李莎莎,計(jì)紅芳,*,張令文,武勝龍,韓西平,陳復(fù)生,馬漢軍
1(河南科技學(xué)院 食品學(xué)院,河南 新鄉(xiāng),453003) 2(河南工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站,河南 鄭州,450001)
冰溫保鮮是將食品置于 0 ℃以下,冰點(diǎn)以上溫度區(qū)域(冰溫帶)內(nèi)進(jìn)行貯藏[1]。冰溫貯藏可以抑制酶的活性與微生物繁殖,從而最大限度地保持食品新鮮度,減少汁液流失,減緩蛋白變性,延長食品貨架期,被認(rèn)為是繼冷藏與氣調(diào)保鮮之后的第三代保鮮技術(shù)[2]。近年來,已有學(xué)者研究了冰溫貯藏對(duì)雞肉品質(zhì)與貨架期的影響[3-4]。葛慶聯(lián)等、邵磊等研究表明,冰溫保鮮能很好地控制雞肉菌落總數(shù)和TVB-N,延緩pH值升高,可將保鮮期延長至10 d左右[5-6]。許立興等研究發(fā)現(xiàn),雞肉在-1 ℃貯藏至18 d時(shí),細(xì)菌總數(shù)、TVB-N、pH均符合國家二級(jí)鮮肉標(biāo)準(zhǔn)。-1 ℃冰溫較4 ℃冷藏能更好地延緩雞肉腐敗變質(zhì),使保鮮期延長13 d[7]。CLAVSSEN等根據(jù)菌落總數(shù)及其質(zhì)量限量標(biāo)準(zhǔn)(<1×107CFU/g)的結(jié)果,證實(shí)冰溫雞肉的貨架期比冷藏條件能延長50%[8]。然而,雞肉在冰溫貯藏期間品質(zhì)及理化性質(zhì)的變化都與內(nèi)部水分活動(dòng)狀態(tài)與遷移情況有關(guān)。此外,冰溫貯藏期間,雞肉組織結(jié)構(gòu)的變化情況,也鮮有報(bào)道。低場核磁共振(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)是一種快速無損的光譜檢測手段,多數(shù)以氫核為研究對(duì)象來檢測肉品中氫原子核在磁場中弛豫特征,進(jìn)而獲取肉品水分分布信息,是國際上在微觀層面用于研究肉品中水分狀態(tài)及分布情況的先進(jìn)技術(shù)[9]。掃描電鏡(scanning electron microscope, SEM)可直接利用樣品表面材料物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像,也是一種微觀形貌觀察的常用手段。因此,本文以4 ℃冷藏為對(duì)照,研究雞肉在-1.5 ℃冰溫貯藏過程中雞肉品質(zhì)的變化,以及水分分布狀態(tài)與遷移、微觀結(jié)構(gòu)的變化等,以期為延長雞肉保鮮期、開發(fā)新型雞肉保鮮方式提供理論參考。
白羽雞日齡 40~45 d,體重約(1.6±0.12)kg,購于河南省新鄉(xiāng)市洪門菜市場。宰殺前12~24 h停止喂食,僅喂水,宰殺后20 min內(nèi)迅速進(jìn)入無菌室,4 ℃ 環(huán)境下對(duì)雞肉進(jìn)行無菌分割,取雞胸肉,每份200 g左右裝入保鮮袋,排出袋內(nèi)空氣再裝入自封袋,分別放入4 ℃、-1.5 ℃貯藏,隔天取樣,測各項(xiàng)指標(biāo)。
1,1,3,3-四乙氧基丙烷、三氯甲烷、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、2-硫代巴比妥酸、MgO、H3BO3、HCl、無水乙醇、平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、NaCl、25%戊二醛,均為分析純。
