亞硝酸鹽對蒸煮香腸品質(zhì)的影響及其抑菌模型與機(jī)理的研究.pdf

1、蒸煮香腸屬于中低溫西式肉制品，因其營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛。硝酸鹽和(或)亞硝酸鹽是蒸煮香腸生產(chǎn)過程中最常用的食品添加劑，具有發(fā)色、抑菌、抗氧化、改善風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)等作用。由于亞硝酸鹽具有毒性，同時作為前提物生成的N-亞硝基化合物具有致突變和致癌性，過量使用存在安全性問題；低溫蒸煮香腸殺菌溫度相對較低，貨架期較短，易受腐敗菌和致病菌的侵害，威脅消費(fèi)者健康，其中肉毒梭菌屬于革蘭氏陽性菌，厭氧條件下產(chǎn)生的神經(jīng)毒素可以導(dǎo)致嚴(yán)重的肌肉松弛

2、和麻痹的肉毒毒素中毒，是肉類工業(yè)中危害最大的有害菌之一。本論文從低溫肉制品安全性的兩大主要問題入手，即添加劑安全(亞硝酸鹽)和微生物安全(肉毒梭菌)，研究亞硝酸鹽對蒸煮香腸腌制和冷藏過程中品質(zhì)的影響，并通過亞硝酸鹽對肉毒梭菌不產(chǎn)毒素的研究替代菌生孢梭菌抑制機(jī)理的初步研究，為后序亞硝酸鹽替代物及 N-亞硝基化合物抑制劑的深入研究提供理論依據(jù)；同時，應(yīng)用預(yù)測微生物學(xué)方法，建立和驗(yàn)證蒸煮香腸中亞硝酸鹽抑菌模型，以及不同試驗(yàn)條件下生孢梭菌孢子的

3、熱失活模型，以期更好的預(yù)測和控制低溫肉制品中肉毒梭菌的生長和存活。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.豬肉腌制過程中亞硝酸鹽對其品質(zhì)的影響 研究不同亞硝酸鹽添加量(0、50、100和150 mg·kg<'-1>)的豬肉在0～4℃溫度下、0～48 h腌制時間中的品質(zhì)變化，結(jié)果表明亞硝酸鹽對豬肉腌制過程中的顏色、質(zhì)構(gòu)、新鮮度影響顯著。其中顏色指標(biāo)中的色差計CIE a*值與感官評分、發(fā)色率、肌紅蛋白總量之間的相關(guān)性較好，可以作為客觀

4、評價應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)；質(zhì)構(gòu)剖面分析(TPA)顯示隨著腌制時間的增加，腌肉的硬度、膠黏性、彈性和咀嚼性增加，而粘聚性和回復(fù)性減小，通過化學(xué)成分含量與質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)分析，表明水分含量與膠黏性、回復(fù)性和彈性的相關(guān)性較高，是影響質(zhì)構(gòu)的主要因素，亞硝酸鹽與彈性顯著負(fù)相關(guān)，膠原蛋白含量與回復(fù)性顯著正相關(guān)；添加亞硝酸鹽后，腌制豬肉的TBA值和TVBN值顯著降低，脂氧化和蛋白敗壞程度受到顯著抑制。 2．蒸煮香腸冷藏過程中亞硝酸鹽對其品質(zhì)的影響研究

5、 蒸煮香腸在0～4℃冷藏溫度下，0～21 d貯藏時間內(nèi)不同亞硝酸鈉添加量(0、50、100和150 mg·kg<'-1>)對其品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：水分、脂肪、蛋白質(zhì)、膠原蛋白和亞硝酸鹽在冷藏過程中都有降低趨勢；感官評分表明添加亞硝酸鈉的蒸煮香腸貯藏10 d的顏色、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和口感上都優(yōu)于未添加的對照組；TPA指標(biāo)中硬度和膠黏性在冷藏過程中增加，彈性、粘聚性和回復(fù)性減小，咀嚼性先增加后減小，通過基于亞硝酸鹽殘留量和TPA指標(biāo)相關(guān)

6、分析進(jìn)行的主成分分析(PCA)，亞硝酸鹽主要影響包含硬度、彈性、粘聚性、膠黏性和回復(fù)性的主成分1(PC 1)，其次是包含咀嚼性的主成分2(PC 2)，PC 1和PC 2的方差貢獻(xiàn)率分別為65.09％和16.46％；應(yīng)用頂空固相微萃取法(SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法(GC/MS)對蒸煮香腸冷藏10天的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行了分離和鑒定，添加亞硝酸鹽后蒸煮香腸的風(fēng)味種類增多，新檢出的風(fēng)味物質(zhì)如乙醇、1-丁醇、(E)-2-己烯-1-醇、(E)

