氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體殺菌對(duì)獅子頭保鮮效果的影響

郭依萍 李 冉 葉可萍 李仲情 陳永芳 張園園

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院國(guó)家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心/江蘇省肉類(lèi)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)

隨著人們對(duì)高品質(zhì)生活重視程度的提高，餐飲業(yè)在快節(jié)奏的生活中不斷變革，以現(xiàn)代餐飲業(yè)與食品加工業(yè)相融合的“中央廚房”也逐漸出現(xiàn)在大眾視野[1]。調(diào)理制品作為中央廚房生產(chǎn)的非終端產(chǎn)品[2]，主要通過(guò)適當(dāng)加工后以包裝或散裝形式于低溫條件下配送至餐館、食堂等地進(jìn)行儲(chǔ)存、銷(xiāo)售[3]，但由于食品本身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及微生物的影響，產(chǎn)品貨架期較短，嚴(yán)重制約了調(diào)理制品的市場(chǎng)發(fā)展。獅子頭是肉丸的一種，屬于淮揚(yáng)菜系，具有鮮香軟糯、肥瘦適中、食用方便等特點(diǎn)[4]，是深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)的調(diào)理肉制品之一[5]。因獅子頭本身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，微生物極易在其表面及內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖從而造成產(chǎn)品的腐敗變質(zhì)[6]。傳統(tǒng)熱殺菌技術(shù)，如巴氏殺菌、高溫殺菌和超高溫瞬時(shí)滅菌等易損害食品的營(yíng)養(yǎng)成分及感官品質(zhì)[7]。此外，市場(chǎng)上銷(xiāo)售的獅子頭主要采用彩袋或塑料袋等進(jìn)行簡(jiǎn)單包裝，不利于獅子頭的貯藏銷(xiāo)售及遠(yuǎn)距離運(yùn)輸流通[8]。如何在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下有效延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期，是制約獅子頭市場(chǎng)發(fā)展尤為關(guān)鍵的問(wèn)題。

新型非熱殺菌技術(shù)，包括超高壓、低溫等離子體、超聲等，作為目前國(guó)際食品行業(yè)蓬勃發(fā)展的加工技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于果蔬、谷物、水產(chǎn)品、肉制品等領(lǐng)域[9]。肉及肉制品經(jīng)非熱殺菌技術(shù)處理可以有效保持產(chǎn)品感官及食用品質(zhì)，延長(zhǎng)其貨架期[9-10]。低溫等離子體(cold plasma, CP)作為一種非熱殺菌技術(shù)，可以在常溫下通過(guò)電離氣體產(chǎn)生大量活性氧(reactive oxygen species, ROS)和活性氮(reactive nitrogen species, RNS)，從而抑制或殺滅產(chǎn)品表面的微生物[11]。與傳統(tǒng)熱處理滅菌方式相比，低溫等離子體技術(shù)具有處理溫度低、對(duì)營(yíng)養(yǎng)破壞少、能最大限度保持產(chǎn)品品質(zhì)、無(wú)毒副產(chǎn)品、成本低等優(yōu)點(diǎn)[12]。由于其快速有效的殺菌特性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已將其應(yīng)用到多種食品的殺菌保鮮中，如生鮮果蔬、肉類(lèi)及禽蛋制品[13]。Lee等[14]研究發(fā)現(xiàn)大氣壓低溫等離子體可以在不改變即食雞胸肉塊感官特性的同時(shí)顯著減少產(chǎn)品的細(xì)菌數(shù)量。馬虹兵等[15]研究表明低溫等離子可以有效殺滅橙汁和牛奶中的病原菌，且對(duì)維生素C及牛奶的氧化影響較小。氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging, MAP)通過(guò)在產(chǎn)品密封包裝前去除周?chē)目諝?，使用理想空?通常是混合氣體而不是單一類(lèi)型的氣體)代替，從而達(dá)到抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的作用[16-17]。李冉等[8]研究表明，40%CO2+60%N2氣調(diào)包裝可以顯著抑制獅子頭中微生物的增長(zhǎng)。汪春玲等[18]在氣調(diào)保鮮的基礎(chǔ)上結(jié)合低溫等離子體復(fù)合處理保鮮羅非魚(yú)片，發(fā)現(xiàn)在4℃條件下羅非魚(yú)的貯藏期可達(dá)到18 d，等離子體處理延緩了羅非魚(yú)的彈性驟變、揮發(fā)性鹽基氮的增長(zhǎng)及微生物的生長(zhǎng)繁殖。李天琪[19]研究表明低溫等離子體對(duì)氣調(diào)包裝的魷魚(yú)絲有明顯的殺菌效果，可以在保持即食魷魚(yú)絲品質(zhì)的同時(shí)達(dá)到減少微生物的目的。上述研究表明，低溫等離子體對(duì)食品微生物有殺滅作用，與氣調(diào)包裝協(xié)同作用對(duì)延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期有積極作用。但目前運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)對(duì)中式調(diào)理類(lèi)肉制品的殺菌處理研究仍然較少，氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體作用的保鮮效果更有待探索?；诖耍驹囼?yàn)以獅子頭為研究對(duì)象，采用40%CO2+60%N2氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體殺菌的方式對(duì)樣品進(jìn)行處理，優(yōu)化低溫等離子體的處理時(shí)間，通過(guò)菌落總數(shù)、揮發(fā)性鹽基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)、硫代巴比妥酸反應(yīng)物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)、感官評(píng)價(jià)、揮發(fā)性有機(jī)化合物等指標(biāo)，探究氣調(diào)包裝與低溫等離子體協(xié)同保鮮方式對(duì)獅子頭品質(zhì)及貨架期的影響，旨在為獅子頭保鮮技術(shù)的發(fā)展提供理論參考，并促進(jìn)中式調(diào)理類(lèi)肉制品市場(chǎng)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

