《食品科学》：浙江工业大学丁玉庭教授等：等离子体活化水耦合生物保鲜剂对牛肉的保鲜作用

牛肉是人们日常饮食中重要的优质蛋白质来源，为了保持生鲜牛肉的贮藏品质，目前已经提出了多种牛肉保鲜方法，包括物理、化学、生物和栅栏技术。冷等离子体（CP）作为一种非热杀菌新方法，具有杀菌效率高、无化学残留、设备要求简单等优点，特别适用于生鲜及热敏性食品的减菌保鲜。等离子体活化水（PAW）是指CP处理后的水溶液，其中含有大量CP处理时产生的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）基团，具有较强的减菌保鲜能力。PAW具有操作简便、安全绿色、抑菌性广、处理均匀等特点，已成为一种新兴优良的农产品减菌保鲜方法。

生物保鲜剂是一类来源于自然生物体，通过生物技术培养、提取和分离得到的高效防腐剂，能有效地抑制和杀灭微生物。根据其来源不同，可分为植物源、动物源和微生物源。ε-聚赖氨酸和乳酸链球菌素（Nisin）是两种常见的生物保鲜剂。在实际应用中，通过复配抑菌剂不仅可以减少各单一抑菌剂的使用量，还能显著提升抑菌效果。

浙江工业大学食品科学与工程学院的柯志刚、田玉玲、丁玉庭*等探究PAW与ε-PLH、Nisin等生物保鲜剂耦合使用延长生鲜牛肉货架期的保鲜作用，分析其对生鲜牛肉贮藏品质的影响，以期为生鲜牛肉的流通和贮藏提供一种高效可行的保鲜方法。

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PAW-ε-PLH-Nisin对牛肉的保鲜作用

1.1 PAW-ε-PLH-Nisin对牛肉贮藏期间微生物增殖的抑制作用

微生物的生长繁殖是引起生鲜肉类腐败的主要因素，通常生鲜牛肉中的菌落总数被要求低于1×106 CFU/g。从图1可以明显看出，随着贮藏时间的延长，各处理组的菌落总数均逐渐增加。对照组（T1）及SHMP处理组（T2）的菌落总数上升最快，分别从第0天的4.8、4.6（lg（CFU/g））上升到第14天的7.1、7.1（lg（CFU/g））。PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）也表现出类似的增长趋势，其菌落总数分别从第0天的4.5、4.5（lg（CFU/g））和2.1（lg（CFU/g））增加到第14天的6.8、6.3（lg（CFU/g））和5.0（lg（CFU/g））。其中，ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）在第7天时菌落总数均保持在较低水平，说明两者在贮藏期前期能有效抑制牛肉中微生物的增殖。但若延长贮藏时间至21 d，ε-PLH和Nisin的抑菌作用已不显著。然而，在整个贮藏过程中，PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的菌落总数始终处于可接受的安全水平，其在第0、7、14、21天和28天时分别为2.5、3.2、4.8、4.9（lg（CFU/g））和5.1（lg（CFU/g））。以上结果显示，单独的PAW处理虽然有一定的抑菌作用，但并不显著，而单独的ε-PLH处理和Nisin处理在冷藏的前14 d有较好的抑菌作用，之后抑菌作用不再显著。而PAW-ε-PLH-Nisin处理在整个贮藏期内（28 d）都有较好的抑菌效果，这表明PAW、ε-PLH及Nisin之间存在较好的协同增效抑菌作用。

1.2 PAW-ε-PLH-Nisin对牛肉贮藏期间TVB-N生成的抑制作用

对不同处理组在贮藏期内的TVB-N值进行了测定，结果如图2所示。6 组样品的TVB-N值均随着贮藏时间的延长而逐渐增加，其中对照组（T1）增加最为显著，其在第0、14天和28天的TVB-N值分别为8.5、17.5 mg/100 g和31.3 mg/100 g。SHMP处理组（T2）、PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）也存在类似的上升趋势。它们在第0天时的TVB-N值分别为6.2、6.3、6.9 mg/100 g和6.3 mg/100 g，第21天时则分别增加到21.1、20.6、20.2 mg/100 g和20.1 mg/100 g，全部超过二级鲜度标准。然而，PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的TVB-N在第0、14、21、28天分别为6.6、11.1、18.3 mg/100 g和24.8 mg/100 g，即第28天才超过二级鲜度标准。上述结果也表明PAW、ε-PLH及Nisin之间存在优异的协同增效抑菌作用。