YP5002電子天平,上海佑科儀器儀表有限公司;DZKW-4恒溫水浴鍋,北京中興偉業(yè)儀器有限公司;TGL-15B高速離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;AD200L-P型分散均質(zhì)機(jī),上海昂尼儀器儀表有限公司; WFJ 7200型紫外可見分光光度計(jì),上海尤尼柯儀器有限公司;TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro Systems公司;SPX-150-C恒溫恒濕培養(yǎng)箱,上?,槴\實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;CR-400色差儀,日本Konica Minolta公司;Quanta 200掃描電子顯微鏡,美國FEI公司;PQ001臺(tái)式NMR分析儀,上海紐邁電子有限公司。
1.3.1 色澤的測定
采用CR-400精密色差儀,以標(biāo)準(zhǔn)白板作為對(duì)照進(jìn)行樣品色差測定,每組隨機(jī)取3塊平行樣品,每塊樣品在固定的某一表面隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)測定,記錄L*、a*和b*值,分別為亮度指數(shù)、紅度指數(shù)和黃度指數(shù)[10]。
1.3.2 持水性的測定
參照許立興等法[7],計(jì)算如公式(1)。
(1)
式中:m,由樣貯存前質(zhì)量;m2,由樣貯存后蒸煮離心后質(zhì)量。
1.3.3 硬度與彈性的測定
參照ZHOU等法并稍作修改[11]。采用TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀對(duì)樣品(Φ2 cm×2 cm)進(jìn)行測試,使用直徑為50 mm的圓柱形探頭(P50),參數(shù)如下:測試前速、測試速度、測后速度均為2 mm/s,壓縮樣品高度為40%,時(shí)間5 s,觸發(fā)類型為自動(dòng),觸發(fā)力20 g。相關(guān)參數(shù)為硬度、彈性。每組樣品測定10次求平均值。
1.3.4 TBA值的測定
參照向雅芳等法并稍作修改[12]。取搗碎的雞肉10 g,加50 mL 75 g/L的三氯乙酸混合液,均質(zhì),雙層濾紙過濾,取濾液5 mL加5 mL TBA混勻加塞,90 ℃水浴40 min,冷卻1 h加5 mL三氯甲烷,搖勻靜置分層,上清液532 nm測吸光度。如式(2)所示。
(2)
式中:m1,丙二醛質(zhì)量,mg;m2,樣品質(zhì)量,kg。
1.3.5 TVB-N值的測定
參照《GB 5009.228—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中揮發(fā)性鹽基氮的測定》[13]。
1.3.6 菌落總數(shù)的測定
參照《GB 4789.2—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢測菌落總數(shù)測定》[14]。
1.3.7 NMR自旋-自旋馳豫時(shí)間(T2)的測定
參考邵俊花等法并稍做改動(dòng)[15]。質(zhì)子共振頻率22 MHz,測量溫度32 ℃。將約2 g樣品放入直徑為15 mm核磁管中。T2用CPMG序列進(jìn)行測量。參數(shù):η值(90°脈沖和180°脈沖之間時(shí)間)為200 μs,重復(fù)掃描32次,間隔時(shí)間為110 ms,得到12 000個(gè)回波。每組樣品測定5次求平均值。
1.3.8 微觀結(jié)構(gòu)的測定
將肉樣垂直肌纖維方向切成小塊(3 mm×3 mm×3 mm),用質(zhì)量濃度為25 g/L的戊二醛(pH 6.8)浸泡,過夜固定。先用0.1 mol/L pH 6.8的磷酸緩沖液洗3次, 每次10 min。然后分別使用體積分?jǐn)?shù)50%~90%的乙醇脫水,每次10 min,再用無水乙醇進(jìn)行脫水,每次10 min, 共 3次。最后,采用氯仿進(jìn)行脫脂1 h,再用無水乙醇與叔丁醇混合液(V(無水乙醇)∶V(叔丁醇)=1∶1)以及叔丁醇各進(jìn)行1次置換,每次為15 min。真空干燥后進(jìn)行掃描觀察[16]。
