胡椒提取物在冷却肉保鲜中的应用

葛 畅，胡月英，李从发，陈文学,*

(1.海南大学食品学院，海南 海口 570228；2.海南大学材料与化工学院，海南 海口 570228)

胡椒提取物在冷却肉保鲜中的应用

葛 畅1，胡月英2，李从发1，陈文学1,*

(1.海南大学食品学院，海南 海口 570228；2.海南大学材料与化工学院，海南 海口 570228)

研究胡椒提取物作为复合保鲜剂的成分在延长冷却肉货架期方面的作用。采用常压回流方法获得胡椒提取物，再以胡椒提取物、壳聚糖和乙酸为试材，对冷却肉进行贮藏保鲜，最后采用二次通用旋转组合设计法，对复合保鲜液配方成分的比例进行优选。结果表明：复合保鲜剂能明显地抑制保藏过程中微生物的生长。胡椒提取物质量分数0.95%，壳聚糖质量分数0.99%，乙酸质量分数0.80%的保鲜剂配方较好，保鲜12d后细菌总数(lg(CFU/g))为5.2214。

胡椒提取物；冷却肉；壳聚糖；乙酸；保鲜

冷却肉也称冷鲜肉，是指严格执行检疫制度宰杀后的温热畜肉，经过各种方法使其温度迅速在24h内降至0～4℃(此温度高于肉组织的冰点而避免冻结)，并在后续的分割加工、流通和零售过程中始终处于不超过7℃的冷却链控制下的生鲜肉。冷却肉以其新鲜、肉嫩、味美、营养、卫生的优点受到越来越多消费者的喜爱[1]。但由于冷却肉在整个生产过程中没有杀菌措施，同时又很难进行无菌操作，因此，如何延长冷却肉的保质期，提高卫生安全性是国内外研究者的重要研究课题之—。由于冷却肉的货架期与原料肉的初始菌数成反比[2]，降低冷却肉初始菌数和抑制残留微生物的生长繁殖就成为延长冷却肉保质期的关键问题[3]，国内外研究者也对此进行了较多的研究[4-11]，但是真正应用于生产实际的很少，这说明还存在很多问题，如冷却肉风味的改变等问题需要更深入的研究来解决。

胡椒提取物是指胡椒经粉碎后用乙醇提取的粗提物的总称。胡椒在食品工业和医药工业上具有很多用途。在食品工业中，胡椒是一种优良的食品调味剂和食用香精[12]，并且具有防腐作用，被广泛用作腌制品的防腐性香料；在医药工业上，它可提取胡椒碱，胡椒林碱，胡椒油碱甲、乙、丙等生物碱和挥发油，可将其加入药材使用，有镇静、消炎、降血脂等多种功能[13-16]。随着人们对胡椒研究的不断深入，已经发现胡椒在镇痛、镇静、抗炎等多方面存在活性，能用做防腐剂、抗氧化剂等。壳聚糖是可食性的成膜材料，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖膜具有弹性好、阻气性强及透明度高等特点，同时壳聚糖有较好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌和病毒的生长繁殖。

目前，已有用天然香辛料提取物保鲜冷却肉的研究报道，但尚未见胡椒提取物用于冷却肉保鲜的研究。本实验研究胡椒提取物与壳聚糖、乙酸混合液在延长冷鲜肉货架期上的作用，以期找到最佳的胡椒提取物与壳聚糖、乙酸复合保鲜液配方。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪肉 中国热带农业科学院后勤超市；黑胡椒 百佳汇超市；壳聚糖 国药集团试剂有限公司；冰乙酸、乙醇均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HH-96型数显恒温水浴锅 金坛市晶玻实验仪器厂；SHB-ⅢA循环水式真空泵 巩义市英峪予华仪器厂；HWS智能型生化培养箱 宁波江南仪器厂；DHG-9075型电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗器械厂；G1540W型自动压力灭菌锅 致微(厦门)仪器有限公司；B-220旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；TP-313型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 胡椒提取物的制备

