陈东杰,李向阳,张玉华,姜沛宏,郭风军

(1.山东商业职业技术学院,山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室,山东济南 250103;2.山东农业大学,山东泰安 271000)



不同包装条件下冷却肉品质变化及腐败菌相研究

陈东杰1,2,李向阳2,张玉华1，*,姜沛宏1,郭风军1

(1.山东商业职业技术学院,山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室,山东济南 250103;2.山东农业大学,山东泰安 271000)

为寻找冷却猪肉合理的包装方式,延长货架期,将猪后腿肉分别进行托盘包装、真空包装、高氧气调包装(20% CO2+80% O2)和低氧气调包装(65% CO2+35% O2)处理,并以无包装组为对照,测定样品在4 ℃贮藏过程中挥发性盐基氮(TVB-N)值、色差值a*、丙二醛(MDA)值、微生物菌落(菌落总数、假单胞菌菌落数和热杀索丝菌菌落数)和感官评分。结果表明:无包装和托盘包装冷却猪肉货架期不超过4 d,高氧气调包装(20% CO2+80% O2)货架期为6 d,真空包装和低氧气调包装(65% CO2+35% O2)货架期长达9 d。真空和气调包装均有利于延长冷藏猪肉货架期,但真空包装使肉呈暗红色。气调包装中O2和CO2的含量影响肉的品质,高氧气调包装有利于好氧菌假单胞菌和热杀索丝菌的生长繁殖,同时促进脂质氧化,但可以很好维持肉色,低氧气调包装(65% CO2+35% O2)可以抑制细菌的生长和脂肪氧化。综合各项评判结果,得到最佳包装方式为低氧包装(65% CO2+35% O2)。

冷却猪肉,真空包装,气调包装,优势腐败菌

2016年我国畜产品总产量8364万t,其中猪肉产量5299万t,猪肉产量和畜产品总产量均位居全球第一[1],然而我国鲜肉制品常在裸露状态下储存、运输和销售,极易引起微生物的污染,导致肉品腐败变质。对冷却猪肉进行有效的包装可以一定程度上降低微生物污染,常用的包装方式有气调包装、真空包装、托盘包装等,国内外学者对冷却猪肉的包装方式也进行了广泛的研究,张敏等[2]使用四种不同气体阻隔性的塑料复合包装材料进行新鲜猪肉的气调包装,发现50% O2+50% CO2的充气包装条件下,选用高阻隔性包装材料对新鲜猪肉的保色及保鲜效果最好;路立立等[3]采用80% O2+20% CO2和50% O2+20% CO2+30% N2对冷却猪肉进行包装,以托盘包装为对照,研究表明采用80% O2比50% O2保鲜效果更好。林顿等[4]采用40% CO2+60% O2气调包装结合-2 ℃微冻条件,冷却肉保鲜期可达24 d。

在不同的贮藏环境下,冷却肉腐败的优势菌生长速度及数量也不同。阮贵萍[5]等研究了气调包装生鲜调理猪肉在4、10、25 ℃腐败菌的变化规律。结果表明:贮藏温度虽然对菌相构成没有影响,但显著影响微生物的生长速度,低温能抑制微生物的生长。贮藏在4 ℃条件下假单胞菌是气调包装生鲜调理猪肉中的主要微生物,其次是热死环丝菌。葡萄球菌与肠杆菌科虽在贮藏初期菌数较多,但整个过程中生长变化平缓。孙丹丹等[6]采用16S rDNA V6-V8可变区聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳指纹图谱技术(PCR-DGGE)研究在4 ℃贮藏条件下,不同包装对冷鲜羊肉影响优势腐败菌动态变化。结果表明:托盘包装第6 d优势腐败菌为大肠杆菌、巨球菌、乳酸菌属;真空包装第12 d,优势腐败菌为假单胞菌、葡萄球菌、乳酸菌和肠杆菌。

