李新福　张威　李超　赵明明　李清光　李聪　徐宝才

摘要 研究了3种保鲜剂（Nisin、茶多酚、乳酸）在模拟生产过程中不同浓度、温度和喷涂量条件下对冷鲜猪肉品质的影响。通过测定冷鲜猪肉的菌落总数和挥发性盐基氮（TVB-N），发现3种保鲜剂均能显著降低贮藏期间的菌落总数和TVB-N值（P<0.05）。3种保鲜剂对冷鲜猪肉均有显著保鲜效果，但3种保鲜剂的保鲜效果差异不显著。

关键词 冷鲜肉;Nisin;茶多酚;乳酸;品质

中图分类号 TS251文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）13-0183-06

Abstract The effects of three preservatives （Nisin， tea polyphenols， lactic acid） on the storage quality of chilled pork under different concentrations， temperatures and spray amount were investigated. By measuring the total number of colonies and volatile base nitrogen （TVBN value） of chilled pork during storage， it was found that all the three preservatives could significantly reduce the total number of colonies and TVBN values during storage （P<0.05）. The results showed that three preservatives had significant preservation effects on chilled pork， but the overall difference in preservation effect between the three preservatives was not obvious.

Key words Chilled pork;Nisin;Tea polyphenols;Lactic acid;Quality

近几十年来，我国猪肉产量快速增长[1]。2017年，我国猪肉产量达到5 451.8万t[2]，约占全世界猪肉总产量的50%。随着社会生活水平的提高，消费者对肉品质量的要求也随之提高。消费者普遍希望购买新鲜、安全的猪肉。

然而，猪肉生产、运输、销售过程中始终面临腐败变质的问题，猪肉腐败变质的首要原因是腐败菌的大量繁殖[3-5]。为了抑制腐败菌的繁殖，猪肉生产过程中经常会在猪胴体喷淋保鲜剂，以达到降低腐败菌繁殖的目的[6-9]。深入研究不同保鲜剂的应用效果，有助于生产中更加合理、安全地使用保鲜剂。

保鲜剂的种类有很多，根据其来源，食品保鲜剂可分为化学保鲜剂和天然保鲜剂两大类，其中在冷鲜肉保鲜方面应用研究的化学保鲜剂主要有乳酸及其盐类、山梨酸及其钾盐类、丙酸及其盐类、柠檬酸、抗坏血酸、混合磷酸盐类等;天然保鲜剂主要有壳聚糖、香辛料及中药提取物、微生物代谢物乳酸链球菌素、溶菌酶等[3，10]。

Nisin，即乳酸链球菌素（亦称乳链菌肽），是一种天然生物活性抗菌肽，是利用生物技术提取的一种纯天然、高效、安全的多肽活性物質。Nisin的分子结构中包含5种稀有氨基酸，即ABA、DHA、DHB、ALA-S-ALA和ALA-S-ABA，它们通过硫醚键形成5个内环，其活性分子常为二聚体或四聚体。Nisin是一种由某些革兰氏阳性细菌产生的抗菌肽，包括乳球菌和链球菌[11]。1928年，Nisin首次在发酵牛奶中被发现，并于1953年作为一种抗菌剂在英国进行商业销售[12]。1969年，Nisin被联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）批准为一种安全的食品添加剂。目前，Nisin已在50多个国家获得许可，作为一种针对不同类型食品的天然生物防腐剂，它对食品行业产生重大影响[13]。在美国，Nisin于1988年获得食品和药物管理局的批准，并被普遍认为是用于加工奶酪的安全标志[14]。

茶多酚（tea polyphenols）是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。儿茶素是茶多酚的主体，约占60%～80%，具有抗氧化、抑制微生物生长等作用[15]。茶多酚对微生物的抑制作用具有广谱性，其作用机理尚未完全明确，其可能的机制包括茶多酚分子中的酚羟基与蛋白质分子中的氨基或羧基发生氢结合，或者疏水性的苯环也可与蛋白质发生疏水结合[12]。

