電子束輻照對(duì)手撕牛肉貯藏品質(zhì)的影響

謝珂，高鵬，何梁渠，王丹，陳浩*

（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621002；2.四川省原子能研究院，四川 成都 610101；3.四川省輻照保藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610101）

手撕牛肉是四川省特色牛肉產(chǎn)品，具有香辣過(guò)癮、回味濃香的特點(diǎn)。手撕牛肉在保留牛肉豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，更具咀嚼性，由于其獨(dú)特風(fēng)味和攜帶方便等特點(diǎn)，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]。就肉類消費(fèi)現(xiàn)狀而言，我國(guó)休閑食品和旅游食品的消費(fèi)水平逐步上升，對(duì)牛羊肉需求的持續(xù)增長(zhǎng)，手撕牛肉的市場(chǎng)非常廣闊[2]。手撕牛肉切條、腌制、風(fēng)干、調(diào)味和包裝等加工步驟均極易受到微生物污染。為追求更長(zhǎng)的保藏期，生產(chǎn)者普遍采用高溫滅菌處理，例如熱風(fēng)干燥、真空油炸、高溫蒸煮等[3]。經(jīng)過(guò)高溫處理后的手撕牛肉會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，影響手撕牛肉的特色口感，其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分也會(huì)有一定程度的損失。因此，為最大程度地保留手撕牛肉的營(yíng)養(yǎng)成分和咀嚼口感、有利于在生產(chǎn)過(guò)程中連續(xù)加工，市面上急需一種新的殺菌工藝。

高能電子束輻照殺菌作為輻照殺菌技術(shù)的一種，能在不產(chǎn)生熱量的前提下對(duì)微生物進(jìn)行破壞，保障食品的安全性。高能電子束輻照殺菌時(shí)溫度變化較小，能夠保持食品原有風(fēng)味，也適合熱敏感物質(zhì)的處理[4-5]。其主要優(yōu)勢(shì)在于能量利用率高、處理效率高，能極大節(jié)約物流、倉(cāng)儲(chǔ)等過(guò)程的時(shí)間及成本，并且電子加速器的能量來(lái)源是電力，關(guān)機(jī)后無(wú)輻射，安全可靠。電子束輻照技術(shù)在水果、蔬菜、肉類等農(nóng)產(chǎn)品的保鮮中已取得大量的研究成果[6]。肖蓉等[7]研究發(fā)現(xiàn)輻照能夠明顯降低臘牛肉的微生物指標(biāo)，并且能夠提高臘牛肉的色澤。由于熟食醬鹵牛肉保質(zhì)期過(guò)短，張艷艷等[8]利用電子束對(duì)醬鹵牛肉進(jìn)行輻照，發(fā)現(xiàn)6 kGy的電子束能夠?qū)⑨u鹵牛肉的貨架期延長(zhǎng)10 d。毛青秀[9]研究發(fā)現(xiàn)輻照能夠?qū)θ庵袣埩舻膩喯跛猁}產(chǎn)生一定的降解作用。謝宗傳等[10]在4 kGy的劑量下對(duì)六合牛脯進(jìn)行輻照，能夠?qū)a(chǎn)品的貯藏保質(zhì)期維持在6個(gè)月以上。Hussain等[11]利用60Co輻照牛肉肉串發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)5 kGy和2.5 kGy劑量的處理后，牛肉串的貨架期比未處理的分別延長(zhǎng)28 d和14 d。段鑫[12]研究了電子束對(duì)生鮮牛肉的殺菌效果，發(fā)現(xiàn)X射線能夠有效殺滅牛肉中的大部分微生物，并延長(zhǎng)保藏時(shí)間。市面出售的手撕牛肉大多采用真空包裝，高能電子束能夠穿透包裝材料進(jìn)行滅菌處理，不會(huì)破壞其包裝材料，在生產(chǎn)中方便連續(xù)性操作，能夠大幅提高生產(chǎn)效率。

