摘要:为了抑制冷却牛肉贮藏(0~4℃)过程中微生物的生长,延缓肉品腐败变质,分别采用2%乳酸、2%醋酸、1%乳酸+1%醋酸以及无菌蒸馏水(对照组)喷洒处理冷却牛肉,用聚乙烯袋包装后4℃贮藏,测定0、1、3、5、7、10d菌落总数、大肠菌群、嗜冷菌、假单胞菌、pH值和色泽。结果表明:2%乳酸、2%醋酸、1%乳酸+1%醋酸均可有效减少冷却牛肉中微生物,2%乳酸减菌效果最为显著,与对照组相比,菌落总数、大肠菌群、嗜冷菌、假单胞菌最高分别减少3、2、3、5个数量级,且对牛肉pH值和色泽无显著影响(P>0.05)。结论:2%乳酸喷雾处理明显抑制了冷却牛肉中微生物的生长,延长冷鲜牛肉保质期,与传统冷藏相比可延长5~7d。
关键词:乳酸;醋酸;冷却牛肉;微生物;减菌
牛肉由于蛋白质含量高、脂肪含量低,味道鲜美而享有“肉中骄子”的美誉。在我国,牛肉仅次于猪肉和禽肉,位居畜禽肉类消费第三,且近年发展快,增长非常迅速。由于微生物污染导致其保质期短、卫生质量差、食用安全性低,因此,如何抑制微生物生长、延长冷却牛肉保质期成为肉类学者研究的重要课题之一。随着经济的发展,冷链运输逐渐普及和推广,冷却牛肉与热鲜牛肉和冷冻牛肉相比,在肉质、营养价值、卫生等方面均显现出一定优势,逐渐成为牛肉消费的主要趋势。但由于冷却牛肉在整个生产过程未进行杀菌措施,难以实现无菌操作,导致原料肉的初始菌量增加,严重缩短了冷却牛肉的保质期,因此延长冷却牛肉保质期的关键问题是如何降低冷却牛肉初始菌数和抑制残留微生物的生长。
健康动物的肌肉组织基本上是无菌的,但即使在最严格的屠宰条件下,肌肉也可能受到微生物的污染。从2013年开始,欧盟(EU)允许喷洒浓度2%~5%乳酸(Lactic acid,LA)对牛胴体进行减菌处理。在北美,利用LA或醋酸(Acetic acid,AA)溶液对肉表面进行处理,作为分割后的减菌措施,被广泛应用于肉类工业,以减少细菌病原体的数量。酸处理后病原菌的减少有2个因素造成,一是肉品表面细菌被直接洗去(通过物理脱位),二是酸处理后产生较低pH而导致的抑制效应。国外学者研究了高浓度有机酸对接种致病菌牛肉的影响,结果表明,将2%~5%有机酸喷洒或浸泡到接种微生物的样品中可以显著降低致病菌数量,但关于有机酸对牛肉中内源性微生物菌群的影响研究较少。有机酸减菌已被允许应用,但多数学者应用浸泡法,发现浸泡处理导致肉中可溶性物质流失严重,影响其风味和色泽,且浸泡处理还导致交叉污染,影响减菌效果。
文章应用小型喷壶喷雾处理冷却牛肉,设置2%LA、2%AA、1%LA+1%AA以及对照(无菌蒸馏水)4个处理组,并将喷雾处理的冷却牛肉用聚乙烯袋包装,在0~4℃下冷藏,研究其减菌效果,以期确定最佳减菌方案,为延长冷却牛肉的保质期提供进一步的参考方法。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料与试剂 新鲜牛肉:市售;LA、AA:食品级;聚乙烯袋。
1.1.2 主要仪器与设备 小型压力喷雾器(250mL);PHS-3C酸度计;SC-80色差仪;BC/BD-300G海尔电冰柜;SYQ-DSX-280型高压蒸汽灭菌锅;SW-CJ-1F超净工作台;HZQ-X100振荡培养箱;ZHP-160数显振荡培养箱;DHP-9162恒温培养箱。
1.2 方法
1.2.1 减菌液的配制 分别取一定量的LA、AA用无菌蒸馏水配制成2%LA、2%AA、1%LA+1%AA(v/v)的水溶液。其中以A代表2%LA;B代表2%AA;C代表1%LA+1%AA;CK为对照组。