乳酸是食品保鲜中常用的有机酸之一，乳酸具有很强的防腐保鲜功能，可作为食品添加剂用于肉类保鲜[16]。乳酸及乳酸钠作为人类的食物成分被美国药品和食品管理局认为是安全无害的，其在具有抑菌保鲜效果的同时对肉的颜色、pH等品质基本没有影响[17]。目前学界对乳酸的抑菌机理并未有定论。大多数学者认为乳酸的抑菌机理是通过改变pH来实现的。乳酸既可以降低环境中的pH，又可以进入细胞内降低其pH，从而破坏细菌的生长[18]。

保鲜剂的保鲜效果受到实际生产条件的影响。笔者以冷鲜猪肉为研究对象，通过模拟实际生产条件，研究不同保鲜剂在不同条件下的保鲜效果，以期促进保鲜剂在冷鲜肉生产过程中的合理、安全应用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜带皮猪肉购自当地超市;乳酸购自上海联试化工试剂有限公司;茶多酚购自百维实业有限公司;Nisin购自郑州万博化工产品有限公司;平板计数琼脂培养基（PCA）购自北京陆桥技术股份有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

微生物操作台，为苏净集团苏州安泰空气技术有限公司产品;移液枪Eppendorf Research plus，为北京伯辉生物科技有限公司产品;菌落计数器LQ-S1，为锡山市金城仪器厂产品;电热恒温培养箱，为上海森信实验仪器有限公司产品;HH-2数显恒温水浴锅，为江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司产品;电子天平JA12002，为上海菁海仪器有限公司产品;自动定氮仪KDN-103F，为上海纤检仪器有限公司产品。

1.3 试验分组与设计

新鲜猪肉剔除脂肪后切成5 cm×5 cm方形肉块。肉块分为4组，1组为对照，另外3组分别用Nisin、茶多酚、壳聚糖在模拟屠宰生产过程中进行保鲜喷涂处理。随后处理组和对照组样品用自封袋分别包装置于4 ℃下冷藏，并于第1、3、7天分别测定菌落总数和TVB-N。每个处理组进行保鲜喷涂处理时，首先将样品分为3组，分别在45、25、4 ℃下水浴1 h，以模拟不同生产阶段的胴体温度。然后，按正交表（表1）分别用3种不同浓度保鲜剂喷涂1、2、3 mL。不同保鲜剂的高浓度、中浓度和低浓度如表2所示。

1.4 菌落总数测定

菌落总数的测定方法参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》稍作修改。

1.5 挥发性盐基氮（TVB-N）测定

TVB-N的测定方法参照GB 5009.228—2016 《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》稍作修改。

1.6 数据统计与分析

所有数据进行极差分析，并使用SPSS 25.0统计软件进行方差分析。不同处理组间差异分析采用 Duncans 多重比较。

2 结果与分析

2.1 Nisin对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响

Nisin处理组不同因素水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响如表3所示。保鲜剂浓度（A）、温度（B）、喷涂量（C）对菌落总数的极差分别为1.83、1.36和0.46，三者对菌落总数的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。保鲜剂浓度（A）、温度（B）、喷涂量（C）对TVB-N的极差分别为1.55、128和0.09，三者对TVB-N的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。

Nisin处理组中不同因素水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响结果的方差分析表明，保鲜剂浓度对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N均有显著影响（P<0.05）;温度对冷鲜猪肉菌落总数的影响不显著，但对其TVB-N的影响显著（P<005）;喷涂量对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响均不显著（P>0.05）。

Nisin浓度对菌落总数和TVB-N的影响如图1所示。从图1可以看出，随着Nisin浓度的增加，菌落总数和TVB-N呈现下降的趋势，且各浓度间差异显著（P<0.05）。这表明当Nisin浓度为0.50‰时，Nisin保鲜效果最佳。

