摘要：目的：研究低溫等離子體冷殺菌（CPCS）技術(shù)對鹽水鴨的殺菌作用及風(fēng)味品質(zhì)影響。方法：采用介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體設(shè)備，以高壓電場工作電壓（55、65、75kV）為試驗因素，處理預(yù)包裝的鹽水鴨胸肉及鴨脖，單次處理2min，處理3次，隨后將其在4℃、75%相對濕度下貯藏15天，檢測樣品中的菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)，并對汁液損失率、硫代巴比妥酸值（TBARS）等理化指標的變化及感官品質(zhì)的影響進行分析。結(jié)果：CPCS對鹽水鴨的殺菌作用隨處理電壓的升高而顯著提高（P＜0.05），CPCS處理組的菌落總數(shù)殺菌率、大腸桿菌殺菌率高達：97.8%、99.8%，最多可使貨架期從5～6天顯著延長至15天。此外CPCS處理能有效降低汁液損失率，抑制貯藏期內(nèi)總色差值的上升。在CPCS處理組中，65kV處理組的感官品質(zhì)最好，且能延長產(chǎn)品的保質(zhì)期至14天。因此，本研究為CPCS技術(shù)在低溫肉制品保鮮方面的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

　　關(guān)鍵詞：鹽水鴨；低溫等離子體冷殺菌；貨架期；感官品質(zhì)

　　鹽水鴨又稱桂花鴨，作為中國地理標志產(chǎn)品，是南京著名特產(chǎn)之一，歷史悠久。其產(chǎn)品皮白肉嫩、咸香酥爛、營養(yǎng)味美，且易于消化吸收，一直來深受廣大消費者的喜愛。然而目前市售鹽水鴨多采用散裝、托盤或真空包裝的方式，雖然包裝簡單便捷，但不利于產(chǎn)品長期儲藏，極易導(dǎo)致其腐敗變質(zhì)。為了延長鹽水鴨的保質(zhì)期，通常在真空包裝后，采用高溫殺菌工藝以延長其保質(zhì)期，處理條件分別為：99℃/40 min、108℃/20min和121℃/25min。由于鹽水鴨是低溫肉制品，過高的殺菌溫度不僅會破壞其理化特性，更會嚴重影響其口感和風(fēng)味。因此，開發(fā)一種能適用于低溫肉制品的新型殺菌方式有利于打破目前該行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

　　低溫等離子體冷殺菌（CPCS）是一種新興的非熱殺菌技術(shù)，其特點在于：殺菌效率高、包裝后殺菌不會引起二次污染、產(chǎn)生的等離子體射流溫度接近室溫，不會破壞產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)，且能耗低、無化學(xué)殘留，在室溫下即可通過低壓、常壓和高壓放電激發(fā)氣體產(chǎn)生冷等離子體，操作簡單。該技術(shù)目前已成為研究領(lǐng)域的熱點，廣泛應(yīng)用于消毒滅菌、食品成分改性、農(nóng)藥殘留降解和食品包裝加工等方面。在肉制品保鮮方面，Dirks等發(fā)現(xiàn)，CPCS處理生鮮雞胸可使表面微生物總數(shù)減少0.85lg（CFU/g）。Kim等將大腸桿菌和單增李斯特菌接種于豬里脊肉表面，采用DBD等離子體（3kV、30kHz）處理10min，大腸桿菌和單增李斯特菌的數(shù)量分別減少0.55和0.59lg（CFU/g）。Lee等采用柔性薄層CPCS處理雞胸肉5min后，發(fā)現(xiàn)其表面好氧菌數(shù)量減少約1.2lg（CFU/g）。盡管如此，關(guān)于低溫等離子體在肉制品保鮮方面的研究仍處于起步階段，受到技術(shù)和經(jīng)濟挑戰(zhàn)的限制尚未應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)。目前的研究主要集中在生鮮豬肉、牛肉、雞肉等產(chǎn)品，關(guān)于CPCS 在鹽水鴨的保鮮方面目前還沒有報道。

