乳酸鈉對(duì)肉及肉制品防腐保鮮作用的研究進(jìn)展

張文敏，董慶利,*，宋筱瑜，劉 箐

乳酸鈉對(duì)肉及肉制品防腐保鮮作用的研究進(jìn)展

張文敏1，董慶利1,*，宋筱瑜2，劉 箐1

（1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093；2.國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心，北京 100021）

乳酸鈉是一種天然、無(wú)毒、無(wú)甜度、低熱量的食品防腐劑。由于我國(guó)冷藏運(yùn)輸各環(huán)節(jié)比較薄弱，在很大程度上限制了肉及肉制品的流通，因此添加無(wú)害添加劑處理以延長(zhǎng)其貨架期具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)乳酸鈉的抑菌機(jī)理、乳酸鈉和其他防腐措施聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響進(jìn)行了詳細(xì)綜述，并指出未來(lái)的重點(diǎn)研究方向是將乳酸鈉與物理作用聯(lián)用以延長(zhǎng)食品貨架期，將乳酸鈉整合在預(yù)測(cè)模型中預(yù)測(cè)腐敗菌的生長(zhǎng)或失活，進(jìn)而對(duì)肉及肉制品腐敗程度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

乳酸鈉；防腐劑；肉及肉制品；保鮮

肉及肉制品在貯藏、運(yùn)輸和銷(xiāo)售過(guò)程中易受到微生物侵染，微生物生長(zhǎng)繁殖使肉中蛋白質(zhì)分解、脂肪酸敗、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，引起鮮肉及肉制品的顏色、氣味、質(zhì)地等感官特性的變化，因此控制微生物生長(zhǎng)繁殖是肉類(lèi)保鮮的關(guān)鍵。目前，我國(guó)肉類(lèi)加工行業(yè)普遍存在原料初始菌較高、冷鏈系統(tǒng)尚不健全的情況，而且化學(xué)防腐劑食用過(guò)量會(huì)引發(fā)人類(lèi)過(guò)敏或其他副作用，因此為了減少能源消耗，滿(mǎn)足人們對(duì)健康的需求，天然、廉價(jià)、無(wú)毒的防腐劑乳酸鈉在延長(zhǎng)肉及肉制品在非冷藏條件下的貨架期應(yīng)用已被人們所關(guān)注。

乳酸鈉作為一種弱有機(jī)酸鹽，目前尚未被列入食品天然防腐劑中。但早在2000年美國(guó)農(nóng)業(yè)部就允許在食品中添加乳酸鈉作為風(fēng)味劑（添加量＜2%）和防腐劑（添加量＜4.8%）[1]，而且是美國(guó)食品藥物監(jiān)管局規(guī)定的“一般認(rèn)為安全”（generally recognized as safe，GRAS）添加劑。乳酸鈉最初應(yīng)用在食品防腐領(lǐng)域大約在1988年，Miller等[2]發(fā)現(xiàn)在未經(jīng)冷凍的鮮豬肉中添加乳酸鈉具有抑制細(xì)菌繁殖的作用。1989年Maas等[3]將乳酸鈉添加到其他肉制品中，發(fā)現(xiàn)乳酸鈉能夠抑制鏈球菌屬、葡萄球菌屬的生長(zhǎng)。乳酸鈉作為天然的調(diào)味劑、乳化劑、抗凍劑、防腐劑等，在國(guó)外食品行業(yè)已逐漸替代苯甲酸鈉等化學(xué)防腐劑。本課題組曾對(duì)乳酸鈉的抑菌機(jī)理、影響抑菌效果的因素、乳酸鈉和多種防腐劑聯(lián)用對(duì)防腐效果的影響進(jìn)行過(guò)綜述[4]，但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)乳酸鈉防腐作用的研究較多，新的研究成果不斷出現(xiàn)，且并未涉及乳酸鈉與外界物理作用聯(lián)用（如高壓、氣調(diào)包裝（modified atmosphere packaging，MAP）、微波）對(duì)防腐效果的影響以及將乳酸鈉作為環(huán)境因子整合在預(yù)測(cè)模型中對(duì)肉及肉制品腐敗程度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等值得深入研究的幾個(gè)方面。因此，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)乳酸鈉的最新研究進(jìn)展做了進(jìn)一步的詳細(xì)介紹，并指出未來(lái)對(duì)乳酸鈉的重點(diǎn)研究方向，以期為乳酸鈉的研究及肉類(lèi)防腐保鮮提供有益參考。

1 乳酸鈉的抑菌機(jī)理

目前，對(duì)乳酸鈉抑菌機(jī)理的了解非常有限，基于現(xiàn)有研究，起抑菌作用的成分有以下解釋。

1.1 乳酸鈉分子

Lappe等[5]用透射電子顯微鏡觀察到，用3 200 AU/mL cerein 8A和200 mmol/L乳酸鈉處理沙門(mén)菌，細(xì)胞壁被破壞，原生質(zhì)體外流，膜內(nèi)外物質(zhì)不能正常運(yùn)輸。姚遠(yuǎn)等[6]進(jìn)一步證明乳酸鈉破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性并抑制胞內(nèi)ATP的正常合成。徐幸蓮等[7]認(rèn)為乳酸鈉進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)作用于無(wú)氧呼吸途徑，細(xì)胞內(nèi)能量合成減少，細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖受到抑制。