由表1可知,-1.5 ℃貯藏的20 d內(nèi),雞肉L*值在51.66~54.09,變化趨勢相對(duì)比較穩(wěn)定,但整體高于4 ℃貯藏的L*值。4 ℃貯藏L*值的變化趨勢波動(dòng)較大,大體呈先升高后下降趨勢,4 ℃貯藏4 d雞肉的L*值上升至最高,為57.77,是-1.5 ℃貯藏4 d的1.09倍。這可能是因?yàn)殡S貯藏時(shí)間的延長,雞肉的肌纖維結(jié)構(gòu)逐漸遭到破環(huán),蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)收縮,與蛋白質(zhì)結(jié)合的水游離出來,水分積于雞肉表面,導(dǎo)致對(duì)光的反射能力增強(qiáng)[17]。4 ℃貯藏6 d時(shí)L*值為51.22,顯著下降(P<0.05),這可能是因?yàn)榘l(fā)生了脂肪氧化和色素降解反應(yīng)等,使雞肉表面顏色發(fā)暗[18],或者是肌紅蛋白與氧氣結(jié)合生成褐色的高鐵肌紅蛋白,導(dǎo)致貯藏后期L*值下降,與劉茵茵等[19]研究結(jié)果基本一致。
雞肉在-1.5 ℃和4 ℃貯藏期間,a*值變化趨勢大體相似,均呈先升高后降低趨勢,且4 ℃條件下的a*值高于-1.5 ℃。貯藏前期,雞肉中的肌紅蛋白與包裝袋中殘留少量氧氣結(jié)合生成鮮紅色不穩(wěn)定的氧合肌紅蛋白,從而使a*值增大[7];隨貯藏時(shí)間延長,脂肪氧化產(chǎn)生的自由基破壞了高鐵肌紅蛋白還原酶,導(dǎo)致高鐵肌紅蛋白增多,雞肉從鮮紅色變?yōu)楹稚?,a*值變小[7]。-1.5 ℃和4 ℃貯藏期間雞肉的b*值變化趨勢和a*值變化趨勢相類似。
表1 4 ℃和-1.5 ℃貯藏過程中雞肉色澤、硬度和彈性的變化Table 1 Change in color, hardness and springiness of chicken during stored at 4 ℃ and -1.5 ℃
注:大寫字母表示4 ℃條件下指標(biāo)差異顯著性(P<0.05);小寫字母表示-1.5 ℃條件下指標(biāo)差異顯著性(P<0.05)。
由圖1可知,隨貯藏時(shí)間的延長,-1.5 ℃和4 ℃ 條件下雞肉持水性呈下降趨勢,且-1.5 ℃的持水性明顯高于4 ℃。4 ℃貯藏8 d的雞肉持水性與貯藏0 d的相比下降了7.06%,而-1.5 ℃貯藏14 d下降了7.36%,16 d下降了10.21%。OLSSON等報(bào)道了蛋白水解可造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)松散,使細(xì)胞內(nèi)水分向細(xì)胞外擴(kuò)散,汁液流失率增加,同時(shí)細(xì)菌產(chǎn)生的酶也能加大蛋白水解程度[20]。隨貯藏時(shí)間的延長,微生物的迅速增殖進(jìn)一步加快了蛋白水解與細(xì)胞破壞的速度,汁液流失率升高,使雞肉的持水能力下降[21]。低溫能夠抑制微生物生長,因此與4 ℃相比,-1.5 ℃貯藏雞肉的持水性下降相對(duì)較為緩慢。
圖1 貯藏過程中雞肉持水性變化Fig.1 Changes in water holding capacity of chicken during storage