1.2.2 样品处理 将购买的新鲜牛肉在超净台上分割为大小一致的肉块,每块约150g,然后将肉块随机分成4批,每批含12个样品,3批样品分别手动喷洒A、B、C减菌液,剩余一批为对照(CK),喷洒无菌蒸馏水。喷洒前将小型压力喷雾器(250mL)压力调节一致,将配制好的减菌液(200mL)分别装入对应的喷雾器中,并均匀地喷洒于肉样上,每批样品喷洒减菌液约30mL,喷洒后,将样品放置于白色陶瓷盘中,并在超净台晾置15min,每隔3min翻动一次,晾置期间超净台打开无菌风,保证不同批次实验风速相同。晾置结束后将肉样置于无菌均质袋中,在(4±1)℃冰箱贮藏。在贮存0、1、3、5、7、10d后取样检测微生物和理化指标。
1.2.3 微生物测定
1.2.3.1 菌落总数 按照GB 4789.2-2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》中的规定方法进行。检测结果按照SB/T 10482-2008规定(菌落总数≤1×106cfu/g)判断保鲜效果。
1.2.3.2 大肠菌群 按照GB 4789.3—2016《食品微生物学检验 大肠菌群测定》中的规定方法进行。检测结果按照SB/T 10482—2008规定(大肠菌群≤1×104cfu/g)判断保鲜效果。
1.2.3.3 假单胞菌 按SN/T 4044—2014《出口肉及肉制品中假单胞菌属的计数方法》进行检测。
1.2.3.4 嗜冷菌 嗜冷菌计数采用谢海军等的方法稍作修改:取一定肉样于无菌均质袋中,加无菌蒸馏水后均质,梯度稀释,选择合适的稀释梯度接种于PCA平板计数琼脂培养基,于7℃下条件下培养10d后计数。
1.2.4 pH测定 取牛肉样品10g,按照GB 5009.237—2016《食品pH值的测定》进行肉样pH测定,重复3次,取平均值。
1.2.5 色泽测定 色差计进行测定,用滤纸吸干表面的水分,将样品放于光源下,分别对每个样品的不同部位测定3次,最后取平均值,记录L*(亮度);a*(红色度);b*(黄色度)。
1.3 数据分析
实验结果表示为平均值()。数据统计分析采用SPSS 19.0软件进行ANOVA差异显著性分析,P<0.05为显著性差异。绘图使用Microsoft office Excel2007软件。
2 结果与分析
2.1 不同减菌液对牛肉表面细菌的减菌效果
注:A:2%LA;B:2%AA;C:1%LA+1%AA;CK:无菌蒸馏水。下图同。
图1 不同减菌液的减菌效果
图1显示的是喷雾处理与未喷雾处理的牛肉相比较,其菌落总数减少的情况。由图1可以看出,A、B、C、CK处理后,分别使初始细菌数减少了85.5%、67.6%、83.6%、51.9%。这表明不同减菌液处理肉样均有不同程度的减菌效果,且明显地降低了肉样的初始菌数。CK组也有减菌效果,但效果最差。酸处理组相比较,A处理减菌效果最好,C次之,B处理减菌效果最差。导致这一现象的可能原因有2个:一是水和酸在喷雾的过程中对牛肉有清洗的效果,即物理减菌,故而水和酸处理均对冷却牛肉具有减菌效果;二是有机酸降低冷却牛肉表面的pH,抑制了微生物的生长,而不同有机酸pH不同,其减菌效果也不同。
2.2 不同减菌液对冷却牛肉菌落总数的减菌效果
图2 不同减菌液对冷却牛肉中菌落总数的减菌效果
在牛肉中,由于微生物的大量繁殖导致蛋白质分解,产生尸胺类物质和毒素。因此,判断冷鲜牛肉品质和安全性的主要指标是菌落总数。根据GB 16869-2008规定,菌落总数≤1×104cfu/g为新鲜肉,104~106cfu/g为次鲜肉,菌落总数≥1×106cfu/g为变质肉。图2为A、B、C、CK对牛肉样品菌落总数减菌效果的折线图,冷藏10d各处理组菌落总数均有不同程度的上升,对照组菌落总数上升最快。第0天时,各处理组之间菌落总数无显著差异,冷藏第3天时,A处理组菌落总数为4.99lg cfu/g,未达到货架期终点;B、C、CK处理组菌落总数分别为7.25、7.61、7.96lg cfu/g,已经到达货架期终点,由此可以看出2%LA减菌效果最好。冷鲜牛肉4℃贮藏的一般保存期为1~2d,当微生物数量达到6.0lg cfu/g以上时,肉品已腐败不能食用。使用减菌液处理后,第3天时,B、C和CK组已经腐败,而A处理组在第7天仍未腐败。因此,使用2%LA对于降低冷却牛肉微生物数量具有明显效果,能显著延长冷却牛肉货架期。
