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含CO的氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓對冷卻豬肉殺菌護(hù)色效果的研究

張慧娟1,潘見2*(1.廣東力泰德食品工程有限公司;2.合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心)

      來源:《肉類產(chǎn)業(yè)資訊》    2021年第12期
 
內(nèi)容摘要:為研究含一氧化碳(carbon monoxide,CO)氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging,MAP)協(xié)同超高壓對冷卻豬肉殺菌護(hù)色的效果,利用含體積分?jǐn)?shù)濃度為2%的CO氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓處理新鮮豬肉。結(jié)果表明:在0~400MPa壓力范圍內(nèi),隨著壓力的增大亮度值L*不斷增加,紅度值a*逐漸變小,黃度值b*先變小后增大。
  摘要:為研究含一氧化碳(carbon monoxide,CO)氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging,MAP)協(xié)同超高壓對冷卻豬肉殺菌護(hù)色的效果,利用含體積分?jǐn)?shù)濃度為2%的CO氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓處理新鮮豬肉。結(jié)果表明:在0~400MPa壓力范圍內(nèi),隨著壓力的增大亮度值L*不斷增加,紅度值a*逐漸變小,黃度值b*先變小后增大。200MPa以上壓力使肉顏色發(fā)白,即單獨(dú)超高壓處理給肉帶來了色變,且壓力越大色變越嚴(yán)重,300MPa以上肉色變異不可接受。而含CO氣調(diào)包裝的協(xié)同可以提高a*值,掩蓋部分色變。CO無殺菌效果,但有一定的抑菌效果,其協(xié)同超高壓可以增加肉的貯藏期。總的來說2%CO協(xié)同300MPa以內(nèi)的壓力可以在一定范圍內(nèi)對冷卻肉有效殺菌的同時保證肉的顏色,且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。
  關(guān)鍵詞:一氧化碳;超高壓;冷卻豬肉;殺菌;護(hù)色
  中國豬肉產(chǎn)量占全球豬肉產(chǎn)量的50%以上,是肉類生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們更注重于肉的安全、衛(wèi)生和質(zhì)量,其中冷卻豬肉就以新 鮮、營養(yǎng)、衛(wèi)生、方便等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。冷卻豬肉是指生豬經(jīng)宰前、宰后檢驗檢疫合格,胴體經(jīng)冷卻,其腿部肌肉深層中心溫度在-1℃~7℃。冷卻胴體在良好操作規(guī)范和良好衛(wèi)生條件下,在10℃~15℃的車間內(nèi)進(jìn)行分割、分切工藝制得。但是冷卻肉的發(fā)展也面對一定的障礙。其一保鮮時間短,一般為3d~5d。全過程雖然在4℃下生產(chǎn)、銷售,但沒有經(jīng)過有效的殺菌,從而造成了微生物的腐敗。腐敗菌主要是熱死環(huán)絲菌、假單胞菌、腸桿菌和乳酸菌,檢測中主要控制菌落總數(shù)和大腸桿菌,且致病菌不得檢出。微生物的腐敗給肉的運(yùn)輸銷售等造成了一定的困難。其二運(yùn)輸貯藏過程中肉色變化明顯,由鮮紅色變?yōu)楹稚?。而消費(fèi)者對肉的購買欲受外觀特別是顏色的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他品質(zhì)因素,這一現(xiàn)象給肉類零售業(yè)帶來巨大的損失。肉的顏色由肌紅蛋白(myoglobin,Mb)的化學(xué)狀態(tài)決定。正常流通時,Mb很快和氧氣結(jié)合成鮮亮紅色的氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin,MbO2),但在其他外界條件作用下,亮紅色的MbO2進(jìn)一步氧化為棕褐色的高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin ,met Mb),當(dāng)肉表面40%以上為metMb時,肉色就難以被接受了。
