Nisin-明胶可食性涂层对冷却鸡胸肉综合保鲜效果

张希斌，罗欣，梁荣蓉，丁玉，张一敏

(山东农业大学食品学院，山东泰安，271018)

近年来鸡肉类调理肉制品在中国发展迅速，成为主要的调理类肉制品组成部分，目前主要产品为冻藏类。相比冷冻类调理肉制品冷藏类调理肉制品因为未经冷冻结冰过程其口感和风味等感官品质更优，但是冷藏类调理肉制品在中国市场比较少见。冷藏调理肉制品的货架期较短，且存在汁液损失问题，因而货架期短成为限制冷藏类鸡肉调理制品的限制因素。造成冷却肉在货架期间质量劣化的原因主要有微生物引起的腐败和汁液损失造成的质量损失等。

可食性包装膜具有控制湿度、气体和脂类的迁移，同时可以作为防腐剂和营养添加剂的载体［1］。明胶是一种来源于动物加工副产品的天然可食性大分子，具有很强的吸水能力和持水能力，以明胶为基质制成的可食性涂层可以吸收包装食品渗出的水分且具有良好的包装机械性能;Nisin是由乳酸链球菌属菌(Lactococus lactis sp.)产生的一类能抑制微生物的多肽，被联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)和食品专家委员会认定为安全的食品防腐剂［2］。有研究证明使用添加了Nisin的保鲜液显著抑制了猪肉［3］、牛肉［4］、羊肉［5］和鸡肉［6］等的腐败。有研究认为，Nisin添加到肉品中容易受到食品组分的影响，使其作用活性和延续时间受到削弱，但可以通过在可食性包装中添加Nisin发挥其抑菌活性。

本研究将Nisin添加到明胶可食性涂层中，对鸡胸肉进行涂膜保鲜处理。目的是将明胶可食性涂层的保水性和Nisin的抑菌活性结合在一起，应用于冷藏保藏的鸡胸肉和调理肉制品的保鲜中，延长产品货架期。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验用鸡胸肉:采自山东某肉食有限公司鸡肉屠宰流水线，经快速预冷和冷链运输3 h内到达实验室进行涂层处理;明胶，石家庄金诚明胶有限公司明胶;Nisin(106IU/g)，上海奇泓生物科技有限公司;纯化甘油(食品级)，阳江市港阳香化企业有限公司;乳酸(食品级)，河南金丹乳酸科技有限公司。

1.2 实验设计

本实验中调整明胶可食性涂层溶液Nisin浓度为0、100、300和 500 mg/L(1 mg/L相当于 1 IU/mL)，分别在贮存4、8、12和16 d时测定鸡胸肉的菌落总数、色差、中心pH值和汁液损失率。同时设置对照组。

1.3 实验方法

1.3.1 明胶可食性涂层液制备

涂膜液(明胶10%，甘油10%)混匀后进行高压蒸汽灭菌处理(121℃、20 min)，灭菌后在无菌环境下使用恒温电热水浴锅(DK-S28，上海精宏)调节涂膜液至70℃，然后使用无菌涂膜容器分装待用。按实验设计使用乳酸溶液(pH=2.0)溶解Nisin后添加到分装后的明胶涂膜液中混匀。

1.3.2 鸡胸肉的明胶涂层处理

在卫生环境下使用浸涂法对鸡胸肉进行涂层处理，然后使用无菌聚乙烯食品托盘加聚乙烯保鲜袋包装样品，样品经快速冷却后于0～4℃条件下贮存。

1.3.3 菌落总数的测定

参考国标法(GB/T 4789.2－2008)进行鸡胸肉菌落总数的测定［7］。无菌环境下从实验鸡胸肉样品中分别取25 g肉样放入装有225 mL蛋白胨食盐水(0.85%NaCl-0.1%蛋白胨)的stomacher拍打袋内用拍打机(BagMixer－400，法国)拍打60 s，取混匀菌液进行梯度稀释，采用倾注法使用平板计数琼脂培养基(PCA，北京路桥生物科技有限公司)培养［(36±1)℃，48 h］。

1.3.4 鸡胸肉pH值测定

采用固体探头pH计(Mp-120 Mettle-Toledo Inlab瑞典)测定鸡胸肉的中心 pH(GB/T9695.5－2008)［8］。

1.3.5 鸡胸肉色度测定

使用色差计(SP62爱色丽公司，美国)测定鸡胸肉表面色差值，随机测定5个点的色差值(L、a、b)。

1.3.6 鸡胸肉的汁液损失的测定

式中:m1，鸡肉样品初始总体质量;m2，去除汁液损失后的质量。

1.4 实验数据处理

采用SAS 9.0对实验数据进行方差分析和多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同添加浓度的Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉的抑菌作用