Nisin组温度对菌落总数和TVB-N的影响如图2所示。从图2可以看出，随着样品温度的增加，菌落总数和TVB-N呈现上升的趋势，且各水平间差异显著（P<0.05）。这表明4 ℃条件下Nisin保鲜效果最佳。

Nisin组喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响如图3所示。从图3可以看出，随着喷涂量的增加，菌落总数和TVB-N呈现先升后降的趋势，但各水平间差异不显著（P>0.05）。这表明以Nisin作为保鲜剂时不同喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响无明显差异。

根据以上结果综合考虑，以Nisin作为保鲜剂时，当Nisin浓度为0.50‰、温度为4 ℃、喷涂量为1 mL时，保鲜效果最佳。

2.2 茶多酚对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响

茶多酚处理组不同因素、水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响正交试验结果如表4所示。

保鲜剂浓度（因素A）、温度（因素B）、喷涂量（因素C）对菌落总数的极差分别为1.64、1.31和0.33，三者对菌落总数的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。

保鲜剂浓度（因素A）、温度（因素B）、喷涂量（因素C）对TVB-N的极差分别为1.69、1.47和0.14，三者对TVB-N的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。

茶多酚处理组中不同因素水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响结果的方差分析表明，保鲜剂浓度对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N均有显著影响（P<0.05）;温度对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响不显著（P>0.05）;喷涂量对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响均不显著（P>005）。

茶多酚浓度对菌落总数和TVB-N的影响如图4所示。从图4可以看出，随着茶多酚浓度的增加，菌落总数和TVB-N呈现下降的趋势，且各水平间差异显著（P<0.05）。这表明030‰茶多酚的保鲜效果最佳。

茶多酚组温度对菌落总数和TVB-N的影响如图5所示。从图5可以看出，随着温度的增加，菌落总数和TVB-N呈现上升的趋势，但各水平间差异不显著（P>0.05）。这表明以茶多酚作为保鲜剂时，较低的温度有利于降低菌落总数和TVB-N。

茶多酚组喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响如图6所示。從图6可以看出，随着喷涂量的增加，菌落总数和TVB-N呈现先升后降的趋势，但各水平之间差异不显著（P>005）。这表明以茶多酚作为保鲜剂时，不同喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响无明显差异。

根据以上结果综合考虑，以茶多酚作为保鲜剂时，当浓度为0.30‰、温度为4 ℃、喷涂量为1 mL时，保鲜效果最佳。

2.3 乳酸对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响

乳酸处理组不同因素、水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响正交试验结果如表5所示。保鲜剂浓度（因素A）、温度（因素B）、喷涂量（因素C）对菌落总数的极差分别为2.29、1.70和0.19，三者对菌落总数的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。

保鲜剂浓度（因素A）、温度（因素B）、喷涂量（因素C）对TVB-N的极差分别为3.17、1.53和0.35，三者对TVB-N的影响从大到小依次为保鲜剂浓度、温度、喷涂量。

乳酸处理组中不同因素水平对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响结果的方差分析表明，保鲜剂浓度对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N均有显著影响（P<0.05）;温度对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N均有显著影响（P<0.05）;喷涂量对冷鲜猪肉菌落总数和TVB-N的影响均不显著（P>0.05）。

乳酸浓度对菌落总数和TVB-N的影响如图7所示。从图7可以看出，随着乳酸浓度的增加，菌落总数和TVB-N呈现下降的趋势，且各水平间差异显著（P<0.05）。这表明乳酸浓度为3.00%时保鲜效果最佳。

乳酸组温度对菌落总数和TVB-N的影响如图8所示。从图8可以看出，随着温度的增加，菌落总数和TVB-N呈现上升的趋势，且各水平间差异显著（P<0.05）。这表明4 ℃下乳酸保鲜效果最佳。

乳酸组喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响如图9所示。从图9可以看出，随着喷涂量的增加，菌落总数呈现上升的趋势，TVB-N呈现先升后降的趋势，且各水平间差异不显著（P>0.05）。这表明以乳酸作为保鲜剂时，不同喷涂量对菌落总数和TVB-N的影响无明显差异。