本文以手撕牛肉為原材料，采用不同劑量電子束對(duì)手撕牛肉進(jìn)行輻照處理，分析手撕牛肉保藏過(guò)程中菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、pH值、剪切力和咀嚼力的變化，綜合分析高能電子束輻照對(duì)手撕牛肉保藏效果的影響，篩選得出高能電子束輻照貯藏手撕牛肉的方法，以期在保證食品安全性的前提下，將更好的風(fēng)味口感呈現(xiàn)在消費(fèi)者面前，促進(jìn)輻照技術(shù)在休閑牛肉制品殺菌保藏處理中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

手撕牛肉（未經(jīng)過(guò)高溫殺菌，未添加防腐劑，單獨(dú)包裝，每袋含包裝質(zhì)量11 g～13 g）：四川省仁壽縣世順食品廠。

菌落總數(shù)測(cè)試紙、大腸菌群測(cè)試紙：美國(guó)3M公司；三氯乙酸、氯仿（均為分析純）：成都科隆化學(xué)品有限公司；硫代巴比妥酸、氯化鈉（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；實(shí)驗(yàn)室石棉濾紙：上海技舟化工科技有限公司。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

UV-1700紫外分光光度計(jì)：日本島津分析技術(shù)研發(fā)有限公司；HCCI-116恒溫箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；PB304破壁機(jī)：美的集團(tuán)；BSA224S-CW型電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；VF-PmA-10/20電子加速器輻照加工系統(tǒng)：四川潤(rùn)祥輻照有限公司；Brookfield CTX質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)FTC公司；pH-820型pH計(jì)：重慶歐宇科技有限公司；JX-05均質(zhì)器：拓赫機(jī)電科技（上海）有限公司。SN-HWS-24水浴鍋：上海尚儀儀器設(shè)備有限公司；SorvallTMMTX-150離心機(jī)：美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料輻照處理

手撕牛肉樣品隨機(jī)分為7組，每組150袋，每袋11 g～13 g，至四川潤(rùn)祥輻照有限公司進(jìn)行高能電子束輻照處理，劑量分別為 0（對(duì)照組）、2、5、8、10、15、20 kGy，輻照后立即測(cè)定菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)、硫代巴比妥酸值、pH值、剪切力和咀嚼性等指標(biāo)，后置于（25±2）℃（與正常室溫保持一致）的恒溫箱中貯藏，微生物指標(biāo)和理化性質(zhì)每隔7 d檢測(cè)1次，總共檢測(cè)10次，共計(jì)貯藏63 d。

1.2.2 菌落總數(shù)計(jì)數(shù)

稱取手撕牛肉100 g，加入900 mL滅菌生理鹽水，均質(zhì) 3 min，取勻液 1 mL，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》[13]的測(cè)定計(jì)數(shù)方法對(duì)菌落總數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.2.3 大腸菌群計(jì)數(shù)

稱取手撕牛肉100 g，加入900 mL滅菌生理鹽水，均質(zhì)3 min，取勻液1 mL，參照GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》[14]的測(cè)定計(jì)數(shù)方法對(duì)大腸菌群進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.2.4 感官評(píng)價(jià)

由食品專業(yè)經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的5名男生和5名女生組成評(píng)價(jià)小組，從手撕牛肉的色澤、香氣、質(zhì)地進(jìn)行感官評(píng)定。根據(jù)得分，劃分為 A（9～10）、B（7～8）、C（5～6）、D（0～4）4 個(gè)等級(jí)。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表 1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation table

1.2.5 TBA值的測(cè)定

參考陳謙等[15]的測(cè)定方法，略有改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取研磨均勻的樣品10.000 g于150 mL三角瓶中，加入50 mL 7.5%三氯乙酸，振搖30 min，用雙層濾紙過(guò)濾2次，去除油脂，準(zhǔn)確移取上述濾液5 mL置于比色管中，加入5 mL 0.02 mmol/L TBA溶液，搖勻，加塞后置于90℃水浴鍋中保溫40 min，取出冷卻1 h，加入5 mL氯仿，搖勻，靜置5 min，將上清液移入小管10 000 r/min離心1 min，吸取上清液分別于532、600 nm處測(cè)吸光度，同時(shí)以空白調(diào)零。

