郭依萍,栗婧文,竇晗,葉可萍
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心/江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210095)
冷鏈物流是以冷鏈技術(shù)為基礎(chǔ),通過人工制冷的方式對食品從生產(chǎn)、流通、銷售到消費(fèi)者的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行溫度控制,以保證冷鏈物品質(zhì)量,減少產(chǎn)品損耗的一項(xiàng)低溫系統(tǒng)工程[1]。我國冷鏈物流技術(shù)處于起步階段,冷鏈物流體系尚未完善[2],與發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距,美國、日本等發(fā)達(dá)國家肉類冷鏈流通率均在95%以上,而我國僅為25%左右[3]。近年來,生鮮肉冷鏈物流發(fā)展受到政府及社會(huì)各方的重視。2021年,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出要加快建立冷鮮肉品流通和配送體系,為推進(jìn)“運(yùn)豬”向“運(yùn)肉”轉(zhuǎn)變提供保障。
在生鮮肉冷鏈流通過程中,低溫保鮮是最常用的保鮮技術(shù),該方法通過低溫抑制食品中微生物及酶的活性,從而達(dá)到保持產(chǎn)品品質(zhì)的目的[4]。低溫保鮮根據(jù)溫度范圍可將其分為:冷藏保鮮(0~4 ℃)、冰溫保鮮(0 ℃至食品冰點(diǎn))、微凍保鮮(食品冰點(diǎn)以下1~2 ℃)及冷凍保鮮(-18 ℃以下)[5],其中冷藏、冷凍技術(shù)在冷鏈物流中應(yīng)用較多,但仍存在一些問題亟待解決,例如冷藏食品的貨架期較短、凍藏食品品質(zhì)受冰晶破壞嚴(yán)重等。精準(zhǔn)溫控技術(shù)是基于低溫冷藏提出的一種新型保鮮技術(shù),包括冰溫貯藏和相溫貯藏[6]。冰溫貯藏是指將食品置于0 ℃至冰點(diǎn)的溫度帶(即冰溫帶)中保藏的低溫保鮮技術(shù),較多研究表明該技術(shù)在生鮮肉保鮮方面具有諸多優(yōu)勢,一方面比冷藏更低的溫度可有效抑制生鮮肉中酶的活性及微生物的生長繁殖,另一方面冰溫溫度未達(dá)到生鮮肉的凍結(jié)點(diǎn),避免了冷凍生成冰晶對生鮮肉組織結(jié)構(gòu)造成物理損傷[7-10]。然而,食品在配送、銷售及貯藏過程中存在冷鏈斷鏈、裝卸貨物、冷庫本身溫度不穩(wěn)定等問題,會(huì)造成環(huán)境溫度波動(dòng)1~5 ℃,甚至更高的情況,這可能導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生變化,造成食品浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失[11-12]。冰溫保鮮技術(shù)具有冰溫帶較窄、對貯藏設(shè)備的控溫要求較高等特點(diǎn)或難點(diǎn),冰點(diǎn)附近發(fā)生溫度波動(dòng)可能會(huì)使食品出現(xiàn)凍融循環(huán)等問題,使保鮮技術(shù)難以達(dá)到預(yù)期效果。國內(nèi)外對于生鮮肉貯藏過程中溫度波動(dòng)的研究大多集中于冷藏、冷凍2種方式[13-14],而冰溫貯藏生鮮肉的研究大多建立在默認(rèn)的恒定冰溫條件下[15-16],缺乏對冰溫環(huán)境溫度的精準(zhǔn)監(jiān)控,且普通冷庫或冷藏設(shè)施達(dá)不到冰溫庫的設(shè)計(jì)要求[8],生鮮肉的冰溫保鮮研究尚不系統(tǒng)。
因此,本研究選取豬背最長肌作為研究對象,模擬3種溫度波動(dòng)[-1 ℃、(-1±3) ℃、(-1±5) ℃]周期性變化,并對環(huán)境溫度進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控,通過菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)、感官評(píng)價(jià)及揮發(fā)性有機(jī)化合物的測定,探究不同溫度波動(dòng)下的生鮮豬肉品質(zhì)變化,了解溫度波動(dòng)對冰溫貯藏生鮮豬肉貨架期的影響,為生鮮肉新型冷鏈物流體系的建設(shè)和發(fā)展提供參考依據(jù)。
供試材料所用15條背最長肌購于江蘇某超市,每條約(3.0±0.2)kg,去除脂肪及結(jié)締組織,每條背最長肌切成大小形狀相似的塊狀,每塊約200 g。
ICP 260低溫培養(yǎng)箱購于德國Menmert公司;精創(chuàng)RC-4溫度記錄儀購于江蘇精創(chuàng)股份有限公司;Kjeltec 8200 FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀購于上海瑞玢有限公司;菌落計(jì)數(shù)儀購于法國InterScience公司;氣相離子遷移譜(GC-IMS,K1160)購于濟(jì)南海能儀器股份有限公司。
