張毅毅,南延明,張會旺,宋偉,王玲玲,燕宇真*,王自超*

1(安康學院 現(xiàn)代農業(yè)與生物科技學院,陜西 安康,725700)2(漢濱區(qū)農業(yè)農村局,陜西 安康,725700)

肉類富含蛋白質、氨基酸、脂肪等多種營養(yǎng)物質,是人類最重要的食物之一。近年來,隨著我國城鄉(xiāng)居民消費水平的不斷提升,我國人均肉類消費量也在穩(wěn)步上升。鮮肉是肉類供應的主要產(chǎn)品,但鮮肉具有易腐敗變質的特性,其供應必須依賴保鮮處理。目前,鮮肉在供應過程中經(jīng)常因為保鮮處理方式或儲存條件不當而引起巨大的浪費。因此,開發(fā)可靠有效的鮮肉保鮮技術對于減少鮮肉在供應過程中的浪費和保障肉類供應具有重要意義。

植物多酚(plant polyphenols, PP)具有較好的抗氧化活性和防腐特性,被廣泛用作保鮮劑用于油脂、火腿、蛋糕、巧克力等食品的保鮮處理,以延長其貨架期。氣調包裝(modified atmosphere packaging, MAP)是將食物密封于具有氣體阻隔性的包裝容器中,并在該容器中充以合適的理想氣體(如CO2、O2、N2等),改變包裝容器內的氣藏環(huán)境,以抑制微生物生長或賦予食物特定的品質特性,從而達到食物保鮮和延長其貨架期的目的。目前,將PP與MAP協(xié)同使用開展食品保鮮的研究也多有報道,這或可為食品工業(yè)提供新的、可靠有效的鮮肉保鮮技術。因此,本文對PP、MAP以及PP協(xié)同MAP在對肉類保鮮方面的應用加以總結分析,為開發(fā)可靠有效的鮮肉保鮮技術、從而減少鮮肉在供應環(huán)節(jié)的浪費提供科學依據(jù)。

1 PP在肉類保鮮中的應用

PP是植物中主要的次生代謝產(chǎn)物,存在于植物的果實、花、種子、葉、根中。PP主要有酚酸類、類黃酮類、芪類和木脂素類,它們的結構中均含有多個酚羥基,從而具有較強的抗氧化活性和抑菌特性[1]。因具有綠色無毒、可食性等特點,迷迭香、葡萄籽、蘋果、以及茶葉等植物資源中的多酚被視作天然的抗氧化劑和抑菌劑,廣泛地應用于肉類的保鮮上。

迷迭香酚含有迷迭香酸、鼠尾草酸、咖啡酸和綠原酸等。其中,迷迭香酸是主要成分。迷迭香酚能夠有效降低肉類脂肪和蛋白質的氧化程度[2]。其主要是通過螯合金屬離子、清除自由基以及依靠自身的還原能力起到抗氧化作用。在防止脂肪氧化方面,ERDMANN等[3]將迷迭香酚應用于香腸,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵香腸中添加0.048 g/kg的迷迭香酚可延緩其脂肪氧化;BAK等[4]在熟食火雞中添加400 mg/kg的迷迭香酚,發(fā)現(xiàn)可有效降低其脂肪氧化速度;ZHOU等[5]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酚和生姜多酚都能降低西式香腸中的硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值,但迷迭香酚效果更好。在防止蛋白氧化方面,蘇曉琴等[6]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酸可以有效降低肌紅蛋白(myoglobin,Mb)氧化程度,從而提高肉類顏色的穩(wěn)定性。梁迪等[7]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酚具有較好的護色效果,能夠維持鮮肉在貯藏期間的色澤值(紅色值)穩(wěn)定。此外,迷迭香酚還具有較好的抗菌活性。李兆亭等[8]研究發(fā)現(xiàn),迷迭香酚(>20%)對鮮肉在儲藏期間的菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)(最可能數(shù))的抑制作用顯著,且其抑制效果與同等劑量的乳酸鏈球菌肽(nisin)無明顯差異。