式中：D532nm、D600nm分別為上清液在 532、600 nm 處的吸光度，其中與TBA反應(yīng)的物質(zhì)以每100g樣品中丙二醛質(zhì)量表示；155為吸光系數(shù)；m為樣品質(zhì)量，10 g；72.6為丙二醛分子量。

1.2.6 咀嚼性測(cè)定

每個(gè)劑量選取10袋手撕牛肉，要求大小均一，長(zhǎng)度6 cm～8 cm，共計(jì)70袋。放入質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，刀片選取圓形壓力刀（量程為1 000 N），將程序設(shè)置為兩次咀嚼測(cè)試（texture profile analysis，TPA），調(diào)整參數(shù)為起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、樣品距刀片間距40 mm進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.7 剪切力測(cè)定

每個(gè)劑量選取10袋手撕牛肉，要求形狀方正、大小均一，長(zhǎng)度6 cm～8 cm，共計(jì)70袋。放入質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，刀片選取方形刀片（量程為1 000 N），將程序設(shè)置為單刀剪切測(cè)定，調(diào)整參數(shù)為起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、樣品距刀片間距40 mm進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.8 手撕牛肉pH值測(cè)定

校正pH計(jì)后，取手撕牛肉樣品10 g，使用均質(zhì)器將試樣均質(zhì)，打碎至粉末然后將校正后的pH計(jì)探測(cè)頭插入試樣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后直接讀數(shù)（精確至0.01），重復(fù)3次試驗(yàn)，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，Origin 8及Excel制圖。各指標(biāo)設(shè)定3次平行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 電子束輻照對(duì)手撕牛肉菌落總數(shù)的影響

手撕牛肉經(jīng)過(guò)不同劑量的高能電子束照射后，菌落總數(shù)的變化如圖1所示。

圖1 不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間菌落總數(shù)的變化Fig.1 Changes of total bacterial count of shredded beef during storage under different irradiation doses

由圖1可知，未經(jīng)輻照的手撕牛肉初始含菌量較高，達(dá)到103CFU/g以上，經(jīng)過(guò)輻照的其他處理組菌落總數(shù)均不超過(guò)107CFU/g，而5 kGy以上的處理組未見菌落。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組手撕牛肉中菌落總數(shù)不斷上升，但輻照組菌落總數(shù)始終低于對(duì)照組。對(duì)照組在貯藏7 d時(shí)菌落總數(shù)超出醬鹵肉制品生物限量標(biāo)準(zhǔn)。2 kGy組貯藏14 d后菌落總數(shù)也達(dá)到了105CFU/g，超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的微生物限量值[16]。8 kGy以上的劑量輻照在第63天依然將菌落總數(shù)控制在國(guó)標(biāo)規(guī)定的限量以內(nèi)。貯藏28 d內(nèi)，15 kGy和20 kGy的劑量處理后的樣品未見菌落，8 kGy以上劑量處理的樣品相比于對(duì)照組至少能延長(zhǎng)4倍的貯藏時(shí)間。這與肖林等[17]的研究發(fā)現(xiàn)高劑量輻照能夠?qū)θ庵破返奈⑸飻?shù)量起到抑制作用的結(jié)論相一致。隨著電子束劑量的增加，菌落總數(shù)的增長(zhǎng)速率減緩。蔣慧亮等[18]使用0～9 kGy的電子束處理蚌肉得出相同的結(jié)論。

2.2 電子束輻照對(duì)手撕牛肉大腸菌群的影響

圖2為不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間大腸菌群的變化。

圖2 不同輻照劑量下手撕牛肉貯藏期間大腸菌群的變化Fig.2 Changes of coliform bacteria in shredded beef during storage under different irradiation doses