1.2.1 溫度波動(dòng)設(shè)計(jì)將分割后樣品置于低溫培養(yǎng)箱中貯藏。試驗(yàn)溫度波動(dòng)組設(shè)置如下:1)對照組:-1 ℃;2)波動(dòng)組:(-1±3) ℃(按-1、2、-1、-4、-1 ℃循環(huán)波動(dòng));(-1±5) ℃(按-1、4、-1、-6、-1 ℃循環(huán)波動(dòng))。其中處理組溫度波動(dòng)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式,每12 h調(diào)節(jié)1次。樣品每隔3 d取樣進(jìn)行指標(biāo)測定,每個(gè)指標(biāo)5個(gè)重復(fù)。
1.2.2 貯藏溫度監(jiān)測貯藏過程中使用便攜式溫度計(jì)對培養(yǎng)箱環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,每隔1 h自動(dòng)記錄1次。
1.2.3 菌落總數(shù)測定菌落總數(shù)測定參照《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定:GB 4789.2—2016》方法進(jìn)行。細(xì)菌生長數(shù)據(jù)利用Baranyi方程建立不同條件下細(xì)菌的生長動(dòng)力學(xué)模型,并預(yù)測產(chǎn)品到達(dá)《分割鮮、凍豬瘦肉:GB/T 9959.2—2008》標(biāo)準(zhǔn)的限量值6 lg(CFU·g-1)的貯藏時(shí)間。
1.2.4 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量測定參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定:GB 5009.228—2016》中的自動(dòng)凱氏定氮法進(jìn)行。
1.2.5 感官評(píng)定感官評(píng)定根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 肉和肉制品感官評(píng)定規(guī)范:GB/T 22210—2008》,并采用彭濤[17]的方法稍做修改,具體感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示,由8位感官評(píng)定小組成員分別對生鮮豬肉的色澤、氣味、質(zhì)地及組織液狀態(tài)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。
1.2.6 揮發(fā)性有機(jī)化合物測定采用氣相-離子遷移譜法(GC-IMS)測定0、12、21 d樣品中的揮發(fā)性有機(jī)化合物。稱取樣品2 g置于20 mL頂空瓶中,磁帽密閉封口后放置在儀器進(jìn)樣區(qū)等待測定。儀器采用振蕩加熱方式;60 ℃孵育10 min;孵育轉(zhuǎn)速500 r·min-1;進(jìn)樣針溫度85 ℃;進(jìn)樣量500 μL。重復(fù)數(shù)為5。
GC條件:FS-SE-54-CB-1型色譜柱(15 m×0.53 mm,1 μm),色譜柱柱溫為60 ℃,載氣N2;流速150 mL·min-1。載氣流速2 mL·min-1保持2 min,8 min內(nèi)線性增至15 mL·min-1,10 min內(nèi)增至 80 mL·min-1,15 min 至130 mL·min-1,最后5 min 145 mL·min-1。IMS條件:漂移管溫度45 ℃;漂移氣N2;流速150 mL·min-1;壓力1.381 kPa;IMS探測器溫度45 ℃。
表1 生鮮豬肉感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of fresh pork
圖1 不同溫度波動(dòng)下實(shí)際環(huán)境溫度監(jiān)測Fig.1 Monitoring of actual environmental temperature under different temperature fluctuations
圖2 不同溫度波動(dòng)對生鮮豬肉冰溫貯藏過程中菌落總數(shù)的影響Fig.2 Effect of different temperature fluctuations on total viable counts of fresh pork during ice-temperature storage 不同小寫字母表示同一貯藏時(shí)間不同組之間差異顯著(P<0.05)。下同。Different lowercase letters indicate significant differences at 0.05 level between different groups of the same storage time. The same as follows.