葡萄籽多酚中含有兒茶素、表兒茶素和表兒茶素-3-O-沒食子酸酯,以及二聚體、三聚體和四聚體原花青素等酚類化合物。與迷迭香酚類似,葡萄籽多酚可通過清除自由基、螯合金屬離子以及與其他抗氧化劑的協(xié)同作用來發(fā)揮抗氧化活性,從而能有效地降低肉類中脂肪和蛋白質的氧化程度。有學者[9-12]研究發(fā)現(xiàn),葡萄籽多酚能分別降低腌制干香腸、煙熏臘肉、培根和冷卻豬肉中的TBARS值、總揮發(fā)性化合物(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量以及過氧化值。因為脂肪氧化的產(chǎn)物能夠進一步引起蛋白質的氧化,所以劉以娟[12]還發(fā)現(xiàn)葡萄籽多酚能夠抑制冷卻豬肉中蛋白的氧化,從而減緩了該豬肉紅色值的下降速率,維持了其色澤品質。此外,WANG等[10]還發(fā)現(xiàn)葡萄籽多酚能有效抑制臘肉中腸桿菌科微生物的生長。

蘋果多酚包括綠原酸、兒茶素、表兒茶素和根皮苷等。YU等[13]研究發(fā)現(xiàn),蘋果多酚可在一定程度上抑制臘肉、香腸等肉類中脂肪的氧化,從而減少揮發(fā)性醛類形成,并提高其紅色值的穩(wěn)定性。杜雙甜等[14]研究還發(fā)現(xiàn),蘋果多酚與其他抗氧化劑,如二丁基羥基甲苯、nisin、煙酰胺以及殼聚糖混合(通常為1∶1,質量比)使用時,其抗氧化活性以及抑菌效果要好于其單獨使用。這說明蘋果多酚發(fā)揮抗氧化作用與抑菌活性的機理主要是與其他抗氧化劑協(xié)同作用。

茶多酚中兒茶素最為重要,它具有較強還原性,可與自由基結合終止脂質過氧化的鏈式反應,并可作為金屬絡合劑阻礙金屬離子對氧化反應的催化作用,是目前最被廣泛應用的一種天然抗氧化劑。FU等[15]研究表明,用0.2 g/100 mL的茶多酚溶液腌制白鰱魚既能控制其在干燥過程中的脂質氧化速度,還能保留大部分DHA和EPA。WANG等[16]研究發(fā)現(xiàn),在培根成熟和貯藏過程中,茶多酚不僅能控制丙二醛的生成量,而且能抑制具有氨基酸脫羧酶活性的微生物的生長,從而降低生物胺的生成量。茶多酚也表現(xiàn)出與其他抗氧化劑協(xié)同作用時其效果強于單獨使用的特性。王海燕等[17]研究發(fā)現(xiàn),茶多酚與維生素E或殼聚糖混合使用時,對冷卻牛肉的抗氧化和防腐保鮮作用最好,而且能防止失色現(xiàn)象。劉開華等[18]的研究也發(fā)現(xiàn)殼聚糖聯(lián)合茶多酚對冰鮮鴨肉的保鮮效果優(yōu)于單一保鮮劑。

2 MAP在肉類保鮮中的應用

食品工業(yè)中,MAP是一種極具潛力的肉類包裝形式,它能夠賦予或較長時間保持肉類良好的色澤、嫩度、風味、感官等品質,還可以有效克服透氣包裝和真空包裝等過程中所面臨的液體滲漏、壓縮變形、需再次加工等問題。常用于MAP的理想氣體包括O2、CO2和N2。上述每種氣體都具有特定的功能。例如,O2能夠抑制肉類貯藏時厭氧菌的繁殖,并可以與肌肉中Mb結合后形成氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin,MbO2),而使肉類呈現(xiàn)紅色。席麗琴等[19]研究發(fā)現(xiàn),MAP中O2濃度可以影響肉及肉制品的色澤,適當濃度的O2能使肉及肉制品呈現(xiàn)紅色,并維持較長時間。當O2含量為50%時,生鮮肉的色澤穩(wěn)定性較高[20]。馬利華等[21]的研究也表明,MAP中適當濃度的O2能促進MbO2的生成,賦予肉類紅色,并且抑制厭氧微生物的生長,延長其貨架期。

CO2可以有效抑制需氧細菌、霉菌以及真菌等微生物的繁殖和生長,延長微生物增長的停滯期及指數(shù)增長期,起到防腐防霉的作用;同時,由于CO2可溶于水并形成碳酸,降低pH值,使某些不耐酸的微生物失去生存的必要條件。另外,CO2也可以抑制包裝中產(chǎn)品組織細胞的呼吸作用,降低呼吸強度,延遲產(chǎn)品成熟期,從而延長產(chǎn)品的保質期。瞿圣等[22]研究發(fā)現(xiàn),CO2能有效抑制熒光假單胞菌的生長繁殖,其總數(shù)隨貯藏時間的延長而上升,隨CO2比例的升高而下降。林頓[23]研究發(fā)現(xiàn)CO2濃度的增加使冷卻豬肉中的單核細胞增生李斯特菌數(shù)量減少,當CO2含量>20%時,具有一定的抑菌效果,且其含量為100%時,抑菌效果最好。