研究表明,厌氧型细菌乳酸杆菌为真空包装冷却猪肉的特征腐败菌[7],假单胞杆菌为有氧气调包装冷却猪肉的优势特征腐败菌,热杀索丝杆菌和肠杆菌也是冷却猪肉的腐败菌[8]。另外,气调包装中气体成分的动态变化及其对优势腐败菌的影响鲜有报道。本文以无包装冷却猪肉为对照,研究气调包装、真空包装和托盘包装对4 ℃下冷却猪肉品质及腐败菌的影响,同时研究气调包装内气体的动态变化,确定冷却猪肉的最佳包装方式,旨在为延长冷却猪肉保质期、改善冷却猪肉贮藏过程中的质量提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪后腿肉 山东济南银座超市;食品级透明真空包装袋 两种规格分别为110 mm×150 mm×0.19 mm、110 mm×150 mm×0.16 mm,材料为聚乙烯(PE)与尼龙(PA)复合材料;托盘 规格为190 mm×125 mm×1.8 mm,材料为聚丙烯(PP),广东东莞广惠包装制品有限公司;O2(纯度99.9%)、CO2(干冰级)、N2(纯度99.9%) 济南德洋特种气体有限公司;盐酸、氧化镁、甲基红、亚甲基蓝 分析纯,国药集团;结晶紫中性红胆盐琼脂、假单胞菌琼脂培养基、平板计数琼脂、STAA琼脂培养基 北京奥博星生物科技有限责任公司;MDA试剂盒 南京建成生物工程研究所。

YP402N天平 上海箐海仪器有限公司;BL-75A高温灭菌锅 上海博迅实业有限公司;RX-2智能型人工气候培养箱 宁波江南仪器厂;MS3 digital涡旋混匀器 德国艾卡设备有限公司;PL-CJ-2N 超级洁净工作台 北京东联哈尔仪器制造有限公司;Scientz-04无菌均质器 宁波新芝生物科技股份有限公司;LRH-70培养箱 上海蓝豹实验仪器有限公司;K9840凯氏定氮仪 济南海能仪器有限公司;新世纪T6紫外可见光分光光度计 北京普析通用有限公司;CR-400色彩色差计 日本柯尼卡美能达控股公司;MAP-QT200扎口气调包装机 苏州森瑞保鲜设备有限公司;DZ-600/2S真空包装机 诸城市舜康包装机械有限公司;DanSensor Checkpoint Ⅱ氮氧分析仪 丹麦PBI Dansensor。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 在无菌条件下,剔除肉样筋膜,沿最长肌纤维方向将猪肉分割成质量为(50.0±5.0) g肉块,并按照表1的设置进行包装,以无包装组作为对照。每组处理设置三个平行组,结果取平均值。将包装后的冷却猪肉放入人工气候箱,于(4.0±0.5) ℃下贮藏。A组和B组于0、3、6、9 d采样,C、D和E组分别于0、3、6、9、12、14、16 d取样,测定指标:菌落总数、挥发性盐基氮、色差、TBA值、气体变化、感官评价等。

表1 实验组设计Table 1 Design for experimentation

1.2.2 包装方法 在气调包装中,CO2是起保鲜作用的主要气体,通常可以延长食品微生物停滞期和对数期的传代时间[9],O2主要作用表现在一是保持肉的红色,二是抑制生鲜肉表面的厌氧微生物的繁殖。许多学者已经对高氧气调包装对冷却肉的保水性、脂质氧化进行了研究[5,10],但是鲜有对高浓度二氧化碳对冷却肉的货架期及对包装内气体的动态变化的研究。本文选取65% CO2+35% O2和20% CO2+80% O2两组气体,研究这两种气体对冷却肉货架期品质的影响。

