含Nisin的乳清蛋白涂膜在火腿肠包装中的应用

　　摘要：为探讨含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜对火腿肠的保鲜效果，将火腿肠分别进行聚偏氯乙烯包装、用含Nisin的乳清蛋白涂膜液涂抹和不进行包装对照处理，然后将三个处理的火腿肠都放置在常温(20～25℃)和冷藏(0～4℃)条件下，通过测定不同处理火腿肠贮藏过程中细菌菌落总数、理化和感官等指标的变化，评价含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜对火腿肠的保鲜效果。结果表明：含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜较空白组能抑制火腿肠硬度的增加、咀嚼性的变化，并可抑制其贮藏过程中TVB－N、TBA值以及细菌总数的上升，维持产品较好的感官品质(p＜0.05)，冷藏条件下效果较常温更好。冷藏条件下含Nisin的可食用乳清蛋白涂膜包装的火腿在贮藏的16d内弹性、TVB－N值、pH、细菌总数、感官评分指标方面与聚偏氯乙烯的包装效果接近(p＞0.05)，而其他的指标达不到聚偏氯乙烯的效果。但作为一种环保、可食性的包装在未来包装市场中具有积极的推广价值。

　　关键词：乳清分离蛋白，Nisin，火腿肠，涂抹包装，聚偏氯乙烯，贮藏

　　目前商业上大量使用聚合包装膜，长期使用会引起环境污染。随着人们对食品品质要求的提高，以及环保意识的增强，以天然生物材料制成的可食用包装膜逐渐成为热点。可食用包装膜能被生物降解，无任何污染，还可以作为食品风味料、营养强化剂，因而开发可食用包装膜具有很强的现实意义和广阔的应用前景。乳清蛋白具有良好的营养特性及成膜能力，其所成膜具有黏性和伸缩性，在较低的温度和湿度下具有优良的氧气、芳香物质和油脂的阻隔性。Nisin又名乳酸链球菌素，是一种天然防腐剂和抑菌剂，具有安全性高、抗菌效果好等优点，Nisin直接添加到肉品中容易受到其组分的影响而作用活性和延续时间大大降低，但通过在可食性包装中添加Nisin可以较好发挥其抑菌活性。

　　大量的研究阐述了以多糖或蛋白质为原料制作可食用包装膜的成膜工艺以及不同的增塑剂、不同的成膜工艺对膜性能的影响。将可食用包装膜应用在食品包装中的研究也较多，何慧将玉米醇溶蛋白膜应用在腌肉制品以及果蔬的保鲜中，能有效延长货架期。吕飞将含肉桂油或Nisin的海藻酸钠薄膜应用在黑鱼的保鲜中，结果发现含肉桂油或Nisin的海藻酸钠薄膜可有效维持黑鱼的贮藏品质。汪学荣采用玉米醇溶蛋白涂膜液保鲜牛肉，发现在0～4℃下贮存，保鲜期可达35d，各项指标仍符合国家鲜肉二级鲜度标准。此外，有关采用卡拉胶、CMC、海藻酸钠、壳聚糖或其中几种复配为涂膜液原料的可食性涂膜在保鲜中的应用研究也较多。有关火腿肠的货架期研究更多的侧重于采用复合保鲜剂或采用超高压、微波等杀菌手段来达到预期的效果，而将可食用包装膜特别是含Nisin的可食用乳清蛋白涂膜应用在西式火腿肠的包装保鲜中还未见报道。

　　本文通过将可食用的乳清蛋白成膜液涂抹在火腿肠上，并以市场上常见聚偏氯乙烯塑料薄膜包装为阳性对照，分别在常温和冷藏状态下测定含Nisin的乳清蛋白涂抹包装火腿肠、市场上常见聚偏氯乙烯塑料薄膜包装的火腿肠和不加包装的对照组火腿肠的化学指标、微生物指标和感官指标，通过比较分析，研究含Nisin的可食用乳清蛋白涂膜在火腿肠中的应用效果，以期为其在肉制品特别是火腿肠的保鲜应用提供理论参考。

