Effect of Nisin on the Quality Change of Roasted Shrimp with High Water Content during Storage
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摘要: 为研究乳酸链球菌素(Nisin)对高水分烤虾常温下贮藏性的影响,在烤虾样品中分别添加20、60和100 mg/kg的Nisin,以感官结合菌落总数、蜡样芽孢杆菌数、挥发性盐基氮、pH等指标对样品品质进行评价。结果表明,烤虾的感官评分在常温贮藏过程中逐渐下降,菌落总数、蜡样芽孢杆菌数、挥发性盐基氮与pH则呈增长趋势。随着Nisin添加量的增加,菌落总数、蜡样芽孢杆菌数、挥发性盐基氮的增长趋慢。第6 d时,未加Nisin的对照组样品菌落总数达到行业标准《调味烤虾》中规定的限值(3×104 CFU/g),而添加20、60、100 mg/kg Nisin的样品,菌落总数达到规定限值的时间分别被延长至8、12和14 d。本研究表明Nisin对高水分烤虾中蜡样芽孢杆菌等腐败微生物生长有明显的抑制作用,能有效延长产品的货架期。Abstract: To investigate the effect of Nisin on the storage of roasted shrimp with high water content at room temperature, different concentrations of Nisin (20, 60 and 100 mg/kg) were added to the rosted shrimp samples. Sensory evaluation combined with the total viable count (TVC), the Bacillus cereus count, the total volatile basic nitrogen (TVB-N) and the pH value were used as indicators, to evaluate the quality of rosted shrimp samples. The results showed that the sensory evaluation scores decreased during storage of samples, and the TVC, the Bacillus cereus count, the TVB-N and the pH value of the samples increased gradually. With the increase of added Nisin, the growth of the TVC, the Bacillus cereus count and the TVB-N slowed down. On the 6th day, the TVC of the control group reached the threshold specified in the Chinese industry standard "Seasoned roasted shrimp" (3×104 CFU/g), while the shelf life of samples with 20, 60 and 100 mg/kg Nisin were extended to 8, 12 and 14 days, respectively. This study showed that Nisin had an inhibitory effect on the growth of microorganisms such as Bacillus cereus in the roasted shrimp with high water content, and it could effectively prolong the shelf life of the product.
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Keywords:
- roasted shrimp /
- Nisin /
- quality change /
- Bacillus cereus /
- antibacterial effect
