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(1.湖北工業(yè)大學生物工程與食品學院,湖北武漢 430068; 2.湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院工商信息學院,湖北武漢 430070)

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含肉桂水提物的魔芋葡甘聚糖涂膜液對冷鮮豬肉的保鮮效果

肖滿1,吳考1,倪學文1,嚴文莉1,匡映1,姜發(fā)堂1,黃靜2,*

(1.湖北工業(yè)大學生物工程與食品學院,湖北武漢 430068; 2.湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院工商信息學院,湖北武漢 430070)

以熱水浸提和真空冷凍干燥法制備肉桂水提物,測定了其總酚及總黃酮含量,以及體外抗氧化性和抗菌性。研究了1%肉桂水提物+0.8%魔芋葡甘聚糖(KGM)涂膜液對豬肉進行浸漬涂膜的保鮮效果。在體外實驗中,肉桂水提物可清除2,2-聯(lián)氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基,清除能力為(0.36±0.04) mg VC/mg?？梢种平瘘S色葡萄球菌和大腸桿菌的生長,抑菌圈直徑分別為(15.2±0.2) mm和(13.5±0.4) mm。經(jīng)肉桂水提物+KGM涂膜液對冷鮮豬肉進行涂膜后,能延緩冷鮮豬肉中菌落總數(shù)、pH、硫代巴比妥酸(TBARS)值以及顏色的變化。以菌落總數(shù)為參考指標,利用肉桂水提物涂膜處理的冷鮮豬肉與未經(jīng)涂膜處理的冷鮮豬肉對比,在4 ℃儲藏條件下貨架期延長3 d。肉桂水提物+KGM涂膜液對冷鮮豬肉具有保鮮作用。

肉桂,魔芋葡甘聚糖,涂膜,抗氧化,抗菌,冷鮮肉,保鮮

冷鮮豬肉是指生豬遵守嚴格檢疫制度屠宰后,使其胴體溫度在24 h之內(nèi)降至0～4 ℃,并在后續(xù)加工、流通和銷售過程中始終處于0～4 ℃冷鏈下的生鮮肉[1]。冷鮮豬肉由于水分和蛋白質(zhì)含量高,易發(fā)生腐敗變質(zhì),為了保持冷鮮豬肉的新鮮度,向冷鮮豬肉中添加天然防腐劑,如肉桂提取物,是一種有效的保鮮方法。如Shan等[2]利用肉桂、丁香和葡萄籽乙醇提取物作為保鮮液,對豬肉進行保鮮,發(fā)現(xiàn)3種保鮮液均可抑制冷鮮肉中油脂的氧化和大腸桿菌、李斯特菌等食品中常見腐敗菌或病原菌的生長,可延長冷鮮肉的貨架期。Zhang等[3]對肉桂、甘草、迷迭香和丁香等14種天然植物乙醇提取物對常見肉類腐敗菌的抑制作用及對在4 ℃下貯藏的真空包裝的新鮮豬肉的保鮮作用進行了研究,結(jié)果表明肉桂、甘草、迷迭香和丁香提取物表現(xiàn)出強的抗菌活性。

肉桂(Cinnamomumcassia)為樟科植物肉桂的干樹皮,在中國為一種藥食兩用的植物原料。肉桂提取物具有強的抗菌和抗氧化的作用,其原因是肉桂的揮發(fā)油或乙醇提取物,如精油、二萜、倍半萜類、苯丙酯類、黃酮類、木脂素類,具有強的抗菌[4-5]和抗氧化[6-7]活性。因此,肉桂提取物可以作為一種有效的天然防腐劑,可應用于冷鮮肉中,對其進行抗菌防腐。但是,肉桂水提取物的抗菌性和抗氧化性以及其應用少有報道,考慮天然提取物結(jié)合涂膜保鮮技術(shù)是一種環(huán)境友好型的保鮮方法,并在食品保鮮中得到廣泛應用[8]。因此,本文擬采用肉桂水提物作為天然防腐劑冷鮮豬肉進行保鮮研究。另外,魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)作為一種天然植物多糖,具有可食性、水溶性、成膜性和可降解性等特點,其水溶液可制備成可食性膜[9-10],具有在農(nóng)產(chǎn)品涂膜保鮮中的應用潛力。