不同Nisin浓度的明胶可食性涂层处理鸡胸肉表面菌落总数随时间变化结果列于表1。

表1 不同贮存时间可食性涂层处理鸡胸肉菌落总数检测结果

实验采用的鸡胸肉原料初始菌落总数为(4.03±0.05)log10CFU/g(原料肉)。由数据分析知在冷藏条件下(4℃)各处理组鸡胸肉表面菌落总数均呈显著递增趋势(P＜0.05);对照组和空白明胶可食性涂层处理组鸡胸肉菌落总数增长趋势更快。Nisin-明胶可食性涂层处理组鸡胸肉的菌落总数在储存期间显著低于对照组，表现出持续的抑制鸡胸肉表面微生物生长的作用。其中冷藏4 d时Nisin 100、300、和500 mg/L明胶涂层处理鸡胸肉菌落总数间差异不显著;在贮存8 d时菌落总数随Nisin浓度的增高表现出显著的抑制作用;在贮存12 d和16 d时Nisin 500 mg/L处理组鸡胸肉菌落总数显著低于其它各处理组。

在贮藏8 d时对照组和空白明胶涂层处理组菌落总数已经超过鲜禽肉卫生标准上限(＜6.0 log10CFU/g，GB16869 －2005［9］)，说明冷却鸡胸肉在冷藏条件下(4℃)普通包装鸡胸肉货架期不超过8 d;空白明胶涂层处理没有抑制微生物生长的作用，因此单纯使用明胶可食性涂层不能起到抑制微生物生长延长鸡胸肉货架期的作用;添加了nisin的明胶可食性涂层包装方式在4、8、12 d时表现出显著的抑制微生物增长的效果，且随着涂层中Nisin浓度的增高抑菌效果增强，说明可以通过添加Nisin的方式赋予明胶可食性涂层抑菌功能，使得明胶可食性涂层成为冷鲜肉冷藏条件下的包装方式，延长产品货架期。

2.2 Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉的pH值和色差的影响

2.2.1 Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉中心pH的影响

不同涂层处理的鸡胸肉中心pH值不同贮藏时间测定结果列于表2。

由数据分析知在储存初期，明胶可食性涂层处理对鸡胸肉的中心pH没有影响。冷藏储存(4℃)4、8、12 d各涂层处理鸡胸肉中心pH与对照组之间没有显著性差异(P＞0.05);但是贮存16 d时500 mg/L处理组中心pH显著低于其他各组。

2.2.2 Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉的色差的影响

添加了Nisin的明胶涂层处理对鸡胸肉的色泽影响效果见表3。

表2 Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉pH的影响

表3 添加Nisin的明胶可食性涂层对鸡胸肉色差的影响

由表示亮度指标L值分析可知，明胶涂层处理可以在贮藏初期(4和8 d)显著提高鸡胸肉的亮度，且在贮藏4 d时显著提高鸡胸肉的黄度b值(P＜0.05)，但是明胶涂层处理在贮藏4 d时有降低鸡胸肉红度的作用(P＜0.05);Nisin浓度因素对鸡胸肉色泽的影响不显著。由分析结果知，明胶涂层处理在贮藏初期显著改善鸡胸肉亮度和黄度，同时也造成鸡胸肉红度的下降;但是在贮藏后期对鸡胸肉的色泽影响不显著。不同Nisin浓度的明胶涂层处理鸡胸肉色泽之间没有显著区别，因而认为Nisin的添加对鸡胸肉的表面色泽变化较小影响。

2.3 Nisin明胶可食性涂层对鸡胸肉的汁液损失率的影响

不同处理组鸡胸肉的汁液损失率数据见表4。

表4 添加Nisin的明胶可食性涂层处理鸡胸肉的汁液损失结果 %

由各组鸡胸肉汁液损失数据分析知经可食性明胶涂层涂膜处理鸡胸肉汁液损失率在贮藏4、8、12和16 d时均显著低于对照组(P＜0.05);不同Nisin添加浓度明胶涂膜处理组间(Nisin 0、100、300和500 mg/L组)鸡胸肉汁液损失率差异不显著(P＞0.05);鸡胸肉的汁液损失在春贮存初期期呈递增趋势在4～8 d期间达到最大值后就不再变化。由明胶涂层处理的鸡胸肉的汁液损失率在相同储存时间内显著低于对照组，说明明胶涂层具有显著提高鸡胸肉保水性的功能，在贮存8 d时可以将汁液损失率由7.28%降为1.28%，极大地降低了汁液损失率，具有现实的经济效益。

3 讨论

3.1 添加Nisin的明胶可食性涂层对鸡胸肉抑菌作用

实验中添加Nisin的明胶可食性涂层表现出显著抑制鸡胸肉表面微生物生长的作用。Nisin的抑菌活性在明胶可食性涂层处理中仍然存在较高活性，进而使得涂层处理具备了抑制微生物快速生长的功能。