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南美白对虾,学名凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei),是目前世界上最重要的经济虾类之一。根据联合国粮农组织(FAO)发布的数据显示,南美白对虾在甲壳类养殖总产量中占比最高,2017年达29%,其中中国养殖产量居世界首位[1]。传统的即食调味烤虾多水分含量较低[2],虽然有较好的贮藏性和货架期,但干燥过度使产品质地粗硬,口感较差。采用高温高压加工的产品同样有着组织结构损坏,风味营养流失较多的问题。高水分即食烤虾产品通过采用轻微干燥、温和热处理、添加抗菌物质等多个温和加工手段的协同作用,获得的产品水分含量45%仍能常温贮藏[3]。高水分即食烤虾较好地保留了虾特有的鲜美风味和柔软质地,但由于加工和杀菌条件较温和,耐热细菌如芽孢杆菌很容易残存下来,当产品水分含量或贮藏温度过高时,容易引起这些耐热细菌的生长[4]。由于营养成分、加工包装和贮藏条件的不同,产品都有特定的优势腐败菌。前期的研究表明,高水分烤虾产品中残存的微生物均为革兰氏阳性菌,而蜡样芽孢杆菌是高水分烤虾常温贮藏后期的优势腐败菌[5-6]。
天然生物保鲜剂安全无毒,能够有效抑制腐败菌生长,协同水分活度等栅栏因子对产品进行保鲜是目前的研究热点[7-8]。乳酸链球菌素(Nisin)是由多种氨基酸组成的生物活性抗菌肽,对食品的色香味等无不良影响,是一种高效安全的食品生物保鲜剂[9-10]。Nisin能有效抑制细菌芽孢萌发和营养细胞生长,可抑制引起食品腐败的大多数革兰氏阳性菌,特别是对产芽孢的细菌有强烈的抑制作用[11-12]。Nisin的抗菌作用是通过与细胞膜结合,干扰细胞膜的正常功能,细胞膜受损后,在膜上形成孔道,造成细胞内三磷酸腺苷、核苷酸及氨基酸等小分子物质流失和膜电位下降,使微生物细胞裂解而导致病菌和腐败菌死亡[13-14]。Nisin耐热性能优良,并与热杀菌相互促进协同作用,经加热杀伤的孢子对Nisin更敏感[15-16],因此Nisin被广泛应用于乳制品、罐头制品、熟制水产品等热杀菌食品,以降低热杀菌强度,改进食品品质,延长产品货架期[17-19]。GB 2760-2014 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准中规定熟制水产品(可直接食用)的乳酸链球菌素最大使用量为0.5 g/kg。但Nisin用于温和热处理的半干耐贮即食制品的研究较少,本实验考察了Nisin对高水分烤虾贮藏中品质变化的影响,分析了Nisin对产品中腐败菌特别是蜡样芽孢杆菌生长的抑制作用,以期保障高水分烤虾产品的品质和安全。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
南美白对虾 浙江省舟山市越洋食品有限公司,规格25~30只/kg;乳酸链球菌素(Nisin) 浙江银象生物工程有限公司;蜡样芽孢杆菌标准菌株(ATCC 49064) 无锡赛维科技有限公司;营养琼脂 上海疾病预防控制中心;脑心浸出液肉汤培养基 英国OXOID公司;甘露醇卵黄多粘菌素琼脂培养基 北京陆桥技术有限公司;0.1 mol/L盐酸标准溶液 上海市计量测试技术研究院;96孔板与氯化钠、氢氧化钠、磷酸二氢钾、高氯酸(均为分析纯) 国药集团化学试剂有限公司。
MIR153高精度培养箱 日本Sanyo公司;HS153快速水份测定仪 梅特勒托利多科技(中国)有限公司;Masticator Silver均质器 西班牙IUL公司;TP310 pH分析仪 北京时代新维测控设备有限公司;SA-960-II SHJ净化工作台 上海净化设备厂;Icount-11菌落计数器 杭州迅数科技有限公司;Power Wave XS酶标仪 美国Bioteck公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品制备
工艺流程:南美白对虾→去头去肠线→水煮→去壳→调味浸渍→烘干→烘烤→平衡水分→真空包装→热水杀菌→成品。
操作要点:活南美白对虾摘头并带出肠线,将虾放入沸腾水(≥98 ℃)中,旺火煮沸≥6 min,捞出在清水中冷却后去壳取肉,洗净沥干。将按比例配好的调味料,拌入虾肉中拌均,5 ℃以下浸渍12 h左右,中间翻动2~3次。将调味后的虾均匀摆在烘箱网架上,60~70 ℃干燥至水分含量50%左右。150~160 ℃烤箱中烘烤5 min,冷却后装入塑料袋中密封,放入冰箱中过夜平衡水分,测定水分含量。通过调节烘干、烘烤温度和时间,使用快速水分测试仪监控,控制各组产品水分含量均为48.0%±0.5%。装入真空包装袋内,真空封口;在90~92 ℃水浴中杀菌30 min,放入流水中冷却。
在前期实验基础上,三组样品在调味步骤中分别加入20、60、100 mg/kg的Nisin,另一组为未添加Nisin的对照组。
