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冷鲜肉中腐败菌抑菌技术研究进展

2015-09-10余倩温冬玲

江苏农业科学 2015年8期

余倩 温冬玲

摘要: 分析总结了在不同贮藏条件下冷鲜肉中主要腐败菌的菌相变化和消长规律,综述了目前冷鲜肉在贮藏过程中的抑菌技术研究现状,为进一步提高冷鲜肉贮藏品质,延长其货架期提供理论参考。

关键词: 冷鲜肉;腐败菌;抑菌技术

中图分类号: TS201 3 文献标志码: A

文章编号:1002-1302(2015)08-0296-03

冷鲜肉作为目前新型食用肉,无论是在卫生安全性、食用方便还是营养特性上都优于热鲜肉、冷冻肉等。目前,在发达国家冷鲜肉已经非常普遍,几乎达到了100%的市场占有率,而在中国大中城市正在普及。冷鲜肉质量安全一直是人们关注的重点。如何确保其质量食用安全性,延长其货架期,减少营养成分的损失,尤其是确保贮藏流通过程中冷鲜肉的安全性,是我们关注的核心问题。微生物大量繁殖是造成冷鲜肉腐败变质的主要原因。在冷藏过程中,即使冷鲜肉中的大部分微生物生长受到抑制,也依然还有一些嗜冷菌能够大量生长与繁殖,最终导致冷鲜肉发生腐败,造成巨大损失,如嗜冷菌中的假单胞菌属(Pseudomonas);由于不同的腐败菌竞争能力和代谢特征有所不同,它们在冷鲜肉初始菌相中的地位和贮藏中的消长规律也不同,决定了冷鲜肉在贮藏过程中的腐败过程和腐败类型。国内外关于冷鲜肉腐败菌的研究已经有很多相关报道 [1-4],主要是有关腐败菌的保鲜技术方面 [5-7]。冷鲜肉在不同贮藏条件下菌相变化与消长规律不同,只有针对冷鲜肉在不同贮藏条件下的主要腐败菌采取相应地抑菌措施,才能有效地保证其质量与安全,更好地延长其货架期,提高经济效益。笔者针对冷鲜肉贮藏中主要腐败菌生长代谢特点不同贮藏条件下腐败菌菌相变化和消长规律,并对目前所应用的抑菌技术进行总结,旨在为提高中国冷鲜肉质量卫生与安全、延长货架期提供更多的理论指导。

1 冷鲜肉主要腐败菌

1 1 冷鲜肉的菌相鉴定

冷鲜肉的腐败类型与肉的部位和品种有着密切关系,不同肉品种和同种肉的不同部位,都有着不同的理化特性,导致腐败的菌也有差异。孙彦雨等综合传统分离培养和PCR-DGGE 2种研究方法,发现冰鲜鸡肉主要腐败菌有大肠菌群、乳酸菌、热杀索丝菌、肉杆菌 [8]。赵光辉等对冷却猪肉中的腐败微生物采用选择性培养基进行分离培养,对其菌株利用Biolog微生物自动鉴定系统进行鉴定,结果发现冷却猪肉在 0~4 ℃ 条件下贮藏时,假单胞菌属、热杀索丝菌、肠杆菌科是优势腐败菌,其中还发现假单胞菌属和肠杆菌科在菌相组成中的比例增长最高,在生长与繁殖过程中数量增长最快的是假单胞菌属 [9]。国外学者也通过各种方法对冷鲜肉的初始菌相和不同条件地贮藏过程中的微生物进行了不少研究 [10-12]。Olsson等通过克隆和16S rRNA基因序列的方法研究发现,冷鲜猪肉初始菌相序列比对中,有36 5%是不动杆菌属,17 3%是葡萄球菌属和巨型球菌;在贮藏4 d后发现有44 3%是假单胞菌属,17 1%是气假单胞菌 [10]。总结前人研究结果可以发现,低温下能生长繁殖的一类菌群与冷鲜肉腐败变质密切相关,主要腐败菌群包括:革兰氏阴性、需氧嗜冷的假单胞菌属(Pseudomonas),革兰氏阳性的葡萄球菌属(Staphylococcus),兼性厌氧的肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、乳杆菌属(Laetobaeillus)、热杀索丝菌(Brochothrix thermosphacta)。

