糖(脫乙酰度96.5%) 河南斯利達食品添加劑有限公司;檸檬酸 西安惠邦生物工程有限公司;ε-聚賴氨酸 鄭州市偉豐生物科技有限公司;竹醋液 江陰中炬生物科技有限公司;山梨酸鉀 常州洋森生物科技有限公司,以上材料均為食品級;平板計數瓊脂(PCA) 青島高科園海博生物技術有限公司;氯化鈉 分析純,天津市風船化學試劑科技有限公司。

UMC5真空斬拌機 德國Stephan公司;YSN立式灌腸機 廣州優連食品加工機械有限公司;HH-4數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;MIR-554低溫恒溫培養箱 日本三洋電機株式會社;CR-400色彩色差計 杭州祥盛科技有限公司;FJ200-SH數顯高速分散均質機 上海標本模型廠;FE28K pH計 METTLER TOLEDO公司;全能臺式高速冷凍離心機 Thermo Fisher Scientific公司;MLS-3030CH立式高壓滅菌鍋 廣州三洋電機有限公司;Bag Mixer拍擊式均質器 法國Interscience公司;SW-CJ-2FD超凈工作臺 蘇景集團蘇州安泰技術有限公司;LRH系列生化培養箱 上海一恒科技有限公司;TA-XT-Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 保鮮液的制備 各保鮮液濃度均以物料總量為基準,復配組比例由前期預實驗結果確定,復配時將0.07%檸檬酸、0.025% ε-聚賴氨酸、0.09%竹醋液、0.09%殼聚糖依次加入水中溶解,分別以空白組和0.1%山梨酸鉀組作對照。

1.2.2 魚腸的制備 在實驗前對實驗室、實驗儀器及實驗人員進行消毒,降低樣品初始微生物數值。將-20 ℃冰箱中的金線魚糜在靜水中解凍,切成小塊后放入真空斬拌機斬拌1 min,隨后加鹽斬拌2 min,再加土豆淀粉和含有保鮮劑的水(保鮮液),真空斬拌7 min,取出物料灌腸。在斬拌過程中物料溫度低于10 ℃,各物料的比例分別為金線魚糜54%,食鹽2.5%、土豆淀粉6%、水37.5%。

將魚腸在45 ℃恒溫水浴鍋中加熱20 min,成型凝膠化,然后在95 ℃恒溫水浴鍋中加熱5 min,進行熟化。將魚腸在冰水混合物中冷卻至0 ℃,放入4 ℃冰箱貯藏備用,分別在第1、7、13、19、25 d取樣測定各指標。

1.2.3 菌落總數測定 參考GB 4789.2-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》的測定方法[15]進行稀釋平板計數法測定。每個樣品濃度3組平行。

1.2.4 pH測定 參考GB 5009.237-2016《食品安全國家標準食品pH的測定》的測定方法[16]稍作修改,取5 g樣品,加入50 mL蒸餾水,均質后靜置30 min,過濾取上清液,用pH計測定樣品的pH,每組3個平行。

1.2.5 白度測定 參考Marchetti等[17]方法,將魚腸橫切成2 cm高的圓柱體,使用色差計測定其亮度值L*、紅綠值a*及黃藍值b*,通過如下白度公式計算出白度值,每組3個平行。

1.2.6 持水性測定 將魚腸樣品橫切成5 mm薄片,準確稱取質量為G1,將薄片放入三層濾紙中,包好后放入50 mL離心管中離心,離心參數為4 ℃、5000 g、15 min。離心后立即取出,準確稱量樣品質量為G2,根據如下公式計算出持水性,每組3個平行[18]。

1.2.7 質地分析 參考Priyadarshini等[19]方法稍作修改,將魚腸樣品在室溫下放置30 min,橫切成高度為2.5 cm的圓柱體,圓柱體的底面直徑為2.5 cm。采用TA-XT-Plus質構儀對樣品進行質地分析。測定參數為:探頭型號P/50;測前速度、測試速度、測后速度均為1 mm/s;壓縮比為40%;觸發力5 g。每組6個平行。

1.3 數據處理

采用SPSS軟件進行顯著性分析,顯著性水平為p<0.05;采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 魚腸4 ℃貯藏過程中菌落總數的變化