1.2.2 贮藏实验
将全部样品放入25.0±0.5 ℃高精度培养箱中贮藏。分别在第0、2、4、6、8、10、12、14、16 d随机取出样品,进行感官评价,绞碎进行菌落总数、蜡样芽孢杆菌数、挥发性盐基氮、pH检测。
1.2.3 感官评价
由经验丰富并经过培训的6名评价员组成感官小组进行评价,以外观、色泽、风味、质地为指标,进行描述性记录并打分。参考SC/T 3305-2021 调味烤虾的感官要求[2],确定高水分烤虾10分制感官评分规则,如表1所示。10分为最好品质,5分为中等品质,0分为最差品质。各项指标满分为10分,共40分,总分20分表示感官拒绝。
指标 10~7分 6~4分 3~0分 外观 虾体自然弯曲,个小均匀排列整齐 虾体自然弯曲,个体较规整 个体不规则 色泽 自然鲜艳,光泽度好 稍暗,光泽度较好 发暗,光泽度较差 风味 滋味鲜美,烤香味足 滋味较鲜美,烤香味稍不足 鲜香味不足,回味有腥味 质地 有弹性有嚼劲,软硬适当 稍有弹性,略微偏软或偏硬 弹性较差,产品较硬或较软 1.2.4 菌落总数测定
按照GB 4789.2-2016中的方法,称取25.0 g绞碎样品,放入盛有225 mL生理盐水的均质杯内,高速均质后,以10倍稀释,根据需要得到所需的稀释度。选取3个适宜稀释度的样品匀液,涂布于琼脂培养基表面,每个稀释液涂布3个平皿,在36±1 ℃培养48±2 h后计数。
1.2.5 蜡样芽孢杆菌检验
样品处理与稀释同1.2.4。按照GB 4789.14-2014中的平板计数法,选取3个适宜连续稀释度的样品匀液,涂布于甘露醇卵黄多粘菌素琼脂培养基表面,每个稀释液涂布3个平皿,在30±1 ℃培养48±2 h,确定后计数典型菌落数。
1.2.6 挥发性盐基氮(TVB-N)测定
称取10.0 g绞碎样品,放入盛有100 mL蒸馏水的锥形瓶内,搅匀振荡,浸渍过滤后按GB 5009.228-2016中的半微量定氮法测定。
1.2.7 pH测定
称取10.00 g绞碎样品,加90 mL去离子水,均质后浸渍30 min,取上清液用pH分析仪测定。
1.3 数据处理
实验数据用Microsoft Excel 2019进行统计分析,用SPSS 21.0对数据进行方差分析。
2. 结果与分析
2.1 乳酸链球菌素对高水分烤虾常温贮藏中感官评分的影响
食品的微生物腐败都是微生物生长或活动的结果,表现在食品感官特性的变化往往是直接可见,感官指标是评价食品品质最直观的指标[20]。通过感官小组评价得出的不同Nisin添加量的高水分烤虾在常温贮藏期间感官评分的变化趋势如图1所示。由图1可见,贮藏开始时添加Nisin各组与未添加组样品的感官评分没有差异,说明Nisin对产品的外观风味质地无不良影响。随着贮藏时间的延长,产品的感官品质变化明显,对照组最先达到感官拒绝点,感官评分第6 d就降到17.33分。而Nsin添加量100 mg/kg组,感官评分第14 d才降到感官拒绝点以下的19.00分。加入60和20 mg/kg Nisin组感官评分分别在第12 d和第8 d降到感官拒绝点以下的20.00和18.83分。傅宝尚等[21]发现乳酸链球菌素不但能有效抑制烤制鱿鱼片贮藏中TVB-N值、菌落总数的上升,且较好保持产品的质构和色泽。Sofrac等[22]发现添加Nisin可将经渗透预处理的真空包装金枪鱼片5 ℃下的保质期从27 d延长至51 d。感官指标能直观评价产品的品质,但受主观因素影响较大,且结果无法用数据表达是否处于安全可食用状态,仍需检验其他理化指标。
2.2 乳酸链球菌素对高水分烤虾常温贮藏中菌落总数的影响
食品添加剂能有效抑制水产品中微生物的生长,延长水产品及其制品的货架期[23-24]。不同Nisin添加量的高水分烤虾在贮藏中菌落总数的变化如图2所示。GB 10136-2015 食品安全国家标准 动物性水产制品中规定即食水产制品的菌落总数应≤5×104 CFU/g(4.7 lg CFU/g),因此烤虾中的菌落总数大于4.7 lg CFU/g时即为货架期终点。由图2可见,对照组的货架期最短,第6 d即达到4.75 lg CFU/g,超过了即食水产制品的菌落总数限定值,货架期仅有6 d。Nisin添加量越大,菌落总数增长速度越慢,产品到达货架期终点的时间越长。Nisin添加量为100 mg/kg时,烤虾货架期最长,在第14 d菌落总数才超标达到4.95 lg CFU/g。加入60和20 mg/kg Nisin组其货架期分别被延长至10和8 d。各组样品菌落总数超标的时间与达到感官评分拒绝点的时间几乎同步,说明高水分烤虾常温贮藏中的腐败变质是微生物生长的结果[4]。Oliveira等[25]用乳酸链球菌素处理猪肉后,猪肉在贮藏期间微生物呈现下降的趋势,阐明Nisin是食品中潜在的防腐剂和抑菌剂。李霜[26]研究发现经0.06%乳酸链球菌素溶液处理后,再进行调理和高压脉冲电场处理的调理牛肉,其货架期相较于只经高压脉冲电场处理的延长了约7 d,达到15 d。可以看出乳酸链球菌素在抑制食品中微生物的生长,延长食品的货架期有明显效果。
