等離子體活性水處理對生鮮牛肉在貯藏過程中品質的影響

張婉玉 方維明

摘 要：本文以生鮮牛肉為研究對象，探索等離子體活性水處理對牛肉在貯藏過程中品質的影響。結果表明，等離子體活性水處理可以顯著降低生鮮牛肉中的菌落總數，在貯藏過程中，對照組牛肉中微生物的最大生長速率為1.1，顯著高于等離子體活性水處理組0.91（P<0.05），但對牛肉的色澤無顯著影響。

關鍵詞：等離子體活性水;生鮮牛肉;貯藏;品質

Abstract：In order to studied the effect of plasma active water treatment on the quality of food， fresh beef was selected as the research object. Result shown that total plate count of beef was significant decreased after PAW treatment. Maximum growth rate of control group was 1.1， which significant high than PAW group （0.91）P<0.05， however， the color values of beef wasnt significant deterioration compared with control group.

Key words：Plasma active water; Fresh beef; Storage; Quality

中圖分類號：TS251.5+2

牛肉味道鮮美、營養豐富，深受國內外消費者青睞，目前，我國各大超市牛肉的銷售方式主要是以裸露或托盤包裝為主，易被環境中的微生物污染，同時牛肉中豐富的水分、蛋白質等營養元素為微生物提供了理想的生長繁殖條件，從而引起生鮮肉品的腐敗變質[1]。因此探索適用于生鮮食品的冷殺菌技術成為現代食品殺菌領域研究的熱點。

等離子體是一種電離氣體，是不同于固體、液體和氣體的物質的第四態。在食品領域中常用的等離子體為熱不平衡等離子體也稱為低溫等離子體[2]。等離子體活性水（Plasma Active Water，PAW）是利用低溫等離子體處理液體，如無菌蒸餾水、去離子水、磷酸鹽緩沖液等，使得液體內含有如H2O2、OH·、

NO·等活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）、活性氮（Reactive Nitrogen Species， RNS）以及其他以目前的技術無法檢測到的活性物質，這些活性物質作用于細菌，產生殺菌效果[3]。PAW具有殺菌廣譜性高，生產工藝簡便，設備運行成本低等優勢，在設備的清洗，降解農殘以及處理污水方面已有所應用[4]，但在生鮮肉品中的相關研究較少。

本實驗以生鮮牛肉為研究對象，探索PAW處理后牛肉在貯藏過程中菌落總數、色澤、保水性及嫩度的變化規律，為PAW在生鮮肉品加工領域的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

1.1.1 材料

生鮮牛肉，本地大潤發超市;平板計數瓊脂，青島海博生物技術有限公司;聚丙烯托盤，和盛吸塑包裝有限公司;聚乙烯薄膜，脫普日用化學品有限公司。

1.1.2 儀器

CR-400型全自動色差儀，柯尼卡美能達控股公司;TCM高壓交流電源模塊，大連思曼科技有限公司;C-LM3B數顯式肌肉嫩度儀，北京布拉德科技發展有限公司;200JR拍擊式均質器，冠森生物科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗操作流程

PAW制備→生鮮牛肉分割→牛肉浸泡→托盤包裝→4 ℃冷藏→指標測定。

1.2.2 PAW的制備

將裝有1 000 mL去離子水的玻璃器皿置于等離子體發生腔中，在5 kV，25 kHz條件下處理時間5 min。

處理后室溫條件下遮光儲藏。

1.2.3 生鮮牛肉分割及PAW處理

除去生鮮牛肉表面的脂肪及筋膜，置于PAW中（空白對照組采用去離子水浸泡），浸泡2 min后取出并置于含有吸水墊的托盤中，聚乙烯薄膜塑封，4 ℃冰箱中冷藏。

1.2.4 菌落總數測定

用無菌刀取25 g牛肉置于均質袋中，加入225 mL無菌生理鹽水，均質器2 次/s條件下均質40 s，梯度稀釋后涂布于平板計數瓊脂，37 ℃培養48 h后，計數。

1.2.5 生長動力學模型

采用Baranyi&Roberts模型擬合生鮮牛肉中微生物的生長趨勢，具體公式見式（1）（2）：

（1）

（2）

式（1）（2）中：Nt-t時菌落總數，log CFU/g;N0-初始菌落總數，log CFU/g;μmax-最大生長速率，1/t;λ-遲緩期持續時間，d。

1.2.6 肉色測定

采用色差儀讀取牛肉的L*、a*和b*值，計算色彩角（Hue angle，h）和色度值（Chroma，C*）。高鐵肌紅蛋白含量測定參考Krzywicki等[5]方法并略做改動。

2 結果與分析

2.1 PAW對生鮮牛肉菌落總數的影響

PAW處理對生鮮牛肉貯藏過程中菌落總數的影響如圖1所示。在生鮮牛肉的整個貯藏過程中，PAW處理組的菌落總數都顯著低于水處理組（P<0.05）。與水處理組相比，PAW處理使生鮮牛肉中的初始菌落總數顯著下降了0.32 log CFU/g;在貯藏第8 d，PAW處理組菌落總數為7.37 log CFU/g，水處理組菌落總數為8.24 log CFU/g，差異顯著（P<0.05）。PAW中含有OH·、H2O2、O2-等具有強氧化性的殺菌物質，研究人員普遍認為這些ROS可以氧化微生物細胞膜中的磷脂、蛋白質等生物大分子，造成細胞膜功能的喪失，細胞膜通透性破壞，細胞內容物流出，最終導致微生物死亡[3];同時PAW中含有NO2-、NO3-等酸性物質，研究認為，酸性條件下可以加強部分ROS的氧化能力，從而增強PAW的殺菌性能[4]。