獅子頭產(chǎn)品購(gòu)于江蘇省蘇食肉品有限公司，采樣前工廠已完成對(duì)樣品的微生物抽檢，將采集的獅子頭于3 h內(nèi)用冰盒送至實(shí)驗(yàn)室。

平板計(jì)數(shù)瓊脂(plate count agar, PCA)，北京陸橋技術(shù)股份有限公司；氧化鎂、硼酸、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸(trichloroacetic acid, TCA)，國(guó)藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司；甲基紅、溴甲酚綠指示劑，南京化學(xué)試劑股份有限公司；無(wú)菌均質(zhì)袋，青島海博生物技術(shù)有限公司；氯化鈉，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PRACTUM612-1CN分析天平，德國(guó)賽多利斯公司；SMART500氣調(diào)包裝機(jī)，西班牙ULMA公司；TW20恒溫水浴鍋，德國(guó)Julabo公司；Avanti J-26 S XP高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Beckman Coulter公司；Scan 1200 自動(dòng)影響分析菌落計(jì)數(shù)儀、BagMixer拍擊式均質(zhì)器，法國(guó)InterScience公司；STARER3100型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，上海奧豪斯儀器有限公司；Spectral Max M2e 多功能酶標(biāo)儀，美國(guó)MD公司；ICP500、ICP260培養(yǎng)箱，德國(guó)美墨爾特公司；K1160氣相離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS)，濟(jì)南海能儀器股份有限公司；SJF-H6殺菌釜，山東鼎泰盛機(jī)械科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理 將獅子頭樣品隨機(jī)分為5組，進(jìn)行如下處理：第1組為對(duì)照組，不做任何處理，采用原有普通彩袋包裝；第2組為MAP組(40%CO2+60%N2組)，僅采用40%CO2+60%N2進(jìn)行氣調(diào)包裝；另外3組作為低溫等離子體處理組，采用上述氣調(diào)包裝方式的同時(shí)利用低溫等離子體技術(shù)在85 kV電壓下分別處理3、6和9 min，標(biāo)記為MAP-3 min、MAP-6 min和MAP-9 min。在采樣當(dāng)天隨機(jī)選取經(jīng)過(guò)不同處理后的樣品進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，記為第0天，其余樣品置于4℃條件下貯藏，每周取樣進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定，直至樣品腐敗后停止試驗(yàn)。重復(fù)次數(shù)為3。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 菌落總數(shù) 菌落總數(shù)測(cè)定參照《GB 4789.2-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》[20]。微生物數(shù)量表示為log CFU·g-1。細(xì)菌生長(zhǎng)數(shù)據(jù)利用Baranyi方程擬合細(xì)菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型[21-22]，并預(yù)測(cè)產(chǎn)品達(dá)到《NYT 2073-2011調(diào)理肉制品加工技術(shù)規(guī)范》[23]中預(yù)加熱類(lèi)調(diào)理肉制品中細(xì)菌總數(shù)最高限量值5 log CFU·g-1的貯藏時(shí)間。