2.3 乳酸链球菌素对高水分烤虾常温贮藏中蜡样芽孢杆菌数的影响
通常70~80 ℃就能够杀灭食品中的大多数细菌营养细胞,但细菌芽孢对热的抵抗力比营养细菌强得多[27]。蜡样芽孢杆菌较为耐热,其芽孢可耐受100 ℃加热30 min[28]。蜡样芽孢杆菌在各类食品中普遍存在,有研究在热处理后食品中,检测出蜡样芽孢杆菌占细菌总数的48%[29]。温和加工过程很难将其完全杀灭,因此在加工贮藏中需采取一定措施抑制蜡样芽孢杆菌及其芽孢的生长增殖[30],添加Nisin的高水分烤虾在贮藏中蜡样芽孢杆菌数的变化如图3所示。由图3可见,贮藏到第4 d时,对照组和添加量20 mg/kg组的蜡样芽孢杆菌数已分别达到了3.37和3.13 lg CFU/g,而添加量60和100 mg/kg两组均未检出蜡样芽孢杆菌。贮藏到第8 d时,对照组和添加量20 mg/kg组的蜡样芽孢杆菌数分别达到了4.76和4.54 lg CFU/g,而添加量60和100 mg/kg两组在第14 d时才分别达到4.65和4.75 lg CFU/g。
2.4 乳酸链球菌素对高水分烤虾常温贮藏中挥发性盐基氮的影响
挥发性盐基氮通常作为评价水产品的重要鲜度指标[31],添加Nisin的烤虾在贮藏中TVB-N值的变化如图4所示。各组在贮藏初期TVB-N值增加缓慢。随着贮藏时间的延长,样品中微生物的生长速度逐渐加快,TVB-N值迅速增加。样品贮藏到第6 d时,对照组和添加量20 mg/kg组的TVB-N值接近20 mg/100 g,而添加量100 mg/kg组的TVB-N值仅10 mg/100 g。罗珍岑等[32]研究发现制作自然发酵酸肉用Nisin处理的各组,贮藏至45 d时TVB-N值均未达到20 mg/100 g,而对照组只能贮藏20 d。由此可见乳酸链球菌素对控制食品中的挥发性盐基氮有较好作用。
2.5 乳酸链球菌素对高水分烤虾常温贮藏中pH的影响
动物性食品在贮藏中因酶和微生物的作用,蛋白质和核酸等组分降解,呈碱性的物质增加,使pH上升[33]。添加Nisin的烤虾在贮藏中pH的变化如图5所示,产品贮藏初期pH在6.7~6.9之间。贮藏中随着腐败菌的生长,各组pH均呈现上升趋势。其中对照组pH上升最快,第16 d时达到7.23,上升了6.79%。而Nisin添加量100 mg/kg组,pH变化最小,第16 d时为6.97,仅上升了2.65%。随着Nisin添加量的增加,产品贮藏中pH上升减缓,反应出Nisin对腐败菌生长的抑制效应。
3. 结论
本研究通过在高水分烤虾中添加乳酸链球菌素,分析样品在常温贮藏中菌落总数与蜡样芽孢杆菌数的变化,并结合感官评价、pH等指标,结果表明随着贮藏时间的延长,烤虾中的菌落总数、蜡样芽孢杆菌总数、TVB-N与pH出现增长趋势,感官评分逐渐下降。对照组第6 d菌落总数即达到4.75 lg CFU/g,超过了即食水产制品的菌落总数限定值,而添加量100 mg/kg组货架期最长,在第14 d菌落总数才超标达到4.95 lg CFU/g。添加20、60 mg/kg Nisin的样品,产品货架期由6 d分别被延长至8、12 d。随着Nisin添加量增加,抑菌效应越明显,贮藏到第4 d时,对照组和添加量20 mg/kg组的蜡样芽孢杆菌已分别达到了3.37和3.13 lg CFU/g,而添加量60和100 mg/kg两组均未检出蜡样芽孢杆菌。证明了Nisin能够抑制高水分烤虾样品中的腐败菌尤其是优势腐败菌蜡样芽孢杆菌的生长,延长产品货架期。
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表 1 高水分烤虾感官评分规则
Table 1 Sensory evaluation standards of high water content roasted shrimp
指标 10~7分 6~4分 3~0分 外观 虾体自然弯曲,个小均匀排列整齐 虾体自然弯曲,个体较规整 个体不规则 色泽 自然鲜艳,光泽度好 稍暗,光泽度较好 发暗,光泽度较差 风味 滋味鲜美,烤香味足 滋味较鲜美,烤香味稍不足 鲜香味不足,回味有腥味 质地 有弹性有嚼劲,软硬适当 稍有弹性,略微偏软或偏硬 弹性较差,产品较硬或较软 -
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