菌落總數是判斷水產品腐敗程度的重要指標之一,可有效反映出產品被微生物污染的情況[20]。在GB10136-2015 《動物性水產制品》中規定,魚糜制品的菌落總數限量為5 lg cfu/g[21]。由圖1可知,隨著貯藏時間的延長,空白組、復配組和山梨酸鉀組的菌落總數均有顯著性變化(p<0.05),這說明貯藏時間對樣品的菌落總數有顯著影響。三組的菌落總數均呈現上升的變化趨勢,在第19 d菌落總數均未超標,在第25 d空白組超標,復配組菌落總數為5.04lg cfu/g,達到限量標準,山梨酸鉀組菌落總數為4.98lg cfu/g,接近限量標準,但復配組和山梨酸鉀組的菌落總數無顯著性差異,均顯著低于空白組(p<0.05),并且除第1 d,復配組和山梨酸鉀組菌落總數始終低于空白組,說明保鮮劑可抑制微生物的生長繁殖,適當延長貯藏期,在貯藏前19 d山梨酸鉀組的菌落總數顯著低于復配組(p<0.05),在19～25 d菌落總數無差異。這是由于魚糜制品在4 ℃貯藏25 d,初期的優勢腐敗菌是乳酸菌,末期大腸桿菌也成為優勢腐敗菌,山梨酸鉀對乳酸菌有較強抑制作用,對大腸桿菌無抑制作用,且隨貯藏時間的延長山梨酸鉀的抑菌效果減弱,不能顯著抑制微生物[22-23]。復配組因由多種不同來源的保鮮劑組成,具有廣泛的抑菌性,所以菌落總數曲線的曲線勻速上升。因此,在貯藏前19 d,山梨酸鉀的保鮮效果顯著優于復配組(p<0.05),19～25 d山梨酸鉀與復配組保鮮效果相同,且均剛達到菌落限量,說明復合生物保鮮劑與山梨酸鉀的抑菌效果相同。

圖1 魚腸4 ℃貯藏過程中菌落總數變化趨勢Fig.1 Changes in total colony number in fish sausage during storage at 4 ℃

注:同列字母A～E表示空白組、復配組和山梨酸鉀組分別隨貯藏時間變化的差異顯著性(p<0.05);同列字母a～c表示相同貯藏時間下空白組、復配組和山梨酸鉀組之間的差異顯著性(p<0.05);圖2、圖3同。

2.2 魚腸4 ℃貯藏過程中pH的變化

pH是反映食品新鮮程度重要指標之一,隨著貯藏時間的延長,食品的腐敗程度加劇,品質降低,pH會呈現上升趨勢[24]。由圖2可知,隨著貯藏時間的延長,空白組、復配組和山梨酸鉀組的pH變化相對平穩,呈現先升高后下降再升高的趨勢。pH呈現升高趨勢是由于微生物生長繁殖時分解樣品中的蛋白質產生含氮的堿性化合物。空白組第13 d的pH顯著降低(p<0.05),是由于在貯藏初期乳酸菌成為優勢菌,分解有機物,發酵產酸。山梨酸鉀對乳酸菌有較好的抑制作用,所以pH沒有顯著下降[22-23]。復配組第1 d的pH最低,且在貯藏期間復配組的pH均低于空白組和山梨酸鉀組,是由于復配生物保鮮劑呈弱酸性,延緩微生物的繁殖代謝,從而達到保鮮的目的。pH的升高或降低以及變化幅度主要在于微生物分解蛋白質和代謝產酸的速度。

圖2 魚腸4 ℃貯藏過程中pH變化趨勢Fig.2 Changes in pH of fish sausage during storage at 4 ℃

2.3 魚腸4 ℃貯藏過程中白度的變化

食品的色澤及品質與消費者對其印象、評價有著密不可分的關系,所以對食品進行顏色測定,客觀評價食品表面或內部的色澤變化是必不可少的[25-26]。由表1可知,在4 ℃貯藏條件下,隨著貯藏時間的延長,空白組、復配組和山梨酸鉀組的L*值、a*值、b*值和白度值均有顯著性差異(p<0.05),整體呈現先增大后減小的趨勢,但變化幅度較小,基本保持穩定,這與龐彩霞等研究結果相同[24]。由表1可知,復配組的L*值和白度值顯著高于山梨酸鉀組和空白組(p<0.05),說明復配組通過提高魚腸的亮度從而提高白度,這可能與復配組中含有殼聚糖有關,已有研究表明殼聚糖可提高樣品白度[27]。