黑胡椒提取物抑菌实验结果表明，不同提取方法得到的黑胡椒提取物对大肠杆菌及黑曲霉有不同的抑制效果，因此选用两种不同的提取物混合后进行本实验。取两份烘干后的黑胡椒各500.0g，分别粉碎。然后一份用80%乙醇(黑胡椒∶乙醇=1∶20)浸泡12h，再用回流法提取70min；另一份用80%乙醇(黑胡椒∶乙醇=1∶20)浸泡8h，再用回流法提取70min。提取结束后用真空泵分别抽滤两份粗提物，然后置于60℃水浴锅中浓缩蒸干，冷却后按1∶1的比例将两种提取物混合均匀后备用。

1.3.2 肉样的制备

将检疫合格的鲜猪肉的中心温度迅速降低至0～4℃后，对肉进行切割，随机分割为25.0g的小块。

1.3.3 最佳保鲜液配比的确定

1.3.3.1 保鲜液的制备及肉样的处理

根据对有关资料[17-18]及保鲜预实验结果，选择胡椒提取物、壳聚糖、乙酸为3个因素，采用SAS9.0数据处理系统进行三因素二次通用旋转组合试验设计，对保鲜液的配方进行优化，试验结果分析均在SAS9.0数据处理软件下运行[19]，编码因素见表1。

表1 二次通用旋转组合设计因素水平表Table 1 Factors and levels in quadratic regression rotational design

将已处理好的肉随机分成21组, 将其中的20组分别在保鲜液中浸泡1min，取出沥干，连同1组空白(CK)装袋密封，至于0～4℃条件保藏，12d后测定细菌总数，以确定其保鲜效果。

1.3.3.2 细菌总数的测定

GB/T 4789.2—2008《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》，采用平板菌落计数法，结果以对数(lg(CFU/g))表示，每个样重复3次取平均值。

1.3.3.3 统计分析

保鲜效果以细菌总数作为衡量的指标(Y值)，用SAS 9.0软件中的3因素2次通用旋转设计部分进行分析。

2 结果与分析

2.1 二次通用旋转设计试验结果

以细菌总数为指标，采用二次通用旋转组合试验设计对复合保鲜液的配方进行优化，试验结果见表 2。试验结果分析均在SAS9.0数据处理软件下运行[17]。

表2 二次通用旋转组合设计方案及结果Table 2 Quadratic regression rotational design and corresponding experimental results

采用SAS 9.0对细菌总数进行回归分析得到以下回归方程，试验结果的方差分析见表3，其回归方程如下：Y=5.230537-0.199033X1＋0.021966X2-0.004993X3＋0.784311X12-0.0125X1X2＋0.0125X1X3＋0.890377X22-0.0125X2X3＋0.872699X32。

表3 二次通用旋转组合试验结果方差分析Table 3 Variance analysis of the fitted regression model for total bacterial count in chilled pork

对保鲜液配比的数学模型进行方差分析，并对各因素的偏回归系数进行检验，表3表明：X1、X12、X22、X32对保鲜效果有极显著影响；其他各项均未达到显著水平。由方差分析可以看出，各因素对细菌总数影响的主次顺序为：胡椒提取物质量分数＞壳聚糖质量分数＞乙酸质量分数。将其回归方程用Lingo语言分析，得到最佳配方为：胡椒提取物质量分数0.95%、壳聚糖质量分数0.99%、乙酸质量分数0.80%。对最佳配方进行验证，得到细菌总数(lg(CFU/g))为5.2214，与理论值5.2178相差不大，所以可认为其为最佳方案。

2.2 交互效应分析

在复合保鲜液对冷却肉的保鲜效果试验中，依据各因素X1、X2、X3对其响应值(Y)所构成的三维空间的曲面图，可反映各因素对其响应值的影响。在本试验所建立的模型中使其中一个因素固定在零水平上，研究另两个因素间的交互作用，根据所作的三维空间曲面图，分析胡椒提取物质量分数与壳聚糖质量分数、胡椒提取物质量分数与乙酸质量分数、壳聚糖质量分数与乙酸质量分数交互作用对保鲜效果的影响。

图1 胡椒提取物质量分数与壳聚糖质量分数交互作用Fig.1 Response surface plot showing the effects of black pepper extract and chitosan concentrations on total bacterial count in chilled pork

图2 胡椒提取物质量分数与乙酸质量分数交互作用Fig.2 Response surface plot showing the effects of black pepper extract and acetic acid concentrations on total bacterial count in chilled pork

图3 壳聚糖质量分数与乙酸质量分数交互作用Fig.3 Response surface plot showing the effects of chitosan and acetic acid concentrations on total bacterial count in chilled pork