　　本文采用CPCS對鹽水鴨進行處理，研究不同處理電壓（55、65和75kV）對鹽水鴨氣味值、微生物指標（菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)）、理化指標（汁液損失率、pH、色差、硫代巴比妥酸值）和感官品質(zhì)的影響，以期得到最佳殺菌保鮮工藝，延長其保質(zhì)期，為CPCS技術(shù)在低溫肉制品保鮮方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

　　1  材料與方法

　　鹽水鴨 南京某鹽水鴨加工企業(yè)的生產(chǎn)車間；三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、氯仿、甲醇、氯化鈉、乙二胺四乙酸 均為分析純；平板計數(shù)瓊脂、伊紅美藍瓊脂。MAP-H360復(fù)合氣調(diào)保鮮包裝機；BK130/36介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體設(shè)備；PEN3型電子鼻；頂空瓶（20mL）；JA2203N型電子天平；BSC-250型恒溫恒濕箱；CR-400型全自動測色色差儀；DPH-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱 ；XC07-II無菌拍打式均質(zhì)器；UV-2600紫外分光光度計。

　　1.2  試驗方法

　　1.2.1  樣品預(yù)處理  選取鹽水鴨的鴨胸肉和鴨脖，分別切割成1.5cm×1.5cm×1.0cm方塊和1.5cm長度，置于聚乙烯（polyethylene）熱成型盒（17cm×12cm×3.2cm），每盒100g（鴨胸肉和鴨脖各50g），用包裝機進行聚丙烯薄膜密封。于4℃條件下冷藏，備用。所用樣品均是同一批次加工產(chǎn)品。切割分裝前除了產(chǎn)品工藝中煮制工序外，未對樣品進行其他殺菌處理。

　　1.2.2  低溫等離子體冷殺菌處理  本次試驗分為四組，每組18袋。對照組：未進行CPCS處理；55kV處理組、65kV處理組、75kV處理組均采用低溫等離子體冷殺菌處理，處理電壓分別為55、65、75kV。經(jīng)預(yù)實驗結(jié)果可知，在一定范圍內(nèi)，CPCS的殺菌效果與處理時間成正相關(guān)，當(dāng)單次處理時間為2min時，殺菌效果趨于穩(wěn)定，與單次處理時間為2.5min時無顯著性差異，故本次實驗采取單次處理2min，間隔時間為30s，重復(fù)處理3次后，于4℃下貯存。

　　1.2.3  微生物評價  參照GB4789.2-2016進行菌落總數(shù)的測定，GB4789.3-2016進行大腸桿菌測定。

　　1.2.4  汁液損失率  參照Gharibzahedi等的方法，預(yù)先稱量包裝盒質(zhì)量，稱取樣品、包裝盒與殘留在包裝內(nèi)浸出的肉汁總質(zhì)量，打開包裝，去除包裝內(nèi)的鴨肉，稱量包裝盒和殘留汁液質(zhì)量。汁液損失率按式(1)計算。

　　  (1)

　　式中：m1為初始包裝盒的質(zhì)量，g；m2 為樣品、包裝盒與殘留在包裝內(nèi)浸出的肉汁總質(zhì)量，g；m3為除去包裝內(nèi)鴨肉時包裝盒和殘留汁液的總質(zhì)量，g。

　　1.2.5  色澤測定  采用CR-400型全自動測色色差儀測定樣品表皮的顏色（亮度L*、紅/綠度a*和黃/藍度b*），每次在每一個樣品的同一位置測量5次，計算平均值。該色差儀在測量前用零和白色基準進行校準。按式(2)計算樣品總色差(ΔE)的平均值。

　　  (2)

　　式中：L0*、a0*、b0*為樣品初始色澤；L*、a*、b*為貯藏過程中測定的色澤。

　　1.2.6  pH值的測定  測定前用標準緩沖液（pH 4.00、7.00和10.00）在室溫下校準pH計。準確稱取5.0g肉樣，加入50mL超純水，剪碎后7000r/min分散30s，然后勻漿1min，用pH計在室溫下直接測定pH值。

