亞硝酸鹽對蒸煮香腸品質的影響及其抑菌模型與機理的研究.pdf

1、蒸煮香腸屬于中低溫西式肉制品，因其營養(yǎng)豐富、風味獨特，深受消費者喜愛。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、改善風味和質構等作用。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)毒素可以導致嚴重的肌肉松弛

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，應用預測微生物學方法，建立和驗證蒸煮香腸中亞硝酸鹽抑菌模型，以及不同試驗條件下生孢梭菌孢子的

3、熱失活模型，以期更好的預測和控制低溫肉制品中肉毒梭菌的生長和存活。具體研究內容和結果如下： 1.豬肉腌制過程中亞硝酸鹽對其品質的影響 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腌制時間中的品質變化，結果表明亞硝酸鹽對豬肉腌制過程中的顏色、質構、新鮮度影響顯著。其中顏色指標中的色差計CIE a*值與感官評分、發(fā)色率、肌紅蛋白總量之間的相關性較好，可以作為客觀

4、評價應用于實際生產(chǎn)；質構剖面分析(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，而粘聚性和回復性減小，通過化學成分含量與質構指標的相關分析，表明水分含量與膠黏性、回復性和彈性的相關性較高，是影響質構的主要因素，亞硝酸鹽與彈性顯著負相關，膠原蛋白含量與回復性顯著正相關；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貯藏時間內不同亞硝酸鈉添加量(0、50、100和150 mg·kg<'-1>)對其品質的影響。結果表明：水分、脂肪、蛋白質、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、質構、風味和口感上都優(yōu)于未添加的對照組；TPA指標中硬度和膠黏性在冷藏過程中增加，彈性、粘聚性和回復性減小，咀嚼性先增加后減小，通過基于亞硝酸鹽殘留量和TPA指標相關

6、分析進行的主成分分析(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的方差貢獻率分別為65.09％和16.46％；應用頂空固相微萃取法(SPME)結合氣相色譜-質譜聯(lián)用方法(GC/MS)對蒸煮香腸冷藏10天的揮發(fā)性物質進行了分離和鑒定，添加亞硝酸鹽后蒸煮香腸的風味種類增多，新檢出的風味物質如乙醇、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了蒸煮香腸的腌肉風味(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測模型，并進行數(shù)學檢驗和驗證。應用修正的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)進行了參數(shù)估計。應用Bělehrádek或．Ratkowsky平方根經(jīng)驗模型擬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>。應用市售香腸對

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

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)模型進行了擬合，建立了一級失活預測模型(R<'2>>0.90)；應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的響應曲面二級失活預測模型(RSM)。對建立的二級預測模型另隨機選擇條件進行了驗證。數(shù)學檢驗結果表明，建立的二級失活預測模型的標準預測誤差(％SEP)和平方根誤差(RMSE)較小，

11、準確性因子(A<,f>)和偏差因子(B<,f>)在接受范圍內(B<,f><1)，預測模型能夠較好的模擬不同試驗條件對生孢梭菌孢子熱失活的影響，在實際產(chǎn)品的驗證檢驗后，可以推廣使用。 5．亞硝酸鹽對生孢梭菌超微結構、蛋白表達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的生孢梭菌細胞，發(fā)現(xiàn)生孢梭菌細胞產(chǎn)量顯著降低，應用透射電鏡(TEM)觀察發(fā)現(xiàn)，添加亞硝酸鹽后生孢梭菌超微結構發(fā)生顯著變化，如細胞壁破裂、變薄或消失，胞漿內容物溶解或流失等。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