1.2 乳酸分子

Vasavada等[8]認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)陰離子的大量積累是抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的主要原因，而細(xì)胞內(nèi)陰離子的濃度受胞外陰離子濃度及pH值的影響。因此乳酸鈉溶液中的有效抑菌成分是未解離的酸，用乳酸鈉處理細(xì)胞后，胞外環(huán)境陰離子增多，pH值降低。由于細(xì)胞膜具有通透性，導(dǎo)致胞內(nèi)陰離子大量積累，環(huán)境酸化，新陳代謝作用迅速降低，從而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。而Crist等[9]認(rèn)為乳酸鈉具有弱的脂溶性酸的能力，以非解離形式通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，然后在細(xì)胞內(nèi)解離，并生成乳酸分子，酸化細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞新陳代謝作用迅速降低，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)緩慢甚至死亡。

1.3 乳酸根

白熾明等[10]將乳酸鈉和氯化鈉作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，用這兩種鹽使水分活度降低到同一水平，乳酸鈉對(duì)沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)抑制作用更強(qiáng)，這表明乳酸根對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖具有特殊的阻止作用。王衛(wèi)等[11]進(jìn)一步證明乳酸根離子影響了沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌的電化學(xué)質(zhì)子梯度形成，而此形成對(duì)微生物代謝起著重要作用；由于電化學(xué)質(zhì)子梯度形成的障礙，微生物需消耗更多能量，使其能量缺乏而影響其生長(zhǎng)繁殖。

2 乳酸鈉與其他防腐劑聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響

抑菌劑種類(lèi)很多，不同抑菌劑的抗菌特性和理化性質(zhì)不同，對(duì)不同微生物生長(zhǎng)繁殖的抑制程度也不相同。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì)肉類(lèi)保鮮的研究中發(fā)現(xiàn)，由于每種抑菌劑僅能抑制一種或幾種細(xì)菌，它們?cè)趩为?dú)使用時(shí)，不僅需要較高的濃度，抑菌效果也不理想。而且姚遠(yuǎn)等[12]研究表明高濃度的乳酸鈉溶液會(huì)導(dǎo)致豬肉的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白重鏈發(fā)生變性，低濃度乳酸鈉溶液對(duì)豬肉的蛋白質(zhì)表達(dá)則基本無(wú)影響。所以根據(jù)柵欄效應(yīng)的原理，將不同種類(lèi)的抑菌劑聯(lián)合使用，發(fā)揮多種抑菌劑的互補(bǔ)增效作用，不僅可以增強(qiáng)抑菌效果，而且可以降低單一防腐劑的使用量，從而減少其對(duì)食品品質(zhì)的影響，提高其應(yīng)用安全性。

2.1 乳酸鈉與天然防腐劑Nisin聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響

Nisin即乳酸鏈球菌素，是從乳酸鏈球菌的發(fā)酵產(chǎn)物中提取的一類(lèi)多肽類(lèi)化合物，食用后在消化道內(nèi)可很快被蛋白水解酶分解成氨基酸，不會(huì)產(chǎn)生如其他抗菌素出現(xiàn)的抗性和過(guò)敏現(xiàn)象，并對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有很強(qiáng)的抑制作用[13]，近年來(lái)頗受關(guān)注。乳酸鈉是一種弱酸鹽，在減少胴體污染和降低細(xì)菌總數(shù)方面有明顯效果，特別是對(duì)革蘭氏陰性菌抑制效果很強(qiáng)。將兩種具有協(xié)同作用的防腐劑聯(lián)用得到復(fù)合防腐劑以延長(zhǎng)肉類(lèi)食品貨架期在國(guó)內(nèi)外已有較多研究。

早在1999年，Phillips[14]研究不同濃度的乳酸鈉及Nisin單獨(dú)或聯(lián)合使用時(shí)對(duì)布氏弓形菌生長(zhǎng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各濃度乳酸鈉和Nisin均有一定的抑菌作用，但是在Nisin 0.5 g/kg、乳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%水平下聯(lián)合使用抑菌效果顯著增強(qiáng)，且抑菌持續(xù)時(shí)間比單獨(dú)使用時(shí)明顯要長(zhǎng)。Lappe等[5]分別用3 200 AU/mL cerein 8A和200 mmol/L乳酸鈉單獨(dú)及聯(lián)合使用處理沙門(mén)氏菌，90 min后觀察其在600 nm波長(zhǎng)處的光密度值，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)及聯(lián)合使用時(shí)光密度值均有下降，聯(lián)合使用時(shí)光密度值下降幅度更大。并用電子透射顯微鏡觀察細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)二者聯(lián)合使用時(shí)細(xì)胞壁破損程度最大，原生質(zhì)體大量外流，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。Silva等[15]分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的乳酸鈉、0.5%的Nisin單獨(dú)及聯(lián)合使用處理豬肉香腸，然后真空包裝，貯藏在4 ℃條件下，一段時(shí)間后測(cè)菌落總數(shù)、乳酸菌數(shù)及腸桿菌科菌數(shù)并分析物理化學(xué)指標(biāo)，研究表明，乳酸鈉和Nisin聯(lián)合使用起協(xié)同作用，能顯著延長(zhǎng)食品貨架期。

大量研究表明，在一定濃度下乳酸鈉和Nisin具有協(xié)同作用，特別是隨著Nisin劑量的加大所發(fā)揮的穩(wěn)定微生物的協(xié)同作用更加明顯。這一協(xié)同作用產(chǎn)生的原因：一方面因?yàn)镹isin與乳酸鈉對(duì)細(xì)菌的作用機(jī)制不同，Nisin主要作為陽(yáng)離子表面活性劑作用于細(xì)胞膜，而乳酸鈉則進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)作用于無(wú)氧呼吸途徑，兩者形成對(duì)細(xì)菌的多重攻擊；另一方面乳酸鈉可對(duì)革蘭氏陰性菌抑制，在低濃度時(shí)對(duì)乳酸菌作用弱，Nisin則主要對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有效；還可能因?yàn)槿樗徕c作用持久，Nisin作用快但易失去活性，由此形成互補(bǔ)效應(yīng)[16]。Nisin與乳酸鈉的協(xié)同效應(yīng)，其重要意義在于通過(guò)Nisin的添加降低乳酸鈉的使用濃度，在增強(qiáng)防腐效果的同時(shí)，又不影響肉及肉制品的感官品質(zhì)。