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PAW-ε-PLH-Nisin对牛肉贮藏期间感官品质的影响

2.1 贮藏过程中牛肉颜色的变化

为了确定复合保鲜剂对牛肉红色的影响，测定了不同处理组在贮藏期内的a*值，结果如图3所示。对照组（T1）、SHMP处理组（T2）、ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）的a*值均呈现出逐渐下降的趋势，并在第28天达到最小值。而PAW处理组（T3）及PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的a*值却呈现出先上升后下降的趋势，两组样品的a*值均在第14天达到最大值，而后逐步减小，这表明PAW具有保持牛肉红色的作用。这是由于PAW中含有一定浓度的 ，其可被还原生成NO，后者可与肌红蛋白结合生成呈现鲜红状态的亚硝基肌红蛋白。PAW处理组（T3）和PAW- ε -PLH-Nisin处理组（T6）的初始 a* 值低于对照组和各处理组，这是由于刚制备的PAW中含有大量氧化成分，可引起牛肉表面轻微氧化而降低其红度。

2.2 贮藏过程中牛肉质构的变化

由图4a可知，经不同保鲜方法处理后，SHMP处理组（T2）、PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）、Nisin处理组（T5）、PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的硬度分别为（8.29±0.73）、（9.42±0.51）、（8.98±0.18）、（8.80±0.64）、（8.70±0.21）N，均显著低于对照组（T1，（10.69±0.51）N），这表明保鲜液的浸泡处理会导致牛肉硬度显著下降。此外，SHMP处理组（T2）的初始硬度显著低于其他各处理组，这可能与磷酸盐软化肌肉的功能有关。在整个贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，各处理组的硬度均显著下降。贮藏至28 d时，对照组（T1）、SHMP处理组（T2）、PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）、Nisin处理组（T5）和PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）分别下降了52.72%、40.74%、38.53%、47.75%、42.56%、35.59%，这表明PAW-ε-PLH-Nisin处理能在贮藏期间有效维持牛肉的硬度。贮藏期间牛肉硬度下降是由于肌原纤维在微生物产生的各种蛋白酶的作用下，结构被破坏，从而造成肌原纤维的小片化，且随着微生物的增殖，肌原纤维小片化程度不断加深，而PAW-ε-PLH-Nisin能显著抑制微生物的增殖，使牛肉保持较好的鲜度状态，从而相对较好地维持了肌肉的硬度。

弹性是指物品受到外力作用时产生变形以及去力后自身的恢复程度。由图4b可知，各处理组牛肉的初始弹性无显著差异，表明保鲜液浸泡处理并不会降低牛肉弹性。在整个贮藏过程中，各组牛肉的弹性均存在着不同程度的下降，下降幅度为：PAW处理组＞对照组＞SHMP处理组＞Nisin处理组＞ε-PLH处理组＞PAWNisin-ε-PLH处理组。PAW-ε-PLH-Nisin处理组弹性下降较慢不仅与复配液中添加的磷酸盐能促进肌原纤维蛋白吸水膨胀而提高牛肉的保水性有关，还与复配液能有效抑制微生物增殖进而延缓牛肉肌原纤维小片化有关。而其余实验组弹性下降可能是浸泡过程导致了牛肉肌肉肌理的松散，使得肌肉弹性下降。综上可知，PAW-ε-PLH-Nisin能有效维持贮藏期间牛肉的弹性。

2.3 贮藏过程中牛肉感官评分的变化

由图5a可知，空白组（T1）、SHMP处理组（T2）、 ε -PLH处理组（T4）及Nisin处理组（T5）的颜色评分均呈现出随贮藏时间延长而逐渐减小的趋势，而PAW处理组（T3）及PAW- ε -PLHNisin处理组（T6）的颜色评分却呈现先上升后下降的趋势，这与2.2.1节中 a *值的实验结果基本一致。表明PAW- ε -PLH-Nisin能有效改善牛肉红色，保持牛肉贮藏过程中的色泽稳定性。