　　1  材料与方法

　　火腿肠自制；乳清分离蛋白(WPI－90)；甘油(丙三醇)；谷氨酰胺转氨酶(TG－B 100 U/g)；Nisin(1000 IU/mg) ；营养琼脂、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、硼酸、甲基红、溴甲酚绿分析纯；聚偏氯乙烯真空包装袋( 氧气透过率为40～50mL/(m2·d)，二氧化碳渗透率为23～25mL/(m2·d)) 。

　　电热恒温鼓风干燥箱；电热恒温水浴锅；Kjeltec2300凯氏定氮仪；pH211型酸度计；YXQ－LS立式压力蒸汽灭菌锅；洁净工作台；TDL－4离心机；Unico2100分光光度计尤尼可；DZQ400－2D单室真空包装机；TMS－Pro型质构仪。

　　1.2.1  包装膜涂膜液的制备在500mL 大烧杯中加入100mL蒸馏水，加热使其温度达到70℃时，加入10g乳清分离蛋白(WPI－90)，玻璃棒匀速搅拌使乳清分离蛋白(WPI－90)充分溶解，然后加入1.2g氯化钙继续搅拌直至完全溶解，用NaOH 溶液调节pH至8，将混合液冷却到50℃，加入0.036g谷氨酰胺转氨酶并搅拌均匀，保温30 min。将温度调节到80℃，保持2min 灭酶，然后冷却至室温，加入13.4g甘油、0.1g1000 IU/mg Nisin并搅拌均匀，63℃保持30min，即为含有Nisin的乳清蛋白可食用包装膜涂膜液。

　　1.2.2  样品的制备  将自制的火腿肠随机分成3组，1组在无菌操作条件下进行涂膜液涂抹处理，1组用聚偏氯乙烯塑料真空包装，剩余的1组不进行任何包装处理作为对照，然后分别将3组样品放置在常温(20～25℃，恒温培养箱) 和冷藏(0～4℃，冰箱) 条件下贮藏，形成6个处理，即涂膜－常温，涂膜－冷藏，包装－常温，包装－冷藏，空白－常温，空白－冷藏。各处理重复3次，各处理样品每隔4d进行指标的测定，取样后的样品不再作为后续的样品。

　　1.2.3  指标测定

　　1.2.3.1  火腿肠质构的测定将各处理组火腿肠切成约1.5cm长的圆柱体，然后用质构仪TPA测试模式对样品的硬度、弹性和咀嚼性进行测定。测试速度：90mm/min，测定间隔时间：2s，形变量: 60%；探头：6mm 圆柱形的探头，起始力：0.3N。

　　1.2.3.2   pH的测定取绞碎的火腿肠样品10.00g于烧杯中，加入煮沸后冷却的蒸馏水100mL，均匀搅拌，静置30min，取上清液用pH计进行测定。

　　1.2.3.3  挥发性盐基氮(TVB－N)的测定  按GB/T 5009.44－2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》中半微量定氮法测定。

　　1.2.3.4  硫代巴比妥酸值(The 2－thiobarbituric acid，TBA)的测定  取10g绞碎的火腿肠样品，加入50mL7.5%三氯乙酸( TCA，含0.1% Na2EDTA) ，振摇30min，双层滤纸过滤两次，取5mL上清液，加入5mL0.02mol/L硫代巴比妥酸溶液，90℃水浴保温40min，取出冷却至室温，1600r/min离心5min，上清液加入5mL氯仿振摇，静置分层后取上清液分别在532nm和600nm比色，记录吸收值，硫代巴比妥酸反应物TBARS(%)=(A532－A600)/(155×72.6)×100式中，A532和A560分别为上清液在532nm和600nm处的吸光值。

　　1.2.3.5  细菌总数的测定  按GB 4789.2－2010《食品卫生微生物学检验细菌总数的测定》进行测定。

　　1.2.3.6  感官评定  参考制订评分参考标准，每项指标分5个等级，见表1。由5名专业人员组成的感官评定小组进行，针对火腿肠的色泽、气味、组织形态、油脂析出情况4个方面分别评分。