2.2 乳酸鈉與有機(jī)酸及其鹽聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響

1992年，美國(guó)食品安全監(jiān)測(cè)局和美國(guó)農(nóng)業(yè)部推薦用乳酸等有機(jī)酸噴淋去內(nèi)臟前的胴體，以減少污染。有機(jī)酸天然存在于各種食品中，它們不僅是食品組成成分，也是微生物新陳代謝的產(chǎn)物[17]。肉制品保鮮中使用的有機(jī)酸主要包括乳酸、醋酸衍生物、山梨酸及鹽、磷酸鹽等。有機(jī)酸是基于降低環(huán)境中的pH值而起抑菌作用的，與化學(xué)保鮮液相比，有機(jī)酸可以參與人體正常的新陳代謝，對(duì)人體無(wú)害[18]。

Yuk等[19]提出乳酸和檸檬酸對(duì)抑制豬肉中大腸桿菌效果極佳，在10 d貯藏時(shí)間里，能使大腸桿菌減少兩個(gè)對(duì)數(shù)數(shù)量級(jí)；Sallam[20]也指出有機(jī)酸的鈉鹽對(duì)于像魚(yú)類(lèi)、肉類(lèi)等食品有很好的保鮮效果。Ogden等[21]曾報(bào)道，采用乳酸和丙酸混合處理豬肉可顯著延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期，其抗菌效果隨酸液濃度的增加而提高，在貯藏12 d后，仍能保持可接受的顏色和氣味；Viera等[22]在牛被屠宰24 h后分別將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的乳酸和5%的乳酸鈉及其混合溶液作用于牛背最長(zhǎng)肌，然后在4 ℃條件下貯藏，測(cè)定不同貯藏時(shí)期肌肉表面細(xì)菌菌落總數(shù)，發(fā)現(xiàn)將乳酸鈉和乳酸混合使用抑菌效果更好。Bradley等[23]將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的乳酸鈉和2.5%的醋酸衍生物單一防腐劑和混合所得復(fù)合防腐劑分別應(yīng)用于新鮮的豬肉香腸中，并作對(duì)比研究。測(cè)定不同貯藏時(shí)間的香腸的感官品質(zhì)、微生物、理化指標(biāo)。結(jié)果表明：防腐效果從強(qiáng)到弱為復(fù)合防腐劑＞乳酸鈉＞醋酸衍生物，另外復(fù)合防腐劑除了能延長(zhǎng)貨架期到14～18 d外，在保持香腸顏色、感官品質(zhì)等方面亦有很好的作用。Crist等[24]做了相似的實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)測(cè)定了不同貯藏時(shí)期香腸的顏色、風(fēng)味、硫代巴比妥酸、蒸煮損失、水分活度、菌落總數(shù)等，同樣證明了上述結(jié)論。

目前，多項(xiàng)研究證實(shí)有機(jī)酸的使用對(duì)肉品的色澤和感官食用品質(zhì)有一定的提升作用，乳酸鈉和有機(jī)酸及其鹽之間有明顯的協(xié)同作用，且防腐劑濃度及配比變化對(duì)保鮮效果有顯著影響，合理調(diào)整防腐劑濃度及配比，肉及肉制品可以獲得十分理想的防腐保鮮效果[25]。

2.3 乳酸鈉與無(wú)機(jī)鹽聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響

目前常用的無(wú)機(jī)鹽防腐劑為硝酸鹽、亞硝酸鹽和氯化鈉。在許多國(guó)家的肉品產(chǎn)業(yè)中，亞硝酸鹽廣泛用于肉產(chǎn)品的發(fā)色、護(hù)色及防腐抑菌。然而，向肉制品中添加過(guò)多亞硝酸鹽，它會(huì)與肉品蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的胺結(jié)合生成容易引發(fā)癌癥的亞硝胺，同時(shí)可引起攝入者的急性亞硝酸鹽中毒，為了保障攝食者的食用安全，許多國(guó)家都制定了亞硝酸鹽限量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的GB 2760—2014《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[26]強(qiáng)制規(guī)定，亞硝酸鈉（或亞硝酸鉀）在肉制品中的最大添加量為150 mg/kg。Kuo等[27]發(fā)現(xiàn)在肉制品如火腿、香腸中加入殼聚糖和乳酸鈉能夠顯著降低亞硝酸鹽的殘留量。因此，將亞硝酸鹽和乳酸鈉等防腐劑聯(lián)用，既可使產(chǎn)品保持良好色澤風(fēng)味，又可最大限度保障消費(fèi)者食用安全。

