手撕牛肉是四川省特色牛肉产品，具有香辣过瘾、回味浓香的特点。手撕牛肉在保留牛肉丰富营养物质的同时，更具咀嚼性，由于其独特风味和携带方便等特点，深受消费者的喜爱[1]。就肉类消费现状而言，我国休闲食品和旅游食品的消费水平逐步上升，对牛羊肉需求的持续增长，手撕牛肉的市场非常广阔[2]。手撕牛肉切条、腌制、风干、调味和包装等加工步骤均极易受到微生物污染。为追求更长的保藏期，生产者普遍采用高温灭菌处理，例如热风干燥、真空油炸、高温蒸煮等[3]。经过高温处理后的手撕牛肉会使蛋白质发生结构性变化，影响手撕牛肉的特色口感，其风味和营养成分也会有一定程度的损失。因此，为最大程度地保留手撕牛肉的营养成分和咀嚼口感、有利于在生产过程中连续加工，市面上急需一种新的杀菌工艺。
高能电子束辐照杀菌作为辐照杀菌技术的一种，能在不产生热量的前提下对微生物进行破坏，保障食品的安全性。高能电子束辐照杀菌时温度变化较小，能够保持食品原有风味，也适合热敏感物质的处理[4-5]。其主要优势在于能量利用率高、处理效率高，能极大节约物流、仓储等过程的时间及成本，并且电子加速器的能量来源是电力，关机后无辐射，安全可靠。电子束辐照技术在水果、蔬菜、肉类等农产品的保鲜中已取得大量的研究成果[6]。肖蓉等[7]研究发现辐照能够明显降低腊牛肉的微生物指标，并且能够提高腊牛肉的色泽。由于熟食酱卤牛肉保质期过短，张艳艳等[8]利用电子束对酱卤牛肉进行辐照，发现6 kGy的电子束能够将酱卤牛肉的货架期延长10 d。毛青秀[9]研究发现辐照能够对肉中残留的亚硝酸盐产生一定的降解作用。谢宗传等[10]在4 kGy的剂量下对六合牛脯进行辐照，能够将产品的贮藏保质期维持在6个月以上。Hussain等[11]利用60Co辐照牛肉肉串发现，经过5 kGy和2.5 kGy剂量的处理后，牛肉串的货架期比未处理的分别延长28 d和14 d。段鑫[12]研究了电子束对生鲜牛肉的杀菌效果，发现X射线能够有效杀灭牛肉中的大部分微生物，并延长保藏时间。市面出售的手撕牛肉大多采用真空包装，高能电子束能够穿透包装材料进行灭菌处理，不会破坏其包装材料，在生产中方便连续性操作，能够大幅提高生产效率。
本文以手撕牛肉为原材料，采用不同剂量电子束对手撕牛肉进行辐照处理，分析手撕牛肉保藏过程中菌落总数、大肠菌群数、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值、pH值、剪切力和咀嚼力的变化，综合分析高能电子束辐照对手撕牛肉保藏效果的影响，筛选得出高能电子束辐照贮藏手撕牛肉的方法，以期在保证食品安全性的前提下，将更好的风味口感呈现在消费者面前，促进辐照技术在休闲牛肉制品杀菌保藏处理中的应用。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料与试剂
手撕牛肉（未经过高温杀菌，未添加防腐剂，单独包装，每袋含包装质量11 g～13 g）：四川省仁寿县世顺食品厂。
菌落总数测试纸、大肠菌群测试纸：美国3M公司；三氯乙酸、氯仿（均为分析纯）：成都科隆化学品有限公司；硫代巴比妥酸、氯化钠（均为分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司；实验室石棉滤纸：上海技舟化工科技有限公司。
1.1.2 试验仪器
UV-1700紫外分光光度计：日本岛津分析技术研发有限公司；HCCI-116恒温箱：上海跃进医疗器械有限公司；PB304破壁机：美的集团；BSA224S-CW型电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；VF-PmA-10/20电子加速器辐照加工系统：四川润祥辐照有限公司；Brookfield CTX质构仪：美国FTC公司；pH-820型pH计：重庆欧宇科技有限公司；JX-05均质器：拓赫机电科技（上海）有限公司。SN-HWS-24水浴锅：上海尚仪仪器设备有限公司；SorvallTMMTX-150离心机：美国赛默飞世尔科技公司。
1.2 试验方法
1.2.1 原料辐照处理
手撕牛肉样品随机分为7组，每组150袋，每袋11 g～13 g，至四川润祥辐照有限公司进行高能电子束辐照处理，剂量分别为 0（对照组）、2、5、8、10、15、20 kGy，辐照后立即测定菌落总数、大肠菌群数、硫代巴比妥酸值、pH值、剪切力和咀嚼性等指标，后置于（25±2）℃（与正常室温保持一致）的恒温箱中贮藏，微生物指标和理化性质每隔7 d检测1次，总共检测10次，共计贮藏63 d。