  現(xiàn)有大量的文章報導(dǎo)利用氣調(diào)包裝來控制微生物和肉色,主要集中在尋找合適的氣體組成以獲取最佳顏色、提高顏色穩(wěn)定性、控制微生物生長以延長貨架期、控制脂質(zhì)氧化等方面。CO能與Mb有較O2更強(qiáng)的結(jié)合能力,強(qiáng)烈結(jié)合形成碳氧肌紅蛋白(carbonylmyoglobin,MbCO),使肉表面形成穩(wěn)定的亮紅色。為了使肉在貨架期內(nèi)保持穩(wěn)定的鮮紅色、抑制微生物生長而又不引起肉中脂肪氧化,氣調(diào)包裝中可充入1%~3%的CO。但是氣調(diào)包裝的方法為抑菌非殺菌,且效果有限,只能適當(dāng)?shù)难娱L保質(zhì)期。同時充入CO使肉呈現(xiàn)鮮紅的顏色,更加掩蓋了肉的變質(zhì)和被病菌污染所造成的外觀上的變化,這就給食用的安全性帶來隱患。但是現(xiàn)在國內(nèi)還未有其他的替代方法。采用超高壓處理能解決微生物腐敗的問題,但會對肉類顏色產(chǎn)生影響。馬漢軍等研究發(fā)現(xiàn),隨著處理壓力升高,牛肉亮度提高而紅度值下降,Kathrine等研究表明,300MPa以上壓力處理豬背最長肌,紅度值顯著下降。在鯉魚和金槍魚的研究中也得到類似結(jié)論。
  本文主要以豬肉背最長肌為研究對象,利用含CO的氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓處理,研究含CO的氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓對冷卻豬肉的護(hù)色和殺菌效果。
  1  材料與方法
  1.1  材料與試劑
  豬肉背最長?。菏惺?;營養(yǎng)瓊脂(生化試劑);胰酪胨大豆酵母浸膏瓊脂(生化試劑)、胰蛋白胨大豆肉湯(生化試劑);CO(純度99.99%);N2(純度 99.9%)。
  1.2  儀器與設(shè)備
  超高壓設(shè)備(1 L/0-600 MPa);真空包裝機(jī)(DZ-400);氣調(diào)包裝機(jī)(M-380);WSF色度儀;溫度可調(diào)式冰箱(FCD-268SEA);生化培養(yǎng)箱(SPX-250B-Z)、凈化工作臺(SW-CJ-2FD);高壓滅菌鍋(SYQ-DSX-280B)。
  1.3  方法
  1.3.1  樣品準(zhǔn)備
  豬肉背最長肌取自5頭體質(zhì)量為90kg~100kg皖白Ⅲ成年豬胴體。在宰后平行于肌肉纖維方向取下豬背最長肌,4h內(nèi)迅速處理完成(1)~(6)步驟。
  (1)將豬背最長肌切成 8cm×5cm×5cm(長×寬×高)的長方體,分別制得(2)~(6)樣品。
 ?。?)未處理組樣品:不經(jīng)過任何包裝和處理,直接(4±2)℃冷藏。
 ?。?)充氣對照組樣品:分別用氣調(diào)包裝機(jī)充氣包裝,后(4±2)℃冷藏。
 ?。?)超高壓處理樣品:分別用聚乙烯真空袋真空密封包裝后,立即超高壓處理,然后(4±2)℃冷藏。
  (5)充氣后超高壓處理樣品:分別用氣調(diào)包裝機(jī)充氣包裝后,立即超高壓處理,然后(4±2)℃冷藏。
  (6)超高壓處理后充氣樣品:分別用聚乙烯真空袋真空密封包裝后,立即超高壓,然后立即用氣調(diào)包裝機(jī)充氣處理,(4±2)℃冷藏。
  1.3.2  處理方法
  1.3.2.1  充氣包裝
  充氣成分為98%N2、2%CO的混合氣,充氣時間為1s,充氣壓力為0.5MPa。
  1.3.2.2  超高壓處理
  壓力分別設(shè)定為100、200、300、400MPa 4個水平,保壓時間為10min,溫度為(20±3)℃。每個處理設(shè)3個重復(fù)。
  1.3.3  測定指標(biāo)
  1.3.3.1  顏色測定
  采用色度儀測定處理1d后豬肉的亮度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*),L*的較低值表示較黑,較高值表示較白;a*的較低值表示較綠,較高值表示較紅;b*的較低值表示較藍(lán),較高值表示較黃。色度儀光源D65,測量直徑8mm。剪開包裝膜,將肉樣切成約直徑2cm×厚1cm的肉片,將其放入比色皿中,采用測試頭進(jìn)行測定。
  樣品色度測定前,用標(biāo)準(zhǔn)白板校正色度計,白板初始值為:L*0=45.37、a*0=1.83、b*0=9.11,每個樣品隨機(jī)取3個點(diǎn)測定。
  1.3.3.2  微生物指標(biāo)測定
  分別于0、1、3、8、14d按照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》的方法與要求測定各肉樣中的菌落總數(shù)。
  分別于0、1、3、8、14d按照 GB 4789.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 大腸菌群計數(shù)》的方法與要求測定各肉樣中的大腸菌群數(shù)。