各組不同環(huán)境溫度變化如圖1所示,對照組(-1 ℃)溫度穩(wěn)定在(-1±1) ℃,每隔約5 h培養(yǎng)箱溫度會(huì)出現(xiàn)短暫的波動(dòng)(-1~1 ℃),時(shí)間約為30 min;(-1±3) ℃組環(huán)境最高溫度為2.0 ℃,最低溫度為-4.1 ℃;(-1±5) ℃組最高溫度為4.9 ℃,最低溫度為-6.0 ℃,波動(dòng)組不同溫度階段均可保持約12 h,達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)模擬的預(yù)期。
由圖2可知:3種溫度波動(dòng)條件下的樣品貯藏前9 d微生物數(shù)量增長緩慢,菌落總數(shù)之間無顯著差異(P>0.05)。貯藏9 d,各組微生物數(shù)量均明顯增長,貯藏15 d,(-1±5) ℃組的菌落總數(shù)(106.03CFU·g-1)顯著高于對照組(P<0.05),達(dá)到食品腐敗閾值;貯藏18 d時(shí),其他2組的菌落總數(shù)也超過《分割鮮、凍豬瘦肉:GB/T 9959.2—2008》規(guī)定的上限值106CFU·g-1。貯藏過程中,同一貯藏時(shí)間(-1±3) ℃與(-1±5) ℃ 2組的菌落總數(shù)無顯著差異。由Baranyi模型預(yù)測結(jié)果(圖3)可知,-1 ℃組、(-1±3) ℃組和(-1±5) ℃組樣品菌落總數(shù)達(dá)到106CFU·g-1的時(shí)間分別為17.4、15.7和14.9 d,與對照組相比,(-1±3) ℃與(-1±5) ℃波動(dòng)使生鮮豬肉貨架期縮短2~3 d,說明溫度波動(dòng)會(huì)加快生鮮豬肉中微生物的生長繁殖。
由圖4可知:樣品初始TVB-N含量為8.30~8.91 mg·100 g-1。貯藏前12 d,樣品中TVB-N含量增加較緩慢,12 d后各組TVB-N含量顯著增加,其中-1 ℃組顯著低于(-1±3) ℃和(-1±5) ℃2個(gè)波動(dòng)組,但(-1±3) ℃與(-1±5) ℃2組之間無顯著差異。在貯藏末期(21 d),3組樣品TVB-N含量均超過《鮮(凍)畜、禽產(chǎn)品:GB 2707—2016》規(guī)定的上限值15 mg·100 g-1,(-1±5) ℃組的TVB-N含量顯著高于-1 ℃組。結(jié)果表明,穩(wěn)定的冰溫貯藏能延緩TVB-N的生成。
圖3 不同溫度波動(dòng)情況下冰溫貯藏生鮮豬肉的 微生物生長動(dòng)力學(xué)曲線Fig.3 Microbial growth kinetic curves of fresh pork under different temperature fluctuations during ice-temperature storage
圖4 不同溫度波動(dòng)對生鮮豬肉冰溫貯藏過程中 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)含量的影響Fig.4 Effect of different temperature fluctuations on total valatile basic nitrogen(TVB-N)content of fresh pork during ice-temperature storage
圖5 不同溫度波動(dòng)情況對生鮮豬肉冰溫貯藏過程中感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of different temperature fluctuations on sensory quality of fresh pork during ice-temperature storage雷達(dá)圖由各組數(shù)據(jù)平均值組成。The radar chart is composed of the average values of each set of data.