1.2.2 菌落总数计数
称取手撕牛肉100 g，加入900 mL灭菌生理盐水，均质 3 min，取匀液 1 mL，参照 GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》[13]的测定计数方法对菌落总数进行计数。
1.2.3 大肠菌群计数
称取手撕牛肉100 g，加入900 mL灭菌生理盐水，均质3 min，取匀液1 mL，参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》[14]的测定计数方法对大肠菌群进行计数。
1.2.4 感官评价
由食品专业经过感官评定培训的5名男生和5名女生组成评价小组，从手撕牛肉的色泽、香气、质地进行感官评定。根据得分，划分为 A（9～10）、B（7～8）、C（5～6）、D（0～4）4 个等级。感官评价标准见表 1。
表1 感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation table
项目 A（9～10） B（7～8） C（5～6） D（0～4）香气 肉香味浓，有独特香味无肉香味色泽 酱红色，均匀一致肉香味淡，有独特香味肉香味淡，风味不明显色泽良好，比较均匀色泽较差，黑褐色，色泽不均匀色泽差质地 肌肉纤维完整，组织致密呈块状，薄厚、长短、大小基本均匀，回味浓郁，肌肉纤维完整，组织致密，呈块形，滋味较好，不易咀嚼，味道不足肌肉纤维完全断裂，组织松散，形状不整齐，滋味较差，后味不足呈碎块状、滋味差
1.2.5 TBA值的测定
参考陈谦等[15]的测定方法，略有改动。准确称取研磨均匀的样品10.000 g于150 mL三角瓶中，加入50 mL 7.5%三氯乙酸，振摇30 min，用双层滤纸过滤2次，去除油脂，准确移取上述滤液5 mL置于比色管中，加入5 mL 0.02 mmol/L TBA溶液，摇匀，加塞后置于90℃水浴锅中保温40 min，取出冷却1 h，加入5 mL氯仿，摇匀，静置5 min，将上清液移入小管10 000 r/min离心1 min，吸取上清液分别于532、600 nm处测吸光度，同时以空白调零。
式中：D532nm、D600nm分别为上清液在 532、600 nm 处的吸光度，其中与TBA反应的物质以每100g样品中丙二醛质量表示；155为吸光系数；m为样品质量，10 g；72.6为丙二醛分子量。
1.2.6 咀嚼性测定
每个剂量选取10袋手撕牛肉，要求大小均一，长度6 cm～8 cm，共计70袋。放入质构仪进行测定，刀片选取圆形压力刀（量程为1 000 N），将程序设置为两次咀嚼测试（texture profile analysis，TPA），调整参数为起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、样品距刀片间距40 mm进行试验。
1.2.7 剪切力测定
每个剂量选取10袋手撕牛肉，要求形状方正、大小均一，长度6 cm～8 cm，共计70袋。放入质构仪进行测定，刀片选取方形刀片（量程为1 000 N），将程序设置为单刀剪切测定，调整参数为起始力2 N、回程速度60 mm/s、剪切速度60 mm/s、样品距刀片间距40 mm进行试验。
1.2.8 手撕牛肉pH值测定
校正pH计后，取手撕牛肉样品10 g，使用均质器将试样均质，打碎至粉末然后将校正后的pH计探测头插入试样中，待读数稳定后直接读数（精确至0.01），重复3次试验，取平均值。
1.3 数据处理
采用SPSS Statistics 17.0进行数据统计分析，Origin 8及Excel制图。各指标设定3次平行试验，数据用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 电子束辐照对手撕牛肉菌落总数的影响
手撕牛肉经过不同剂量的高能电子束照射后，菌落总数的变化如图1所示。
图1 不同辐照剂量下手撕牛肉贮藏期间菌落总数的变化
Fig.1 Changes of total bacterial count of shredded beef during storage under different irradiation doses