由表1可知,在貯藏過程中雞肉的硬度總體呈先降低后升高再下降趨勢。4 ℃和-1.5 ℃均在貯藏第2天開始下降,造成這種現(xiàn)象的原因,可能是肉的成熟過程導(dǎo)致肌原纖維的肌動(dòng)蛋白被分離,包圍在每個(gè)肌原纖維周圍的肌質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)崩潰,可溶性肌漿蛋白大部分被分解,成熟期間肉的嫩度增加,硬度下降[22];第4天達(dá)到最大值,分別為4 ℃與-1.5 ℃的4 197 g、4 541 g,隨后下降,可能是由于肌肉在內(nèi)源性蛋白酶和微生物的作用下,肌原纖維結(jié)構(gòu)變得松軟[23],致使雞肉硬度降低,但-1.5 ℃貯藏雞肉的硬度始終高于4 ℃貯藏的雞肉硬度。
彈性反映一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)形變的能力。雞肉的彈性隨時(shí)間的延長呈下降趨勢,且-1.5 ℃明顯高于4 ℃。4 ℃條件下雞肉彈性在第4天以后降幅較大(P<0.05),貯藏第8天與貯藏0 d的彈性相比,下降了10.06%;-1.5 ℃貯藏前期雞肉彈性下降較為緩慢,第16天后急速下降(P<0.05),貯藏第18天與貯藏0 d的彈性相比下降了10.8%。可見,冰溫貯藏可以良好保持雞肉的硬度與彈性。
TBA值可以用來反映肉類脂肪的氧化程度,TBA值越大,說明脂肪的氧化程度越高,酸敗也就越嚴(yán)重[24]。如圖2所示,雞肉在貯藏過程中TBA值呈上升趨勢,且4 ℃明顯高于-1.5 ℃。在貯藏第8天時(shí),4 ℃和-1.5 ℃的TBA值分別為貯藏0 d雞肉的2.96、2.52倍,可能是因?yàn)橘A藏期間肉中的脂肪與袋中的氧氣結(jié)合發(fā)生氧化酸敗,脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的二級(jí)產(chǎn)物顯著升高,致使TBA值升高。SRINIVASAN等認(rèn)為,脂肪氧化程度的迅速增加可能與細(xì)胞釋放的氧化酶和促氧化劑有關(guān)[25]。-1.5 ℃貯藏12~20 d雞肉的TBA值趨于平穩(wěn)(P>0.05),可能是因?yàn)殡S著貯藏時(shí)間的延長,袋內(nèi)的氧氣逐漸消耗殆盡,脂肪酸敗反應(yīng)減弱。冰溫貯藏可以延緩雞肉的脂質(zhì)氧化,延長保質(zhì)期。
圖2 貯藏過程中雞肉TBA值的變化Fig.2 Changes in TBA of chicken during storage
TVB-N值已經(jīng)被世界上很多國家認(rèn)定為肉及肉制品腐敗變質(zhì)的有效指標(biāo),它是指動(dòng)物性食品在貯藏過程中,由于肌肉中內(nèi)源酶和細(xì)菌共同作用,蛋白被分解而產(chǎn)生的氨及胺類等堿性含氮物質(zhì),含量越高,蛋白分解變質(zhì)越嚴(yán)重[5]。由圖3可知,隨貯藏時(shí)間的延長,TVB-N值呈上升趨勢,4 ℃貯藏4 d,TVB-N值達(dá)到16.55 mg/100 g,已超出一級(jí)鮮度標(biāo)準(zhǔn)(<15 mg/100 g), 8 d時(shí)達(dá)到25.5 mg/100 g,明顯超出變質(zhì)肉國家標(biāo)準(zhǔn)(>25 mg/100 g); -1.5 ℃在2~14 d上升較為緩慢,第14天時(shí)達(dá)到14.96 mg/100 g,仍屬于一級(jí)鮮度范圍內(nèi),之后上升,第16天達(dá)到20.32 mg/100 g, 仍屬于二級(jí)鮮度(≤25 mg/100 g),第18天達(dá)到25.21 mg/100 g,輕微變質(zhì)。這是由于貯藏期間,微生物在營養(yǎng)豐富的雞肉上迅速生長繁殖,同時(shí)由于酶的共同作用,肉中蛋白質(zhì)被分解,產(chǎn)生氨及胺類等堿性含氮物質(zhì),并產(chǎn)生不愉快氣味,從而使鮮度大大降低[26]??梢姡u肉在4 ℃貯藏第6天時(shí)開始腐敗變質(zhì),而-1.5 ℃第18天 開始腐敗變質(zhì),表明冰溫貯藏能更好地保持雞肉的新鮮度,與冷藏相比,可使雞肉的貯藏期延長12 d左右。