7、-2-庚烯-1-醇、(E)-2-辛烯-1-醇、薄荷醇、3-甲基丁醛、己酸、松萜和4-硝基臨苯二酰胺等加強(qiáng)了蒸煮香腸的腌肉風(fēng)味(cured-meat flavor)；另外冷藏過程中蒸煮香腸的顏色和保水性變化不顯著。 3．蒸煮香腸中亞硝酸鹽抑菌模型的建立與驗(yàn)證 研究蒸煮香腸中亞硝酸鹽抑制大腸桿菌、葡萄球菌和生孢梭菌生長的預(yù)測模型，并進(jìn)行數(shù)學(xué)檢驗(yàn)和驗(yàn)證。應(yīng)用修正的Gompertz和Baranvyi兩種模型對接種后蒸煮香腸0～4

8、℃冷藏溫度下的生長曲線進(jìn)行了擬合，兩種模型擬合性較好(R<'2>0.75)，通過變異系數(shù)比較，采用Baranyi兩種模型對特定菌生長曲線的參數(shù)生長率(μ<,max>)和遲滯期(λ)進(jìn)行了參數(shù)估計。應(yīng)用Bělehrádek或．Ratkowsky平方根經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合亞硝酸鹽抑菌模型，擬合性良好(R<'2>>0.65)，推知大腸桿菌、葡萄球菌和生孢梭菌可耐受的最高亞硝酸鹽濃度分別為低于400、200和190 mg·kg<'-1>。應(yīng)用市售香腸對

9、建立的亞硝酸鹽抑菌模型進(jìn)行驗(yàn)證，并通過數(shù)學(xué)檢驗(yàn)參數(shù)平方根誤差(RMSE)、準(zhǔn)確性因子(A<,f>)、偏差因子(B<,f>)和標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測誤(SEP)對模型進(jìn)行數(shù)學(xué)檢驗(yàn)，表明模型適用性、可靠性和擬合性在可接受范圍內(nèi)，可以推廣使用。 4．生孢梭菌孢子熱失活模型的建立與驗(yàn)證 研究不同溫度(101～121℃)、pH值(4.5～6.5)和NaCl含量(2～6％)的試驗(yàn)條件下生孢梭菌孢子的熱失活模型，并進(jìn)行數(shù)學(xué)檢驗(yàn)和驗(yàn)證。不同試驗(yàn)條件下

10、的生孢梭菌孢子從10<'10>CFU·mL<'-1>下降至10<'5>CFU·mL<’-1>的熱失活曲線用Weibull頻數(shù)模型進(jìn)行了擬合，建立了一級失活預(yù)測模型(R<'2>>0.90)；應(yīng)用多元回歸方法建立不同溫度、pH值和NaCl含量影響下的失活參數(shù)δ和p的響應(yīng)曲面二級失活預(yù)測模型(RSM)。對建立的二級預(yù)測模型另隨機(jī)選擇條件進(jìn)行了驗(yàn)證。數(shù)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果表明，建立的二級失活預(yù)測模型的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測誤差(％SEP)和平方根誤差(RMSE)較小，

11、準(zhǔn)確性因子(A<,f>)和偏差因子(B<,f>)在接受范圍內(nèi)(B<,f><1)，預(yù)測模型能夠較好的模擬不同試驗(yàn)條件對生孢梭菌孢子熱失活的影響，在實(shí)際產(chǎn)品的驗(yàn)證檢驗(yàn)后，可以推廣使用。 5．亞硝酸鹽對生孢梭菌超微結(jié)構(gòu)、蛋白表達(dá)及鐵硫蛋白活性的影響 主要從蛋白抑制角度研究亞硝酸鹽對不產(chǎn)毒素的蛋白水解型肉毒梭菌的研究替代菌——生孢梭菌的抑制機(jī)理。在生孢梭菌對數(shù)生長期添加不同量的亞硝酸鹽(0、100、200、300、4

12、00和500 mg·L<'-1>)，收集亞硝酸鹽作用約20 h的生孢梭菌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)生孢梭菌細(xì)胞產(chǎn)量顯著降低，應(yīng)用透射電鏡(TEM)觀察發(fā)現(xiàn)，添加亞硝酸鹽后生孢梭菌超微結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，如細(xì)胞壁破裂、變薄或消失，胞漿內(nèi)容物溶解或流失等。同時，生孢梭茵菌液的蛋白濃度和蛋白表達(dá)受到一定影響，生孢梭茵鐵硫蛋白中的鐵氧還蛋白(Fd)和丙酮酸：鐵氧還蛋白氧化還原酶(PFO)的活性受到抑制顯著，亞硝酸鹽濃度從0到500 mg·L<'-1>，PFO活性