　　1.2.7  TBARS值的測定  參照Xiong、彭澤宇等的方法并加以修改。稱取10±0.1g肉樣，剪碎均勻加入50mL三氯乙酸（TCA：0.75g/L的三氯乙酸和0.01g/L的乙二胺四乙酸）混勻，于37℃下振搖30min，雙層濾紙過濾2次后，加入5mL硫代巴比妥酸（TBA：0.02mol/L）溶液沸水浴40min，取出后冷卻至室溫，7000r/min離心10min，保留上清。向上清液中加入5mL氯仿，搖勻靜置分層，取上清液在532nm處測定吸光度。

　　  (3)

　　式中：M為樣品質(zhì)量：g，A532nm為樣品在532nm處的吸光度值。

　　1.2.8  電子鼻氣味值的提取  參照蔡雪梅的方法并改進，進行電子鼻氣味值的提取。精確稱取5±0.1g樣品，剔除筋、膜及其他雜質(zhì)后，剪碎后置于20mL頂空瓶中，于37℃恒溫恒濕箱中頂空萃取20min。電子鼻測量參數(shù)設(shè)置：洗氣時間120s、調(diào)零時間10s、樣品準備時間5s、進樣時間100s、流速400 mL/min。每組樣品平行測試15次。

　　1.2.9  感官評價  將處理后的樣品，請12位經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的評定員(6男，6女，22～55歲)參與了感官評估，每一位參與感官評估的評定員都至少有一年的肉類品質(zhì)分析經(jīng)驗。嚴格按照評定標準GB/T 29605-2013對產(chǎn)品的外觀、組織狀態(tài)、滋味氣味和有無雜質(zhì)等方面進行感官評分。各項分數(shù)去掉極值后相加求平均值。評分采用9 分制，具體評定標準見表1。

表1  感官評定標準

　　1.3  數(shù)據(jù)處理

　　數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行統(tǒng)計處理（版本22.0；IBMCorP，USA）。方差分析采用單因素方差分析（ANOVA），Duncan 統(tǒng)計檢驗（P ＜0.05）。數(shù)據(jù)以平均±標準差（SD）表示，采用Origin2020進行繪圖。

　　2  結(jié)果與分析

　　鹽水鴨在制作與后期售賣過程中因為機械切割，極易受到微生物的污染，因此有效控制鹽水鴨脖的菌落總數(shù)對延長產(chǎn)品的貨架期具有重要意義。由圖1可知，經(jīng)CPCS處理后，第0天的對照組菌落總數(shù)為4.46 lg(CFU/g)，經(jīng)55、65和75kV處理后，鹽水鴨表面菌落總數(shù)分別降低至3.94、2.97、2.79 lg(CFU/g)。從結(jié)果得出，微生物的滅活效果與等離子體處理的電壓強度有關(guān)。隨著處理電壓的提高，CPCS對食品表面食源性致病菌的殺菌效果顯著增強，這主要與等離子體產(chǎn)生的自由基含量有關(guān)。在貯藏期間，對照組的微生物總數(shù)快速上升，貯藏第6天時達到臨界值4.903lg(CFU/g)，而55、65、75kV 處理組僅為4.46、3.97、3.48lg(CFU/g)遠遠低于對照組。從試驗結(jié)果可以得出，CPCS的抗菌效果與電壓強度成正相關(guān)，55、65、75kV處理組中的菌落總數(shù)分別在貯藏的第12天、14天和15天超過臨界值。由此可見CPCS處理可以顯著延長鹽水鴨脖的貨架期，這與之前的一些研究相符。大腸桿菌作為食品污染最常見的微生物之一，是食品殺菌保鮮的主要對象。如圖2所示，CPCS處理能夠有效抑制大腸菌群的生長，當(dāng)采用75 kV 電壓處理后，產(chǎn)品表面大腸菌群數(shù)從3.65顯著降低至1.08lg(MPN/100 g)，說明DBD處理可以有效殺死鹽水鴨表面的大腸菌群。研究發(fā)現(xiàn)，等離子體放電過程中產(chǎn)生的活性氧（ROS）、活性氮（RNS）、羥基自由基（OH?）等活性化學(xué)物質(zhì)能夠?qū)е录毦さ鞍捉到?、?nèi)容物溶出，從而引起細菌死亡。