由图5b可知，在整个贮藏过程中，各组的气味评分均呈现出逐渐降低的趋势。其中，对照组（T1）、SHMP处理组（T2）及PAW处理组（T3）的气味评分下降最快，在贮藏第28天时分别较初始值下降了88.13%、83.33%、86.85%。ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）的气味评分下降速度次之，在贮藏第28天时分别较初始值下降了51.43%、49.43%。PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）气味评分下降最慢，到贮藏第28天仅降低了31.24%。随着贮藏时间的延长，微生物将逐渐分解牛肉中的蛋白质、脂肪和糖类，产生挥发性有机化合物，如氨、硫化物、胺和酸等，这些物质产生的混合气味就是令人不悦的腐败气味。PAW处理组（T3）前期的气味评分降低速度低于对照组及SHMP处理组，表明PAW具有一定的减菌效果。而PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的气味评分始终优于其他各组，表明PAW-ε-PLH-Nisin优异的抑菌效果，其能有效保持牛肉贮藏过程中的气味稳定性。

由图5c可知，各组样品的组织质地评分初始值相近，但随着贮藏时间的延长，其质地评分均呈现出逐渐下降的趋势。且在贮藏前期，SHMP处理组（T2）及PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的组织质地评分下降较为缓慢，这可能是由于PAW中的活性成分能引起蛋白交联使得蛋白更致密，并且磷酸盐的保水性也使牛肉的肌纤维纹理结构维持在较好状态。而贮藏后期，微生物的大量繁殖导致牛肉快速氧化变质，组织质地也随之变差。PAW-ε-PLH-Nisin联用比单独使用PAW或Nisin、ε-PLH能更好地保持牛肉贮藏过程中组织质地稳定性。

由图5d可知，各组样品的整体可接受度评分在贮藏期间均呈现出逐渐降低的趋势，且其下降程度表现为：对照组（T1）＞SHMP处理组（T2）＞PAW处理组（T3）＞ε-PLH处理组（T4）＞Nisin处理组（T5）＞PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）。表明PAW-ε-PLH-Nisin能使牛肉的整体可接受度显著增加，使其保持较好的贮藏稳定性。

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PAW-ε-PLH-Nisin对牛肉贮藏期间脂质和蛋白质氧化的影响

3.1 贮藏过程中牛肉TBARS值的变化

从图6可以明显看出，6 组样品的TBARS均随着贮藏时间的延长而逐渐增加。对照组（T1）、SHMP处理组（T2）和PAW处理组（T3）的TBARS值增加最快，其在第0天的TBARS值分别为0.07、0.09、0.08 mg/kg，第14天增加到0.22、0.14、0.16 mg/kg，第28天增加到0.45、0.39、0.36 mg/kg。ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）的TBARS值增长仅次于上述3 组样品，其在第0天的TBARS值分别为0.04、0.03 mg/kg，第14天增长到0.12、0.1 mg/kg，第28天增长到0.32、0.33 mg/kg。在贮藏后期，PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的TBARS值显著低于其他各组，其在第0、14天和第28天的TBARS值分别为0.07、0.15、0.3 mg/kg。PAW中RNS可与肌红蛋白中的铁结合，也在一定程度上抑制了脂质和蛋白质的氧化。本研究中，PAW-ε-PLH-Nisin能够显著抑制微生物增殖，从而抑制了脂质氧化。