采用Baranyi&Roberts模型對生鮮牛肉貯藏期菌落總數進行動力學分析，其R2在0.989 7～0.998 7范圍內，RMSE在0.070～0.232范圍內（見表1），相關系數較高，表明擬合程度較好，可以通過擬合值較準確的反應真實值[6]。通過生長預測曲線發現，水處理組經過2.4 d左右，牛肉中的菌落總數開始>4.0 log CFU/g，

而PAW處理組約3.4 d達到4.0 log CFU/g。我國肉類標準一般認為，4 log CFU/g以下為新鮮肉，4～6 log CFU/g

為次鮮肉，超過6 log CFU/g為變質肉[7]。經過4.4 d左右，水處理組中菌落總數超過6 log CFU/g，而PAW處理組需要5.7 d。

表1表示生長預測曲線的動力學參數，與水處理組相比，PAW處理可以延長生鮮牛肉中微生物的遲緩期，但差異不顯著（>0.05）。PAW處理可以顯著降低生鮮牛肉貯藏過程中微生物的最大生長速率（水處理組為1.1，PAW處理組為0.91）。由此可見，PAW處理可以有效殺死生鮮牛肉中部分微生物，同時顯著降低貯藏過程中微生物的最大生長速率，從而達到延緩生鮮牛肉中微生物生長繁殖速度的目的。

2.2 PAW處理對生鮮牛肉色澤的影響

牛肉的銷售貨架期主要受肉色變化的限制，研究顯示，肉色的改變往往發生在肉品發生微生物腐敗變質前[8]。產品的色澤是消費者判斷產品新鮮程度的首要因素，肉色被認為是影響消費者購買欲的第一質量屬性[9]。因此，研究PAW處理對生鮮牛肉肉色的影響。如表2所示，在貯藏過程中，PAW處理組與水處理組生鮮牛肉的L*值、a*值和b*值無顯著差異，但PAW處理會造成a*值的下降（P>0.05）。h值代表顏色的呈現能力，在0°～90°范圍內表示由紅到黃的變化。從表2中可以看出，水處理組和PAW處理組生鮮牛肉在貯藏過程中，紅色呈現度逐漸下降，黃色呈現度逐漸升高，但兩處理組之間差異不顯著（P>0.05）。C*值代表顏色的飽和指數，表示顏色的明亮程度或鮮艷程度，通過表2可知，隨著生鮮牛肉貯藏時間的增加，C*逐步減?。≒<0.05），但兩種處理方式之間無顯著性差異（P>0.05）。生鮮牛肉中顏色的變化主要是由肌紅蛋白的形態變化引起的，氧合肌紅蛋白呈現出鮮紅色，隨著貯藏過程的進行，氧合肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白，呈現出不新鮮的褐色[10]。結果表明，不同處理方式對生鮮牛肉中高鐵肌紅蛋白的含量影響顯著（P<0.05）。PAW處理組中高鐵肌紅蛋白含量在貯藏0、2、6、8 d顯著高于水處理組。PAW中含有大量的ROS，ROS可以氧化肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白，從而引起高鐵肌紅蛋白含量的提高[11]。

3 結論

試驗主要是探索PAW處理對生鮮牛肉貯藏過程中菌落總數及其食用品質的影響。研究結果表明，PAW處理可以顯著殺死牛肉表面的部分微生物，降低貯藏過程中微生物的最大生長速率，從而顯著延長產品的貨架期。PAW對生鮮牛肉的L*、a*、b*、C*、h都無顯著影響。綜上所述，PAW處理對生鮮牛肉具有較好的抗菌作用，延緩生鮮牛肉中微生物的生長繁殖速度，并且對產品的色澤無顯著的影響。

參考文獻：

[1]張玉卿，孫寶忠，郎玉苗，等.不同形態牛肉食用品質和營養品質分析[J].肉類研究，2015，29（6）：1-4.

[2]黃明明，喬維維，章建浩，等.低溫等離子體冷殺菌對生鮮牛肉主要腐敗菌及生物胺抑制效應研究[J].食品科學技術學報，2018，36（4）：17-23.

[3]章建浩，黃明明，王佳媚，等.低溫等離子體冷殺菌關鍵技術裝備研究進展[J].食品科學技術學報，2018，36（4）：8-16.

[4]郭儉.低溫等離子體殺菌機理與活性水殺菌作用研究[D].杭州：浙江大學，2016.

[5]Krzywicki K.Assessment of relative content of myoglobin， oxymyoglobin and metmyoglobin at the surface of beef[J].Meat Science，1979，3（1），1-10.

[6]Huang M M，Zhuang H，Wang J M，et al.Inactivation kinetics of Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus in different media by dielectric barrier discharge non-thermal plasma[J].Applied Sciences，2018，8（11）：1-15.

[7]牟廣磊.不同包裝方式對冷卻牛肉品質及微生物影響的研究[D].山東農業大學，2015.

[8]劉琦，金尚忠，毛曉婷，等.基于拉曼散射的豬肉品質檢測方法[J].食品工業，2017，38（1）：281-285.

[9]左惠心.基于蛋白質組學的宰后牦牛肉保水性機制研究[D].蘭州：甘肅農業大學，2017.

[10]魏樂樂，許學勤.凍藏和冷藏對冷凍調理牛肉顏色的影響[J].食品工業，2014，35（10）：24-27.

[11]Huang M M，Wang J M，Zhuang H，et al.Effect of in-package high voltage dielectric barrier discharge on microbiological， color and oxidation properties of pork in modified atmosphere packaging during storage[J].Meat Science，2019，149： 107-113.