1 2 冷鲜肉贮藏中菌相变化特点与消长规律

不同冷鲜肉在不同环境条件下贮藏不同的时间,其腐败微生物种群不同。假单胞菌是好氧条件下主要腐败菌,在低温下与其他微生物相比,它的生长更快,这种优势随着贮存温度降低而增加,是冷鲜肉贮藏过程中的优势菌,而在无氧及低氧条件下,假单胞菌的生长很明显地受到了抑制。肠杆菌是一种兼性厌氧菌,可利用葡萄糖,产酸产气,在有氧的条件下利用葡萄糖和6-磷酸葡萄糖作为生长底物。肉污染了肠杆菌而产生变质的异味,主要是由于有的肠杆菌还能分解氨基酸,产生一些硫化氢在内的挥发性含硫化合物及有异味的胺类物质。热死环丝菌也是一种兼性厌氧微生物,在低温环境下也能够较好地生长,在冷藏条件下也是引起真空包装肉腐败变质的主要微生物 [13]。这些腐败菌在生长代谢方面各有特点,故在不同条件下所占地位也不同。

赵光辉等试验表明,在菌初始数量上,虽然假单胞菌属明显少于热杀索丝菌、乳酸菌、肠杆菌科,但在贮藏中增长速度最快,且在后期仍保持较快的增长速度,与热杀索丝菌和肠杆菌科成为数量最多的菌群。傅鹏等研究了在贮藏温度为0、2、5、7 ℃条件下冷却猪肉的菌相变化规律,发现假单胞菌在上述温度条件下增长的速度最快,数量与细菌总数相当;肠杆菌和热死环丝菌也有不同程度的增长,热死环丝菌在5、7 ℃条件下,7 d时能达到 106 CFU/g;在贮藏初期,冷鲜肉中嗜温菌占优势,随着贮藏时间的延长,嗜温菌无法适应低温环境,此时嗜冷菌迅速生长,而假单胞菌一直处于优势地位 [13]。Zhao等通过焦磷酸测序方法鉴定了在真空包装条件下冷鲜猪肉在贮藏21 d内微生物的菌相变化,发现放线菌和拟杆菌在0 d占绝对地位,0 d后开始减少;冷鲜猪肉贮藏到7 d是微生物多样性的临界时间,在7、14 d间主要腐败菌有肠杆菌科、气假单胞菌属、葡萄球菌属,而贮藏时间达到21 d时,乳杆菌属占据了主要腐败菌的地位 [14]。Rodruguez-Calleja等研究在有氧的环境下假单胞菌是冷鲜兔肉的主要腐败菌,在贮藏的4 d后冷鲜兔肉pH值和ERV(呼吸储气量)都明显偏高,可以闻到腐败气味,预计贮藏期最多约7 d [1]。

2 冷鲜肉抑菌技术

在冷鲜肉的初始菌相中,假单胞菌属、肠杆菌科、热杀索丝菌3种菌占主导地位。在选用合适的抑菌措施处理时,应该以这3种菌为中心,使冷鲜肉的初始菌数在贮藏前期就明显降低,有利于延长冷鲜肉的货架期。目前,抑菌技术按照使用方法不同可分为:(1)物理方法。气调包装、低温冷藏、高压或超高压、辐射、超声波处理等。(2)化学方法。添加无机或有机合成的化学药物或其他化学处理。(3)生物方法。通过提取动植物中具有抗氧化抑菌等作用的物质或利用一些微生物发酵产生的代谢产物来抑制腐败微生物生长。

2 1 物理抑菌技术

每种物理抑菌技术都有其优势与不足,由于对不同食品有不同要求,所选用的物理抑菌技术并非都一样。笔者选取了几种目前在冷鲜肉抑菌研究上应用较多的抑菌技术加以综述。

2 1 1 气调包装技术 气调包装在国外称MAP或CAP,这些气体主要有N2、O2、CO2以及它们的混合气体。瞿圣等研究发现冷鲜肉气调包装中充气成分为75%O2+20%CO2+5%N2的抑菌效果最好,对菌落总数、大肠菌群数、挥发性盐基氮值抑制效果亦明显,能使冷鲜猪肉保鲜期延长至9~12 d [15]。邱静等优化试验表明,40%CO2、40%O2和20%N2是冷鲜猪肉最为优化的气调包装组分,不仅能抑制冷鲜猪肉中假单胞菌的生长,还能赋予冷却猪肉良好的品质 [16]。Meredith 等研究不同的MAP对冷鲜家禽肉的货架期影响,发现高CO2量条件能提高冷鲜家禽肉的货架期,50%~90%CO2时能很好地控制假单胞菌、肠杆菌科和其他一些嗜冷微生物,70%CO2对乳酸杆菌抑菌效果最好,40%CO2、30%O2、30%N2时是延长货架期的最优组合 [17]。