氯化鈉通過(guò)脫水作用和滲透作用使肉制品中的水分含量降低，從而顯著降低肉品中的水分活度[27-29]，進(jìn)而抑制肉品中微生物的生長(zhǎng)和繁殖，達(dá)到防止肉品腐敗、延長(zhǎng)貨架期的目的。有研究指出當(dāng)肉中氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，厭氧菌的生長(zhǎng)可以完全被抑制，達(dá)到10%時(shí)，大部分細(xì)菌的生長(zhǎng)都會(huì)受抑制[30-32]。然而，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，長(zhǎng)期過(guò)量食用食鹽可導(dǎo)致高血壓等心血管疾病，并加重腎臟的負(fù)擔(dān)[33]。Sallam等[34]分別用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乳酸鈉和氯化鈉單獨(dú)或聯(lián)用后處理碎牛肉，真空包裝后貯藏在2 ℃條件下，測(cè)定不同貯藏時(shí)間碎牛肉的感官品質(zhì)、菌落總數(shù)、理化指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸鈉和氯化鈉聯(lián)合使用可以在較低濃度下顯著抑制碎牛肉中微生物生長(zhǎng)、保持其化學(xué)品質(zhì)、延長(zhǎng)貨架期。因此，在防腐保鮮中，氯化鈉多與其他防腐劑聯(lián)用以減少其用量，并起到更好的保鮮防腐作用。

3 乳酸鈉與外界物理作用聯(lián)用對(duì)防腐保鮮效果的影響

高壓、微波、加熱、氣調(diào)包裝等物理作用廣泛應(yīng)用于食品保鮮防腐，早在1999年，Benito等[35]就發(fā)現(xiàn)高壓處理碎牛肉抑制大腸桿菌O157:H7菌株的生長(zhǎng)，Black等[36]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)高壓處理對(duì)處于遲滯期的大腸桿菌O157:H7菌株生長(zhǎng)影響最大。高壓處理已經(jīng)用于延長(zhǎng)肉類(lèi)食品的貨架期[37-39]，但是高壓處理作用于肉品，會(huì)引起不可預(yù)想的顏色和質(zhì)構(gòu)變化，因此市場(chǎng)上很少直接用高壓處理后冷凍來(lái)保鮮食物。Marcelo等[40]用乳酸鈉（1%和3%）和高壓（400 MPa和600 MPa）聯(lián)合處理鮮牛肉，24 h后進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)和理化分析，結(jié)果表明3%乳酸鈉和壓力600 MPa組檢測(cè)出的大腸桿菌O157:H7和其他腐敗菌菌落總數(shù)最少，且牛肉的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味較其他組最好。

氣調(diào)包裝是至今國(guó)際上公認(rèn)的能夠有效延長(zhǎng)冷卻豬肉貨架期，并能夠賦予豬肉良好感官品質(zhì)的包裝之一[41]。它是將包裝內(nèi)部的氣體排空并置換其他氣體，后經(jīng)高阻性包裝材料密封而成[42]。目前最常用并且最有效的氣調(diào)包裝氣體為CO2+O2+N2[43]。但Boysen等[44]研究發(fā)現(xiàn)如果在氣調(diào)包裝組分中含有O2，需氧腐敗菌就會(huì)生長(zhǎng)繁殖，從而縮短食品貨架期。有研究表明如果首先用乳酸或乳酸鈉緩沖液處理生鮮肉，然后再真空包裝，可以減少需氧腐敗菌的生長(zhǎng)繁殖，顯著延長(zhǎng)食品貨架期[45-48]。Andreja等[49]將6（lg（CFU/g））空腸彎曲桿菌接種于鮮雞腿中，經(jīng)乳酸/乳酸鈉緩沖液處理后分別用80% O2+20% N2、80% CO2+20% N2不同組分氣調(diào)包裝，4 ℃貯藏13 d，測(cè)定空腸彎曲桿菌菌落數(shù)，結(jié)果表明將乳酸/乳酸鈉緩沖液配合以80% O2+20% N2氣調(diào)包裝，能夠顯著抑制鮮雞腿中空腸彎曲桿菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而延長(zhǎng)其貨架期。

微波、加熱都是通過(guò)熱效應(yīng)使物質(zhì)溫度升高，進(jìn)而使微生物內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等分子結(jié)構(gòu)改性或者失活，從而殺滅微生物。徐幸蓮等[7]探討了Nisin、乳酸鈉和微波綜合應(yīng)用于鹽水鴨腿后對(duì)其貨架壽命的影響。結(jié)果表明，Nisin（400 mg/kg ）、乳酸鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%）浸泡處理后，經(jīng)真空包裝，微波間歇照射2 次，可使鹽水鴨腿在常溫（22～28 ℃）下貨架壽命超過(guò)20 d。周雁等[50]通過(guò)對(duì)真空包裝的糟鹵制品進(jìn)行微波處理以減少制品的初始帶菌數(shù)，同時(shí)添加化學(xué)防腐劑山梨酸鉀、乳酸鈉，并且把制成品存放在4 ℃的環(huán)境下以減緩制品中微生物生長(zhǎng)繁殖的速率，從而達(dá)到延長(zhǎng)保質(zhì)期的目的。

綜上，目前延長(zhǎng)肉及肉制品貨架期常用高壓處理、微波、冷藏、罐藏、氣調(diào)包裝、真空包裝以及添加防腐劑等方法，但是將防腐劑乳酸鈉與上述物理作用聯(lián)用使肉及肉制品得到更好的防腐保鮮效果，國(guó)內(nèi)外研究還比較少，尤其是將氣調(diào)包裝與防腐劑乳酸鈉聯(lián)用以維持食品新鮮度、延長(zhǎng)食品貨架期值得深入研究。

4 乳酸鈉作為環(huán)境因子的預(yù)測(cè)微生物學(xué)應(yīng)用

運(yùn)用預(yù)測(cè)微生物學(xué)可以在不進(jìn)行任何檢測(cè)的情況下，通過(guò)已構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)微生物的生長(zhǎng)[51]。它提高了傳統(tǒng)微生物檢測(cè)的效率，同時(shí)也為貨架期的研究提供了便利[52]。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，任何水平的環(huán)境因子都不能完全控制微生物的生長(zhǎng)，只有通過(guò)添加防腐劑才能達(dá)到此目的，那么將防腐劑作為一個(gè)環(huán)境因子會(huì)使得預(yù)測(cè)模型更為實(shí)用。將乳酸鈉整合到預(yù)測(cè)模型，在不進(jìn)行微生物檢測(cè)的前提下，預(yù)測(cè)腐敗菌的生長(zhǎng)規(guī)律在國(guó)外已有較多研究。

