白羽鸡,鸡亚目雉科动物,是隐性白羽肉鸡,属于快大白羽肉鸡中的某些品系。20 世纪90 年代开始,我国便大量从国外引进隐性白羽鸡种鸡,并逐渐自主培育出白羽肉鸡新品种,打破了国外对白羽肉鸡种源的长期垄断[1]。白羽鸡肉质鲜美,营养物质丰富,蛋白质含量高,是深受消费者青睐的肉制品[2]。然而白羽鸡鸡肉的保鲜却是困扰食品行业的一个重要问题。传统的保鲜手段(如热处理、防腐剂处理)均有缺陷,因此需要寻找一种新的安全有效手段用于白羽鸡鸡肉的保鲜。
冷杀菌保鲜技术是近年来逐渐兴起的新型杀菌保鲜技术。冷杀菌是指在不引起食品表面温度升高的前提下,杀灭食品中的腐败和致病微生物,从而起到保鲜的效果[3-4]。冷杀菌技术较多,其中低温等离子体冷杀菌技术(cold plasma cold sterilization,CPCS)是一种新兴的冷杀菌技术,在放电过程中会产生紫外线、带电粒子及活性氧、活性氮等活性物质,这些活性物质通过蚀刻作用、细胞膜穿孔与静电干扰和细胞大分子氧化导致微生物失活[5-6]。此外,由低温等离子体技术演变而来的低温等离子体活性水(plasma-activated water,PAW)近年来也逐渐成为一种新型的非热物理加工方式被应用到食品杀菌与保鲜领域[7],PAW 中富含活性氧(reactive oxygen species,ROS)、活性氮(reactive nitrogen species,RNS)等活性成分,并具有低pH 值、高氧化还原电位、高电导率等特殊理化性质,不仅能有效杀灭食品中的微生物(细菌、酵母、霉菌等),还能维持食品本身的品质不受明显破坏[8]。
综上所述,本研究采用介质阻挡放电低温等离子体(dielectric barier discharge,DBD)、低温等离子体活化水(PAW)及其联合处理的方式对白羽鸡进行处理,研究白羽鸡贮藏过程中的品质变化,旨在为白羽鸡鸡肉的贮藏保鲜提供参考。
白羽鸡胸肉:市售;平板计数琼脂、大肠杆菌选择性培养基:青岛高科技工业园海博生物技术有限公司;氯化钠、氯化钾、氧化镁:国药集团化学试剂有限公司;溴甲酚绿-甲基红指示剂:北京索莱宝科技有限公司。所用试剂均为分析纯。
无菌采样袋/均质袋:常德比克曼生物科技有限公司;JM-B 电子天平:余姚市纪铭称重校验设备有限公司;PB-10 酸度计:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;LCB-2FD 净化工作台:上海龙跃仪器设备有限公司;UBM-400 拍打式(无菌)均质器:南京宁凯仪器有限公司;KN 580 凯氏定氮仪:济南阿尔瓦仪器有限公司;CR-400 色彩色差仪:日本KONICA MINOLTA 公司;HYC-940 海尔医用冷藏箱:青岛海尔生物医疗股份有限公司;LDZM-60L-I 立式高压蒸汽灭菌器:上海申安医疗器械厂;DHG-9030A 电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏试验设备有限公司;CTHI-250B 恒温恒湿箱:施都凯仪器设备(上海)有限公司;CPCS-I 型高压电场低温等离子体冷杀菌试验设备:南京农业大学协同南京苏曼等离子工程研究院及苏州屹润食品科技有限公司联合开发;PG-1000Z/D 射流等离子体处理机:南京苏曼等离子科技有限公司科罗纳试验室。
DBD 处理:将清洗干净并均匀恒重的鸡胸肉用低温等离子体设备进行处理,以处理电压100、120、140、160、180 kV,处理时间60、90、120、150、180 s 为变量,放电3 次,放电频率50 Hz,以菌落总数为指标进行单因素试验。不经过DBD 处理的作为对照组。
低温等离子体活性水处理:将鸡胸肉放入活性水中分别浸泡0、5、10、15、20 min,该操作于超净台中进行,防止杂菌污染,以菌落总数为指标进行单因素试验。不经低温等离子体活性水处理的作为对照组。
将清洗干净并均匀恒重的鸡胸肉分成4 组进行贮藏试验,每组7 盒,每盒放置5 块鸡胸肉,每天从每个处理组中取出一盒进行各项指标测定。对照组(CK)为不做任何处理。