由圖5可知:貯藏初期生鮮豬肉顏色鮮紅有光澤,指壓后可較快恢復(fù)原狀,滲出液澄清。貯藏6 d后,(-1±5) ℃組的氣味、質(zhì)地及組織液狀態(tài)等評(píng)分與其他2組存在差異,尤其是質(zhì)地評(píng)分顯著低于其他 2組。貯藏12 d時(shí),3組樣品的感官分值的顯著降低,(-1±3) ℃與(-1±5) ℃組樣品已有輕微腐敗味出現(xiàn),氣味分值均顯著低于-1 ℃組,滲出液的渾濁程度顯著高于-1 ℃組。貯藏15 d時(shí),-1 ℃組樣品出現(xiàn)輕微異味,感官評(píng)分顯著下降,而(-1±3) ℃與(-1±5) ℃波動(dòng)組異味均較明顯,樣品表面顏色變暗,彈性變差,不被消費(fèi)者所接受。貯藏18 d后,3組樣品表面黏稠且伴隨酸敗異味,滲出液渾濁,氣味、組織狀態(tài)等均達(dá)不可接受程度。由此可知:-1 ℃、(-1±3) ℃與(-1±5) ℃組的生鮮豬肉貨架期分別約為15、12、12 d,穩(wěn)定的冰溫貯藏溫度能較好地保持生鮮豬肉的感官品質(zhì)。
由感官評(píng)價(jià)結(jié)果可知,貯藏過程中各組樣品的感官品質(zhì)主要變化時(shí)間點(diǎn)為12 d,12 d后各組樣品出現(xiàn)不同程度的腐敗變質(zhì)現(xiàn)象,其中以氣味變化最為顯著。因此,本試驗(yàn)進(jìn)一步探究豬肉分別在貯藏0、12、21 d 時(shí)揮發(fā)性有機(jī)化合物的變化。由GC-IMS分析結(jié)果(表2)可知,新鮮豬肉中的揮發(fā)性有機(jī)化合物主要包括醇類(1-丁醇、2-乙基己醇)、醛類(己醛、丙醛、丁醛等)、酮類(丁二酮、2-戊酮等)、酯類(乙酸乙酯、丙酸乙酯)等有機(jī)化合物。貯藏12 d的樣品共定性出19種物質(zhì),其中醇類3種,醛類4種,酮類6種,酯類3種及3種其他類有機(jī)化合物。與0 d樣品相比,貯藏12 d豬肉中1-丁醇、丁醛、丁二酮、2-戊酮、2-庚酮、乙酸乙酯含量顯著增加,這些物質(zhì)含量的變化可能是引起12 d豬肉樣品與新鮮豬肉氣味差異的原因。主成分分析結(jié)果(圖6)可以看出,貯藏12 d時(shí),2個(gè)波動(dòng)組與-1 ℃組間的揮發(fā)性有機(jī)化合物出現(xiàn)顯著差異,但2個(gè)波動(dòng)組樣品之間揮發(fā)性有機(jī)化合物差異較小,這與感官評(píng)價(jià)的結(jié)果是一致的。結(jié)合指紋圖譜(圖6-A)可以看出,貯藏12 d時(shí),(-1±3) ℃與(-1±5) ℃2個(gè)波動(dòng)組中2-庚酮、丁醛、乙酸異戊酯、乙酸異丙酯、α-蒎烯、苯乙烯、2-甲基吡嗪等物質(zhì)含量顯著高于-1 ℃組,這些物質(zhì)含量的增加可能是引起2個(gè)波動(dòng)組與-1 ℃組氣味差異的主要原因。貯藏21 d時(shí),豬肉中的1-戊醇、乙酸異戊酯、乙酸異丙酯、α-蒎烯、苯乙烯含量顯著高于12 d,另外,豬肉中1-丁醇、丁醛、丙醛、丁二酮、2-戊酮、乙酸乙酯含量隨著貯藏時(shí)間的增加而顯著增加。貯藏21 d,各組樣品感官上均已不再被消費(fèi)者接受,但由圖6-B主成分分析圖可以看出,21 d對照組樣品的揮發(fā)性有機(jī)化合物與波動(dòng)組之間有顯著差異,這可能與豬肉的腐敗程度有關(guān),進(jìn)一步說明溫度波動(dòng)會(huì)影響豬肉的氣味,其變化在貯藏中后期較顯著。
表2 不同溫度波動(dòng)對冰溫貯藏生鮮豬肉中揮發(fā)性有機(jī)化合物的影響Table 2 Effect of different temperature fluctuations on volatile organic compounds of fresh pork during ice-temperature storage