1.3.2.2 揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N) TVB-N含量測(cè)定參照《GB 5009.228-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定》[24]中的自動(dòng)凱氏定氮法。

1.3.2.3 硫代巴比妥酸值(TBARS) 參考曹辰辰等[25]的方法并稍加修改。取5 g獅子頭樣品，加入25 mL 7.5%三氯乙酸[含0.1%乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)]，勻漿30 s后5 000 r·min-1離心10 min，取上清液2 mL，并加入2 mL 0.02 mol·L-12-硫代巴比妥酸溶液，95℃高溫孵育30 min后取出靜置冷卻至室溫。取上清液于532 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。參考《GB 5009.181-2016 食品中丙二醛的測(cè)定》[26]中分光光度計(jì)法配制丙二醛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，并測(cè)定吸光度，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。TBARS值以每千克樣品中丙二醛(malondialdehyde, MDA)的毫克數(shù)表示。

1.3.2.4 感官評(píng)定 感官評(píng)定采用《GB/T 22210-2008食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 肉和肉制品感官評(píng)定規(guī)范》[27]并參考張志剛等[28]的研究方法，稍作修改。將貯藏后的獅子頭拿出恢復(fù)至室溫后，放置于白色陶瓷板上。由5位經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的感官評(píng)價(jià)人員組成感官評(píng)價(jià)小組，通過(guò)觸覺(jué)、視覺(jué)和嗅覺(jué)檢驗(yàn)對(duì)肉丸的色澤、外觀形態(tài)及氣味進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。每次感官評(píng)定在同一環(huán)境進(jìn)行，評(píng)定人員之間無(wú)交流。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 獅子頭品質(zhì)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of meatballs quality

1.3.2.5 揮發(fā)性有機(jī)化合物 采用GC-IMS分析獅子頭中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，參考杜超等[29]的方法并稍加修改。稱(chēng)取獅子頭樣品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)待測(cè)。儀器采用振蕩加熱方式；60℃孵育15 min；孵育轉(zhuǎn)速500 r·min-1； 進(jìn)樣針溫度85℃；進(jìn)樣量500 μL。

GC條件：采用FS-SE-54-CB-1型色譜柱(15 m×0.53 mm，1 μm)，柱溫保持在60℃。以純度為99.99%的氮?dú)鉃檩d氣，載氣流速以2 mL·min-1保持2 min，8 min內(nèi)線(xiàn)性增至15 mL·min-1， 10 min內(nèi)增至 80 mL·min-1，15 min內(nèi)增至130 mL·min-1， 最后5 min 增至150 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(cè)器溫度：45℃。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)使用SAS分析軟件進(jìn)行分析，采用單因素方差分析，使用Duncan’s多重比較進(jìn)行顯著性差異分析，當(dāng)P<0.05時(shí)，認(rèn)為有顯著性差異。使用GraphPad Prism 8軟件繪圖。揮發(fā)性物質(zhì)使用儀器配套軟件LAV(Laboratory Analytical Viewer)、GC×IMS Library Search進(jìn)行定性分析，以信號(hào)峰體積表示揮發(fā)性有機(jī)物相對(duì)含量，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。使用SPSS軟件對(duì)主成分特征值進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫等離子體處理對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中菌落總數(shù)的影響