圖1  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨菌落總數(shù)的影響

　　注：不同字母（a、b、c、d）表示同一貯藏時間不同處理組之間在P＜0.05水平下有顯著性差異，圖2～圖6、圖9同。

圖2  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨大腸桿菌數(shù)的影響

　　2.2  CPCS處理前后鹽水鴨貯藏過程中汁液損失率的變化

　　汁液損失率關(guān)系到肉質(zhì)的口感及產(chǎn)品的感官品質(zhì)。由圖3可知，在貯藏初期0～3天內(nèi)，對照組與處理組的汁液損失率集中在0.62%～0.93%范圍內(nèi)，差異不顯著，貯藏6天后差異逐漸增大（P＜0.05）。隨著貯藏天數(shù)的增加，各組的汁液損失率均呈顯著上升趨勢，其中對照組的增速最快。貯藏第15天時，對照組的汁液損失率達到7.56%，而55、65、75kV處理組汁液損失率僅為5.82%、5.03%和4.78%。本研究結(jié)果表明，隨著處理電壓的升高，樣品的汁液損失率降低。這是由于高壓電場中的靜電荷增加，可打破蛋白質(zhì)分子中的二硫鍵和氫鍵，提高肌原纖維間的靜電斥力，從而增加其溶脹程度和保水性。因此隨著處理電壓的升高，肉品的保水性增強，汁液損失率降低。

圖3  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨汁液損失率的影響

　　色澤作為肉類最重要的品質(zhì)之一，是消費者判斷肉質(zhì)的一項重要標準。表面光潔、皮白肉嫩是鹽水鴨主要特點，也關(guān)系到產(chǎn)品品質(zhì)的變化。L*值代表明暗度，L*值越高表示樣品色澤越亮，顏色越淺，反之代表顏色越暗。由表2可知，經(jīng)CPCS處理后，貯藏初期（0～3天）處理組的L*值均高于對照組（P＜0.05）。這一方面可能是等離子體處理樣品的溫度略高于對照樣品，肉質(zhì)的脫水和變形可能導(dǎo)致產(chǎn)品光度變化；另一方面，等離子體處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性或含量降低，可引起禽肉亮度的輕度提高。隨著樣品貯藏時間的延長，樣品中微生物不斷增殖，分解蛋白質(zhì)等物質(zhì)影響肉品結(jié)構(gòu)，逐漸喪失持水力，對照組出現(xiàn)滲水等現(xiàn)象，從而引起樣品L*值的升高?！鱁能夠反映鹽水鴨表面顏色變化程度。如圖4所示，各組總色差值在貯藏前期差異不大，但隨著貯藏時間的延長，各組之間差異越來越明顯，且處理組均顯著小于對照組（P＜0.05），說明CPCS處理對鹽水鴨的色澤有較好的保護作用，且保護作用隨著貯藏時間的延長越顯著。