2.3 不同减菌液对冷却牛肉大肠菌群的减菌效果
大肠菌群是评价食品卫生质量的重要指标之一。图3为各处理组在冷藏过程中的大肠菌群数量变化。贮藏0d时有机酸处理组与对照组无显著性差异,随着贮藏时间的延长,CK处理组大肠菌群增长速度比其他处理组增长速度较快。在贮藏第7天时,A处理组大肠菌群数量为4.0lg cfu/g,而C、B、CK处理组大肠菌群数量分别为4.56、5.95、6.39 lg cfu/g,已高于4.0lg cfu/g,根据SB/T 10482-2008规定可知肉样已腐败,故可以得出A对大肠杆菌的减菌效果最好。
图3 不同减菌液对冷却牛肉中大肠菌群的减菌效果
2.4 不同减菌液对冷却牛肉假单胞菌的减菌效果
图4 不同减菌液对冷却牛肉中假单胞菌属的减菌效果
假单胞菌是常温或者冷藏条件下的优势腐败菌群(-1~25℃)。图4为各处理组对冷却牛肉假单胞菌的减菌效果。第0天时,4组处理的假单胞菌属数量无显著性差异,第5天时,A、B、C处理组假单胞菌数量显著低于CK组。到冷藏末期(第10天),CK组假单胞菌数量已达到7.91lg cfu/g,而A、B、C各处理组分别为5.33、5.39、5.79 lg cfu/g,显著低于对照组,因此可以得出有机酸减菌液均可以显著地减少冷却肉中假单胞菌的数量。
2.5 不同减菌液对冷却牛肉嗜冷菌的减菌效果
图5 不同减菌液对冷却牛肉中嗜冷菌的减菌效果
低温虽然可以抑制微生物的生长,但嗜冷菌由于其特殊的细胞结构和耐寒物质,能够承受一定的低温,是冷藏环境中重要的腐败微生物。由图5可知,随着贮藏时间的延长,不同处理的牛肉中嗜冷菌数呈上升趋势。第0天时,A、B、C、CK处理组嗜冷菌数量分别为5.00、4.93、5.30、4.86lg cfu/g,无显著性差异,减菌效果不明显。第5天时,CK组嗜冷菌数量显著高于A、B、C处理组。冷藏第10天时,CK组嗜冷菌数量高达9.28lg cfu/g,A处理组为7.58 lg cfu/g,B、C分别为8.07、8.21lg cfu/g,由此可见,A处理组对嗜冷菌的减菌效果最佳。
2.6 不同减菌液对冷却牛肉pH值的影响
图6 不同减菌液对冷却牛肉pH值的影响
由图6可以看出,贮藏期间,冷却牛肉的pH值先下降后升高。A、B、C处理能够使牛肉样品在贮藏过程中维持较低的pH水平,其中A和B处理组pH呈现先下降,后上升的趋势,C处理组则先下降再上升然后再下降;在同一贮藏时间,对照组的pH最大。贮藏末期,各处理组pH大小分别CK>B>A>C。
2.7 不同减菌液对冷却牛肉色泽的影响
表1为不同有机酸处理组和对照组样品色泽值的变化,冷藏时间和减菌处理对冷却牛肉的色泽均有影响。通常有机酸处理的L*值不随贮藏时间的变化,在同一贮藏时期,A、B、C、CK样品的L*值变化趋势基本一致,b*值先增大后减小再增大,而b*值上升可能是牛肉与氧气充分接触后,肉中的脂肪被氧化所致。A、B、C处理组a*值在贮存期间变化不显著,而CK处理组a*值随着贮存时间的延长而减小。第10天时,只有对照组的a*值低于14。
表1 不同减菌液对冷却牛肉中色泽的影响
贮藏时间/d | 色度值 | A | B | C | CK |
0 | L* | 28.71±1.38abx | 27.24±0.71ax | 28.25±1.10bx | 28.55±0.36ax |
a* | 15.98±2.65ax | 14.95±1.09cx | 16.55±1.61abx | 15.27±1.49abx | |