N2是一種惰性氣體,且具有較低的透氣率,因而可以作為混合氣體的緩沖或是平衡氣體,并可以防止包裝容器因CO2消耗或逸出被大氣壓壓塌,在MAP系統(tǒng)中主要是作為充氣材料使用。但高欣[24]和趙冰等[25]的研究表明N2作為惰性氣體充入包裝內部,不僅降低了脂肪氧化速度、微生物生長速度等,而且降低了肉類的汁液損失。這說明N2不僅可以作為支撐氣體,還能夠制造缺氧的環(huán)境來減緩食品氧化和呼吸作用,從而使食品保鮮。

一般按照食物包裝的需求而選擇上述氣體中的一種或多種氣體混合使用。例如,趙瑩鑫等[20]采用理想氣體組合為50%O2+50%CO2(均為體積分數(shù))的MAP用于保持羊肉在儲藏期的嫩度。但這些氣體在使用過程中,尤其是在高濃度情況下會產(chǎn)生一些副作用。例如,過高濃度的O2會造成肉類不飽和脂肪酸氧化酸敗,致使肉類褐變。陳東杰等[26]研究發(fā)現(xiàn),過高濃度的O2會使肉品嫩度降低,O2濃度越高,肉品嫩度下降越快。同時,過低濃度O2也會使肉類大部分呈現(xiàn)暗紅色[27]。所以適當?shù)腛2濃度才對保持新鮮豬、牛、羊肉等紅肉的紅色色澤具有一定的效果。同理,MAP包裝過程中,需要將CO2濃度控制在合適的范圍內,才能延長肉類的保質期,否則會加速其腐敗變質。例如,林頓[23]研究發(fā)現(xiàn),隨著CO2濃度的升高,會出現(xiàn)汁液流出率上升的現(xiàn)象。由于這些副作用,食品工業(yè)長期以來一直在尋求新的可用的理想氣體。

CO能夠進入肌肉組織與Mb結合形成紅色的碳氧肌紅蛋白(carboxymyoglobin,COMb),并降低肌肉組織中O2含量,從而影響肉類相關化學反應的速度,減慢肉類的腐敗變質速度[28]。因此,CO具有被開發(fā)成為含CO的MAP(CO-MAP)的潛力,一些學者對此也開展了相關研究。例如,王永林等[29]的研究發(fā)現(xiàn),CO-MAP可明顯延長冷卻肉色澤穩(wěn)定的時間,使冷卻肉在整個貯存期中都保持鮮艷的紅色。趙冰等[25]的研究發(fā)現(xiàn),CO-MAP能減慢生鮮豬肉保藏過程中脂肪的氧化速度,減緩蛋白質的降解。吳憲玲等[30]研究表明,CO-MAP能減緩肉制品中糖類、蛋白質的消耗,延長其貯藏期。栗云鵬等[31]的研究還發(fā)現(xiàn),CO-MAP使肉品的菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)量增加變緩,沙門氏菌出現(xiàn)較晚,揮發(fā)性鹽基氮和pH均在新鮮肉的標準范圍內。SIEGEL等[32]還申請了基于CO-MAP的肉類包裝專利。但是與MbO2的紅色相比,COMb的紅色卻給人一種不自然的感覺;并且COMb相當穩(wěn)定,即便肉類已經(jīng)腐敗變質或者被過度蒸煮后也能保持其紅色,曾產(chǎn)生過“CO金槍魚”這類嚴重的食品安全問題。此外,CO是一種毒性氣體,包裝容器中殘留的CO在開啟包裝時以及肉類組織中自由的CO在食用過程中可能會對消費者造成人身安全問題(主要是干擾機體內O2的正常供給)[33]。因此,盡管在1985年就已經(jīng)被開發(fā),但CO-MAP包裝技術直到現(xiàn)在也僅有美國一國允許其在肉類包裝中使用,并且嚴格限制CO的使用濃度,規(guī)定不得超過0.4%(體積分數(shù))[34]。