低温等离子体处理组(DBD):将包装处理好的鸡胸肉用低温等离子体设备进行处理,处理条件为处理电压140 kV、处理时间120 s、放电3 次、放电频率50 Hz。
低温等离子体活性水处理组(PAW):在超净台中将鸡胸肉放入低温等离子体活性水中浸泡10 min。
低温等离子体与低温等离子体活性水联合处理组(DBD+PAW):将低温等离子体活性水浸泡处理过的鸡胸肉再次用低温等离子体设备进行处理。
1.4.1 菌落总数和大肠杆菌菌落数测定
根据GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定》的方法,对鸡胸肉进行菌落总数和大肠杆菌菌落数的测定。使用平板计数琼脂用于测定菌落总数,使用大肠杆菌选择性培养基用于测定大肠杆菌菌落数[9-10]。
1.4.2 pH 值测定
根据GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH 值的测定》中的方法对鸡胸肉的pH 值进行测定,取10 g 绞碎的鸡胸肉,加入100 mL 氯化钾溶液进行均质,用pH 计测定pH 值,每组样品重复测定3 次后取平均值。
1.4.3 挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVBN)值测定
TVB-N 值参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准食品中挥发性盐基氮的测定》中的方法进行测定。将不同处理组在不同时间点的样品切碎,称取10.0 g 置于锥形瓶中,加入75 mL 去离子水搅拌均匀并振摇,使试样在样液中分散均匀,浸渍30 min。采用凯式定氮仪测定TVB-N 值。
1.4.4 色度测定
采用色彩色差仪测定鸡胸肉的L*(亮度)值、a*(红度)值、b*(黄度)值,样品测定前需要进行白板校正(L*=93.55、a*=-0.20、b*=4.12),将色差仪与样品表面垂直进行测定,每组样品重复测定3 次后取平均值。
1.4.5 感官评定
选取10 名经过专门训练的专业人员,分别从鸡胸肉的色泽、气味、组织形态、组织弹性4 个方面进行评定,每项评价指标总计10 分,各项指标所占权重为色泽20%、气味30%、组织形态25%、组织弹性25%,具体评分标准见表1[11]。
表1 感官评分标准
Table 1 Sensory scoring criteria
指标色泽气味组织形态组织弹性一级新鲜(4 分)有光泽,正常肉色气味正常,无异味外表微干按压快速回弹二级新鲜(3 分)脂肪缺乏光泽,肉色较为正常略有氨味或酸味外表干燥或粘手按压回弹轻度变质(2 分)无光泽,肉色发白较浓氨味或酸味外表极度干燥或粘手按压没有弹性完全变质(1 分)表面明显有异物浓烈腐败味大量渗水按压明显僵硬
采用SPSS 27 分析数据,Origin 2021 作图。
不同处理方式对鸡胸肉菌落总数的影响见图1。
图1 单因素试验结果
Fig.1 Single factor test results
由图1 可以看出,当处理时间固定不变时,菌落总数随处理电压的增大而减小;当处理电压恒定不变时,菌落总数随处理时间的延长而减少,150~180 s 时变化速率最快,菌落总数减少最明显。当处理电压为140 kV、处理时间为180 s 时,鸡胸肉菌落总数为3.07 lg(CFU/g),相较于对照组下降了0.93 lg(CFU/g),杀菌效果达到最好。考虑到过高的处理电压和过长的处理时间会引起脂肪、蛋白质及其他营养物质的氧化[12],因此选择处理电压140 kV、处理时间120 s 为贮藏期的DBD 试验条件。
由图1 可以看出,与对照组(0 min)相比,经低温等离子体活性水浸泡处理可明显降低鸡胸肉的菌落总数,且随着浸泡时间的延长,杀菌效果更好,浸泡处理20 min 时,鸡胸肉菌落总数为2.62 lg(CFU/g),杀菌率达到74.02%。但是考虑到低温等离子体活性水中可能会对鸡胸肉品质产生影响,包括颜色、嫩度等,且由图也可以看出,浸泡5~10 min 菌落总数减少速率最快,因此贮藏期试验选择用低温等离子体活性水对鸡胸肉进行10 min 的浸泡处理。