b* | 16.08±1.83cbx | 15.21±1.21cx | 15.99±0.85bx | 14.35±2.13bx | |
1 | L* | 28.69±0.60axy | 31.36±1.75ay | 30.28±0.97ax | 30.78±1.71axy |
a* | 15.81±0.94ax | 13.54±2.10bx | 17.08±1.24abx | 16.30±2.94ax | |
b* | 16.27±1.70abx | 19.47±1.74bx | 16.04±2.44bx | 14.84±2.35ax | |
3 | L* | 26.99±0.88abxy | 32.09±1.54ay | 29.77±1.59ax | 28.81±1.47axy |
a* | 14.32±1.14ax | 13.49±1.81ax | 17.46±2.90ax | 16.00±1.73abx | |
b* | 16.37±1.97cby | 20.31±0.43ay | 15.37±1.06bcx | 15.78±2.15ay | |
5 | L* | 27.36±0.39bx | 29.73±2.70ax | 28.21±0.83abx | 26.27±1.51ax |
a* | 15.97±1.84ax | 14.75±1.87cx | 17.05±1.10abx | 16.19±2.03aby | |
b* | 18.20±2.21abx | 17.27±2.83cx | 18.78±1.80ax | 18.72±2.93ax | |
7 | L* | 28.05±0.59ax | 28.73±1.32ax | 28.87±0.66abx | 31.48±2.07ax |
a* | 15.36±1.22ax | 15.73±2.11cy | 14.26±1.73by | 15.74±1.11aby | |
b* | 17.34±0.53ax | 14.36±1.03cy | 14.54±2.57cy | 10.48±2.31cy | |
10 | L* | 28.24±1.03ax | 30.50±1.40ax | 29.39±1.60abx | 30.89±2.74ax |
a* | 16.37±1.50ax | 15.31±2.07cx | 15.48±2.72abx | 13.89±0.94bx | |
b* | 15.68±1.96cx | 16.18±2.19cx | 15.97±1.48bx | 13.28±1.14bx |
注:A:2%LA;B:2%AA;C:1%LA+1%AA;CK:无菌蒸馏水。表中上标a、b、c字母代表同行不同保鲜剂处理0.05水平的差异显著性;下标x、y、z字母代表同列同一保鲜剂处理不同贮藏时间0.05水平的差异显著性。
3 讨论
3.1 减菌处理对冷却牛肉微生物生长的抑制效果
由于有机酸处理是生产过程中简单有效的减菌技术,它们作用的原理是降低肉中pH杀死或抑制细菌的生长。文章采用2%LA、2%AA、1%LA+1%AA和无菌蒸馏水喷雾处理冷却牛肉,使初始菌数分别降低了85.5%、67.6%、83.6%、51.9%。1983年Ande对胴体外表首先用40℃热水喷淋,再用3%醋酸处理,细菌含量可降低96.8%。因此可以在肉牛屠宰工艺中设置有机酸减菌液喷淋胴体环节,以减少胴体表面的微生物污染,这对指导冷却牛肉生产具有重要意义。