根据以上结果综合考虑，以乳酸作为保鲜剂时，当保鲜剂浓度为3.00%、温度为4 ℃、喷涂量为1 mL时，保鲜效果最佳。

2.4 不同保鲜剂效果比较

将各个保鲜剂的最优组合进行比较，结果如图10、11所示。从图10、11可以看出，随着贮藏时间的延长，对照组和所有处理组冷鲜猪肉菌落总数、挥发性盐基氮均呈现逐渐上升的趋势。与对照组相比，在全部贮藏天数内各处理组的菌落总数和挥发性盐基氮均显著降低（P<0.05）。贮藏第1天，各处理组的菌落总数和挥发性盐基氮差异均不显著（P>0.05）;贮藏第3天乳酸处理组的菌落总数显著低于其他2个处理组（P<0.05）;贮藏第7天，乳酸处理组的菌落总数和挥发性盐基氮均显著低于其他2个处理组（P<0.05）。

3 讨论

Nisin具有抑制革兰氏阳性菌的作用，其潜在机制是通过在细菌细胞膜中形成孔来破坏细胞膜的功能，然后通过酶促降解作用来泄漏细胞物质（如蛋白质和脂质等）[19]。Nisin的抗菌作用呈浓度依赖型，即与Nisin浓度、敏感菌细胞或芽胞浓度相关[20]。Dykes等[21]研究發现，Nisin对研究中检测的所有革兰氏阳性菌均表现出抗菌活性，但对所有革兰氏阴性菌均无抗菌活性。Batpho等[22]报道一种含有Nisin的抗菌胶原蛋白肠衣，用于抑制即食香肠的食源性致病菌和腐败菌，抗菌肠衣使单核细胞增生增生李斯特菌减少2.8 logCFU/mL，金黄色葡萄球菌减少2.1 logCFU/mL，植物乳杆菌减少2.4 logCFU/mL。应用于香肠后，抗菌肠衣在4 ℃时延长香肠货架期至少90 d，在10 ℃条件下延长香肠货架期至少49 d。此外，在4 ℃下保存，人工接种的单核细胞增生李斯特菌降低1.1 logCFU/g。Nisin的作用方式是通过与细菌细胞膜上的阴离子脂质结合而形成孔隙。这就消除了质子的动能，而质子的动能对细菌的能量转导有不同影响。因此，细菌不能吸收氨基酸和其他代谢产物进行能量转导。孔的形成还促进细胞质中关键代谢酶等重要成分的快速外排，从而导致细胞死亡。该研究结果表明，Nisin显著降低猪肉贮藏期间的菌落总数和TVB-N，Nisin浓度对其保鲜作用具有显著影响。

茶多酚是茶叶提取物中多酚类物质的总称。 研究表明，茶多酚具有抗菌、抗病毒、抗过敏、抗炎、抗癌、抗氧化等多种活性作用。茶多酚对增李斯特菌、大肠杆菌 O157∶H7、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等多种致病菌的生长具有明显的抑制作用。肖洁等[23]研究发现低浓度茶多酚具有很强的抑制细菌生物膜能力，抑制作用随着茶多酚浓度的增大而增强。其机制主要是通过干扰细菌代谢、降低细菌运动性，减少黏附到固体载体表面的细菌数量，从而减少生物膜的形成。Chan等[24]认为茶多酚中的没食子酰基基团（EGCG）可与作为细胞壁主要成分的肽聚糖结合，从而阻碍细菌细胞壁的形成。长期以来，茶多酚的广谱、高效、低毒的抗菌作用被广泛认可，研究表明茶多酚对 19 个细菌类群的 12 个类群近百种细菌均具有抑制作用，其抑菌能力与浓度呈正相关[25]。李柯欣[25]研究发现在较低的浓度下茶多酚就能对细菌（尤其是金黄色葡萄球菌）表现出较好的抑制作用，随着茶多酚浓度的增大，抑菌作用增强。茶多酚具有很好的耐热性和酸碱适应性，且多酚氧化酶对其无影响。即使是较长时间高温处理，也具有很强的耐受性，当pH为3～9时，抑菌活性也未受影响，仍然表现出很强的抑菌性。茶多酚不仅具有抑菌性，同时还是酶抑制剂，且随茶多酚浓度的增加，对胰蛋白酶、α-淀粉酶、中性蛋白酶和胃蛋白酶的抑制率增大，酶的活力显著下降，因而进一步认为茶多酚通过抑制蛋白酶和淀粉酶，组织细菌获取养分而发挥抑菌作用。董璐等[26]研究了茶多酚对E.coli最小抑菌浓度以及对细胞膜和DNA的作用，通过测定结晶紫的吸收、电导率的变化、离子的泄露表明茶多酚可以作用于 E.coli 的细胞膜，能够改变其通透性，能使细胞外的小分子容易进入以及引起细胞内的小分子物质泄漏，说明浓度对茶多酚的抑菌作用具有显著影响，并且茶多酚能够作用于E.coli 的遗传物质DNA。该研究结果也揭示了浓度对茶多酚的抑菌作用存在显著影响，浓度越高，茶多酚的抑菌作用越强，保鲜效果更佳。