抑菌剂是一类由细菌分泌的能够抑制相近和类似细菌生长的蛋白质或者多肽，Nisin是应用最广泛的抑菌剂之一。Buonocore等研究了Nisin在可膨胀的可食性包装材料中的迁移规律并建立了数学模型，为Nisin在可食性涂层中的应用提供了理论基础［10］。Nisin对革兰氏阳性菌属具有广泛的抑菌谱，可以有效的抑制李斯特氏菌属和葡萄球菌属等食源微生物，同时还可以抑制杆菌和梭菌属的孢子萌发甚至杀死孢子［12］。Nisin抑制细菌的生长及芽孢萌发的机制是基于其对细胞表面的强烈的吸附进而引起细胞质的释放而实现的。Nisin是带有正电荷的疏水短肽，因而它可以作用在革兰氏阳性菌细胞壁带负电荷的阴离子成分上，如磷壁酸、糖醛酸磷壁酸、酸性多糖和磷脂。相互作用的结果是与细胞壁形成管状结构，使得小分子质量的细胞组成成分从孔道中泄露出来，导致细胞内外能差消失，对蛋白质、多糖等物质的生物合成产生抑制作用［13－14］。通过明胶可食性涂层的载体作用使得Nisin缓慢释放到肉品表面而充分发挥了Nisin的抑菌作用，效果优于将Nisin直接添加到肉品表面的使用方式;明胶可食性抑菌涂层在肉品表面形成一个抑菌保护膜，可以阻止来自外部的细菌感染，起到降低微生物生长的效果［15］。

本实验中Nisin-明胶为涂层处理仅在鸡胸肉初期抑制了微生物的快速生长，但是贮存后期微生物总数升高。说明仅靠Nisin一种抑菌成分不可能有效的抑制微生物在贮存期内的增长，最终导致调理肉制品的货架期缩短。采用栅栏技术抑菌原理采用多种抑菌因子的综合和协同作用对产品进行多靶抑制作用，可以达到抑制微生物生长的效果。

3.2 明胶可食性涂层对鸡胸肉中心pH和表面色泽的影响

各Nisin水平处理组对鸡胸肉中心pH在贮存前12 d没有显著影响。肉鸡在屠宰前肌肉中心pH维持在中性附近，宰后因为细胞内无氧酵解作用导致pH下降至极限pH，肉鸡肌肉进入尸僵状态，此后在自身酶类的作用下积累的乳酸被分解导致中心pH的回升，除此以外有研究认为，在冷鲜肉表面的微生物分解肌肉蛋白质，并生成胺类物质会导致pH的变化［11］。

本实验处理组在前12 d内鸡胸肉中心pH不存在显著差异，而在贮存16 d时Nisin 500 mg/L处理组中心pH显著低于其他各组，此时空白对照组菌落总数已经超过8.0 log CFU/g，已经进入腐败状态。由此说明，添Nisin的明胶可食性涂层对鸡胸肉的中心pH在贮存初期没有影响。进而说明在货架期内，鸡胸肉的中心pH不能作为定量保鲜指标衡量产品的鲜度。使用明胶涂层处理鸡胸肉在贮藏初期可以提高鸡胸肉的亮度和黄度提高鸡胸肉的色泽，但是贮存12和16 d时各处理组色差没有显著差异，因此明胶涂层在鸡胸肉的贮藏初期能够起到改善产品色泽指标的作用。

3.3 明胶可食性涂层对鸡胸肉的保水性作用

明胶可食性涂层能够通过吸收鸡胸肉渗出的水分，显著的降低鸡胸肉的汁液损失。将明胶可食性涂层处理鸡胸肉后可以在鸡胸肉表层形成一层胶体状阻隔层，起到抑制汁液渗出和吸收有利水的作用。数据显示，在贮藏期末可以将汁液损失由7.28%降低到1.28%，显著降低了冷鲜肉的贮藏期间失重问题。

由汁液损失统计数据显示，不同浓度的Nisin处理组间汁液损失差异不显著，说明Nisin的添加不会影响明胶的吸水和保水能力。Nisin化学本质是小分子多肽，添加到明胶涂层中不会影响到胶原蛋白分子构成的三维结构稳定性，也不会影响明胶涂层的保水能力。

4 结论

(1)添加了Nisin的明胶可食性涂层具有显著抑制鸡胸肉表面菌落总数增长的作用，可以延长新鲜冷却鸡胸肉的货架期，其中Nisin 500 mg/L组处理鸡胸肉在贮存8 d时比对照组菌落总数降低了1.43 log CFU/g。

(2)添加Nisin的明胶可食性涂层在货架期内对鸡胸肉中心pH值没有影响。中心pH值不适合作为货架期内的保鲜指标来预测保鲜效果。

(3)添加了Nisin的明胶可食性涂层在保质期初期可以通过提高鸡胸肉的亮度和黄度，显著提高鸡胸肉的色泽。

(4)明胶可食性涂层处理的鸡胸肉可以显著降低鸡胸肉的汁液损失，可以将汁液损失由7.3%降低到1.2%。

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