由圖1-A可知，未經(jīng)氣調(diào)包裝和低溫等離子體處理的對(duì)照組樣品初始菌落總數(shù)為4.25 log CFU·g-1。貯藏第0天，MAP組與對(duì)照組之間無(wú)顯著差異，經(jīng)低溫等離子體處理后的獅子頭菌落總數(shù)可減少0.70～1.56 log CFU·g-1，顯著低于未經(jīng)低溫等離子體處理組。貯藏7 d時(shí)，對(duì)照組樣品菌落總數(shù)達(dá)到5.31 log CFU·g-1， 超過(guò)《NYT 2073-2011調(diào)理肉制品加工技術(shù)規(guī)范》[23]中規(guī)定的預(yù)加熱類(lèi)調(diào)理肉制品中細(xì)菌總數(shù)最高限量值(5 log CFU·g-1)，但MAP-6 min與MAP-9 min兩組的菌落總數(shù)還未達(dá)到4 log CFU·g-1， 顯著低于其他處理組。貯藏14 d時(shí)，對(duì)照組樣品菌落總數(shù)達(dá)6.84 log CFU·g-1，顯著高于其他處理組，MAP-9 min樣品菌落總數(shù)為4.91 log CFU·g-1，仍未超過(guò)調(diào)理肉制品菌落總數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)。隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，MAP-6 min與MAP-9 min兩組的菌落總數(shù)始終無(wú)顯著差異。如圖1-B、C所示，由Baranyi模型預(yù)測(cè)結(jié)果可知，對(duì)照組、MAP-6 min組及MAP-9 min組樣品菌落總數(shù)達(dá)到5 log CFU·g-1的時(shí)間分別為7.98、14.28、14.84 d 。由此表明，氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體處理可以有效降低獅子頭產(chǎn)品的初始細(xì)菌總數(shù)，在一定程度上延長(zhǎng)了獅子頭產(chǎn)品的貨架期。

2.2 低溫等離子體處理對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中TVB-N含量的影響

TVB-N是指動(dòng)物性食品由于酶和細(xì)菌的作用，在腐敗過(guò)程中使蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的氨以及胺類(lèi)等堿性含氨物質(zhì)，是表示食品新鮮度的指標(biāo)[30]。由圖2可知，貯藏初期，經(jīng)低溫等離子體處理后獅子頭的TVB-N含量與對(duì)照組之間無(wú)顯著差異。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組TVB-N含量不斷增加，對(duì)照組的TVB-N含量顯著高于其他處理組。貯藏7 d時(shí)，MAP組與低溫等離子體處理組的獅子頭TVB-N含量無(wú)顯著差異。貯藏21 d時(shí)，對(duì)照組的TVB-N含量達(dá)到19.96 mg·100g-1， 對(duì)照組與MAP組的TVB-N含量均顯著高于低溫等離子體處理組。MAP-6 min和MAP-9 min兩處理組的TVB-N含量在貯藏過(guò)程中均無(wú)顯著差異，貯藏至28 d，TVB-N含量達(dá)到13.82～14.57 mg·100g-1。

2.3 低溫等離子體處理對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中TBARS值的影響

TBARS是脂質(zhì)的氧化產(chǎn)物，表示產(chǎn)品的酸敗程度。TBARS值越大，表示產(chǎn)品脂質(zhì)氧化程度越高[5]。由圖3可知，貯藏0 d時(shí)，經(jīng)過(guò)低溫等離子體處理后的TBARS值顯著高于未經(jīng)低溫等離子體處理組，表明低溫等離子體處理使脂質(zhì)氧化的速度加快。但在貯藏14 d后，對(duì)照組的獅子頭TBARS值顯著高于其他處理組，MAP-6 min與MAP-9 min兩組之間無(wú)顯著差異。