在肉類和家禽行业中应用最广泛的保鲜剂是有机酸溶液，在所有作为肉类保鲜剂应用的有机酸中，乳酸是最被广泛接受的[27-28]。王凤婷等[16]以一株从肉制品中分离到的腐败菌粪肠球菌 R612-Z1 为目标菌株，研究乳酸对其的杀菌效果及作用机制。结果表明，各浓度（0.25%、0.50%、100%）的乳酸均有杀菌效果且作用明显，发现处理后细胞膜通透性增强，胞内物质流出聚集在细胞外侧，胞外 ATP 浓度和核酸类物质浓度明显上升，膜电势快速升高。因此，乳酸通过破坏粪肠球菌的细胞壁，增加细胞膜通透性，改变细胞内外电势，导致内容物流出，从而达到杀菌效果。Anang等[29]研究了月桂烷醇和乳酸对单核增生李斯特菌（L55）、肠沙门氏菌（S552）和大肠杆菌O157∶H7（E19）生长和存活的影响，结果发现乳酸菌处理后的鸡胸肉初始单核增生李斯特菌、肠球菌和大肠杆菌O157∶H7计数值均下降。乳酸可使初始肠球菌和大肠杆菌O157∶H7计数减少。Chaine等[30]研究了100 ℃蒸汽处理8 s、5%乳酸处理1 min及二者联用对接种于鸡皮上的肠沙门氏菌和空肠弯曲杆菌的灭活效果，并对各处理对嗜氧中温菌总数的影响以及与乳酸接触后的冲洗效果进行了评价。结果显示，蒸汽处理的即时效率以及联合处理对肠球菌和空肠杆菌分别减少约6 logCFU/cm2和5 logCFU/cm2。结果还显示，总嗜氧中温板计数显著减少。乳酸的杀菌作用可能是由于pH低于生长范围而被穿透细菌细胞膜的非解离分子所抑制，未解离弱酸在细胞细胞质中的积累最终导致微生物细胞质的酸化阳离子[31]。

4 结论

该研究中3种保鲜剂Nisin、茶多酚、乳酸均降低了冷鲜猪肉贮藏期间的菌落总数和TVB-N值，说明上述保鲜剂应用于冷鲜猪肉是均具有保鲜作用，可延长其货架期。同时，试验结果也显示3种保鲜剂在单独使用情况下保鲜效果差异总体不明显，说明单一的保鲜剂在单独使用的情况下难以对其他保鲜剂产生压倒性保鲜效果，未来继续深入研究不同保鲜剂的保鲜机理以及不同保鲜剂之间的互作效果，对不同的保鲜剂进行配伍使用，发挥不用保鲜剂的各自优势，预期可以取得更显著的保鲜效果。

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