由圖2可知，相同貯藏時(shí)間內(nèi)，手撕牛肉中大腸菌群數(shù)隨著電子束輻照劑量的增加而明顯減少，對(duì)照組在貯藏14 d時(shí)菌落總數(shù)超出醬鹵肉制品生物限量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)輻照處理的大腸菌群抑制率均有提高，5 kGy以上的輻照劑量能夠殺滅手撕牛肉中存活的大腸菌群，8 kGy以上的輻照劑量使得大腸菌群在手撕牛肉貯藏35 d后才開始生長(zhǎng)，15 kGy以上的劑量能夠?qū)⒋竽c菌群的生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)至少49 d。并且，相同貯藏時(shí)間，對(duì)照組大腸菌群的生長(zhǎng)速率遠(yuǎn)大于輻照組，且輻照劑量越大，大腸菌群的生長(zhǎng)速率越緩慢。這可能與大腸菌群自身的修復(fù)性有關(guān)，但當(dāng)輻照劑量超過(guò)8 kGy時(shí)，能夠?qū)κ炙号Ｈ庵械拇竽c菌群產(chǎn)生良好的控制效果。

2.3 電子束輻照對(duì)手撕牛肉TBA值的影響

脂肪氧化是肉類變質(zhì)的主要原因，TBA值能夠反映手撕牛肉貯藏過(guò)程中的脂肪氧化情況。電子束對(duì)手撕牛肉貯藏中的TBA值影響如圖3所示。

圖3 電子束輻照對(duì)手撕牛肉TBA值的影響Fig.3 Effect of electron beam irradiation on TBA value of shredded beef

手撕牛肉經(jīng)過(guò)電子束輻照處理后，微生物限量超標(biāo)后不計(jì)入統(tǒng)計(jì)，由圖3可知，與對(duì)照組相比，各處理組TBA值明顯增加，電子束處理組的TBA值始終高于對(duì)照組，手撕牛肉經(jīng)過(guò)高能電子束輻照，其脂質(zhì)會(huì)被加速氧化進(jìn)而導(dǎo)致TBA值升高。Campo等[19]發(fā)現(xiàn)高于2.28 mg/100 g的TBA值會(huì)影響牛肉的風(fēng)味，而直至貯藏貨架期結(jié)束，各組手撕牛肉均未超過(guò)1.3 mg/100 g。有相關(guān)研究表明，手撕牛肉脂肪含量不高，且風(fēng)干后并未通過(guò)高溫滅菌處理，因此，貯藏過(guò)程中微生物繁殖產(chǎn)生的酶是導(dǎo)致TBA值較低的原因[20]。

2.4 電子束輻照對(duì)手撕牛肉剪切力的影響

剪切力是評(píng)價(jià)肉類嫩度的重要指標(biāo)之一[21]。電子束輻照手撕牛肉對(duì)剪切力的影響如圖4所示。

圖4 電子束輻照手撕牛肉對(duì)剪切力的影響Fig.4 Effect of electron beam irradiation on shear force of shredded beef

由圖4可知，相同貯藏時(shí)間內(nèi)，對(duì)照組和輻照組手撕牛肉的剪切力差別不大，但剪切力隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。這是由于經(jīng)過(guò)（25±2）℃條件下的存放，牛肉氧化和微生物分解使持水力下降，產(chǎn)生結(jié)殼現(xiàn)象，手撕牛肉外殼變硬，導(dǎo)致剪切力增加[22]。手撕牛肉剪切力的變化與是否經(jīng)過(guò)電子束處理無(wú)關(guān)，所以剪切力不作為最佳輻照劑量篩選的依據(jù)。

2.5 電子束輻照對(duì)手撕牛肉咀嚼性的影響

咀嚼性是反映手撕牛肉感官特性的一個(gè)重要指標(biāo)。通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀模擬人口腔的咀嚼過(guò)程，測(cè)定2次擠壓力的數(shù)值，表示咀嚼所需的力量，咀嚼花費(fèi)的力量越大，表示口感越差。電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度變化見表2。

表2 電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度Table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam

續(xù)表2 電子束輻照手撕牛肉的咀嚼性強(qiáng)度Continue table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam

由表2可知，同一貯藏時(shí)間內(nèi)的手撕牛肉在不同輻照劑量下的咀嚼性強(qiáng)度實(shí)際測(cè)試數(shù)值差距不大，說(shuō)明高能電子束對(duì)手撕牛肉的咀嚼性影響較小。隨著貯藏時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，咀嚼性強(qiáng)度不斷升高，其主要原因是牛肉中蛋白質(zhì)含量較為豐富，蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)輻照處理后蛋白質(zhì)分子發(fā)生解聚和聚合[23]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，貯藏時(shí)間相同，不同輻照劑量對(duì)手撕牛肉的咀嚼性影響不大，因此咀嚼性強(qiáng)度不作為輻照劑量篩選的依據(jù)。這也說(shuō)明高能電子束處理手撕牛肉并不會(huì)改變手撕牛肉本身的咀嚼特性。