Skandamis等[53]運(yùn)用Logistic回歸模型擬合了單增李斯特菌在乳酸鈉（0～10%）、雙乙酸鈉（0～0.5%）、氯化鈉（0或2.5%）、pH值（3.82～7.42）、溫度（4～30 ℃）條件下的生長(zhǎng)/不生長(zhǎng)模型，本模型對(duì)以后的危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（hazard analysis and critical control point，HACCP）和定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（quantitative microbial risk assement，QMRA）提供了科學(xué)依據(jù)。Juneja等[54]研究了在60～73.9 ℃，氯化鈉（0～4.5%），焦磷酸鈉（0～0.5%）和乳酸鈉（0～4.5%）條件下單增李斯特菌的熱失活模型，一級(jí)模型采用Weibull生存模型，二級(jí)模型采用響應(yīng)面方程。結(jié)果表明：溫度和氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)單增李斯特菌的失活影響最大，而乳酸鈉和氯化鈉的交互作用對(duì)模型影響很大，乳酸鈉主要影響氯化鈉的用量，焦磷酸鈉對(duì)單增李斯特菌的失活并沒(méi)有影響。董慶利等[55]以營(yíng)養(yǎng)肉湯為基質(zhì)，研究溫度、pH 值和乳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)銅綠假單胞菌遲滯期的影響，由此建立銅綠假單胞菌的一級(jí)生長(zhǎng)模型和二級(jí)主參數(shù)模型，并驗(yàn)證用此數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)假單胞菌在營(yíng)養(yǎng)肉湯上生長(zhǎng)的有效性，為實(shí)際食品中控制銅綠假單胞菌生長(zhǎng)提供了理論參考。Aran等[56]建立了蠟樣芽孢桿菌關(guān)于溫度、pH值、乳酸鈉、氯化鈉的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)果表明這些因素對(duì)蠟樣芽孢桿菌的生長(zhǎng)均有顯著影響。

傳統(tǒng)的檢測(cè)是對(duì)肉品進(jìn)行抽樣檢查，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且結(jié)果具有一定的滯后性，起不到預(yù)知的作用，使用數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)可以克服這些限制且有利于采取有效的預(yù)防措施。將乳酸鈉及其他防腐劑作為環(huán)境因子應(yīng)用到預(yù)測(cè)微生物數(shù)學(xué)建模中，可以掌握腐敗菌在不同環(huán)境下的生長(zhǎng)規(guī)律[57]，根據(jù)微生物生長(zhǎng)規(guī)律判斷和實(shí)時(shí)監(jiān)控肉及肉制品的腐敗程度，更好地控制產(chǎn)品的安全。

5 結(jié) 語(yǔ)

乳酸鈉不僅是一種無(wú)毒無(wú)害的生物防腐劑，同時(shí)乳酸鈉的添加可以改善肉及肉制品的嫩度、風(fēng)味、顏色、質(zhì)構(gòu)等，大量文獻(xiàn)表明乳酸鈉和其他防腐劑或外界物理作用聯(lián)用對(duì)肉及肉制品防腐保鮮效果更好。原因如下：一是乳酸鈉只對(duì)革蘭氏陰性菌有抑制作用，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌無(wú)效，將乳酸鈉和其他對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有較強(qiáng)抑制效果的防腐劑（如Nisin）聯(lián)用，發(fā)揮多種防腐劑的互補(bǔ)增效作用，可以擴(kuò)大防腐劑的抑菌譜，獲得十分理想的防腐保鮮效果；二是乳酸鈉單獨(dú)使用時(shí)所需濃度較高，但是高濃度的乳酸鈉會(huì)影響豬肉中蛋白質(zhì)的表達(dá)和穩(wěn)定性，將乳酸鈉與其他具有協(xié)同作用的防腐劑、外界物理作用聯(lián)用，既可以減少單一防腐劑的用量，防止蛋白質(zhì)變性，還可以有更廣的抑菌譜及抑菌強(qiáng)度，能夠更長(zhǎng)地延長(zhǎng)其貨架期。另外，將乳酸鈉作為環(huán)境因子整合在預(yù)測(cè)微生物學(xué)模型中，在沒(méi)有進(jìn)行微生物檢測(cè)的前提下，預(yù)測(cè)腐敗微生物的生長(zhǎng)規(guī)律，在肉及肉制品貯藏流通過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控其腐敗程度，對(duì)肉及肉制品的質(zhì)量和安全做出合理判斷，大大增加了產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)的可信度。目前，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)乳酸鈉的防腐作用研究都比較多，但還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：1）乳酸鈉的抑菌機(jī)理至今沒(méi)有權(quán)威的解釋?zhuān)怯写芯康闹攸c(diǎn)課題；2）已有研究表明，高濃度的乳酸鈉可以使冷卻豬肉蛋白質(zhì)變性，說(shuō)明乳酸鈉可以擴(kuò)散至冷卻豬肉中，但是國(guó)內(nèi)外尚未有關(guān)于乳酸鈉擴(kuò)散規(guī)律的深入研究；3）乳酸鈉結(jié)合高壓處理肉及肉制品有很好的防腐保鮮效果，但二者聯(lián)用對(duì)微生物的抑菌機(jī)理及其對(duì)肉及肉制品品質(zhì)影響的機(jī)制尚未明確；4）乳酸鈉和氣調(diào)包裝具有安全的特點(diǎn)，且二者聯(lián)用可顯著延長(zhǎng)肉及肉制品的貨架期，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究較少，后續(xù)可深入研究氣調(diào)生物保鮮劑的保鮮工藝及保鮮機(jī)理；5）將乳酸鈉整合到預(yù)測(cè)模型中預(yù)測(cè)腐敗菌的生長(zhǎng)規(guī)律，進(jìn)而對(duì)肉及肉制品腐敗程度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為提前采取有效的預(yù)防措施以延長(zhǎng)肉及肉制品的貨架期提供可能。