2 1 2 真空包装技术 真空包装技术的主要利用原理是将包装内的所有空气抽空后密封保存,使得包装袋内处于低压、空气稀少状态,在此环境下,微生物缺少一定的生存条件受到抑制而达到抑菌保鲜效果。Pennacchia等通过研究比较冷鲜牛肉贮藏在空气和真空环境中相关腐败菌的变化,研究结果表明,真空包装环境下假单胞菌、肠杆菌科等一些腐败菌的生长可以得到很大程度限制,有50%的冷鲜牛肉能在感官接受程度内贮藏到20 d [12]。

2 1 3 抗菌包装技术 对于冷鲜肉,由于微生物污染主要在表面,不适于加热、冷冻、盐腌等保藏方法,而采用直接喷洒或浸渍抑菌剂的方法可能对其肉表面色泽或肉中成分都有一定影响。抗菌包装则可以解决这个难点,以其方便有效特点引起人们的关注。抗菌包装技术也是目前研究最多的,主要是通过在包装材料上混入各种具有抑菌活性的物质,可以扩散和迁移到食品中,起到防腐保鲜的作用。这种包装技术使用的加工方式不同,其抗菌效果也有一定的差别,一是将抗菌材料通过挤压机混入包装膜内,抗菌物质不与食品表面直接接触;二是将抗菌物质涂抹于包装材料与食品接触的层面,后者抑菌效果较强,使用效率较高 [18]。

2 2 化学抑菌技术

冷鲜肉中常用到的化学抑菌保鲜剂有有机酸及其盐类乙酸、乳酸、柠檬酸、维生素C、山梨酸及其钾盐、酒石酚等 [19]。熊成等研究了乳酸钠对铜绿假单胞菌的特定抑制作用,揭示了pH值水平对乳酸钠的抑菌影响,在适合的pH值内,乳酸钠有着良好的抑菌效果 [20]。孙彦雨通过单因素试验,发现乳酸、醋酸、次氯酸钠、磷酸钠、酸化亚氯酸钠对优势腐败菌都有一定的抑制作用,但抑制效果不一样,其中影响最大的是乳酸,最小是酸化亚氯酸钠 [21]。虽然这些化学抑菌剂对减菌有一定的功效,但却发现有些化学抑菌剂对冷鲜肉的感官品质和自然风味有一定的影响作用,如有机酸。

2 3 生物抑菌技术

随着人们生活质量的提高,在对食品安全问题越来越注重的情形下,人们更倾向于无毒、无害的天然抑菌保鲜剂,使得研究开发更多健康的天然抑菌保鲜剂成为一种热潮。防腐保鲜剂根据其来源的不同主要分为动物、植物、微生物三大类型,目前研究主要集中在植物防腐保鲜剂上。

2 3 1 植物源防腐保鲜剂 很多植物都含有一些抑菌杀菌、抗氧化的成分,也是目前众多国内外学者研究提取其中有效成分的主要原因。日常食用的香辛调味料大部分有抑菌防腐和抗氧化的功效,如大蒜、肉桂、生姜、丁香、迷迭香等。天然果蔬与中草药的提取液如丹参、当归、大黄、酚类等,其提取物中抑菌的有效成分有生物碱类、黄酮类、酚类等。Hu等研究了MOE(一种木兰科植物)提取物对冷鲜羊肉的抑菌效果 [22]。MOE的多酚粗提液成分有各种厚朴酚。MOE无论是对革兰氏阴性菌还是阳性菌都有很好的抗菌效果。张璟晶研究发现,丁香和甘草提取液抑菌作用优于八角、桂皮提取液,当两者以一定的比例混合时,其协同抑菌效果比单一提取液抑菌效果更强 [23]。未经过处理的冰鲜银鲳在贮藏到7 d时,感官已经不能接受,肉已经出现腐败发臭、发黏、肉质疏松、无光泽现象,TBA值也明显上升,在第9天时已经达到 410 μg/g,完全腐败变质。用丁香和甘草提取液处理过的肉在第9天仍然保持在一级鲜度内,在第13天后才开始出现腐败的现象,货架期延长了大约5 d。刘柳等研究也发现,肉桂、丁香等香辛提取物对冷鲜肉中单核细胞增生性李斯特菌有显著的抑制作用 [24]。王晓英研究发现,细菌培养液经蒲公英总黄酮类提取物处理后,其电导率和可溶性总糖的浓度都增加,主要是因为其提取物破坏了细菌细胞膜的结构,增强了细胞通透性,从而导致细胞的内容物流出 [25]。试验进一步证明了蒲公英总黄酮类提取物对细菌起到抑制作用,主要是由于它阻碍了细菌蛋白质的正常表达,导致细菌丧失了正常生理功能,通过涂膜或其他方式加入到冷鲜肉中,能有效地抑制主要腐败菌生长,以达到延长货架期,增强食用安全性。