表2  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨亮度值（L*）的影響

　　注：同一列的相同字母表示差異不顯著，P＞0.05；不同字母表示差異顯著，P＜0.05。

圖4  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨△E的影響

　　2.4  CPCS處理前后鹽水鴨貯藏過程中pH的變化

　　圖5為不同CPCS處理對貯藏期內(nèi)鹽水鴨pH的影響，貯藏初期（0～3 天）在所有處理組中，樣品pH值均出現(xiàn)不同程度下降，下降范圍為0.06～0.13并不顯著。這是由于空氣中的O2和N2在超高電壓的激發(fā)下可產(chǎn)生大量活性物質(zhì)，包括NO、NO2、N2O3、N2O4等氮氧化合物，這些氮氧化合物極不穩(wěn)定遇到水分子后，能夠參與硝酸根和亞硝酸根的生成。而作為熟肉的鹽水鴨在貯藏初期汁液損失極少，所以pH的變化不顯著。這與等離子體處理培根、牛肉等實驗中pH沒有發(fā)生顯著變化的結(jié)果相似。pH在一定程度上能夠反映肉類的腐敗狀況。從圖5中可以看出在整個貯藏期間，鹽水鴨的pH呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，且對照組pH值整體略高于等離子體處理組。肉類在貯藏期前期，由于微生物降解糖原等碳水化合物產(chǎn)生的有機酸引起pH值的降低，而在儲藏后期，碳水化合物消耗殆盡轉(zhuǎn)而降解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的胺類等堿性物質(zhì)導(dǎo)致pH值回升。在貯藏第15天時對照組的pH接近7，說明產(chǎn)品已經(jīng)壞掉，這與圖1中微生物的變化相對應(yīng)。

圖5  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨pH的影響

　　2.5  CPCS處理前后鹽水鴨貯藏過程中TBRAS值的變化

　　等離子體處理過程中產(chǎn)生的臭氧和羥基自由基普遍被認為是破壞不飽和脂肪酸中雙鍵的主要活性物質(zhì)，會導(dǎo)致脂肪的氧化。脂質(zhì)氧化最常見的中間產(chǎn)物之一是丙二醛，可通過TBARS分析來測定。由圖6可知，在貯藏初期（0～3天），樣品TBARS值呈較緩慢增長，且對照組與處理組之間無顯著性差異（P＞0.05）。這與Jayasena、Lee等人采用柔性薄層介質(zhì)阻擋放電(FTDBD)等離子體分別處理了豬肉、牛肉和雞胸肉，其TBARs值均無顯著性差異的研究一致。因為脂質(zhì)氧化不是瞬間的反應(yīng)，CPCS處理后立即檢測到的較低TBARS值，不應(yīng)簡單的被用來推斷等離子體對食品脂類是否有負面影響。貯藏第6天時，對照組的TBARS值為1.98mg/kg，而經(jīng)55、65、75kV處理后TBARS值分別為2.36、2.76、2.98mg/kg。貯藏6天后，對照組與處理組的TBARS值均迅速上升，且75kV處理組的TBARS值顯著高于其他組（P＜0.05）經(jīng)等離子體處理的壽司產(chǎn)品，其TBARS值有所增加，且與處理電壓呈正相關(guān)，這與本實驗結(jié)果一致。此外有關(guān)研究表明，食品經(jīng)等離子體處理后，其脂質(zhì)氧化速率與食品本身的性質(zhì)及加工方式密切相關(guān)。

圖6  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨TBARS值的影響

　　2.6  CPCS處理前后鹽水鴨氣味值的影響

　　電子鼻技術(shù)具有響應(yīng)時間短、檢測速度快、測定評估范圍廣等特點，它可以檢測各種不同種類的食品，避免人為誤差。圖7和圖8分別為CPCS處理前后鹽水鴨脖氣味值的Loading分析和PCA分析。由圖7可知傳感器S4、S7、S9和S10對PC1貢獻率最大，說明第一主成分主要反映的是烷烴、含硫化合物、芳香化合物等物質(zhì)。傳感器S2、S5和S10對PC1和PC2貢獻率較大，其中S10對PC2貢獻率最大，說明第二主成分主要反映醇、醛、酮類、氮氧化合物等物質(zhì)。各傳感器的響應(yīng)值較高，因此可以通過Loading分析來輔助分析DBD處理對鹽水鴨風(fēng)味的影響。由圖8可知，第一主成分的貢獻率達74.8%，第二主成分貢獻率為12.6%，累計貢獻率超過85%，可視為原始數(shù)據(jù)具有充分代表性，能較好地反映樣品的主要特征信息。從結(jié)果上來看，對照組的分布位置與55、65kV處理組樣品部分重疊在一起，65kV組樣品與75kV樣品也有部分重疊在一起。重疊部分表明產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)相似，說明在此實驗條件下，PCA分析不能將對照組與55和65kV處理組樣品區(qū)分開。從圖中可以看出，隨著處理電壓的升高，未處理組與處理組在第一主成分上的差異逐漸加大，而第二主成分的變化不大。因此，通過合理控制CPCS處理的電壓，以縮小處理組與未處理組之間的氣味差異。