不同处理方式对鸡胸肉贮藏期菌落总数的影响见图2。
图2 不同处理方式对鸡胸肉贮藏期菌落总数的影响
Fig.2 Effect of different treatments on the total plate counts of chicken breast
菌落总数是评价肉质品品质的一项重要指标,当其菌落总数超过6 lg(CFU/g)时,可以认为鲜肉产品已经腐烂变质[13]。由图2 可知,在贮藏期间,从第2 天开始处理组和对照组菌落总数一直处于增长趋势,处理组前期增长较快,中期增长逐渐趋于平缓,后期又逐渐开始增长。这可能是由于鸡胸肉前期经过各种处理后,处理效果还未完全发挥,在第2 天发挥完全杀菌效果,菌落总数下降。在贮藏期第1 天,对照组的菌落总数为3.08 lg(CFU/g),经低温等离子体处理、低温等离子体活性水浸泡处理以及二者联合处理后,菌落总数分别下降0.03、0.31、0.91 lg(CFU/g);在贮藏期第5 天,对照组菌落总数为6.02 lg(CFU/g),表明鸡胸肉已经开始腐败,而所有处理组菌落总数则在第7 天[DBD 6.62 lg(CFU/g)、PAW 6.31 lg(CFU/g)、DBD+PAW 6.22 lg(CFU/g)]才超过6 lg(CFU/g),说明鸡胸肉经过3 种方式处理后货架期可延长2 d。整个贮藏期过程中,各处理组菌落总数均低于对照组,在贮藏至第6 天时,联合处理组的菌落总数相较于对照组下降1.16 lg(CFU/g),达到整个贮藏期间微生物数量下降的最大值。
低温等离子体活性水制备过程中会产生多种活性物质,低温等离子体活性水溶液中的ROS 可导致沙门氏菌的羰基含量增加和外膜蛋白破裂,增加细胞膜的通透性,促进更多的ROS 渗透到细菌中,提高细胞内活性氧的水平[14-15]。但是从图2 可以看出,低温等离子体处理和低温等离子体活性水处理联合使用杀菌效果增强得不明显,菌落总数下降不多。这可能是由于等离子体处理和低温等离子体活性水处理在鸡胸肉中发生拮抗抵消作用,单个处理效果并没有发挥到最大,也可能是处理效果已经达到饱和,所以菌落总数无法再降低。
不同的处理方式对鸡胸肉贮藏期大肠杆菌菌落数的影响见图3。
图3 不同的处理方式对鸡胸肉贮藏期大肠杆菌菌落数的影响
Fig.3 Effect of different treatments on the total number of E.coli colonies of chicken breast
大肠杆菌可以反映鸡胸肉的腐败程度。由图3 可以看出,整个贮藏期间,大肠杆菌菌落数呈现增长状态,大肠杆菌的代谢类型是兼性厌氧菌;在贮藏期第1 天,处理组鸡胸肉的大肠杆菌菌落数低于对照组,但各处理组之间的大肠杆菌菌落数相差不大。在贮藏第6 天,对照组大肠杆菌菌落数为5.58 lg(CFU/g),还没有完全变质;在贮藏期第7 天,对照组大肠杆菌菌落数为6.35 lg(CFU/g),各处理组大肠杆菌菌落数分别为6.35、6.10、6.02 lg(CFU/g)。可以看出,此时对照组和处理组均已变质,表明低温等离子体和低温等离子体活性水处理可有效抑制大肠杆菌的生长。
不同处理方式对pH 值的影响见图4。
图4 不同处理方式对pH 值的影响
Fig.4 Effect of different treatments on pH of chicken breast
由图4 可以看出,不同处理组鸡胸肉的pH 值均呈现先减小后增大的趋势,这是因为鸡胸肉在贮藏前期肉内糖类物质会发生糖酵解反应产生一系列酸性物质,包括乳酸、磷酸等。DBD 处理也会使鸡胸肉中氮氧化物含量上升,导致鸡胸肉的pH 值下降[16],而后随着贮藏时间的延长鸡胸肉内的蛋白质开始氧化分解,并产生游离的氨基酸以及其他的碱性含氮物质,这些物质在鸡胸肉体内堆积,使得鸡胸肉的pH 值上升[17]。此外,与对照组相比,处理组的鸡胸肉pH 值上升较少且较慢,这可能是因为低温等离子体处理抑制了细菌生长脂质氧化和蛋白质的活性,导致鸡胸肉腐败变质的速度变慢,因此pH 值上升也较慢。在整个贮藏期间,3 个处理组鸡胸肉的pH 值除第1 天外均低于对照组,第1 天的低温等离子体活性水处理组高于对照组,这可能与低温等离子体活性水的酸碱度有关。联合处理组的pH 值始终低于其他两个处理组,如在贮藏期最后1 d,CK、DBD、PAW、DBD+PAW 的pH 值分别为6.98、6.64、6.84、6.49,经放电5 min 或10 min 处理后制得的PAW 与未经处理的对照组相比pH 值会下降。