[1] USDA-FSIS. FSIS to increase permissible levels of food ingredients used as antimicrobials and flavoring agents[S]. Federal Register, 2000, 65: 3121-3123.

[2] MILLER R K, ACUFF G R. Sodium lactate affects pathogens in cooked beef[J]. Journal of Food Science, 1988, 45(3): 197-203. DOI:10.1111/j.1365-2621.1994.tb06886.x.

[3] MAAS M R, GLASS K A, DOYLE M P. Sodium lactate delays toxin production by Clostridium botulinum in cook-in-bag turkey products[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1989, 55(9): 2226-2229.

[4] 姚遠(yuǎn), 董慶利. 乳酸鈉對(duì)肉及肉類(lèi)食品中腐敗菌和致病菌的抑制作用研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(7): 378-383. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2014.07.073.

[5] LAPPE R, MOTTA A S, SANT’ANNA V, et al. Inhibition of Salmonella enteritidis by cerein 8A, EDTA and sodiumlactate[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 135(3): 312-316. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2009.09.003.

[6] 姚遠(yuǎn), 董慶利, 熊成. 乳酸鈉抑制銅綠假單胞菌生長(zhǎng)的機(jī)理[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2012, 38(3): 54-57. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ ts.2012.03.027.

[7] 徐幸蓮, 呂鳳霞, 馮東岳. Nisin、乳酸鈉和微波對(duì)鹽水鴨貨架期的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2006, 21(6): 39-41. DOI:10.13386/ j.issn1002-0306.2000.06.142.

[8] VASAVADA M, CARPENTER C E, CORNFORTH D P, et al. Sodium levulinate and sodium lactate effects on microbial growth and stability of fresh pork and turkey sausages[J]. Journal of Muscle Foods, 2003, 14(2): 119-129. DOI:10.1111/j.1745-4573.2003.tb00694.x.

[9] CRIST C A, WILLIAMS J B, SCHILLING M W, et al. Impact of sodium lactate and vinegar derivatives on the quality of fresh Italian pork sausage links[J]. Meat Science, 2014, 96(4): 1509-1516. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.11.016.

[10] 白熾明, 張占超. 乳酸鈉在肉類(lèi)工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 肉類(lèi)工業(yè), 1998, 10(3): 20-21.

[11] 王衛(wèi). 乳酸鈉及其在肉品生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué), 1993, 14(11): 15-18.

[12] 董慶利, 姚遠(yuǎn), 張巖, 等. 乳酸鈉對(duì)豬背最長(zhǎng)肌中蛋白質(zhì)表達(dá)的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2014, 40(7): 211-216. DOI:10.13995/ j.cnki.11-1802/ts.2014.07.040.

[13] ANDREJA R, NIKOLA T, NADA S, et al. Survival of Campylobacter jejuni on raw chicken legs packed in high-oxygen or high-carbon dioxide atmosphere after the decontamination with lactic acid/sodium lactate buffer[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010, 140(2/3): 201-206. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2010.03.034.

[14] PHILLIPS C A. The effect of citric acid, lactic acid, sodium citrate and sodium lactate, alone and combination with Nisin, on the growth of Arcobacter butzleri[J]. Letters in Applied Microbiology, 1999, 29(6): 424-428. DOI:10.1046/j.1472-765X.1999.00668.x.

[15] SILVA R X A, JOSE K F C, FRANCO R M, et al. Sodium lactate, nisin and their combination in the shelf life of pork sausage vacuum packed and stored at 4 ℃[J]. Ciência Rural, 2014, 44(4): 746-751. DOI:10.1590/S0103-84782014000400029.

[16] UKUKU D O, BARI M L, KAWAMOTO S, et al. Use of hydrogen peroxide in combination with nisin, sodium lactate and citric acid for reducing transfer of bacterial pathogens from whole melon surfaces to fresh-cut pieces[J]. International Journal of Food Microbiology, 2005, 104(2): 225-233. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2005.01.016.

[17] 馬儷珍. 肉品現(xiàn)代保藏技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 肉類(lèi)研究, 1997, 11(4): 41-44.

[18] 章玉梅. 鮮肉保鮮與包裝[J]. 肉類(lèi)工業(yè), 1996(4): 40-43.

[19] YUK H G, YOON M Y, YOON J W, et al. Effect of combined ozone and organic acid treatment for control of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes on enoki mushroom[J]. Food Control, 2007, 18(5): 548-553. DOI:10.1016/j.foodcont.2006.01.004.

[20] SALLAM K I. Chemical, sensory and shelf life evaluation of sliced salmon treated with salts of organic acids[J]. Food Chemistry, 2007, 101(2): 592-600. DOI:10.1016/j.foodchem.2006.02.019.

[21] OGDEN S K, GUERRERO I, TAYLOR A J, et al. Changes in odour, colour and texture during the storage of acid preserved with meat[J]. LWT-Food Science and Technology, 1995, 28(5): 521-527. DOI:10.1006/fstl.1995.0087.