气调包装方法:将冷却猪肉放入已灭菌的PE/PA包装袋中,按照实验组设计表1中气体组成,采用MAP-QT200扎口式气调包装机对样品进行包装,充气时间为90 s,封口时间为4.2 s,真空时间为5.5 s,真空度为0.1 MPa。真空包装:采用PE/PA材质的真空包装袋,真空包装参数为真空度0.1 MPa、真空时间20 s、90 ℃热封5.5 s;托盘包装:将分割好的冷却猪肉放入托盘盒中,盖上盒盖。

表2 冷却猪肉感官评价表Table 2 The standard of sensory score

1.2.3 测定指标

1.2.3.1 菌落总数测定 根据GB/T4789.2-2010[11]规定的方法测定,结果以lgCFU/g表示(CFU,colony forming unit)。标准:当细菌总数大于6lgcfu/g时,判定肉样变质。

1.2.3.2 热杀索丝菌测定 STAA琼脂培养基,在25 ℃培养箱培养48 h,计数。

1.2.3.3 假单胞杆菌测定 CFC假单胞菌琼脂培养基,在28 ℃培养箱培养48 h,计数。

1.2.3.4 TVB-N值的测定 按照GB/T5009.44-2003[12]肉与肉制品卫生标准的分析方法进行检测。新鲜与腐败的判定：按照GB/2707-2016[13]鲜(冻)畜、禽产品，新鲜肉≤15 mg/100 g。

1.2.3.5 肉色测定 将冷却猪肉取出后立即用直径为16 mm光圈的色差仪进行测定,每块肉测三次,分别记录冷却猪肉色差值a*。

1.2.3.6 MDA值的测定 准确称取猪肉1 g,放入离心管中,后加入9 mL 0.9%的生理盐水,在4 ℃条件下,4000 r/min离心25 min,取上清液0.2 mL,在4 ℃条件下,4000 r/min离心10 min后用试剂盒法进行测定。

1.2.3.7 气调包装内气体含量的测定 用Dansensor Checkpoint Ⅱ丹麦氮氧分析仪测定气调包内O2和CO2的浓度。为确保气调包装的气密性,在包装外部贴上密封垫片,将气体探测针头通过密封垫片,插入到包装内部,取三次的平均值作为最终结果。

1.2.3.8 感官分析 猪肉感官评定由6个固定人员组成评定小组,其中男3人,女3人。主要对样品的气味、色泽、组织状态等指标进行评分,评分依据参考GB/T9959.2-2008[14]分割鲜、冻猪瘦肉及GB/T22210-2008[15]肉与肉制品感官评定规范,采用三段评分法,取平均值。总分值在20分(极新鲜)和8分(完全腐败)之间,12分以下表明样品已不可食用,评分表如表2。

1.3 数据分析

利用SPSS 23.0软件进行数据分析,用origin8.0作图,显著性水平设置为p<0.05为显著。

2 结果与讨论

2.1 包装材料的筛选

图1反映了两种不同厚度的包装袋在充入80% O2和20% CO2后,气体含量随时间的变化。贮藏到第12 d,0.16 mm厚度的包装中,O2、CO2的含量分别为22.1%、1.75%,与初始值相比分别下降了70.9%和92.1%。0.19 mm厚度的包装中,贮藏到第12 d,CO2、O2含量与初始值相比分别下降了2.02%和1.79%,阻气性好,故选择厚度0.19 mm包装袋作为气调和真空组的包装材料。

图1 不同包装材料内气体变化Fig.1 Changes of atmosphere during storage time under different material packaging

2.2 TVB-N值

如图2所示，所有实验组的TVB-N值均随贮藏时间延长逐渐升高，其中对照组A和托盘包装B组的变化最为明显，贮藏到第3 d时，两组的TVB-N值已接近到临界腐败值。E组在贮藏到5 d时，接近腐败水平，致使冷却猪肉腐败的原因是高浓度的氧气促进好氧型细菌的大量生长繁殖，而细菌生长过程利用冷却肉的营养物质，生成带有腐败气味的化合物硫化氢、氨、尸胺、腐胺。C、D组贮藏至第6 d时，TVB-N值分别为14.95、14.55 mg/100 g。可见真空包装与气调包装均可延长冷却猪肉货架期，其中C、D两组效果最好，两者之间无显著性差异(p>0.05)。