本文選用肉桂水提物并將其添加至成膜性良好的魔芋葡甘聚糖[9-10]水溶液中制備保鮮涂膜液,對冷鮮豬肉進行涂膜保鮮研究。測定肉桂水提物的抗菌性和抗氧化性,以及肉桂水提物+魔芋葡甘聚糖涂膜液對冷鮮豬肉中菌落總數(shù)、硫代巴比妥酸(TBARS)值、pH以及顏色的影響。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

肉桂 購于湖北中藥材有限公司;生鮮豬肉 購于中糧武漢肉食品有限公司專營門面;大腸桿菌(分離號:NCTC 10538;分離源:人糞便)和金黃色葡萄球菌(分離號:CMCC 26085;來源于中國) 購于中國普通微生物菌種保藏管理中心;魔芋葡甘聚糖(KGM) 購于湖北強森魔芋科技有限公司;1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)和2,2-聯(lián)氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS) 購于東京化成工業(yè)株式會;沒食子酸標準品和高硫酸鉀 購于美國Sigma公司;蘆丁標準品、維生素C和2-硫代巴比妥酸(TBA) 購于上海國藥集團化學試劑有限公司。

2100型紫外可見分光光度計 龍尼柯(上海)儀器有限公司;HH-2型恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;KQ5200超聲波清洗器 江蘇昆山市超聲儀器有限公司;R-300旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士步琦公司;BC-130A冰箱 山東青島海爾股份有限公司;LGJ-10真空冷凍干燥機 河南兄弟儀器設備有限公司;JJ-1型電動攪拌器 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠;SW-CJ-1FD型超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;LHS-150HC恒溫恒濕培養(yǎng)箱 天津市泰斯特儀器有限公司;80型手提式壓力蒸汽滅菌鍋 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 肉桂水提物的制備 參考Shan等方法[2]進行肉桂水提物的提取。具體操作如下:將肉桂用粉碎機粉碎成60目及以上的粉末,稱取10 g粉末分散于1000 mL水中,在70 ℃的水浴下以500 r/min攪拌3 h,然后在室溫下以200 W功率進行超聲處理20 min,用定性濾紙過濾三次。最后將所得的濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至原體積的1/8,將濃縮液冷凍干燥成粉末,即得肉桂水提物。

1.2.2 肉桂水提物總酚含量的測定 采用福林酚比色法[11],以沒食子酸為標準品做標準曲線,經(jīng)過線性擬合得到的線性方程為:y=0.75477x+0.00491,相關(guān)系數(shù)R2=0.9995。肉桂水提物總酚含量的結(jié)果用沒食子酸當量GAE(gallic acid equivalent)表示。

1.2.3 肉桂水提物總黃酮含量的測定 采用亞硝酸鹽-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法[12],以蘆丁標準品做標準曲線,經(jīng)過線性擬合得到的線性方程為:y=1.32851x+0.00903,相關(guān)系數(shù)R2=0.9999。肉桂水提物總黃酮含量的結(jié)果用蘆丁當量(quercetin equivalent)表示。

1.2.4 肉桂水提物抗氧化性的測定 參照Re[13]的方法測定肉桂水提物對2,2-聯(lián)氮-二(三-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)自由基清除能力。將7 mmol/L ABTS儲備液與2.45 mmol/L高硫酸鉀溶液等體積混合,在室溫避光的條件下靜置12 h,制備ABTS自由基儲備液。使用前用pH7.4的磷酸鹽緩沖液稀釋成工作液,使其在波長734 nm處的吸光值為0.70。分別配制濃度為0、0.005、0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/mL的肉桂水提物和VC溶液,取4.9 mL ABTS+·溶液與0.1 mL的樣品溶液混合,反應10 min后,在波長734 nm下測定其吸光值?？瞻讓φ諡?.9 mL ABTS+·溶液和0.1 mL水的混合液。