[22] DUCKOVA V, CANIGOVA M, KROCKO M . Effect of lactic acid and sodium lactate on microbiological quality of beef[J]. Magyar Allatorvosok Lapja, 2007, 129(9): 553-557.

[23] BRADLEY E M, WILIAMSA J B, SCHILLING M W, et al. Effects of sodium lactate and acetic acid derivatives the quality and sensory characteristics of hot-boned pork sausage patties[J]. Meat Science, 2011, 88(1): 145-150. DOI:10.1016/j.meatsci.2010.12.015.

[24] CRIST C A, WILLIAMS J B, SCHILLING M W, et al. Impact of sodium lactate and vinegar derivatives on the quality of fresh Italian pork sausage links[J]. Meat Science, 2014, 96(4): 1509-1516. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.11.016.

[25] SMAOUI S, BEN H, GHORBEL R. The effect of sodium lactate and lactic acid combinations on the microbial, s ensory, and chemical attributes of marinated chicken thigh[J]. Poultry Science, 2012, 91(6): 1473-1481. DOI:10.3382/ps.2011-01641.

[26] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. GB 2760—2014食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)[S].北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2014.

[27] KUO J C C, CHEN H L. Combination effect of sodiun lactate and irradiation on colour, lactic acid bacteria, lipid oxidation and residual nitrite in Chinese sausages during storage at 25 ℃[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2004, 84(8): 903-908. DOI:10.1002/ jsfa.1722.

[28] SOFOS J N. Antimicrobial effects of sodium and other ions in foods[J]. Journal of Food Safety, 1984, 6(1): 45-78. DOI:10.1111/ j.1745-4565.1984.tb00478.x.

[29] WIRH F. Reducing the comen salt of meat products possible methods and their limitations[J]. Poultry Science, 1989, 69(4): 589-593.

[30] WIJNKER J, KOOP G, LIPMAN L. Antimicrobial properties of salt used for the preservation of natural casings[J]. Food Microbiology, 2006, 23(7): 657-662. DOI:10.1016/j.fm.2005.11.004.

[31] XIONG Y L. Myofibrillar protein from different muscle fiber types: implications of biochemical and functional properties in meat properties in meat processing[J]. Critical Reviews in Food Sciences and Nutrition, 1994, 34(3): 293-320.

[32] MADRIL M, SOFOS J. Antimicrobial and functional effects of six polyphosphates in reduced sodium chloride comminuted meat products[J]. Journal of Food Science, 1983, 48(6): 1692-1696.

[33] WHITING R C, BENEDICT R C, KUNSH C A. Effect of sodium chloride levels in frankfurters on the growth of Clostridium sporogenes and Staphylococcus aureus[J]. Journal of Food Science, 1984, 49(2): 351-355.

[34] SALLAM K, SAME J. Microbiological and chemical quality of ground beef treated with microbiological and chemical quality of ground beef treated with sodium lactate sodium chloride during refrigerated storage[J]. Food Microbiology, 2004, 37(8): 865-871. DOI:10.1016/j.lwt.2004.04.003.

[35] BENITO A, VENTOURA G, CASADEI M, et al. Variation in resistance of natural isolates of Escherichia coli O157 to high hydrostatic pressure, mild heat, and other stresses[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1999, 65(4): 1564-1569.

[36] BLACK E P, HIRNEISEN K A, HOOVER D G, et al. Fate of Escherichia coli O157:H7 in ground beef following high pressure processing and freezing[J]. Journal of Applied Microbiology, 2010, 108(4): 1352-1360. DOI:10.1111/j.1365-2672.2009.04532.x.

[37] CARLEZ A, VECIANA-NOGUES T, CHEFTEL J C. Changes in colour and myoglobin of minced beef meat due to high pressure processing[J]. LWT-Food Science and Technology, 1995, 28(5): 528-538.

[38] de ALBA M, BRAVO D M, MEDINA M. Inactivation of Escherichia coli O157:H7 in dry-cured ham by high-pressure treatments combined with biopreservatives[J]. Food Control, 2013, 31(2): 508-513. DOI:10.1016/j.foodcont.2012.11.043.

[39] BRAVO D, de ALBA M, MEDINA M. Combined treatments of high-pressure with the lactoperoxidase system or lactoferrin on the inactivation of Listeria monocytogenes, Salmonella enteritidis and Escherichia coli O157:H7 in beef carpaccio[J]. Food Microbiology, 2014, 41: 27-32. DOI:10.1016/j.fm.2014.01.010.

[40] MARCELO M O, BARRIO Y X, PALLADINO P M, et al. High pressure treatments combined with sodium lactate to inactivate Escherichia coli O157:H7 and spoilage microbiota in cured beef carpaccio[J]. Food Microbiology, 2015, 46: 610-617. DOI:10.1016/ j.fm.2014.10.007.

[41] MCMILLIN K W. Where is MAP going? A review and future potential of modified atmosphere packaging for meat[J]. Meat Science, 2008, 80(1): 43-65. DOI:10.1016/j.meatsci.2008.05.028.

[42] SONJA R, SONJA K, JUDITH K. Effect of high-oxygen and oxygenfree modified atmosphere packaging on the spoilage process of poultry breast fillets[J]. Poultry Science, 2015, 94(1): 93-103. DOI:10.3382/ ps/peu001.

[43] MANCINI R A, SUMAN S P, KONDA M K R, et al. Effect of carbon monoxide packaging and lactate enhancement on the color stability of beef steaks stored at 1 ℃ for 9 days[J]. Meat Science, 2008, 81(1): 71-76. DOI:10.1016/j.meatsci.2008.06.021.