硝酸鹽和亞硝酸鹽是被廣泛使用的食品添加劑,能夠賦予火腿、臘腸、熱狗等食品誘人的色澤[34]。在研究其賦色機理過程中發(fā)現(xiàn)硝酸鹽和亞硝酸鹽能被細菌或酶還原生成NO,后者會與Mb結合生成粉紅色的氮氧肌紅蛋白(nitroxymyoglobin,NOMb),從而賦予肉類鮮亮的顏色。此外,由于動物的呼吸作用以及宰殺后的暴露,肌肉組織中的Mb有機會與O2充分接觸,導致鮮肉中通常含有大量的MbO2,而NO能夠使MbO2轉化成NOMb[35],使肉類由不穩(wěn)定的MbO2紅色轉變?yōu)榉€(wěn)定的NOMb粉紅色。這說明NO是肉類顏色以及顏色穩(wěn)定性的關鍵。與此同時,NO還被發(fā)現(xiàn)在抑制肉類微生物生長、防止肉類脂肪和蛋白質氧化、保持肉類宰后嫩度等方面具有顯著作用[36]。因此,NO也具有被開發(fā)成為含有NO的MAP(NO-MAP)進行肉類包裝的潛力。WANG等[37]開發(fā)了以外源性NO和N2(0.4%∶99.6%,均為體積分數(shù))為理想氣體的NO-MAP,并將其應用于羅非魚片的保鮮盒儲存。結果表明在冷藏(4 ℃)條件下,相較于真空包裝的羅非魚片,NO-MAP包裝的羅非魚片具有更高的紅色值、更小的僵直度、更少的汁液損失和更長的貨架期。因此,NO-MAP或將成為滿足食品工業(yè)需求的新的肉類包裝方式。但是NO也是有毒氣體,其使用同樣存在與CO類似的食品安全問題,這還需要深入研究。

3 PP協(xié)同MAP進行肉類包裝

3.1 PP協(xié)同MAP的作用方式

PP協(xié)同MAP的作用方式主要是先使肉類與PP接觸,然后進行MAP包裝。而肉類與PP接觸的方式有多種。例如,將PP溶液直接噴灑或涂抹在肉類表面。如表1所示,郭宇辰[38]將不同質量濃度(2～10 g/L)的葡萄籽多酚保鮮液噴涂到雞腿表面;陳洪生等[39]將不同質量濃度(0～40 g/L)的大蒜多酚用毛刷涂抹在冷卻肉表面;BELLéS等[40]將綠茶多酚(5 g/L)和琉璃苣種子多酚(100 g/L)的混合物噴灑到排骨的表面;而TANG等[41]將茶兒茶素(200 mg/kg)以氣溶膠的形式噴灑在牛肉的表面,之后再使用含不同比例理想氣體的MAP對這些肉類進行包裝。

除噴灑或涂抹外,也可以將肉類浸泡在含PP的溶液中一定的時間,這有利于肉類與PP的充分接觸,從而產(chǎn)生更好的保鮮效果,也正如此,浸泡的方式是目前主要使用的方法。如表2所示,包括豬、牛、羊肉在內的畜肉以及魚類產(chǎn)品均采用這種方式進行處理。此外,為保證PP與肉類的充分接觸,FANG等[42]和齊鳳生等[43]將肉類浸入PP與殼聚糖等混合制成的溶液中,待其風干從而在肉類的表面形成一層薄膜,之后再進行MAP包裝;JONGBERG等[44]將肉類進行切分從而增大其表面積,并延長肉類浸泡的時間,直至其吸收所有浸泡液;而THIANSILAKUL等[45]和SORIANO等[46]則是待肉類浸入到PP溶液之后,進行手動揉捏。但這無疑會增加肉類前處理的時間,更有可能會造成肉類產(chǎn)生品質劣變。因此,后期還需開展針對肉類浸泡于PP溶液作用方式的工藝優(yōu)化研究。

表1 噴灑或涂抹PP溶液的作用方式Table 1 Spraying or applying PP solutions

表2 肉類浸泡于PP溶液的作用方式Table 2 Immersing meat in PP solutions

3.2 PP協(xié)同MAP對肉類品質的影響

評價肉類品質的指標包括感官指標、理化指標和微生物指標等。本小節(jié)總結了3.1節(jié)中所列PP協(xié)同MAP處理對肉類上述3種指標的影響。如表3所示,在感官指標方面,幾乎所有處理均能促進肉類顏色的提升。眾所周知,顏色品質是肉類最重要的品質之一,消費者通常依據(jù)肉類的顏色來判斷其品質好壞,并決定購買與否。因此,PP協(xié)同MAP處理是保證肉類顏色的理想方法。此外,可以發(fā)現(xiàn)在涉及氣味評價的研究中,這類處理對肉類氣味品質的影響具有積極作用,這對牛、羊肉等具有獨特氣味的肉類具有重要意義。此外,未發(fā)現(xiàn)有導致肉類品質劣化的情況。上述研究結果說明PP協(xié)同MAP處理能夠賦予或保持肉類良好的感官品質。