圖7  不同電壓處理下鹽水鴨氣味值的Loading分析

圖8  不同電壓處理下鹽水鴨氣味值的PCA分析

　　2.7  CPCS處理前后鹽水鴨貯藏過程中的感官評價

　　感官評價能夠從主觀上判斷出肉品的品質(zhì)狀態(tài)，圖9顯示的是貯藏期內(nèi)產(chǎn)品的感官評分。在貯藏第0天時，處理組的感官評分總體略低于對照組，且75kV處理組的感官評分最低顯著低于對照組?？赡苁怯捎贑PCS處理產(chǎn)生的臭氧等活性氧自由基在一定程度上影響了產(chǎn)品的風(fēng)味，且電壓強度與低溫等離子體中的ROS等活性物質(zhì)的濃度呈正相關(guān)，這與圖8中電子鼻主成分分析的趨勢一致。另一方面，高電壓強度的等離子體處理可能會導(dǎo)致水分減少，進而對肉制品的口感略有影響。在整個貯藏期內(nèi)，對照組的感官評分快速下降，CPCS處理組均下降較緩慢，其中65 kV處理組的感官評分最好，從圖10中也可以得出這一結(jié)論。在貯藏第15天時，對照組已經(jīng)明顯腐敗變質(zhì)，55kV處理組表面出現(xiàn)白色粘性顆粒狀物質(zhì)，而65kV和75kV處理組從外觀上看品質(zhì)較好，且65kV比75kV表面光澤度更高。

圖9  不同處理電壓對貯藏期內(nèi)鹽水鴨感官評價的影響

圖10  貯藏后期鹽水鴨脖的圖片
 

　　注：選取貯藏第15 天鹽水鴨脖的部分實物圖片，a、b、c、d分別為對照組、55kV、65kV和75 kV處理組。

　　本研究結(jié)果表明CPCS處理對鹽水鴨中的微生物有明顯的抑制作用，55、65、75kV處理組的貯藏期分別延長至12、14、15天。隨著處理電壓強度的升高，微生物的滅活效果增強，這與Patange等人的研究結(jié)果一致。有研究表明，電壓強度與低溫等離子體中的ROS等活性物質(zhì)的濃度呈正相關(guān)，其強度的升高可促使低溫等離子體中高能粒子密度增加，進而提高殺菌效率。但是過高的電壓會對肉品的脂質(zhì)氧化及感官風(fēng)味造成不利的影響，75kV處理組的TBARs值從貯藏第6天開始顯著高于65kV處理組（P＜0.05），且從電子鼻響應(yīng)值與感官評價上分析可得出65kV處理組要優(yōu)于55 kV和75kV處理組。綜合考慮，65kV處理組既能有效抑制微生物的生長，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期至14天，且在降低汁液損失率、抑制總色差等方面與75kV處理組之間無顯著差異，還能保持較好的品質(zhì)。但CPCS處理不可避免的會造成脂質(zhì)的氧化，引起肉品風(fēng)味的變化，因此應(yīng)合理地控制CPCS的處理電壓，同時可協(xié)同天然精油、抗氧化劑等方式來抑制脂質(zhì)的氧化、更好地保留鹽水鴨原有風(fēng)味品質(zhì)，以此延長產(chǎn)品的貨架期，這將是下一步研究的重點。