图2 不同包装条件下TVB-N的变化Fig.2 Changes of TVB-N under different packaging conditions

2.3 感官分析

整个过程各实验组感官评分逐渐降低,其中A组和B组下降最快,贮藏到第6 d时,A组和B组已接近不可接受分值12分,二者之间无显著性差异(p>0.05)。E组贮藏前9 d,分值高于其他五组,9 d后评分低于C、D组,这是由于高浓度氧气能较好维持冷却猪肉的红色,但加速冷却猪肉脂类氧化和好氧菌的繁殖。C组贮藏前12 d,感官评分低于D、E组,这是由于真空包装时,冷却猪肉缺氧,肉色呈暗红色,但打开冷却肉的包装后,与空气接触后又恢复鲜红色。D组评分下降最慢,到第16 d时感官评分最高为13.5。

图3 不同包装条件下冷却猪肉感官品质变化Fig.3 Changes of sensor evaluation score of chilled pork during storage time under different packaging conditions

2.4 色差值a*

如图4可知,各处理组a*值呈下降趋势,其原因是随贮藏时间的延长,不利于氧合肌红蛋白的形成,另外贮藏后期由于细菌的大量繁殖,促进了高铁肌红蛋白的形成,色泽变暗。其中无包装组A和托盘组B的a*值下降速率最快,气调包装组E在贮藏9 d时,a*值下降速率明显高于真空组C和气调组D,而D组在整个贮藏过程下降速率相对较平缓,且贮藏至实验结束时,D组数值最高,结合2.3冷却肉感官评价结果,贮藏到16 d后,D组感官值依旧在可以接受的范围内,说明D组气调包装可以较好地保持冷却猪肉贮藏过程中的颜色。

图4 不同包装条件下a*的变化Fig.4 Changes of a* value under different packaging conditions during storage time

2.5 MDA值

脂质氧化产物MDA值变化与贮藏时间呈显著正相关(p<0.05)。贮藏第9 d时,无包装与托盘组的MDA值大于真空组和气调包装组(p<0.01),说明气调和真空包装能够降低脂质氧化,减少脂质过氧化物的生成;第16d时,高氧气调E组值大于真空C组和低氧气调D组(p<0.05),原因是较高的氧气含量促进了脂肪氧化。

图5 不同包装条件下对冷却猪肉脂质氧化(MDA值)影响Fig.5 Effects of different packaging on MDA values of chilled pork

2.6 微生物的变化

2.6.1 菌落总数 如图6所示,随贮藏时间延长,各实验组菌落总数明显增长,按照冷却猪肉行业标准NY/T632-2002[13],要求可食用冷却猪肉菌落总数≤6 lg cfu/g。到第9 d时,A和B组超过1×106cfu/g,高氧气调E组的菌落总数在第12 d超过6 lg cfu/g,低氧气调D组和真空包装C组在第14 d时超过6 lg cfu/g,两组无显著性差异(p>0.05),而贮藏第9 d后高氧气调E组菌落总数高于其他处理组(p<0.05),原因可能是较高浓度氧气促进了好氧微生物大量繁殖。

图6 不同包装条件下细菌总数变化Fig.6 Changes of total plate count of pork under different packaging condition

2.6.2 假单胞菌 由图7可知,各实验组假单胞菌落数在贮藏过程中明显增长。至第6 d时,A、B两组假单胞菌落数明显高于其他三组(p<0.05),而且A、B菌落数已超过1×106cfu/g。贮藏到12 d时,E组明显高于C、D两组,其原因是假单胞菌为好氧细菌,E组氧含量高,促进其大量繁殖。第16 d时,D组菌落数最小,可能是由于高浓度二氧化碳抑制了假单胞菌的生长。