　　1.3  数据处理

　　用Excel2003作图，数据均为每个处理重复3次测定结果的平均值，同时用SAS软件对数据进行显著性分析，多重比较采用SSＲ法( 邓肯氏新复极差法)。

　　2  结果与分析

　　局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。对于胶体性的火腿肠，适度的硬度值是食用过程中必须考虑的指标，硬度太大和太小都不利于良好口感的体现。不同处理火腿肠在贮藏过程中硬度的变化如图1所示。与空白冷藏组相比，包装冷藏和涂膜冷藏处理火腿肠在贮藏过程中的硬度较小，说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在一定程度上可以抑制火腿肠在贮藏过程中硬度的变化，涂膜处理后的效果低于包装(p＜0.05)，但涂膜结合冷藏可以较好抑制火腿肠硬度的增加，说明涂膜包装在保持火腿肠硬度效果上达不到偏聚氯乙烯塑料包装的效果，而涂膜包装结合低温有利于保持火腿肠的硬度指标。乳清蛋白涂膜在水分、氧气阻隔方面效果较差，导致其涂膜包装后的产品易变干，从而硬度增加。

　　表1  火腿肠感官评分参考标准

图1  各处理组火腿肠贮藏过程中硬度的变化

　　2.2 不同处理组火腿肠贮藏过程中弹性的变化

　　弹性是物体本身的一种特性，发生弹性形变后可以恢复原来状态的一种性质。即物体受外力作用发生形态变化、除去作用力能恢复原来状态的性质。采用弹性值对火腿的质构评价可以最大程度模拟人嘴在咀嚼过程中的动态过程，是一种客观的评价方法。适中的弹性值对火腿肠感官品质至关重要。不同处理火腿肠贮藏过程中弹性的变化如图2所示，各处理火腿肠在贮藏过程中弹性值处于动态变化中，空白－常温处理组弹性值最小与其贮藏过程中硬度增大有关，涂抹－常温和涂膜－冷藏处理组弹性值较大，说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在弹性指标的保持方面效果不佳。

图2  各处理组火腿肠贮藏过程中弹性的变化

　　不同处理组火腿肠贮藏过程中咀嚼性的变化如图3所示，包装－冷藏和包装－常温组火腿肠的咀嚼性在整个贮藏期内基本保持不变，而其他处理火腿肠的咀嚼性随时间的延长而增加，但彼此间差异也不显著(p＞0.05) 。在贮藏后期，涂膜处理组火腿肠的咀嚼性低于空白，涂膜－冷藏处理组火腿肠的咀嚼性更小，但显著高于包装组(p＜0.05) 。说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在一定程度上可以抑制火腿肠在贮藏过程中咀嚼性的变化，含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装结合低温贮藏效果更好，但含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在相应的贮藏条件下达不到聚偏氯乙烯的效果。

图3  各处理组火腿肠贮藏过程中咀嚼性的变化

　　pH可以间接反映产品中微生物生长繁殖的程度以及产品中蛋白质及脂肪酸降解的程度。不同处理组火腿肠贮藏过程中pH的变化如图4所示，所有处理火腿肠的pH随贮藏时间的延长而呈下降趋势，主要是由于微生物代谢产生的酸性氨基酸造成的。空白－常温、涂膜－常温火腿肠在贮藏期间pH均显著低于其他处理组(p＜0.05)，说明常温条件下，不管是未加包装的火腿肠还是含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装的火腿肠其pH下降较快，这可能与这两组处理对空气的阻隔效果较差，从而使火腿肠中的好氧性微生物在常温下生长繁殖较快有关。而涂膜－冷藏与包装－冷藏处理火腿肠的pH在整个贮藏期间差异不显著(p＞0.05) ，说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在冷藏条件下可以较好地抑制火腿肠pH的降。