由图1可知，在一定的胡椒提取物质量分数(X1)下，增加壳聚糖质量分数(X2)，细菌总数呈先减后增的趋势。在壳聚糖质量分数(X2)的各个水平下，胡椒提取物质量分数(X1)和壳聚糖质量分数(X2)呈抛物线关系，即在一定的壳聚糖质量分数下，增加胡椒提取物质量分数可以使细菌总数降低，但是若胡椒提取物质量分数过高，反而会使细菌总数增大，可能是由于胡椒提取物增加影响了壳聚糖的成膜效果，导致了细菌生长。从图2可知，在一定的胡椒提取物质量分数(X1)下，增加乙酸质量分数(X3)，细菌总数呈先减后增的趋势，可能是由于乙酸增加降低了保鲜液的pH值，影响了胡椒提取物的抑菌效果。在乙酸质量分数(X3)的各个水平下，胡椒提取物质量分数(X1)和乙酸质量分数(X3)呈抛物线关系，即在一定的乙酸质量分数下，提高胡椒提取物质量分数可以使细菌总数减小，但是若胡椒提取物质量分数过高，反而会增加细菌总数，可能是由于胡椒提取物增加影响了保鲜液的pH值及壳聚糖的成膜。从图3可以看出，在一定的壳聚糖质量分数(X2)的各个水平下，增加乙酸质量分数(X3)，细菌总数先减后增，即在一定的壳聚糖质量分数下，增加乙酸质量分数可以使细菌总数减少，但是若乙酸质量分数过大，反而会增加细菌总数，可能是由于乙酸量增加影响了壳聚糖的成膜效果。

3 结论与讨论

3.1 通过二次通用旋转组合试验设计建立复合保鲜液配方中的胡椒提取物质量分数、壳聚糖质量分数、乙酸质量分数3个因素对细菌总数影响的回归方程，此模型在试验范围内能较准确地预测复合保鲜液的保鲜效果。3个因素对冷却肉保鲜效果的影响大小顺序为：胡椒提取物质量分数＞壳聚糖质量分数＞乙酸质量分数。

3.2 通过二次通用旋转组合试验设计并进行验证后获得了复合保鲜液对细菌总数抑制的最佳配方为胡椒提取物质量分数0.95%、壳聚糖质量分数0.99%、乙酸质量分数0.80%。

3.3 胡椒提取物用于肉制品保鲜，除抑菌作用外，还赋予食品不同的风味，起到去腥提味的作用，因而在肉制品保鲜领域将会具有广阔的应用前景。

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Application of Black Pepper Extract in Chilled Pork Preservation

GE Chang1，HU Yue-ying2，LI Cong-fa1，CHEN Wen-xue1,*
(1. College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570028, China；2. College of Materials and Chemical Engineering, Hainan University, Haikou 570028, China)

To prepare a compound preservative for chilled pork, black pepper extract, prepared by soaking in 80% aqueous ethanol followed by reflux extraction, chitosan and glacial acetic acid were formulated to be mixed with water, and the effect of the compound preservative on total bacterial count in chilled pork was evaluated after 12 days of storage at 0-4 ℃. In order to minimize total bacterial count in chilled pork, response surface methodology based on quadratic general rotary unitized design were used to optimize the final concentrations of black pepper extract, chitosan and glacial acetic acid in aqueous solution. The compound preservative could dramatically inhibit microbial growth in pork during cold storage, and its optimal formula was 0.95% black pepper extract, 0.99% chitosan and 0.80% acetic acid, resulting in a total bacterial count of 5.2214 lg (CFU/g) after 12 days of storage.

black pepper extract；chilled pork；chitosan；acetic acid；preservation

TS205.7；Q949.732.3

A

1002-6630(2011)16-0343-04

2010-10-31

“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAD76B04)；海南省自然科学基金项目(808102)；海南省重点科技项目(ZDXM2010007)；海南大学校基金项目(hd09xm90)

葛畅(1985—)，女，硕士研究生，研究方向为天然产物提取与功能性。E-mail：gechang.0831@yahoo.com.cn

*通信作者：陈文学(1968—)，男，副教授，博士，研究方向为热带农产品贮藏与加工。E-mail：hnchwx@163.com