[44] BOYSEN L, KNOCHEL S, ROSENQUIST H. Survival of Campylobacter jejuni in different gas mixtures[J]. Food Microbiology Letters, 2007, 266(2): 152-157. DOI:10.1111/j.1574-6968.2006.00525.x.

[45] CUTTER C N, SIRAGUSA G R. Efficacy of organic-acids against Escherichia coli O157:H7 attached to beef carcass tissue using a pilotscale model carcass washer[J]. Journal of Food Protection, 1994, 57(2): 97-103.

[46] DORSA W J, CUTTER C N, SIRAGUSA G R. Bacterial profile of ground beef made from carcass tissue experimentally contaminated with pathogenic and spoilage bacteria before being washed with hot water, alkaline solution, or organic acid and then stored at 4 or 12 ℃[J]. Journal of Food Protection, 1998, 61(9): 1109-1118.

[47] EPLING L K, CARPENTER J A, BLANKENSHIP L C. Prevalence of Campylobacter spp. and Salmonella spp. on pork carcasses and the reduction effected by spraying withlactic acid[J]. Journal of Food Protection, 1993, 56(1): 536-542.

[48] CARPENTER C E, BROADBENT J R. External concentration of organic acid anions and pH: key independent variables for studying how organic acids inhibit growth of bacteria in mildly acidic foods[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(1): 12-15. DOI:10.1111/j.1750-3841.2008.00994.x.

[49] ANDREJA R, NIKOLA T, NADA S, et al. Survival of Campylobacter jejuni on raw chicken legs packed in high-oxygen or high-carbon dioxide atmosphere after the decontamination with lactic acid/sodium lactate buffer[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010, 140(2/3): 201-206. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2010.03.034.

[50] 周雁, 董瑞芝, 駱金利. 糟鹵制品保質(zhì)期的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2000, 21(2): 13-17. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2000.02.004.

[51] DELIGNETTE-MULLER M L. Predictive microbiology and its methods[J]. Revue de Medecine Veterinaire, 1998, 2: 103-108.

[52] BARANYI J, POBERTS T A. Mathematics of predictive food microbiology[J]. International Journal of Food Microbiology, 1995, 26(2): 199-218.

[53] SKANDAMIS P N, STOPFORTH J D, YOON Y. Modeling the effect of storage atmosphere on growth - no growth interface of Listeria monocytogenes as a function of temperature, sodium lactate, sodium diacetate and NaCl[J]. Journal of Food Protection, 2007, 70(10): 2329-2338.

[54] JUNEJA V, MUKHOPADHYAY S, MARKS H, et al. Predictive thermal inactivation model for effects and interactions of temperaturre, NaCl, sodium pyrophosphate, and sodium lactate on Listeria monocytogenes in ground beef[J]. Food and Bioprocess Technology, 2014, 7(2): 437-446. DOI:10.1007/s11947-013-1102-z.

[55] 董慶利, 姚遠(yuǎn), 趙勇, 等. 銅綠假單胞菌的溫度、pH值和乳酸鈉主參數(shù)模型構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2014, 45(1): 197-202.

[56] ARAN N, OLMEZ H. Modeling the growth kinetics of Bacillus cereus as a function of temperature, pH, sodium lactate and sodium chloride concentrations[J]. International Journal of Food Microbiology, 2005, 98(2): 135-143. DOI:10.1016/j.ijfoodmicro.2004.05.018.

[57] NICOLE M, LIBIN Z, VIJAY K, et al. Sodium lactate, sodium diacetate and pediocin: effects and interactionson the thermal inactivation of Listeria monocytogenes on Bologna[J]. Food Microbiology, 2010, 27(1): 64-69. DOI:10.1016/j.fm.2009.08.004.

Progress of Sodium Lactate as a Preservative in Meat and Meat Products

ZHANG Wenmin1, DONG Qingli1,*, SONG Xiaoyu2, LIU Qing1
(1. School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2. China National Center for Food Safety Risk Assessment, Beijing 100021, China)

Sodium lactate is a natural, non-toxic, no sweetness and low calorie food preservative. The cold chain in China is relatively weak, largely limiting the transportation and distribution of meat and meat products. The addition of harmless additives to meat to extend its shelf-life has important practical significance. The antibacterial mechanisms of sodium lactate and its effectiveness when combined with other preservatives are reviewed in this paper. Moreover, future research will be focused on combining sodium lactate with physical treatment to extend food shelf-life and to predict the inactivation of spoilage bacteria by sodium lactate, as well as to monitor the spoilage level of meat and meat products in real time.

sodium lactate; preservative; meat and meat products; quality preservation

10.7506/spkx1002-6630-201601041

TS251.5

A

1002-6630（2016）01-0235-06

張文敏, 董慶利, 宋筱瑜, 等. 乳酸鈉對(duì)肉及肉制品防腐保鮮作用的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(1): 235-240.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601041. http://www.spkx.net.cn

ZHANG Wenmin, DONG Qingli, SONG Xiaoyu, et al. Progress of sodium lactate as a preservative in meat and meat products[J]. Food Science, 2016, 37(1): 235-240. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201601041. http://www.spkx.net.cn

2015-03-09

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAK36B04）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31271896；31371776）；

上海市科委重點(diǎn)支撐項(xiàng)目（13430502400）；上海市科委長(zhǎng)三角聯(lián)合攻關(guān)領(lǐng)域項(xiàng)目（15395810900）；

國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心委托項(xiàng)目（2015）

張文敏（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品安全與質(zhì)量控制。E-mail：zhangwenmin111@126.com

*通信作者：董慶利（1979—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品安全與質(zhì)量控制。E-mail：dongqingli@126.com