2.4 低溫等離子體處理對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，貯藏前7 d，各組獅子頭均可保持較好的色澤、氣味等感官品質(zhì)。貯藏14 d時(shí)，各組獅子頭氣味指標(biāo)評(píng)分均有所下降，但感官品質(zhì)整體仍在消費(fèi)者可接受范圍內(nèi)，獅子頭具有其特有的香氣，色澤均勻有光澤，但各組微生物含量已分別超過(guò)或?qū)⒁^(guò)調(diào)理肉制品的微生物限量標(biāo)準(zhǔn)。貯藏21 d時(shí)，各組獅子頭感官上才出現(xiàn)明顯差異，對(duì)照組、MAP組及MAP-3 min組的氣味評(píng)分下降至3分及3分以下，其中對(duì)照組氣味劣變最明顯。貯藏21 d的MAP-9 min組整體接受度為4分，達(dá)到可接受范圍的最低值，其余組的獅子頭評(píng)分均在4分以下，已不被消費(fèi)者接受。4℃冷藏過(guò)程中MAP-6 min和MAP-9 min兩組微生物數(shù)量、理化指標(biāo)無(wú)顯著差異，感官品質(zhì)無(wú)明顯不同，結(jié)合微生物數(shù)量、微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)及感官評(píng)價(jià)結(jié)果，認(rèn)為MAP-6 min或MAP-9 min處理可將獅子頭貨架期延長(zhǎng)7 d。

圖2 不同低溫等離子體處理時(shí)間對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中TVB-N含量的影響Fig.2 Effect of different cold plasma treated time on TVB-N content of meatballs during storage

圖3 不同低溫等離子體處理時(shí)間對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中TBARS值的影響Fig.3 Effect of different cold plasma treated time on TBARS value of meatballs during storage

2.5 低溫等離子體處理對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的影響

由感官評(píng)價(jià)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)處理的獅子頭在貯藏至第21天時(shí)，感官變化最大，其中氣味指標(biāo)變化較明顯。試驗(yàn)對(duì)貯藏第0和第21天的各組獅子頭進(jìn)行GC-IMS分析，進(jìn)一步探究其揮發(fā)性化合物的組成變化。由表2可知，貯藏第0天的獅子頭共定性出25種化合物，其中醇類(lèi)9種，酮類(lèi)6種，醛類(lèi)4種，酯類(lèi)3種，其他類(lèi)物質(zhì)3種。醇類(lèi)(1-丙醇、苯乙醇等)，酮類(lèi)(2-己酮、2-庚酮等)，醛類(lèi)(己醛、戊醛等)及酯類(lèi)(乙酸乙酯、丙烯酸乙酯等)是貯藏第0天獅子頭的主要揮發(fā)性有機(jī)化合物，其中經(jīng)低溫等離子體處理后獅子頭中的庚醇、1-己醇、1-丙醇、2-癸酮和壬醛的物質(zhì)含量顯著高于對(duì)照組。主成分分析(圖5)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MAP、MAP-3 min和MAP-9 min組間差異較小，而MAP-6 min和其他組之間具有明顯差異，但在感官上并無(wú)明顯區(qū)別，可能與新鮮獅子頭中強(qiáng)烈的香辛料氣味有關(guān)。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，獅子頭中1-己醇、正己醛、檸檬烯及2-甲基吡嗪的相對(duì)含量逐漸增加。貯藏第21天的樣品共定性出26種化合物，其中正丁醛、苯甲醛、2-丁酮、檸檬烯及2-甲基吡嗪的物質(zhì)含量高于貯藏第0天，對(duì)照組腐敗獅子頭中2-己酮、2-丁酮、苯乙烯、2-甲基吡嗪及八甲基三硅氧烷的含量顯著高于其他處理組。根據(jù)圖5發(fā)現(xiàn)，貯藏第21天對(duì)照組獅子頭揮發(fā)性化合物與其他處理組相比具有明顯差異，MAP-6 min與MAP-9 min兩組之間主成分差異較小，MAP-3 min與MAP組之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物主成分差異不明顯，這與感官分析的結(jié)果一致。將貯藏0和21 d不同處理的獅子頭樣品中已定性出的物質(zhì)指標(biāo)構(gòu)成矩陣，利用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表3所示。貯藏第0天確定主成分個(gè)數(shù)為5個(gè)，方差貢獻(xiàn)率分別為39.71%、30.39%、8.85%、7.59%、6.38%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到92.93%。貯藏第21天確定主成分個(gè)數(shù)為6個(gè)，方差貢獻(xiàn)率分別為45.34%、18.53%、13.86%、8.21%、4.58%、3.22%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到93.74%。經(jīng)LAV軟件中Dynamic主成分分析處理得到的第0與第21天的PC1與PC2累計(jì)貢獻(xiàn)率均與SPSS軟件分析結(jié)果相似，表明結(jié)果有效。

圖4 不同低溫等離子體處理時(shí)間對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of different cold plasma treated time on sensory quality of meatballs during storage

表2 不同低溫等離子體處理時(shí)間對(duì)獅子頭貯藏過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的影響Table 2 Effect of different cold plasma treated time on volatile organic compounds of meatballs during storage/(a.v.)