周梁等在研究豬肉冰溫貯藏過程中品質(zhì)變化時(shí)發(fā)現(xiàn),4 ℃貯藏條件下豬肉的TVB-N值在第7天時(shí)達(dá)到了20 mg/100 g,而冰溫處理第21天 TVB-N值僅為15 mg/100 g[27]。許立興等研究發(fā)現(xiàn),-1 ℃條件下貯藏雞肉的TVB-N含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于4 ℃貯藏雞肉的TVB-N含量[7],與本研究結(jié)果相一致。
圖3 貯藏過程中雞肉TVB-N值的變化Fig.3 Changes in TVB-N Values of chicken during storage
由圖4可知,冷藏和冰溫條件下雞肉的菌落總數(shù)均呈先降低后升高的趨勢。4 ℃貯藏4 d菌落總數(shù)為7×104CFU/g,第6天時(shí)菌落總數(shù)為5×106CFU/g,已超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鮮度范圍(≤106CFU/g);-1.5 ℃貯藏菌落總數(shù)增加緩慢,第16天時(shí)菌落總數(shù)為3.8×105CFU/g, 第18 天時(shí)菌落總數(shù)為1.5×106CFU/g,剛有變質(zhì)跡象。可能是因?yàn)殡u肉在屠宰、分割和包裝等過程中攜帶少量微生物,低溫環(huán)境能抑制微生物生長,菌落總數(shù)下降。隨貯藏時(shí)間的延長,雞肉組織松軟內(nèi)容物滲出,為微生物生長提供了有利的營養(yǎng)條件,菌落總數(shù)快速增長??梢?,冰溫貯藏能夠明顯抑制微生物生長繁殖,延長其貨架期[4]。邵磊等研究得出4 ℃與-1 ℃貯藏期間雞脯肉菌落總數(shù)的變化規(guī)律[6],與本文類似。
圖4 貯藏過程中雞肉菌落總數(shù)的變化Fig.4 Changes in total bacterial count of chicken during storage
雞肉在4 ℃與-1.5 ℃貯藏條件下的水分遷移變化,可通過質(zhì)子NMR測量自旋-自旋弛豫時(shí)間(T2)來反映。T2反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境,例如氫質(zhì)子所受的束縛力及自由度,與樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)[28]。結(jié)合水弛豫時(shí)間在0~10 ms,表征與大分子如蛋白等緊密結(jié)合的水,用T2b表示;T21和T22弛豫時(shí)間分別在10~100 ms和100~1 000 ms,表示不易流動(dòng)水和游離水,即肌纖維與膜之間不易流動(dòng)水和細(xì)胞外間隙能自由流動(dòng)的水[29]。由表2與表3可知,本試驗(yàn)出現(xiàn)3個(gè)特征峰,即T2b、T21和T22,隨貯藏時(shí)間的增加,4 ℃與-1.5 ℃貯藏的T2b、T21、T22均呈現(xiàn)出峰值向較長時(shí)間方向移動(dòng)的趨勢。T2越短,表明水與底物結(jié)合越緊密,T2越長,表明水分越自由[30]。弛豫時(shí)間的延長表示雞肉在貯藏過程中水分流動(dòng)性增強(qiáng),不易流動(dòng)水逐漸向自由水轉(zhuǎn)化,這可能與雞肉品質(zhì)不斷下降有關(guān)。對(duì)比2種貯藏溫度下T2各峰弛豫時(shí)間的大小與變化速率可以發(fā)現(xiàn),-1.5 ℃貯藏條件下雞肉的T2弛豫時(shí)間相對(duì)較短且變化緩慢。根據(jù)T2弛豫峰的積分面積可以估算氫質(zhì)子相對(duì)含量,因此水分含量的變化情況可用T2弛豫峰積分面積百分比來表示[31]。