由图1可知，未经辐照的手撕牛肉初始含菌量较高，达到103CFU/g以上，经过辐照的其他处理组菌落总数均不超过107CFU/g，而5 kGy以上的处理组未见菌落。随着贮藏时间的延长，各组手撕牛肉中菌落总数不断上升，但辐照组菌落总数始终低于对照组。对照组在贮藏7 d时菌落总数超出酱卤肉制品生物限量标准。2 kGy组贮藏14 d后菌落总数也达到了105CFU/g，超出国家标准规定的微生物限量值[16]。8 kGy以上的剂量辐照在第63天依然将菌落总数控制在国标规定的限量以内。贮藏28 d内，15 kGy和20 kGy的剂量处理后的样品未见菌落，8 kGy以上剂量处理的样品相比于对照组至少能延长4倍的贮藏时间。这与肖林等[17]的研究发现高剂量辐照能够对肉制品的微生物数量起到抑制作用的结论相一致。随着电子束剂量的增加，菌落总数的增长速率减缓。蒋慧亮等[18]使用0～9 kGy的电子束处理蚌肉得出相同的结论。
2.2 电子束辐照对手撕牛肉大肠菌群的影响
图2为不同辐照剂量下手撕牛肉贮藏期间大肠菌群的变化。
图2 不同辐照剂量下手撕牛肉贮藏期间大肠菌群的变化
Fig.2 Changes of coliform bacteria in shredded beef during storage under different irradiation doses
由图2可知，相同贮藏时间内，手撕牛肉中大肠菌群数随着电子束辐照剂量的增加而明显减少，对照组在贮藏14 d时菌落总数超出酱卤肉制品生物限量标准。经过辐照处理的大肠菌群抑制率均有提高，5 kGy以上的辐照剂量能够杀灭手撕牛肉中存活的大肠菌群，8 kGy以上的辐照剂量使得大肠菌群在手撕牛肉贮藏35 d后才开始生长，15 kGy以上的剂量能够将大肠菌群的生长时间延长至少49 d。并且，相同贮藏时间，对照组大肠菌群的生长速率远大于辐照组，且辐照剂量越大，大肠菌群的生长速率越缓慢。这可能与大肠菌群自身的修复性有关，但当辐照剂量超过8 kGy时，能够对手撕牛肉中的大肠菌群产生良好的控制效果。
2.3 电子束辐照对手撕牛肉TBA值的影响
脂肪氧化是肉类变质的主要原因，TBA值能够反映手撕牛肉贮藏过程中的脂肪氧化情况。电子束对手撕牛肉贮藏中的TBA值影响如图3所示。
图3 电子束辐照对手撕牛肉TBA值的影响
Fig.3 Effect of electron beam irradiation on TBA value of shredded beef
手撕牛肉经过电子束辐照处理后，微生物限量超标后不计入统计，由图3可知，与对照组相比，各处理组TBA值明显增加，电子束处理组的TBA值始终高于对照组，手撕牛肉经过高能电子束辐照，其脂质会被加速氧化进而导致TBA值升高。Campo等[19]发现高于2.28 mg/100 g的TBA值会影响牛肉的风味，而直至贮藏货架期结束，各组手撕牛肉均未超过1.3 mg/100 g。有相关研究表明，手撕牛肉脂肪含量不高，且风干后并未通过高温灭菌处理，因此，贮藏过程中微生物繁殖产生的酶是导致TBA值较低的原因[20]。
2.4 电子束辐照对手撕牛肉剪切力的影响
剪切力是评价肉类嫩度的重要指标之一[21]。电子束辐照手撕牛肉对剪切力的影响如图4所示。
图4 电子束辐照手撕牛肉对剪切力的影响
Fig.4 Effect of electron beam irradiation on shear force of shredded beef
由图4可知，相同贮藏时间内，对照组和辐照组手撕牛肉的剪切力差别不大，但剪切力随着贮藏时间的延长而增加。这是由于经过（25±2）℃条件下的存放，牛肉氧化和微生物分解使持水力下降，产生结壳现象，手撕牛肉外壳变硬，导致剪切力增加[22]。手撕牛肉剪切力的变化与是否经过电子束处理无关，所以剪切力不作为最佳辐照剂量筛选的依据。
2.5 电子束辐照对手撕牛肉咀嚼性的影响
咀嚼性是反映手撕牛肉感官特性的一个重要指标。通过质构仪模拟人口腔的咀嚼过程，测定2次挤压力的数值，表示咀嚼所需的力量，咀嚼花费的力量越大，表示口感越差。电子束辐照手撕牛肉的咀嚼性强度变化见表2。
表2 电子束辐照手撕牛肉的咀嚼性强度
Table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam
贮藏时间/d辐照剂量0 kGy 2 kGy 5 kGy 8 kGy 10 kGy 15 kGy 20 kGy 0 56.91±3.39a 57.21±2.88a 55.92±4.26a 55.77±3.71a 57.02±2.96a 53.92±3.94b 56.31±2.33a 14 70.92±4.89a 67.23±4.22b 65.93±2.72b 68.86±3.79b 70.38±2.84a 66.95±3.93b 70.32±4.33a 28 96.33±2.42a 96.67±3.11a 90.42±3.16b 98.54±2.62a 96.34±2.35a 97.12±4.10a 90.16±3.61b