2 3 2 动物源防腐保鲜剂 壳聚糖、蜂胶是近来研究的动物来源中最多的保鲜剂。壳聚糖广泛运用于各种食品的抑菌保鲜,有的将其与其他各种天然抑菌材料复合,以获得更全面得的抑菌效果;有的进一步对其衍生物进行改性,以提高壳聚糖衍生物的抑菌能力等 [26]。Kanatt 等研究了壳聚糖涂膜对贮藏在0~3 ℃肉类产品保质期的影响,通过试验比较壳聚糖涂层与非壳聚糖涂层处理的样品微生物、化学和感官特性,发现未处理样品在贮藏中微生物生长繁殖迅速,脂质发生氧化,色泽气味都有所变化,而壳聚糖涂层样品却没有明显的变化,对其中的微生物蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、假单胞菌有明显的抑制 [27]。蜂胶具有很强的抗菌和抗氧化能力,主要是其含有一类黄酮类的化合物。蜂胶对细菌细胞壁与细胞膜都有一定的作用,使其通透性增加,造成细胞内物质外流,破坏了细胞正常代谢的物质基础,从而达到抑菌效果 [28]。

2 3 3 微生物源防腐保鲜剂 对微生物发酵产生的代谢产物或次生代谢产物,目前研究较多的是乳酸菌素(nisin)。李巍通过分析评价贮藏期冷鲜肉的各项指标变化,说明nisin对冷鲜肉保质期的影响,结果表明,加入nisin后,不但可以有效地减缓肉体汁液流失,保持肉的新鲜度,而且还能使冷鲜肉保存时间更长,保藏期可以达到12 d左右 [29]。Li等研究发现,ε-polylysine(ε-聚赖氨酸)不但可以明显抑制微生物生长和繁殖,而且可以减少冷鲜猪肉中蛋白质分解,防止冷鲜猪肉颜色变化 [30]。

2 4 多重抑菌技术

目前,国内外对冷鲜肉的保鲜研究越来越热,在物理、化学、生物三大方向去研究各种抑菌技术。经过众多研究,每种抑菌技术都有各自的优缺点,有的在抑菌效果上有着显著的效果,但对冷鲜肉的感官和质感上却有一定的影响,促使不少学者把重心放在多重抑菌技术的研究上,以更好地延长冷鲜肉的货架期。Hao等研究表明,天然复合保鲜剂复合天然防腐剂(丁香、肉桂、壳聚糖、茶多酚、蜂胶、乳酸链球菌肽、溶菌酶或乳酸)能有效延缓微生物生长,延迟TVBN的形成和脂质氧化,抑制主要腐败菌的生长,在很大程度上保持冷鲜肉颜色稳定,使得冷冻牛肉和羊肉在冷藏条件下的保质期在3~4周期间 [31]。Anang等研究了十二烷酸二羟丙基酯,含1%乳酸对冷鲜鸡胸脯肉腐败菌的抑制作用,其中经过lauricidin处理的肉在贮藏中假单胞菌由最初的10 3 90CFU/g减少了10 0 79~10 1 77 CFU/g,而且对肉的pH值降低有显著作用 [32]。还有不少学者研究将不同的包装技术、保鲜剂与其他物理抑菌方法共同作用于冷鲜肉上,发现在很大程度上比单一抑菌处理更能抑制冷鲜肉主要腐败菌,延长其货架期 [33-36]。表明多重抑菌技术应用将成为今后冷鲜肉中抑菌技术研究重点。

3 结论

冷鲜肉抑菌保鲜是一个复杂的系统工程。冷鲜肉不但在生产加工过程中容易受到微生物污染而腐败变质,而且在后期贮藏阶段还会受到微生物污染的初始菌落数、贮藏温度和其他条件的影响。在这些贮藏条件下,不同微生物的生长特性和消长规律各不相同,不同抑菌处理方法对不同微生物具有不同的作用。在不同时期,由于微生物之间的竞争,都会出现一个相对优势菌,而这种优势菌将是造成冷鲜肉腐败的主要腐败菌。针对冷鲜肉贮藏中不同时间段的主要腐败菌采取相应抑菌措施,才能在最大程度上保证冷鲜肉质量与安全,延长货架期。目前,研究很多抑菌技术虽然对微生物的生长与繁殖都有一定的抑制作用,但是,根据冷鲜肉主要腐败菌在不同条件下的消长情况而有针对性研究综合抑菌技术相对较少。综合抑菌技术将成为以后冷鲜肉抑菌技术研究的重点。

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