2.6 電子束輻照對(duì)手撕牛肉感官評(píng)分的影響

圖5為電子束輻照對(duì)手撕牛肉感官評(píng)分的影響。

圖5 電子束輻照對(duì)手撕牛肉感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of electron beam irradiation on sensory evaluation of shredded beef

由圖5可知，10 kGy以下輻照劑量的各組手撕牛肉在香氣、質(zhì)地和色澤并無(wú)明顯差異；而15 kGy和20 kGy的輻照劑量使得手撕牛肉在總接受度上的感官評(píng)分明顯下降。對(duì)照組和輻照組在56d貯藏期中，各項(xiàng)感官品質(zhì)均在可接受范圍內(nèi)；而輻照劑量超過(guò)8 kGy時(shí)，輻照后產(chǎn)生的異味會(huì)增加，打破原有的香氣體系平衡[24]，這是由于輻照使蛋白質(zhì)和脂肪降解形成硫化物芳香族化合物，導(dǎo)致風(fēng)味變差[25]。觀察輻照后的色澤變化可知，手撕牛肉經(jīng)過(guò)2、5、8 kGy 3個(gè)劑量的電子束輻照處理后，其色澤與對(duì)照組無(wú)明顯差別，當(dāng)輻照劑量高于10 kGy時(shí)，色澤上會(huì)出現(xiàn)明顯變化，色澤評(píng)分隨著輻照劑量的升高而下降。

2.7 電子束輻照對(duì)手撕牛肉pH值的影響

圖6為電子束輻照對(duì)手撕牛肉pH值的影響。

圖6 電子束輻照對(duì)手撕牛肉pH值的影響Fig.6 Effect of electron beam irradiation on pH value of shredded beef

由圖6可知，輻照組和對(duì)照組的初始pH值無(wú)明顯差異，說(shuō)明不同輻照劑量對(duì)手撕牛肉的pH值影響不大。隨著貯藏期的延長(zhǎng)，手撕牛肉的pH值逐步上升，這可能是手撕牛肉貯藏期間，在牛肉中微生物和酶的作用下，蛋白質(zhì)分解，含氮物質(zhì)隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，最終導(dǎo)致pH值上升[26]。但在整個(gè)貯藏期內(nèi)，pH值變化不明顯。

3 結(jié)論

研究表明，手撕牛肉經(jīng)過(guò)10 kGy以下的電子束輻照處理后，不會(huì)對(duì)牛肉的口感和風(fēng)味產(chǎn)生明顯改變，而手撕牛肉的貯藏品質(zhì)受貯藏時(shí)間的影響較大，在貯藏63 d后，手撕牛肉的感官品質(zhì)明顯低于新鮮手撕牛肉，相同貯藏時(shí)間內(nèi)，電子束處理后的手撕牛肉與對(duì)照組并無(wú)明顯差別，并且電子束輻照對(duì)手撕牛肉的微生物控制效果較好，其中采用8 kGy以上的輻照劑量能明顯延長(zhǎng)保質(zhì)期，能夠有效保證手撕牛肉的安全性；同時(shí)，隨著輻照劑量的增加，同一貯藏期內(nèi)的手撕牛肉TBA值會(huì)有小幅上升；當(dāng)輻照劑量小于10 kGy時(shí)，輻照對(duì)手撕牛肉的風(fēng)味和品質(zhì)并無(wú)影響，當(dāng)輻照劑量超過(guò)10 kGy時(shí)，手撕牛肉的風(fēng)味評(píng)價(jià)會(huì)明顯降低。綜上所述，在不影響其滅菌效果又能保證其品質(zhì)的情況下，手撕牛肉最適宜的電子束輻照劑量為8 kGy～10 kGy。