色泽中L*值代表亮度,L*值越大,说明样品亮度越好;a*值和b*值代表样品的色彩值,a*值为正表示样品偏红,为负表示样品偏绿;b*值为正表示样品偏黄,为负表示样品偏蓝。不同处理方式对贮藏期L*值、a*值、b*值的影响见表2~表4。
表2 不同处理方式对贮藏期L*值的影响
Table 2 Effect of different treatments on L*of chicken breast during storage
贮藏时间/d 1 2 3 4 5 6 7 CK 52.91±0.61 54.02±0.33 53.82±0.52 57.54±0.85 61.58±0.96 57.74±0.12 53.90±0.54 PAW 51.83±0.37 53.32±0.52 57.85±0.61 62.57±0.94 57.17±0.68 55.32±0.06 52.11±0.51 DBD 58.43±0.82 59.64±0.84 62.66±0.52 58.94±0.71 56.65±0.44 54.22±0.93 54.19±0.65 PAW+DBD 59.59±0.22 60.35±0.32 62.46±0.54 63.29±0.06 59.14±0.14 58.47±0.07 55.32±0.08
表3 不同处理方式对贮藏期a*值的影响
Table 3 Effect of different treatments on a*of chicken breast during storage
贮藏时间/d 1 2 3 4 5 6 7 CK 0.19±0.98 0.96±1.25-0.67±0.26-1.45±0.64-2.15±0.82-0.26±0.79 0.23±0.13 PAW-0.25±0.91-0.87±0.37-1.45±0.48-1.70±0.59-2.15±0.26-2.65±0.32 1.11±0.56 DBD-0.33±1.63-0.15±2.54-0.27±1.57 0.19±0.88 0.33±0.54 0.69±0.51 1.24±0.67 PAW+DBD-0.98±0.19-1.53±0.24-1.21±0.75-0.57±0.62-0.12±0.48 0.59±0.04 0.66±1.54
表4 不同处理方式对贮藏期b*值的影响
Table 4 Effect of different treatments on b*of chicken breast during storage
贮藏时间/d 1 2 3 4 5 6 7 CK 8.01±1.85 9.04±2.05 10.42±0.39 12.29±0.58 13.35±1.63 11.54±0.87 9.85±0.67 PAW 9.76±0.46 10.51±0.74 10.98±0.55 11.24±0.62 12.02±0.93 11.88±0.71 10.32±0.42 DBD 7.99±0.95 8.18±0.63 10.23±0.51 10.97±0.98 11.85±0.33 9.84±0.29 9.76±0.25 PAW+DBD 6.60±1.22 7.64±0.59 9.44±0.82 12.09±0.43 8.62±1.62 8.31±0.57 6.92±0.49
由表2~表4 可知,贮藏期L*值的变化波动较大,整体呈先升高后下降趋势,对照组贮藏5 d 鸡胸肉的L*值上升至最高,为61.58。这可能是因为随贮藏时间的延长,鸡胸肉的肌纤维结构逐渐遭到破环,蛋白网络结构收缩,与蛋白质结合的水游离出来,水分积于鸡胸肉表面,导致对光的反射能力增强[18]。4 ℃贮藏6 d 时L*值为57.74,明显下降,可能是因为鸡肉发生了脂肪氧化和色素降解等反应,使表面颜色越发暗沉,或者是肌红蛋白与氧气结合生成褐色的高铁肌红蛋白,这与刘茵茵等[19]研究结果基本一致。