ABTS自由基清除率計算公式:清除率(%)=(A0-A)/A0×100，A0為空白對照的吸光值;A為樣品與ABTS+·反應后的吸光值。

1.2.5 肉桂水提物體外抗菌性的測定 參照濾紙片擴散法[14]進行抗菌性測定。用打孔器將中性濾紙打成直徑為6 mm的圓形濾紙片,濾紙片在121 ℃下滅菌15 min后備用。將已滅菌的濾紙片放入濃度為10 mg/mL肉桂水提物溶液中浸泡20 min。用移液槍分別吸取200 μL濃度為6.00 lg CFU/g的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌菌懸液,滴加在對應的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的固體培養(yǎng)基表面,涂布均勻。然后將浸入了提取物溶液的濾紙片放在培養(yǎng)基表面。培養(yǎng)皿在37 ℃下培養(yǎng)24 h后,測量抑菌圈的大小。

1.2.6 涂膜液對冷鮮豬肉的保鮮測定

1.2.6.1 涂膜液及肉樣的制備 濃度低于0.8%的KGM涂膜液,粘度太小,不利于涂膜;濃度大于0.8%的KGM涂膜液,粘度太大,不利于涂膜。使用0.8%的KGM涂膜液,通過浸漬的方法對豬肉進行涂膜,涂膜效果最好。作者通過預實驗可知,肉桂水提物的最低抑菌濃度為1%。因此,本文選用1%的肉桂水提物和0.8%的KGM涂膜液用于豬肉涂膜的研究。

配制三種涂膜液:空白涂膜液,即100 mL水;KGM涂膜液,即0.8 g KGM溶于100 mL水中,60 ℃加熱攪拌1.5 h,制得KGM涂膜液;KGM+肉桂涂膜液,即稱取0.8 g KGM,加入100 mL蒸餾水中,60 ℃水浴攪拌1.5 h,將1.0 g肉桂水提物粉末加入到KGM水溶膠中,攪拌15 min,制得KGM+肉桂提取物的涂膜液。冷鮮肉去脂切成25 g的肉塊,分別用上述三種涂膜液浸漬2 min,取出瀝干,獲得空白組、KGM處理組及KGM+肉桂處理組的肉樣,然后分別將其裝入無菌袋中,置于4 ℃冰箱中冷藏。在第0、3、6、9、12和15 d時,測定空白組、KGM處理組以及KGM+肉桂處理組肉樣中菌落總數(shù)和理化指標。

1.2.6.2 菌落總數(shù)測定 參照GB 4789.2-2010[15]對肉樣中菌落總數(shù)進行測定。根據(jù)肉樣中菌落總數(shù)可將肉品的新鮮度分為三級,即菌落總數(shù)小于1×104cfu/g為新鮮肉;菌落總數(shù)在1×104～1×106cfu/g之間為次鮮肉;菌落總數(shù)大于1×106cfu/g為變質(zhì)肉[16]。

1.2.6.3 pH的測定 參照GB/T 9695.5-2008[17]方法對肉樣中pH進行測定。肉的新鮮程度可用pH進行評價,即變質(zhì)肉的pH≥6.4;6.2≤二級鮮度的肉pH≤6.4;5.8≤一級鮮度的肉pH≤6.2。

1.2.6.4 硫代巴比妥酸(TBARS)值測定 參照白艷紅[18]的方法,稱取10 g肉樣用剪刀剪碎后再研磨研細,置于100 mL的錐形瓶中,加入50 mL 7.5%的三氯乙酸-EDTA(含0.1%的EDTA)的溶液,振搖30 min,用雙層濾紙抽濾2次,取上述濾液5 mL,加入5 mL濃度為0.02 mol/L TBA(2-硫代巴比妥酸)溶液,90 ℃水浴加熱40 min,取出冷卻后,1600 r/min離心5 min。在清液中加入5 mL三氯甲烷,搖勻,靜置分層后取上清液,分別在波長為532 nm和600 nm處測定吸光度,每組平行測定三次。TBARS值計算公式[19]如下:

其中,TBARS值為1000 g肉樣含有的丙二醛的毫克數(shù);A532為樣品在波長532 nm處的吸光度;A600為樣品在波長600 nm處的吸光度。

1.2.6.5 色度值的測定 用色差計測定肉樣在貯藏期間的L*值(明度),a*值(紅度),b*值(黃色度)。重復測量三次,每次測量三個不同部位,取平均值。每組樣品做三個平行,最后取平均值。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 每組實驗至少重復三次,采用SPSS for windows軟件(SPSS公司)One-Way ANOVA方法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析,采用Origin 8.5軟件(OriginLab公司)對數(shù)據(jù)進行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1肉桂水提物總酚和總黃酮含量

測得肉桂提取物的總酚含量和總黃酮含量分別為(0.21±0.01) mg GAE/mg和(0.37±0.01) mg quercetin/mg。

2.2肉桂水提物抗氧化性

通過測定肉桂水提物對ABTS+·的清除能力,來分析其體外抗氧化性,并用VC抗氧化性作標準對照。由圖1可知,樣品對ABTS+·清除率隨著其濃度的增大而增強,清除能力為VC>肉桂水提物,且具有顯著性差異(p<0.05)。肉桂水提物的ABTS+·清除能力為(0.36±0.04) mg VC/mg。雖然肉桂水提物的體外抗氧化性小于強抗氧化劑VC,但表明肉桂水提物也具有抗氧化性?？赡苁侨夤鹚嵛镏泻悬S酮類的抗氧化物質(zhì)。據(jù)報道,肉桂的乙醇提取物具有體外抗氧化性[6],表明肉桂的水提取物和乙醇提取物都具有體外抗氧化性。

圖1 VC及肉桂水提物對ABTS自由基清除率Fig.1 Effects of VC and Cinnamomum cassia water extracts on ABTS radical scavenging ability

2.3肉桂水提物抗菌性

肉桂水提物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抑菌抑菌圈直徑分別為(15.2±0.2) mm和(13.5±0.4) mm,表明肉桂水提物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有抑制作用,對金黃色葡萄球菌的抑菌能力大于對大腸桿菌的抑菌能力。本實驗中肉桂水提物也具有體外抑菌性,原因可能是肉桂水提物中含有酚類物質(zhì),這類物質(zhì)可抑制食品病原菌的生長,而且其濃度與抑菌活性呈正相關(guān)[18]。據(jù)報道,肉桂的乙醇提取物具有體外抑菌性[3],表明肉桂水提取物和乙醇提取物都具有體外抗菌性。

2.4涂膜液對冷鮮豬肉的保鮮效果

2.4.1 涂膜液對冷鮮豬肉中菌落總數(shù)的影響 在4 ℃貯藏條件下,肉樣中菌落總數(shù)隨貯藏時間的延長而增加(圖2)。對比空白組和KGM組,添加肉桂水提物的涂膜液處理的肉樣,菌落總數(shù)增加比空白組和KGM組慢,說明肉桂水提物可以抑制冷鮮肉中微生物的生長?？瞻捉M及KGM組肉樣在貯藏第3 d時,細菌總數(shù)分別達到4.57 lg CFU/g和4.60 lg CFU/g,超出新鮮肉細菌總數(shù)的標準,成為次級肉。KGM+肉桂組處理的肉樣在貯藏第3 d時細菌總數(shù)達到3.95 lg CFU/g,符合新鮮肉的標準。因此肉桂水提物對冷鮮肉具有保鮮作用?？瞻捉M及KGM組在第6 d時細菌總數(shù)達到5.95 lg CFU/g和5.84 lg CFU/g,KGM+肉桂組處理的肉樣在貯藏第9 d時,細菌總數(shù)達到5.95 lgCFU/g,成為變質(zhì)肉,而對比空白組,其可使肉樣保持新鮮程度延長3 d。