表2(續(xù))

注：A：第0天主成分分析圖；B：第21天主成分分析圖。Note: A: The 0 d principal component analysis diagram. B: The 21 d principal component analysis diagram.圖5 不同貯藏時(shí)間下獅子頭揮發(fā)性有機(jī)化合物主成分分析圖Fig.5 Principal component analysis of volatile organic compounds of meatballs at different storage times

3 討論

低溫等離子體激發(fā)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等活性成分(reactive species, RS)[31]。ROS和RNS能夠改變和降解細(xì)菌DNA等細(xì)胞成分，引起結(jié)構(gòu)和功能異常，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[32]。本研究發(fā)現(xiàn)，貯藏初期，經(jīng)低溫等離子體處理后的獅子頭菌落總數(shù)可減少0.70～1.56 log CFU·g-1，顯著低于未經(jīng)低溫等離子體處理組。王晨等[33]在低溫等離子體75 kV條件下處理鹽水鴨2 min后發(fā)現(xiàn)鹽水鴨菌落總數(shù)減少1.67 log CFU·g-1，菌落總數(shù)殺菌率高達(dá)97.8%，這與本研究結(jié)果相一致。隨著低溫等離子體處理時(shí)間的延長(zhǎng)，獅子頭的殺菌效果更顯著，這主要與等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)含量有關(guān)[34]。

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，大量微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)，分解蛋白質(zhì)，生成較多含氮物質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子處理可以顯著減緩獅子頭中TVB-N含量的增加，MAP組的TVB-N含量始終高于低溫等離子體處理組，但在貯藏過(guò)程中兩種處理之間無(wú)顯著差異，這表明氣調(diào)包裝對(duì)抑制產(chǎn)品中細(xì)菌及內(nèi)源酶活性也有一定積極作用[35-36]。與本研究結(jié)果相似的是，喬維維[37]在低溫等離子體對(duì)牛肉品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)經(jīng)氣調(diào)包裝和低溫等離子體處理后的牛肉TVB-N含量增加速度顯著低于未處理組，在貯藏前7 d，與單獨(dú)氣調(diào)包裝相比，氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體處理對(duì)延緩牛肉TVB-N值增加更顯著。這可能與低溫等離子體處理抑制產(chǎn)品中微生物活動(dòng)，延緩氨及胺類(lèi)等含氮化合物產(chǎn)生有關(guān)[38]，當(dāng)與氣調(diào)包裝共同作用于獅子頭保鮮時(shí)，抑制蛋白質(zhì)分解的效果可能更加明顯。

表3 主成分的特征值和貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and cumulative contribution rates of principal component

獅子頭在經(jīng)低溫等離子體處理后，初始TBARS值增加，可能是因?yàn)榈入x子體電離氣體后產(chǎn)生含自由基等活性物質(zhì)會(huì)從脂質(zhì)分子中奪走氫離子，進(jìn)而引發(fā)或加速脂質(zhì)氧化[39]。徐慧倩等[38]探究了低溫等離子體對(duì)南美白對(duì)蝦冷藏期間品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)低溫等離子體處理加速了對(duì)蝦的脂質(zhì)氧化，可能是由于等離子體系中產(chǎn)生的ROS(如單線(xiàn)態(tài)氧、羥基自由基)奪走脂質(zhì)分子中的氫離子，促進(jìn)了脂質(zhì)氧化相關(guān)的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[40]。李欣欣等[39]通過(guò)低溫等離子體處理醬牛肉后發(fā)現(xiàn)初期經(jīng)低溫等離子體處理后的醬牛肉TBARS值略高于未處理組，但貯藏后期未處理組TBARS值顯著高于處理組，與本研究結(jié)果一致，這可能與等離子體中ROS壽命短[41]或低溫等離子體作用于肉制品后產(chǎn)生亞硝酸鹽，抑制脂質(zhì)氧化[42]有關(guān)。