  1.4  數(shù)據(jù)分析
  試驗數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計,采用SPSS進(jìn)行分析,對各個指標(biāo)進(jìn)行差異性分析時采用Duncan方法,當(dāng) P<0.05時,表明對其影響差異顯著。
  2  結(jié)果與分析
  2.1  超高壓對豬肉顏色的影響
  超高壓處理給豬肉顏色帶來的變化的結(jié)果如表1所示
表1  壓力大小對豬肉顏色的影響
處理條件 L*值 a*值 b*值
未處理組 27.545±0.871d 5.781±0.342a 11.741±0.446b
100MPa 36.199±0.557c 2.390±0.277b 7.932±0.912c
200MPa 43.027±0.716b 1.217±0.145c 13.076±0.397b
300MPa 57.876±2.081a 1.079±0.119c 19.174±0.725a
400MPa 58.696±1.079a 0.962±0.187d 18.818±0.307a
  注:同列不同字母表示差異顯著,P<0.05。
  由表1可知,L*值隨著壓力的增大呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢。隨著壓力的升高,L*值急速上升(P<0.05),亮度提高,肉色越來越白且不可恢復(fù),100MPa時,肉色仍呈鮮紅色,壓力為400MPa時顏色呈現(xiàn)灰白色,難以接受。L*值增加的原因可能是由于蛋白質(zhì)的變性水和蛋白質(zhì)在高壓下的乳化。
  a*隨著壓力的增大呈現(xiàn)出逐漸變小的趨勢,而b*值變化幅度相對較小。結(jié)果表示,隨著壓力的升高肉色越來越差,超高壓給肉帶來了色變。a*值和b*值的改變可能是由于高壓激活了高鐵肌紅蛋白還原酶從而發(fā)生氧化反應(yīng),或高壓促進(jìn)了蛋白質(zhì)的變性所致。Carlez等報道在200MPa~500MPa壓力下,總的可提取的肌紅蛋白下降。Cava等報道高壓處理使肌紅蛋白總量降低,這些都與本文的結(jié)果相符。
  結(jié)果表明,在0~200MPa范圍內(nèi),超高壓處理帶來的肉色變異較??;200 MPa~300MPa處理后,肉色發(fā)白,但顏色尚可接受;300MPa以上壓力處理后,肉色呈現(xiàn)灰白色,不可接受。
  2.2  含CO混合氣體協(xié)同超高壓對肉樣顏色的影響
  壓力協(xié)同CO對豬肉顏色的影響見表2。
表2  壓力協(xié)同CO對豬肉顏色的影響
處理條件 L* 值 a* 值 b* 值
未處理組 27.545±0.871c 5.781±0.342d 11.741±0.446c
充氣對照組 28.247±0.321c 15.721±0.715a 18.117±0.397a
200MPa 43.027±0.716b 1.2167±0.145f 13.076±0.397b
充氣后200MPa處理 42.662±1.976b 10.468±0.770b 14.805±0.622b
200MPa處理后充氣 39.386±1.500b 11.853±1.020b 17.405±1.098a
300MPa 57.876±2.081a 1.079±0.119f 19.174±0.725a
充氣后300MPa處理 51.498±1.579a 9.104±0.959b 19.420±0.562a
300MPa處理后充氣 53.378±0.851a 5.386±0.942d 18.201±0.434a
400MPa 58.696±1.079a 0.962±0.187f  18.818±0.307a
充氣后400MPa處理 56.107±1.303a 7.310±0.608c 17.259±0.467a
400MPa處理后充氣 57.795±1.965a 2.151±0.031e 19.882±0.590a
  注:同列不同字母表示差異顯著,P<0.05。
  由表2可知,CO對肉色的影響主要在a*上。僅充氣處理,使得a*值、b*值均升高,使得肉樣呈現(xiàn)較鮮肉更鮮艷的鮮紅色,但顏色過于鮮艷,消費(fèi)者難以接受。不同壓力的處理使得L*值、a*值、b*值均有不同程度的改變,且壓力越大肉樣色變越嚴(yán)重,越難以接受。
  200 MPa~400 MPa,CO氣調(diào)包裝的協(xié)同處理可提高肉色的紅度值,進(jìn)而使得豬肉整體呈鮮紅色,顏色接近新鮮肉色,提高消費(fèi)者接受程度。但壓力在 400 MPa時,紅色值的增加已不能掩蓋壓力帶來的灰白色,可認(rèn)為在此壓力下護(hù)色是無效的。