在贮藏期间,DBD、DBD+PAW 处理组和对照组a*值呈先升高后降低再升高的趋势。贮藏前期,鸡胸肉中的肌红蛋白与包装袋中残留的少量氧气结合生成鲜红色不稳定的氧合肌红蛋白,从而使a*值增大;随贮藏时间延长,脂肪氧化产生的自由基破坏了高铁肌红蛋白还原酶,导致高铁肌红蛋白增多,鸡胸肉从鲜红色变为褐色,使a*值降低。贮藏期间鸡胸肉的b*值变化趋势呈先升高再降低的趋势,与a*值前期变化趋势相似。
不同处理条件对贮藏期间TVB-N 值的影响见图5。
图5 不同处理条件对贮藏期间TVB-N 值的影响
Fig.5 Effect of different processing conditions on TVB-N of chicken breast during storage
TVB-N 值是判断冷鲜肉腐败程度的重要指标,反映肉制品中由于微生物和内源性酶的作用,分解蛋白质和非蛋白质产生腐败性物质的情况,如挥发性氨和三甲胺等[20]。TVB-N 值的变化可能与一磷酸腺苷和脱氨基作用释放出氨态氮有关,而二甲胺和三甲胺产生的量不大。由图5 可知,在贮藏前期TVB-N 值相对后期上升较为缓慢,而后期微生物活动加强,大量氨基酸被微生物分解,脱氨基作用加剧,导致TVB-N 值增加较为迅速[21]。根据文献[22]可知,肉及肉制品中TVB-N 值的标准为一级鲜肉≤15 mg/100 g、二级鲜肉≤20 mg/100 g,变质肉超过20 mg/100 g,对照组在第4 天时,TVB-N值达到16.54 mg/100 g,变成二级鲜肉,到第6 天时肉已变质(TVB-N 值达到21.12 mg/100 g);处理组的TVB-N 值明显低于对照组,处理组在第7 天TVB-N 值超过20 mg/100 g,鸡胸肉变质。根据不同处理条件对贮藏期间TVB-N 值的影响,对于白羽鸡肉的储存,4 ℃条件下对照组可以保存5 d,处理组则可保存6 d。
不同方式处理在贮藏期间的感官评分见图6。
图6 不同方式处理在贮藏期间的感官评分
Fig.6 Sensory evaluation scores of different samples during storage
低温等离子体处理过程中会产生多种活性物质,如ROS、RNS、臭氧等[23],这些物质可以与鸡胸肉中的脂质和蛋白质发生反应,因此经等离子体处理后的鸡胸肉会闻到脂质氧化以及臭氧的味道。从图6 可以看出,随着贮藏时间的延长,对照组和处理组的感官评分均明显下降。因为随着贮藏时间延长,微生物快速繁殖,鸡胸肉腐败变质,导致其色泽、气味各方面品质大幅降低。贮藏第1 天,对照组感官评分高于各处理组,其色泽、气味均优于处理组,因为处理组产生了其他活性物质,组织形态及组织弹性相差不大;在贮藏至第3 天时,PAW、DBD、DBD+PAW 感官评分分别为3.1、3.1、3.2,均高于对照组评分3.0;与对照组相比,处理组的感官评分下降趋势较慢;当贮藏至第6 天时,对照组的感官评分由最初的4 分降至1 分,表示鸡胸肉的品质已让人难以接受,而各处理组的感官评分分别为1.3、1.5、1.5,表明经过低温等离子体处理及低温等离子体活性水浸泡处理过的鸡胸肉在贮藏期间可以较好地保持其感官品质。
研究结果表明,DBD(处理电压140 kV,处理时间120 s,频率50 Hz)和PAW(浸泡时间10 min)处理均可明显降低白羽鸡胸肉中的菌落总数和大肠杆菌菌落数,延缓鸡胸肉到达腐败阈值的时间。与对照组相比,DBD 和PAW 处理能够抑制因腐败微生物繁殖引起的蛋白质降解,从而降低肉品的pH 值和TVB-N 值。此外,DBD 和PAW 处理还可以提高鸡胸肉的感官品质,且对肉制品色度的影响不明显。DBD 和PAW 的联合处理能进一步提升鸡胸肉的贮藏性质,其微生物指标、蛋白质指标、色度以及感官评分均优于其他处理组。因此,DBD、PAW 以及两者的联合处理可以有效杀菌保鲜,延长保持鸡肉感官品质的时间。
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