图4  各处理组火腿肠贮藏过程中pH的变化

　　2.5  不同处理组火腿肠贮藏过程中TVB－N的变化

　　TVB－N是动物性食品中的蛋白质在自身酶或微生物分泌酶的作用下形成的氨及胺类等含氮碱性物质，是衡量动物性食品新鲜程度的一个指标，通过测定该值可以推测肉制品中微生物分解蛋白质的状况。不同处理组火腿肠的TVB－N值如图5所示，各处理火腿肠的TVB－N值随贮藏时间的延长都呈增加的趋势，包装和涂膜组较空白组火腿肠的TVB－N值低，涂膜－常温组在放置16d后TVB－N值快速增加，而涂膜－冷藏组的TVB－N值在贮藏12d前接近于包装冷藏组，而12d后与包装－常温组接近，说明涂膜－常温包装的效果达不到聚偏氯乙烯的效果，但涂膜－冷藏在贮藏的12d内可以维持较低的TVB－N值。

　　TBA值表示产品中醛类物质的累积程度，是常用的评价脂肪氧化程度的指标。TBA值越大，表明脂肪氧化程度越大。不同处理组火腿肠的TBA值变化如图6所示，各包装组火腿肠的TBA值(除涂膜常温12d时)都低于空白常温组，而涂膜组火腿肠的TBA值高于包装组，但涂膜－冷藏组的效果好于涂膜－常温组。说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装后对抑制火腿肠TBA值的升高好于未加包装的火腿肠，但含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装在保持TBA值的效果上均达不到聚偏氯乙烯的效果，这可能与涂膜在氧气阻隔方面效果较差有关，氧气透过涂膜后促进了脂肪的氧化，从而使TBA值增加。

图6  各处理组火腿肠贮藏过程中TBA的变化

　　细菌总数即指食品中的菌落总数，可用于评价食品的保质期。不同处理组火腿肠贮藏过程中的细菌菌落总数如图7所示，包装及涂膜处理火腿肠的细菌总数均低于空白，涂膜－冷藏组细菌数保持在较低的水平，与包装－冷藏接近，说明乳清蛋白可食用涂膜包装结合低温可以抑制微生物的较快生长繁殖。涂膜处理火腿肠中的细菌总数在贮藏的初期上升较慢，而在后期菌数增加较快，这与FM Nattress发现的Nisin添加在肉中在贮藏初期抑菌效果显著，后期效果不明显一致。国家标准规定火腿肠细菌总数不得大于50000CFU/g，空白常温组在第8d已经超过此标准，而涂膜常温组第12d超过标准，说明涂膜处理可以抑制微生物的增值，但由于没有包装后再灭菌，因而微生物数量较高。尽管涂膜组效果达不到聚偏氯乙烯包装效果，但涂膜－冷藏组可以较好抑制细菌总数的增长。

图7  各处理组火腿肠贮藏过程中细菌总数的变化

　　各处理组火腿肠感官评分结果如表2所示，各处理组火腿肠感官评分都显著高于空白－常温组(p＜0.05)，说明包装能较好保持其感官品质，但涂膜－常温也不能很好地保持火腿肠的感官品质，涂膜－冷藏组和包装－冷藏组16d内感官评分差异不显著(p＞0.05)，说明冷藏条件下含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜在贮藏的16d内可以较好保持火腿肠的感官品质。

表2  各处理组火腿肠贮藏过程中感官变化

　　注：同列中不同小写字母表示差异显著，p＜0.05。

　　3  结论

　　含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜处理火腿肠后，在贮藏过程中，不管是常温还是冷藏条件下，其质构特性、感官评分均好于未加包装的火腿肠，TBA值、TVB－N值、细菌总数明显低于未加包装的火腿肠，而pH高于未加包装的火腿肠，说明含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜可以一定程度上抑制微生物的繁殖、减缓脂肪的氧化、蛋白质的分解。但冷藏条件下涂膜包装效果好于常温条件下。含Nisin的乳清蛋白可食用涂膜包装和市场上常用的聚偏氯乙烯的包装相比，在贮藏的16d内，弹性、TVB－N值、pH、细菌总数、感官评分方面可以达到聚偏氯乙烯的效果，其他的指标达不到聚偏氯乙烯的效果，总体上乳清蛋白可食用涂膜包装对于维持贮藏期内火腿肠品质方面达不到聚偏氯乙烯的包装效果。但乳清蛋白涂膜包装不仅可以利用干酪生产排放的乳清，更重要的是作为一种环保、可食性的包装符合未来的生产和消费趋势，具有积极的推广价值，应用前景良好。