  對于壓力在200MPa時,先充氣包裝再高壓處理,或先高壓處理再注入CO混合氣,均能提高a*值,且效果幾乎相同(P>0.05)。當(dāng)壓力在300MPa~400MPa時,先充氣包裝再高壓處理可以顯著提高a*值(P<0.05),而先高壓處理再充氣雖也有明顯效果但較前者較差,且隨著壓力的升高先充氣包裝再超高壓組表現(xiàn)出來的優(yōu)勢越來越明顯。此種差異的原因可能是高鐵肌紅蛋白還原酶具有較強(qiáng)的耐壓能力,低于300 MPa的壓力,高鐵肌紅蛋白還原酶活性仍較穩(wěn)定,顏色的變化主要受其他蛋白質(zhì)的變性、超高壓的機(jī)械作用或其他物理作用影響。而大于300MPa的壓力使得高鐵肌紅蛋白還原酶開始失活,并且高壓更易引起其他蛋白質(zhì)的變性或氧化,此過程是不可逆的。在較高壓力下可能是Mb發(fā)生了氧化或變性,從而使CO無法與Mb結(jié)合。
  故CO氣調(diào)包裝的協(xié)同作用僅限在壓力小于等于300MPa時有效,在此范圍內(nèi),二者協(xié)調(diào)可保證護(hù)色的有效性,且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。
  2.3  CO協(xié)同超高壓對肉樣中微生物的影響
  不同充氣處理協(xié)同超高壓對肉樣中菌落總數(shù)的影響見圖1。
  微生物是引起鮮肉變質(zhì)的主要原因。由圖1可以看出,在0~400MPa范圍內(nèi),超高壓殺菌效果顯著,且壓力越大,殺菌越徹底。先充氣包裝再進(jìn)行超高壓處理組的菌落總數(shù)雖然比其它兩組略低一些,但3組并沒有顯著性差異,說明CO無殺菌效果。由于壓力越大殺菌效果越顯著,而CO氣調(diào)包裝的協(xié)同作用僅限在壓力小于等于300MPa 有效,故貯藏期的殺菌效果考察選定壓力300MPa。
  300MPa下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中菌落總數(shù)的影響見圖2,300MPa下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中大腸桿菌總數(shù)的影響見圖3。

  冷卻肉控制的主要微生物指標(biāo)為菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)。從圖2和圖3可以看出冷卻肉在貯藏過程中,不論采用何種充氣處理方式,菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)體都呈上升趨勢。初始的大腸菌群數(shù)為2×102CFU/g,未處理組和充氣對照組的上升曲線幾近重合,并同時在約10d時超標(biāo)。證明2%CO氣調(diào)包裝對大腸菌群無抑菌效果,原因可能是大腸桿菌屬于兼性厭氧菌。肉樣初始的菌落總數(shù)為5×104CFU/g,1d后,未處理組和充氣對照組均上升了一個數(shù)量級,并分別在約4d和7d時超標(biāo)。證明2%CO氣調(diào)包裝具有一定的抑菌效果,可適當(dāng)?shù)难娱L冷卻肉的保藏期。原因可能是抑制了需氧菌的繁殖。
  而超高壓明顯能夠增加冷卻肉的保鮮期,且CO氣調(diào)包裝的協(xié)同在貯藏后期表現(xiàn)出優(yōu)勢。僅超高壓組在貯藏10d后菌落總數(shù)超標(biāo),大腸菌群數(shù)卻一直保留在較低的水平,說明大腸菌群類耐壓性較差,300 MPa的壓力對大腸菌群類殺菌效果顯著。CO氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓組在 13d~14d后菌落總數(shù)超標(biāo),說明CO有一定的抑菌效果。且300MPa前充氣組的抑菌效果略強(qiáng),原因可能是超高壓提高了CO的滲透性。
  3  結(jié)論
  超高壓處理給肉帶來了色變,且壓力越大肉色越難以接受。2%CO氣調(diào)包裝的協(xié)同可以提高a*值,調(diào)節(jié)肉色,并在壓力小于等于300MPa時調(diào)節(jié)效果明顯,且先氣調(diào)包裝后高壓處理效果更顯著。CO無殺菌效果,但有一定的抑菌效果,其協(xié)同超高壓可以增加肉的貯藏期,且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著??偟膩碚f,含2%CO的氣調(diào)包裝協(xié)同超高壓可以在壓力小于等于300MPa時對冷卻肉有效殺菌的同時保證肉的顏色,且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。
 
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