通过有机酸喷雾处理,在第0天时,A处理组菌落总数、大肠菌群、嗜冷菌、假单胞菌的量分别为5.19、4.11、4.93、4.38lg cfu/g,B处理组菌落总数、大肠菌群、嗜冷菌、假单胞菌的量分别为5.54、4.08、5.30、3.80lg cfu/g,C处理组菌落总数、大肠菌群、嗜冷菌、假单胞菌的量分别为5.04、3.77、4.86、4.10lg cfu/g,经统计分析,在第0天时各处理组与对照组无显著性差异(P>0.05)。这可能是因为刚喷洒有机酸,使其没有完全渗进肉中,导致减菌作用没有完全发挥出来;再者,第0天微生物初始值较低,所以导致减菌效果不明显。也有作者研究发现LA对肉类作用,可使菌落总数最初降幅高达2.5个对数值。在不同研究中,LA的减菌作用差异可能是由于样品类型、取样方法等造成的。贮存第3~7天时,有机酸减菌效果最好,尤其是LA,第7天之后,各减菌剂减菌效果逐渐减弱。可能的原因是在3~7d随着贮藏时间的延长,微生物的数量逐渐增多,这就使减菌效果尤为显著;且随着时间延长,有机酸更完全地渗透进牛肉中,有效地发挥了其减菌作用。LA减菌效果优于AA和LA+AA混合酸,主要的原因是LA的pH值低于AA和两者的混合物。目前也有学者研究得到相似结果。Snijders等采用对肉品喷洒食用LA减菌的方法,发现LA能有效降低微生物数量,并且在后期也有一定的残留抑菌作用。Bin等采用磷酸三钠(TSP)、LA和AA浸泡鸡肉的方法,结果表明,LA对大肠杆菌和需氧菌总数的抑制作用优于TSP和AA。Samelis等利用2%LA、2%LA及两者与水复合(1:1,1:9,1:99)处理肉样,发现LA对大肠杆菌O157:H7的杀灭效果比AA强,而AA对天然肉类微生物的杀灭效果较好。
假单胞菌属为专性需氧的革兰氏阴性菌,它在有氧环境中具有增殖快和产氨性能强等特点,并且生长速度几乎不受温度的影响。假单胞菌是嗜冷菌的一种,是肉类主要腐败菌。有学者研究发现,初期假单胞菌的量和该菌在菌系中所占比例在肉品腐败中起着重要的作用,冷藏过程中,假单胞菌初始菌量为50%,而末期会上升至90%。Nychas认为当肉中假单胞菌属的数量为7~8lg cfu/g时,就能导致肉的腐败,尤其当肉中葡萄糖和乳酸及其盐类消耗殆尽后,假单胞菌开始代谢含氮化合物,导致产品出现异味,肉出现明显的腐败现象。冷却牛肉低温保存虽然可延长其保质期,但由于嗜冷菌等的存在,依然会导致冷却牛肉的腐败变质。故而抑制嗜冷菌的生长,对延长冷却牛肉保质期具有重要意义。通过此次研究发现,有机酸对嗜冷菌及假单胞菌的减菌效果非常显著,在第5天时,与对照相比,可减少4~5个数量级。但目前鲜有作者利用有机酸,针对肉中主要腐败菌假单胞菌进行减菌效果及机制研究。
3.2 减菌处理对冷却牛肉pH和色泽的影响
一般来说,细菌生长与鲜肉贮藏中的各种理化指标和感官特性变化存在密切的关系。在实验冷藏末期,A、B、C处理组pH略低于其他组,而肉样红度值(a*)略高于对照组,可能是有机酸抑制了肉样中pH的升高,进而延缓肉品的腐败,防止肉色因腐败而变暗沉。Cristina等研究证明,使用2%~4%的LA不会对牛肉色泽产生不利的影响。Hoa等采用LA和AA(3%v/v)进行胴体减菌,结果表明,乳酸和醋酸均有减菌效果,且对肌肉组织的pH值、色泽、持水力无显著性影响,这与此次研究结果一致。
4 结论与展望
研究采用2%乳酸、2%醋酸、1%乳酸+1%醋酸对冷却牛肉进行喷洒处理,并检测了微生物数量、pH和色泽等指标。结果表明,经过减菌液处理的样品微生物数量均低于对照组,且2%乳酸效果尤为显著,其对菌落总数最高可减少3个数量级;对大肠菌群最高可减少2个数量级;对假单胞最高可减少4~5个数量级;对嗜冷菌最高可减少3个数量级。因此,2%乳酸减菌液对于降低冷却牛肉微生物污染水平具有明显效果,与传统冷藏相比可延长冷却牛肉保质期5~7d。因此,应用2%乳酸减菌液喷洒牛肉可作为提高安全性的措施,这为牛肉减菌的研究提供了新的参考方法。另外,有机酸对肉品主要腐败菌假单胞菌减菌效果较好,为以后肉品保质期的研究开拓新的思路。