續(xù)表2 Table 2 continued
圖6 不同溫度波動(dòng)下生鮮豬肉中揮發(fā)性有機(jī)化合物的指紋圖譜(A)和主成分分析圖(B)Fig.6 The fingerprints(A)and principal component(PC)analysis(B)of volatile organic compounds of fresh pork under different temperature fluctuations1-12:-1 ℃,12 d;3-12:(-1±3) ℃,12 d;5-12:(-1±5) ℃,12 d;1-21:-1 ℃,21 d;3-21:(-1±3) ℃,21 d;5-21:(-1±5) ℃,21 d.
隨著冷鏈政策的完善及冷鏈技術(shù)的發(fā)展,冰溫保鮮在冷鏈物流中的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。而在實(shí)際應(yīng)用中,對于冰點(diǎn)附近溫度貯藏的食品而言,環(huán)境溫度波動(dòng)對食品品質(zhì)的影響可能更大。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)冰溫貯藏溫度為-1 ℃組、(-1±3) ℃組與(-1±5) ℃組3種貯藏條件的溫度波動(dòng)范圍分別為-1.5~0.5 ℃、-4~2 ℃,-6~4 ℃,根據(jù)Ding等[18]測定的豬背肌冰點(diǎn)[(-1.98±0.19)℃]結(jié)果可知,本研究中2個(gè)波動(dòng)組溫度始終在豬肉冰點(diǎn)上下波動(dòng)。
在生鮮肉貯藏過程中,微生物是影響肉品品質(zhì)的重要因素,而貯藏溫度和時(shí)間與微生物的生長繁殖息息相關(guān)[19]。貯藏前期各組樣品之間菌落總數(shù)無顯著差異,但貯藏15 d后,溫度波動(dòng)對豬肉菌落總數(shù)的影響顯著,溫度波動(dòng)變化加快了豬肉菌落總數(shù)的增加,可能是因?yàn)椴▌?dòng)過程的溫度升高使微生物生長更活躍[20]。李建雄等[7]研究表明冰溫貯藏可顯著延長豬肉貨架期,-2.5~0.5 ℃波動(dòng)冰溫下的豬肉貨架期比穩(wěn)定(-1±0.5) ℃樣品貨架期縮短5 d,本研究結(jié)果與之相似。揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)是表征鮮肉新鮮度的重要指標(biāo)。貯藏12 d后,波動(dòng)組的TVB-N值顯著高于對照組,這和細(xì)菌總數(shù)的變化是一致的,微生物生長促進(jìn)蛋白的分解,生成大量氨及胺類物質(zhì),造成樣品TVB-N值的增加[1]。另外,凍融循環(huán)可能產(chǎn)生重結(jié)晶,破壞樣品的組織結(jié)構(gòu),釋放出大量溶酶體,加快蛋白的分解,促進(jìn)鮮肉的腐敗[21]。Deng等[22]和傅麗麗等[20]研究均表明溫度波動(dòng)對肉的TVB-N值影響較大,本研究結(jié)果與之相一致。