感官評(píng)價(jià)是衡量食品新鮮度的重要指標(biāo)之一，其中食品氣味變化在感官上最明顯。肉制品中大多揮發(fā)性化合物，如醇、醛、酮及酯等物質(zhì)，是由不飽和脂肪酸的化學(xué)氧化以及通過(guò)斯特勒克(Strecker)降解與蛋白質(zhì)、肽和游離氨基酸的進(jìn)一步相互作用產(chǎn)生的[43]。獅子頭經(jīng)低溫等離子體處理后庚醇、1-己醇、1-丙醇、2-癸酮和己醛含量顯著高于未處理組，這可能與獅子頭中的脂肪氧化降解和不飽和脂肪酸的降解有關(guān)[44-45]。Chen等[46]研究發(fā)現(xiàn)火腿與空氣接觸后，火腿表面揮發(fā)性物質(zhì)中的1-己醇含量顯著高于未與空氣接觸的火腿。大多數(shù)醇類(lèi)物質(zhì)是脂質(zhì)氧化分解的產(chǎn)物，1-己醇與棕櫚酸和油酸氧化有關(guān)，1-丙醇可以由肉豆蔻酸氧化產(chǎn)生[47]。壬醛和己醛均是獅子頭中重要的揮發(fā)性物質(zhì)[48]，這兩類(lèi)醛類(lèi)物質(zhì)的閾值較低，具有清香氣味。酯類(lèi)物質(zhì)可以通過(guò)脂肪酸和醇類(lèi)物質(zhì)的酶促酯化反應(yīng)產(chǎn)生，但在獅子頭中鑒定出的酯類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)較少。朱文政等[48]在研究不同烹制時(shí)間下獅子頭的揮發(fā)性物質(zhì)時(shí)鑒定出的酯類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)少且含量低，對(duì)獅子頭的揮發(fā)性氣味影響不顯著。由于食品本身內(nèi)源酶作用或微生物生長(zhǎng)， 產(chǎn)品的揮發(fā)性化合物含量時(shí)刻會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)揮發(fā)性化合物的濃度超過(guò)可接受的閾值時(shí)，會(huì)使產(chǎn)品在感官上不被消費(fèi)者所接受[49]。本研究中對(duì)照組腐敗獅子頭中的2-己酮、2-丁酮、苯乙烯、2-甲基吡嗪及八甲基三硅氧烷顯著高于其他處理組，可能與脂肪和蛋白質(zhì)氧化降解程度高有關(guān)，其中產(chǎn)生的吡嗪物質(zhì)主要來(lái)源于氨基酸和還原酮的Strecker降解[50]。較短時(shí)間的低溫等離子體處理對(duì)獅子頭揮發(fā)性化合物影響較小，85 kV低溫等離子體處理6 min或9 min條件下可以有效抑制獅子頭中腐敗氣味的產(chǎn)生，這可能與低溫等離子體對(duì)獅子頭的殺菌作用有關(guān)。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體殺菌處理可以顯著降低獅子頭的初始微生物數(shù)量，延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期。低溫等離子體處理對(duì)獅子頭脂質(zhì)氧化有促進(jìn)作用，但低溫等離子體處理的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)獅子頭的殺菌效果越明顯，可有效保持獅子頭新鮮度及感官品質(zhì)。低溫等離子體處理會(huì)使獅子頭中的庚醇、1-己醇、1-丙醇、2-癸酮及壬醛物質(zhì)等揮發(fā)性有機(jī)化合物增加，2-己酮、2-丁酮、苯乙烯、2-甲基吡嗪及八甲基三硅氧烷等揮發(fā)性有機(jī)物可能是組成獅子頭腐敗氣味的主要成分。綜合各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)成本發(fā)現(xiàn)，40%CO2+60%N2氣調(diào)包裝協(xié)同低溫等離子體處理6 min可以在顯著抑制微生物生長(zhǎng)的同時(shí)保持獅子頭品質(zhì)，產(chǎn)品貨架期可達(dá)到14 d。