圖2 冷鮮豬肉在4 ℃貯藏時菌落總數(shù)的變化Fig.2 Total numbers of bacterial colonies of chilled meat with different coating treatments stored at 4 ℃

2.4.2 涂膜液對冷鮮豬肉pH的影響 由圖3可知,在15 d的冷藏時間內(nèi),空白組、KGM組和KGM+肉桂組的肉樣pH逐漸升高,分別由5.68增加至6.67、6.55和6.17,其值顯著大于初始值(p<0.05),可能是由于微生物和酶的作用,使肉樣中的蛋白質(zhì)分解成各種胺和氨類的堿性物質(zhì),使pH增加?？瞻捉MpH在第9 d時達到6.48,肉樣變?yōu)樽冑|(zhì)肉。KGM處理組與空白組對比,在一定程度上減緩了肉樣pH的增加,可能是KGM具有良好的成膜性,涂膜后在肉樣表面形成薄膜,阻止了肉樣與好氧菌與氧的接觸,從而抑制了微生物對蛋白質(zhì)的分解作用。KGM+肉桂組在15 d貯藏期間內(nèi),保持為一級鮮度肉的pH,表明KGM+肉桂涂膜冷鮮肉,具有顯著延緩pH增加的作用。

圖3 冷鮮豬肉在4 ℃貯藏期間pH的變化Fig.3 pH changes of chilled meat with different coating treatments stored at 4 ℃

2.4.3 涂膜液對冷鮮豬肉中硫代巴比妥酸(TBARS)值的影響 由圖4可知,隨著貯藏時間的延長,TBARS值逐漸增加,表明肉樣中脂質(zhì)氧化逐漸增多。KGM組與空白組比較,其TBARS值顯著小于空白組(p<0.05),可能是KGM在肉樣表面形成了一層薄膜,減少了肉樣與氧氣的接觸面積,在一定程度上抑制了脂質(zhì)的氧化。KGM+肉桂水提物組的TBARS值顯著小于空白組和KGM組(p<0.05),表明肉桂水提物可抑制肉樣的脂質(zhì)氧化,因為肉桂水提物含有酚類和黃酮類等活性物質(zhì),其具有極好的抗氧化性,可以有效抑制脂質(zhì)氧化,使TBARS值增加緩慢,豬肉氧化減緩,從而可以延長冷鮮肉的貨架期。

圖4 冷鮮肉在4 ℃貯藏期間TBARS值的變化Fig.4 TBARS values of chilled meat with different coating treatments stored at 4 ℃

圖5 冷鮮豬肉在4 ℃貯藏期間色度值Fig.5 Color parameters of chilled meat with different coating treatments stored at 4 ℃注:a,明度L*;b,紅度a*;c,黃度b*。

2.4.4 涂膜液對冷鮮豬肉色度值的影響 各處理組肉樣的明暗度L*在貯藏過程中逐漸減小(圖5a),表明肉樣顏色隨時間增加而逐漸加深?？瞻捉M、KGM組和KGM+肉桂水提物組的肉樣的L*值在0～15 d時,分別由初始的44.03、43.7和43.36減小到38.01、40.1和40.87,分別減小了6.02、3.06和2.49。對比空白組,KGM組和KGM+肉桂水提物組的明度值的減小程度小于空白組,且差異顯著(p<0.05);KGM+肉桂組水提物的肉樣L*值減小程度與KGM組無顯著性差異(p>0.05),這是因為KGM具有良好的成膜性,減少了肉樣與氧氣的接觸,抑制了肉樣中脂質(zhì)的氧化,從而抑制了肉樣顏色的加深,但是肉桂水提物延緩冷鮮肉顏色變深的作用不明顯。