隨貯藏時(shí)間的增加,2種貯藏溫度下的P2b始終在0.5%~0.7%,且差異不顯著(P>0.05),表明結(jié)合水在雞肉體系中所占百分比極小,不是雞肉水分主要的存在形態(tài)。4 ℃與-1.5 ℃貯藏溫度下的P21持續(xù)下降,分別從84.17%下降到8 d 的68.16%與20 d的68.47%,而P22持續(xù)增加,分別從15.16%上升到8 d的31.36%與20 d的31.04%, 雞肉自由水含量的增加,直接導(dǎo)致了其保水性的下降。相對(duì)于4 ℃冷藏,-1.5 ℃冰溫貯藏可以更好維持雞肉的保水能力。朱丹實(shí)等研究了冰溫及冷藏對(duì)鯉魚水分遷移的影響,結(jié)果表明,相對(duì)于-2, 4 ℃貯藏下鯉魚肌肉內(nèi)部水分遷移更為劇烈[9]。
表2 4 ℃貯藏雞肉T2弛豫時(shí)間與峰面積百分比的變化趨勢Table 2 Change trendin T2 and peak area percentage of chicken stored at 4 ℃
注:同一列中不同小寫字母表示差異顯著(P< 0.05)。
注:同一列中不同小寫字母表示差異顯著(P< 0.05)。
由圖5可知,新鮮雞肉橫切面細(xì)胞大小均勻,結(jié)構(gòu)完整,相互間縫隙均勻一致。4 ℃貯藏6 d時(shí)細(xì)胞骨架蛋白內(nèi)結(jié)締組織開始降解,肌原纖維結(jié)構(gòu)部分模糊,細(xì)胞排列不整齊,肌原纖維的扭曲和收縮可能是由于失水以及蛋白酶的降解引起[32],貯藏8 d時(shí)細(xì)胞間隙變大,肌內(nèi)膜、肌束膜等肌原纖維內(nèi)部結(jié)締組織嚴(yán)重降解導(dǎo)致肌原纖維與肌節(jié)分離[33];冰溫貯藏前期雞肉組織形態(tài)完整,與貯藏0 d的雞肉相比,變化不大。貯藏18 d時(shí)細(xì)胞間結(jié)締組織開始降解,細(xì)胞間隙部分變大,到第20天肌原纖維結(jié)構(gòu)模糊,細(xì)胞排列不整齊。FUKUMA等研究南非大鯖、比目魚、紅海鯛魚在低溫保鮮時(shí)發(fā)現(xiàn),在保藏2 d后肌肉內(nèi)部構(gòu)成肌原纖維間結(jié)締組織的膠原蛋白開始降解,從而導(dǎo)致肌原纖維間的分離[34]。李俠等研究發(fā)現(xiàn),豬肉貯藏過程中肌節(jié)逐漸崩解并且發(fā)生收縮現(xiàn)象,肌纖維結(jié)構(gòu)的收縮將細(xì)胞內(nèi)的水分“擠出”,自由水含量增加,肌肉的保水性下降[35]。
圖5 貯藏過程中雞肉微觀結(jié)構(gòu)的變化Fig.5 Changes in microstructure of chicken during storage
在-1.5 ℃與4 ℃貯藏條件下,隨貯藏時(shí)間的延長,雞肉的L*、a*、b*值整體呈先升高后下降趨勢,但-1.5 ℃貯藏雞肉的L*值在整個(gè)貯藏期間變化趨勢較為平穩(wěn);雞肉的持水性、硬度、彈性總體下降;TBA值、TVB-N值、菌落總數(shù)均上升;T2b、T21、T22出峰值向較長時(shí)間方向移動(dòng),P21持續(xù)下降,P22持續(xù)增加,汁液流失增加;4 ℃貯藏8 d、1.5 ℃貯藏20 d時(shí)雞肉的細(xì)胞間隙變大,結(jié)締組織開始降解而變得模糊。-1.5 ℃貯藏雞肉各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的變化,均明顯優(yōu)于4 ℃。雞肉在4 ℃貯藏4 d和-1.5 ℃貯藏16 d時(shí),仍符合國家二級(jí)鮮肉的標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述,冰溫貯藏可明顯減緩微生物繁殖、細(xì)胞酶代謝,保持雞肉良好品質(zhì),使保鮮期延長12 d。