在理化指標方面,肉類在儲藏過程中,由于宰前應激反應過程中糖原的分解(鮮肉)或者含糖成分被乳酸菌利用(肉制品)產(chǎn)生乳酸積累,致使其pH下降;但隨著儲藏時間的延長,在有害微生物或內源性酶等的作用下會產(chǎn)生氨類物質,致使其pH值升高,從而呈現(xiàn)先下降再升高的趨勢[37,43]。適當維持較低的pH值對肉類的儲藏是具有積極效應的,因為低pH環(huán)境能抑制有害微生物的生長,從而能防止肉類品質的劣化。在涉及肉類pH值分析的研究中,可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)PP協(xié)同MAP處理過的肉類在儲藏過程中pH值較其初始值是下降的(表3),這說明這類處理有助于肉類的儲藏。還發(fā)現(xiàn)這類處理能夠有效降低肉類在儲藏過程中的過氧化值和TBARS值,說明肉類脂肪氧化得到了有效控制。脂肪氧化會帶來一系列的副作用,例如產(chǎn)生哈敗味、進一步導致蛋白氧化等,而蛋白結構的破壞又會導致肉類顏色的劣化。所以,脂肪氧化得到有效控制也夠促使肉類維持較好的感官品質,這對保證肉類品質具有重要意義。目前,針對這類處理對肉類蛋白質氧化的影響研究還不多見。僅孔令明等[48]和JONGBERG等[44]初步報道了經(jīng)這類處理后肉類蛋白質的氧化程度。在后續(xù)研究中應強化這方面的研究。

在微生物指標方面,可以發(fā)現(xiàn)PP協(xié)同MAP處理能夠明顯降低肉類在儲藏過程中菌落總數(shù)、大腸桿菌和致病菌的數(shù)量(表3),說明這類處理能夠有效抑制微生物的生長。這對保障肉類的品質具有重要意義。綜上,PP協(xié)同MAP處理能夠有效防止肉類在儲藏過程中發(fā)生脂肪氧化、抑制微生物尤其致病菌的生長、并賦予肉類較好的顏色和氣味,從而維持了其較好的品質,延長了其貨架期。同時,本文也注意到,PP協(xié)同MAP的作用方式不同對肉類品質的影響有很大差異(表3)?？赡艿脑蚴荘P種類和濃度以及MAP包裝時理想氣體的混合比例的不同均會對肉類品質產(chǎn)生明顯影響。后期應該開展針對性研究,形成涵蓋各種肉類的PP協(xié)同MAP處理的工藝體系。

表3 PP協(xié)同MAP對鮮肉品質影響的各項指標Table 3 Various indicators of the effect of PP and MAP on fresh meat quality

值得注意的是,PP結合植物精油一起使用,再協(xié)同MAP處理,會產(chǎn)生更好的保鮮效果。例如,周強等[49]和劉蒙佳等[50]將肉桂精油和丁香精油與PP混合使用,發(fā)現(xiàn)處理后的肉類色澤和香味都得到了提升,并具有更低的過氧化值、TVB-N值、TBARS值以及菌落總數(shù)?？赡苁且驗橹参锞鸵簿哂休^好的抗菌作用,部分植物精油還兼具較好的抗氧化活性。這為優(yōu)化PP協(xié)同MAP處理提供了更多的活性物質選擇。

4 結語與展望

本文對PP、MAP、PP協(xié)同MAP的應用以其對肉類品質影響等進行了綜述,發(fā)現(xiàn)PP協(xié)同MAP處理能夠賦予或維持肉類較好的品質,從而延長其貨架期,是一種天然、綠色、安全的且極具潛力的肉類加工和包裝方法。

隨著人們對鮮肉需求的不斷提高,應用于鮮肉保鮮的包裝技術也將趨于天然、綠色、安全。因此,傳統(tǒng)的鮮肉保鮮方法也勢必將被天然、綠色、安全的方法所替代。目前,氣調包裝雖被廣泛應用于鮮肉的包裝與儲藏,但其抑菌效果和范圍有待改進,且隨著CO2等填充氣體濃度的升高,會出現(xiàn)酸度降低太快、汁液損失上升、顏色逐漸劣變等問題。在此基礎上,通過將PP與MAP結合使用,或可為鮮肉包裝提供更加有效的保鮮加工技術。但同時應注意,還需加強針對不同肉類的工藝優(yōu)化以及其保鮮機理的研究,以便探索和設計更科學、合理的鮮肉保鮮技術,從而為鮮肉保鮮提供可行有效的技術支撐。