3.2 贮藏过程中牛肉脂肪酸组成的变化

对不同处理组样品在贮藏期间的脂肪酸组成进行了分析，结果如表1所示。样品中共测得脂肪酸18 种，包括8 种饱和脂肪酸（SFA）、6 种MUFA和4 种多不饱和脂肪酸（PUFA）。总体而言，在贮藏期开始时，牛肉中MUFA含量占比最高，其次是SFA，占比最少的是PUFA。各组MUFA中含量最高的是油酸（C 18:1 ），占比达47.56%～52.11%，SFA中占比最高的为棕榈酸（C 16:0 ），达14.89%～23.12%。PUFA中主要以花生四烯酸（C 20:4 ）、十八碳二烯酸（亚油酸，C 18:2 ）为主，占比分别为0.12%～3.43%及6.05%～10.32%。随着贮藏时间的延长，各样品SFA占比显著增加，而UFA（MUFA与PUFA之和）的占比降低（P＜0.05），其中PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的UFA下降最为缓慢。在贮藏第14天时，各处理组牛肉的脂肪酸组成发生了明显变化。对照组（T1）、SHMP处理组（T2）、PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）、Nisin处理组（T5）及PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）SFA的含量在总脂肪酸中的占比分别升高至45.22%、44.58%、42.17%、45.55%、47.61%及41.58%，而其MUFA及PUFA含量占比分别下降至44.65%、47.60%、47.31%、46.29%、41.37%、47.29%及10.11%、7.82%、10.59%、9.21%、11.03%、11.13%，表明PAW-ε-PLH-Nisin处理可有效抑制牛肉的脂质氧化。

3.3 贮藏过程中牛肉总巯基含量的变化

由图7可知，各处理组肌原纤维蛋白总巯基含量均随着贮藏时间的延长而逐渐降低。其中，对照组（T1）及SHMP处理组（T2）下降最快，到第28天时，其巯基含量分别下降了58.74%、55.8%，且二者无显著性差异。PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）的总巯基含量下降最缓慢，到贮藏期结束时仅下降了33.61%。而其余3 个处理组巯基含量下降速度为：PAW处理组＞ε-PLH处理组＞Nisin处理组，分别下降54.12%、47.12%、45.95%。

3.4 贮藏过程中牛肉羰基含量的变化

由图8可知，6 组样品的羰基含量均随着贮藏时间的延长而逐渐增加。对照组（T1）和SHMP处理组（T2）的羰基含量增加最快，其在第0天的羰基含量分别为1.3、1.6 nmol/g，第14天增长到3.4、2.7 nmol/g，第28天增长到6.0、5.3 nmol/g。PAW处理组（T3）、ε-PLH处理组（T4）和Nisin处理组（T5）样品的羰基含量增长仅次于上述2 组样品，其在第0天的羰基含量均为1.3 nmol/g，第14天增长到2.3、2.0、1.9 nmol/g，第28天增长到4.4、3.5、3.1 nmol/g。表明PAW及ε-PLH单独处理可在一定程度上延缓牛肉的蛋白氧化。然而，在整个贮藏过程中，PAW-ε-PLH-Nisin处理组（T6）样品的羰基含量始终低于其余处理组，其在第0、7、14、21天和28天的羰基含量水平分别为1.4、1.6、1.8、2.0、2.1 nmol/g。综合巯基和羰基含量测定结果显示，PAW-ε-PLH-Nisin能显著抑制牛肉在贮藏期间蛋白质的氧化。其原因正是PAW-ε-PLH-Nisin抑制了微生物的增殖，抑制了各种氧化酶的产生，从而抑制了蛋白质的氧化。

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结 论

本研究将ε-PLH、Nisin及SHMP添加到PAW中，制备复配保鲜液用于牛肉保鲜，并将保鲜处理后的牛肉进行真空包装，研究PAW-生物保鲜剂保鲜牛肉的效果。结果表明，与单一保鲜剂处理的牛肉相比，复合保鲜剂溶液处理的牛肉样品TVB-N值在贮藏21 d内仍能保持二级鲜度，菌落总数在第28天时仍在可接受范围内。并且PAW-生物保鲜剂处理能显著提高牛肉红色程度，保持牛肉质构、感官评分的贮藏稳定性。此外，PAW-生物保鲜剂处理的牛肉TBARS值也始终维持在较低水平，有利于维持脂肪酸贮藏稳定性；同时，PAW-生物保鲜剂处理可较好地延缓总巯基的下降，并有效抑制羰基含量的增加，从而减缓牛肉蛋白氧化。以上研究表明PAW-ε-PLHNisin复合生物保鲜液可以作为一种有效的复配保鲜剂来延长牛肉的货架期，并保持牛肉品质。

本文《等离子体活化水耦合生物保鲜剂对牛肉的保鲜作用》来源于《食品科学》2025年46卷第2期20-29页，作者：柯志刚，田玉玲，刘书来，周绪霞，丁玉庭。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240614-084。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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