图7 不同包装条件下假单胞菌变化Fig.7 Changes of Pseudomonas count of chilled pork under different packaging condition

2.6.3 热杀索丝菌 如图8所示,热杀索丝菌在不同包装下生长速度各有不同,贮藏前9 d,A、B和E组热杀索丝菌数明显高于其他三组(p<0.05),而三组间并无显著性差异(p>0.05)。贮藏至第16 d时,D组热杀索丝菌数为5.72 lg cfu/g,明显低于其他各组(p<0.05)。说明D组65% CO2+35% O2气调包装可以很好抑制热杀索丝菌生长。

图8 不同包装条件下热杀丝索杆菌落变化Fig.8 Changes of Brochothrix thermosphacta count of pork under different packaging condition

2.7 气调包装内气体的变化

由图9可知,在4 ℃贮藏过程中,各气调包装内O2相对含量减少,CO2相对含量增加。贮藏到第16 d时,D、E两组O2相对含量比初始值分别下降了15.81%、26.54%,CO2相对含量比初始值分别上升了10.21%、58.03%。假单胞杆菌与热杀索丝菌为好氧型细菌,并且为冷却猪肉主要优势腐败菌[7],气调包装内O2含量降低,CO2浓度上升,是由于好氧型细菌大量繁殖消耗了包装内O2,产生CO2。贮藏过程中,D组两种气体含量相对稳定,E组O2减少量和CO2增加量均高于D组,可能是由于较高的O2含量促进了假单胞杆菌与热杀索丝菌等好氧型微生物大量繁殖,而D组高浓度CO2在一定程度上对其增殖产生抑制作用,这与D、E两组假单胞杆菌与热杀索丝菌菌落数一致。

图9 冷却猪肉气调包装内气体含量随贮藏时间的变化Fig.9 Changes of atmosphere concentration in fresh meat with MAP with storage time

3 结论

高氧气调包装、低氧气调包装和真空包装对比于托盘包装都能够延长冷却肉的货架期。A组和B组在贮藏第4 d其TVB-N值已超标准临界值15 mg/100 g,同时菌落总数均已超6 lg cfu/g;故此,可判断无包装和托盘包装冷却猪肉的货架期不超过4 d。高氧组(20% CO2+80 %O2)贮藏到6 d,其TVB-N值为18.23 mg/100 g,菌落总数为5.32 lg cfu/g,但TVB-N已超临界值，故大致判断其货架期为6 d。真空包装、低氧气调包装(65% CO2+35% O2)贮藏到9 d,其TVB-N值均超临界值,故其货架期大致均为9 d,虽真空包装可以减少猪肉挥发性含氮物的产生,但未拆开的真空包装在感官上容易使冷却猪肉产生让消费者难以接受的暗红色;而20% CO2+80% O2包装可以很好保持冷却猪肉的颜色,但高浓度氧气促进假单胞杆菌、热杀索丝菌的生长,促进冷却猪肉脂质的氧化,致使贮藏后期加速冷却猪肉腐败。低氧组(65% CO2+35% O2)可以有效抑制假单胞菌、热杀索丝菌的生长,并能够保持其感官特征。

本实验研究了不同包装对冷却肉品质的影响,得到最佳包装方式为低氧包装(65% CO2+35% O2)。气调包装内气体动态变化如何影响冷却肉腐败菌的生长及机理,还需进一步研究。

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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

陈东杰(1988-),男,硕士研究生,研究方向:农产品加工及贮藏工程,E-mail:dongjie613@163.com。

*通讯作者:张玉华(1973-),女,博士,教授,研究方向:食品质量安全,E-mail:z11f@163.com。

国家科技支撑计划(2015BAD16B08);山东省自主创新及成果转化专项(2014ZZCX02701)。

TS251.1

A

1002-0306(2017)13-0281-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.052