本研究感官結(jié)果表明,各組樣品在貯藏12 d后感官品質(zhì)發(fā)生變化,-1 ℃、(-1±3) ℃與(-1±5) ℃組的生鮮豬肉貨架期分別為15、12、12 d。許立興等[23]研究中鴨胸肉在-1 ℃冰溫貯藏20 d后菌落總數(shù)才達(dá)到1.7×105CFU·g-1,但其感官評(píng)分已顯著降低,本研究結(jié)果與之相似。各組樣品貯藏12 d后的感官差異主要體現(xiàn)在氣味上,因此,我們進(jìn)一步對樣品進(jìn)行了揮發(fā)性有機(jī)化合物的測定。鮮肉貯藏過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物主要來源于新鮮肉本身表征的風(fēng)味物質(zhì)、內(nèi)源酶分解產(chǎn)生,及微生物利用肉中蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物產(chǎn)生[24]。本研究測定新鮮豬肉中揮發(fā)性有機(jī)物包括醇、醛、酮、酯及其他物質(zhì),其中 2,3-丁二酮、己醛、壬醛及1-丙醇與Soncin等[25]和Martin等[26]檢測出的物質(zhì)種類一致。揮發(fā)性有機(jī)化合物對豬肉整體氣味的影響取決于物質(zhì)的組成、閾值及含量[27]。貯藏12 d的(-1±3) ℃、(-1±5) ℃ 2個(gè)波動(dòng)組與-1 ℃組之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物存在顯著差異,這與感官評(píng)價(jià)結(jié)果是一致的,造成這種現(xiàn)象的原因可能與2-庚酮、丁醛、乙酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸異丙酯、α-蒎烯、苯乙烯、2-甲基吡嗪等物質(zhì)含量增加有關(guān)。醛類作為脂肪降解的產(chǎn)物,一般閾值較低[28],短鏈的醛往往具有強(qiáng)烈的刺激性氣味[24-25]。酮類物質(zhì)與肉品的脂質(zhì)氧化有關(guān)[29],Argyri等[30]發(fā)現(xiàn)碎牛肉中的2-戊酮、2-庚酮等揮發(fā)性有機(jī)化合物含量與其變質(zhì)程度呈正相關(guān),表明這些化合物可能作為潛在的肉類腐敗指標(biāo)。戊酮具有燒烤味和甜味[31],2-庚酮與奶酪味、水果味及刺激性氣味有關(guān)[32]。孟維一等[33]指出豬肉中吡嗪類化合物閾值較低,具有堅(jiān)果和燒烘烤味。當(dāng)這些揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度超過閾值后會(huì)產(chǎn)生異味,產(chǎn)品不被消費(fèi)者所接受[34]。顧賽麒等[24]研究中將辛烷、戊醛、丁酸等物質(zhì)作為豬肉腐敗的特征揮發(fā)物,這和本研究結(jié)果有差別,可能與豬肉品種、試驗(yàn)參數(shù)不同有關(guān)。酯是通過肉類中的醇和羧酸酯化而形成[35-36],這可能與微生物的生長代謝有關(guān)[37],Yano等[38]研究發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯出現(xiàn)在豬肉腐敗的初始階段,其含量隨著豬肉腐敗程度的增加而增加,這與本研究結(jié)果是一致的。
綜合以上分析,溫度波動(dòng)會(huì)對生鮮豬肉的品質(zhì)及貨架期造成影響,與-1 ℃組相比,溫度波動(dòng)[(-1±3) ℃、(-1±5) ℃組]加快了豬肉中微生物的生長、TVB-N值的增加及感官品質(zhì)的劣變,但(-1±3) ℃和(-1±5) ℃2個(gè)波動(dòng)組的菌落總數(shù)、TVB-N值及感官等指標(biāo)在貯藏中后期無顯著差異。穩(wěn)定的-1 ℃冰溫條件更有利于保持生鮮豬肉的品質(zhì),延長產(chǎn)品貨架期。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2023年1期