续表2 电子束辐照手撕牛肉的咀嚼性强度
Continue table 2 Chewiness intensity of shredded beef irradiated by electron beam
注：同行不同小写字母表示差异显著，P＜0.05。
贮藏时间/d辐照剂量0 kGy 2 kGy 5 kGy 8 kGy 10 kGy 15 kGy 20 kGy 42 120.56±2.84a 115.55±2.15a 119.24±2.33a 112.93±4.01b 119.35±3.66a 120.33±2.18a 119.23±1.98a mJ 56 140.27±3.14a 135.62±2.69b 130.11±3.30b 132.19±4.19b 140.26±3.48a 141.34±2.68a 139.85±3.26a 63 159.12±2.71a 154.11±2.44a 163.23±3.06b 158.17±2.80a 160.27±4.15a 165.16±3.00b 152.16±3.46c
由表2可知，同一贮藏时间内的手撕牛肉在不同辐照剂量下的咀嚼性强度实际测试数值差距不大，说明高能电子束对手撕牛肉的咀嚼性影响较小。随着贮藏时间的不断延长，咀嚼性强度不断升高，其主要原因是牛肉中蛋白质含量较为丰富，蛋白质经过辐照处理后蛋白质分子发生解聚和聚合[23]。试验结果显示，贮藏时间相同，不同辐照剂量对手撕牛肉的咀嚼性影响不大，因此咀嚼性强度不作为辐照剂量筛选的依据。这也说明高能电子束处理手撕牛肉并不会改变手撕牛肉本身的咀嚼特性。
2.6 电子束辐照对手撕牛肉感官评分的影响
图5为电子束辐照对手撕牛肉感官评分的影响。
图5 电子束辐照对手撕牛肉感官评分的影响
Fig.5 Effect of electron beam irradiation on sensory evaluation of shredded beef
由图5可知，10 kGy以下辐照剂量的各组手撕牛肉在香气、质地和色泽并无明显差异；而15 kGy和20 kGy的辐照剂量使得手撕牛肉在总接受度上的感官评分明显下降。对照组和辐照组在56d贮藏期中，各项感官品质均在可接受范围内；而辐照剂量超过8 kGy时，辐照后产生的异味会增加，打破原有的香气体系平衡[24]，这是由于辐照使蛋白质和脂肪降解形成硫化物芳香族化合物，导致风味变差[25]。观察辐照后的色泽变化可知，手撕牛肉经过2、5、8 kGy 3个剂量的电子束辐照处理后，其色泽与对照组无明显差别，当辐照剂量高于10 kGy时，色泽上会出现明显变化，色泽评分随着辐照剂量的升高而下降。
2.7 电子束辐照对手撕牛肉pH值的影响
图6为电子束辐照对手撕牛肉pH值的影响。
图6 电子束辐照对手撕牛肉pH值的影响
Fig.6 Effect of electron beam irradiation on pH value of shredded beef
由图6可知，辐照组和对照组的初始pH值无明显差异，说明不同辐照剂量对手撕牛肉的pH值影响不大。随着贮藏期的延长，手撕牛肉的pH值逐步上升，这可能是手撕牛肉贮藏期间，在牛肉中微生物和酶的作用下，蛋白质分解，含氮物质随贮藏时间延长而增加，最终导致pH值上升[26]。但在整个贮藏期内，pH值变化不明显。
3 结论
研究表明，手撕牛肉经过10 kGy以下的电子束辐照处理后，不会对牛肉的口感和风味产生明显改变，而手撕牛肉的贮藏品质受贮藏时间的影响较大，在贮藏63 d后，手撕牛肉的感官品质明显低于新鲜手撕牛肉，相同贮藏时间内，电子束处理后的手撕牛肉与对照组并无明显差别，并且电子束辐照对手撕牛肉的微生物控制效果较好，其中采用8 kGy以上的辐照剂量能明显延长保质期，能够有效保证手撕牛肉的安全性；同时，随着辐照剂量的增加，同一贮藏期内的手撕牛肉TBA值会有小幅上升；当辐照剂量小于10 kGy时，辐照对手撕牛肉的风味和品质并无影响，当辐照剂量超过10 kGy时，手撕牛肉的风味评价会明显降低。综上所述，在不影响其灭菌效果又能保证其品质的情况下，手撕牛肉最适宜的电子束辐照剂量为8 kGy～10 kGy。
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