表1 魚腸4 ℃貯藏過程中L*值、a*值、b*值和白度的變化Table 1 Changes in L* value,a* value,b* value and whiteness of fish sausage during storage at 4 ℃

2.4 魚腸4 ℃貯藏過程中持水性的變化

持水性是反映魚糜制品凝膠結構的一個重要指標,持水性越高說明魚糜制品的凝膠三維網絡結構越致密,束縛水的能力更強[28-29]。由圖3可知,空白組、復配組和山梨酸鉀組的持水性隨著貯藏時間的延長均有顯著差異(p<0.05),說明貯藏時間對魚腸的持水性有很大影響。三組樣品的持水性總體呈現出下降趨勢,是由于微生物生長繁殖時分解了蛋白質,破壞了凝膠網絡結構,導致持水性下降。空白組第19 d和復配組在第13 d持水性有上升趨勢,而山梨酸鉀組并未有上升,可能是因為在貯藏初期產生較多乳酸菌[22]。乳酸菌在利用碳水化合物產生乳酸時也會代謝產生乳酸菌素,有抑制其他微生物生長的作用,減少了對蛋白結構的破壞,所以持水性上升[30-32]。由于復配組與乳酸菌素均有抑菌作用所以同時作用效果更加顯著,持水性比空白組提前6 d呈現上升趨勢,且復配組中的殼聚糖具有一定的保水性,所以持水性上升的幅度較大[33]。

圖3 魚腸4 ℃貯藏過程中持水性變化趨勢Fig.3 Changes in water holding capacity of fish sausage during storage at 4 ℃

山梨酸鉀對乳酸菌有較強抑制作用,所以持水性沒有上升,呈現持續下降趨勢。在貯藏初期山梨酸鉀組的持水性優于空白組和復配組,是因為山梨酸鉀具有保水性,而復配組中的殼聚糖水溶性差,在溶解過程中容易不均勻,相對于空白組對持水性略有影響[24]。

2.5 魚腸4 ℃貯藏過程中質地的變化

質地分析是評價魚糜制品品質的重要因素,同時它會影響消費者對產品的喜好程度[34]。由表2可知,隨著貯藏時間的延長,空白組、復配組和山梨酸鉀組的彈性、硬度、膠著度及咀嚼度均整體呈現增大趨勢,且硬度、膠著度及咀嚼度變化相同,說明貯藏時間對樣品的質地有影響。空白組的硬度在前13 d顯著增大(p<0.05),這是由于魚腸在低溫貯藏初期內部結構會聚凝收縮,在19 d硬度減小是由于微生物及脂肪氧化對蛋白結構的破壞,在25 d硬度增大可能是由于水分有所損失導致內部結構間的距離減小,質地更加緊實;復配組硬度在第19 d才達到最大值,隨后減小,是由于復配組的殼聚糖能與蛋白質絡合,使其結構更加穩定,不易被降解破壞,且復配組具有抑菌性和抗氧化性,所以延緩了硬度的減小[27];山梨酸鉀組的硬度在第7 d增大但在第13 d減小可能是由于山梨酸鉀在貯藏前期的抑菌效果顯著,脂肪氧化成為影響硬度的主要因素,所以導致山梨酸鉀組的硬度變化趨勢提前。空白組和山梨酸鉀組的彈性呈現先減小后增大的趨勢,可能是由于貯藏初期硬度增大,減小了凝膠結構的間隙,使彈性減小,在貯藏后期由于網絡結構破壞嚴重,水分流失,導致彈性隨硬度的增大而增大。而復配組具有提高彈性的效果所以彈性持續增大[27]。在貯藏期間,樣品的水分、脂肪、蛋白質、微生物等均會影響樣品的質地,所以質地的變化主要在于多種影響因素之間的平衡及側重,很難明確每個變化趨勢的準確原因[35]。

表2 魚腸4 ℃貯藏過程中質地變化Table 2 Change in texture of fish sausage during storage at 4 ℃

3 結論

本文研究四種生物保鮮劑復配對金錢魚魚肉腸保鮮效果的影響。研究表明，在4 ℃貯藏條件下,隨著貯藏時間的延長,菌落總數升高,pH和質地總體呈現升高趨勢,白度先升高后下降,持水性下降。復配組的菌落總數和pH顯著(p<0.05)低于空白組,白度顯著(p<0.05)高于空白組。