在貯藏期間,肉樣的紅度值a*逐漸減小(圖5b)?？瞻捉M和KGM組減小最快,KGM+肉桂水提物組減小最慢。肉樣貯藏15 d后,空白組、KGM組及KGM+肉桂水提物組肉樣的紅度值a*分別減少了3.94、3.33和1.58,KGM+肉桂水提物組肉樣減小程度最小,且差異顯著(p<0.05)。說明肉桂水提物可維持豬肉紅色度的穩(wěn)定,減少肉樣脂質(zhì)氧化的發(fā)生。

肉樣的黃度值在0～3 d時均減小,在3～15 d肉樣的黃度值逐漸增大(圖5c)?？瞻捉Mb*變化最快,KGM+肉桂水提物組變化最慢。肉樣貯藏15 d后,空白組、KGM組及KGM+肉桂水提物組的黃度值b*分別增大了8.65、6.54及5.19,KGM+肉桂水提物組黃度值b*增大程度最小,表明肉桂水提物可以維持豬肉黃度的穩(wěn)定。

通過對肉樣色度值分析可知,KGM具有良好的成膜性,阻礙了氧氣與肉的接觸;肉桂水提物中含有酚類和黃酮類抗氧化物質(zhì),延緩了肉的氧化,從而可減緩肉的顏色的變化。

3 結(jié)論

肉桂水提物可清除ABTS+·,且對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有抑制作用。肉桂水提物+KGM涂膜液可以通過抑制油脂的氧化和微生物的生長,延緩冷鮮肉的腐敗和顏色的變化。在4 ℃貯藏條件下,經(jīng)肉桂水提物+KGM涂膜液涂膜的冷鮮豬肉,與未經(jīng)涂膜處理的冷鮮豬肉相比,能延長貨架期3 d。因此,肉桂水提物+KGM涂膜液具有保鮮肉類產(chǎn)品的應用前景。

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EffectsofCinnamomumcassiawaterextractsandkonjacglucomannancoatingonthefreshpreservationofchilledmeat

XIAOMan1,WUKao1,NIXue-wen1,YANWen-li1,KUANGYing1,JIANGFa-tang1,HUANGJing2,*

(1.College of Bioengineering and Food Science,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 2.School of Business and Information,Hubei Light Industry Technology Institute,Wuhan 430070,China)

Cinnamomumcassiawater extracts were prepared by the methods of hot water extraction and vacuum freeze drying,and the total phenolic and flavonoid contents in the preparedCinnamomumcassiawater extracts were measured. The antioxidant and antibacterial activities ofCinnamomumcassiawater extracts were performedinvitro. Effects of 1%Cinnamomumcassiawater extracts-0.8% konjac glucomannan coating on the fresh preservation of chilled meat stored at 4 ℃ were evaluated. The water extracts ofCinnamomumcassiaexhibited the 2,2′-Azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sul-phonate)(ABTS)free radical scavenging ability,and the value was(0.36±0.04) mg VC/mg. The growths ofStaphylococcusaureus andEscherichiacoliinvitrocould be inhibited by the water extracts ofCinnamomumcassia,and the inhibition zone were(15.2±0.2) mm and(13.5±0.4) mm,respectively. After chilled meat coated withCinnamomumcassiawater extracts-KGM water solution,the total

Cinnamomumcassia;konjac glucomannan;coating;antioxidant;antibacterial;chilled meat;preservation

2016-10-14

肖滿(1979-),男,博士,講師,研究方向:多糖分子生物材料,E-mail:15325378@qq.com。

*通訊作者:黃靜(1969-),女,碩士,副教授,研究方向:食品添加劑數(shù)據(jù)庫開發(fā),E-mail:hjing222@sina.com。

國家自然科學基金青年科學基金項目(31301428);國家自然科學基金面上項目(31271832)。

number of bacteria,pH value,TBARS value,and color parameter of coated chilled meat were significant decreased compared to uncoated chilled meat. Based on the total number of bacteria,the shelf life of coated chilled meat stored at 4 ℃ was extended for 3 days compared to uncoated chilled meat. In conclusion,Cinnamomumcassiawater extracts-KGM had fresh preservation effects on the chilled meat.

TS251.5

:A

:1002-0306(2017)12-0305-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.056