不同等离子体处理时间对生鲜牛肉菌落总数及理化指标的影响
摘要：本研究利用实验室自主研发的大气等离子体放电设备，探究不同处理时间（0s、15s、30s、60s、120s）对生鲜牛肉在4℃贮藏期间的保鲜效果。通过测定菌落总数、pH值、挥发性盐基氮含量、TBARs值、质构特性、水分含量、蛋白质含量、游离氨基酸含量、气味变化以及表面微观结构等指标，综合评价等离子体处理对生鲜牛肉品质的影响。结果表明：等离子体处理可显著抑制生鲜牛肉表面微生物的生长，处理120s后菌落总数下降1.1 lg(CFU/g)，杀菌率超过90%；同时可延缓挥发性盐基氮含量的上升，增加鲜味和甜味氨基酸含量，改善牛肉嫩度。综合考虑，等离子体处理30s为最佳工艺参数，可在保证杀菌效果的同时维持较好的肉品品质。
引言
牛肉制品作为一种低脂、高蛋白的健康食品，近年来在健康饮食的潮流中脱颖而出，逐渐成为人们餐桌上的重要角色。但是，我国牛肉的产量与销量差距巨大，每年都需要大量进口国外优质的牛肉制品以满足消费者的需求。牛肉制品营养丰富，极易出现因沾染微生物而发生腐败变质的现象，对消费者的健康造成重大威胁，同时也给企业造成巨大的经济损失。
目前，生鲜牛肉常见的保鲜技术有：冰温保鲜、真空保鲜、气调保鲜、保鲜剂保鲜、辐照保鲜等。这些保鲜技术虽能达到一定程度的保鲜效果，但也存在不足。比如，冰温保鲜易造成肉品水分的损失或者发生冻结烧现象，真空保鲜以及气调保鲜通过改变包装中的气体组分达到保鲜效果，但使用不当易造成产品色泽的改变，降低消费者的消费欲望；保鲜剂保鲜目前主要是使用亚硝酸钠，通过生成稳定的亚硝基红蛋白从而达到保鲜以及护色的目的，但该添加剂使用剂量不当易生成大量具有“三致”效应的亚硝胺，严重危害消费者的身体健康。等离子体保鲜技术是一种新兴的保鲜冷杀菌技术，已在医疗、材料改性等领域有着广泛的应用。目前等离子体处理在食品领域的应用，也受到了广泛的关注与探索。等离子中含有大量的活性氧和活性氮自由基，能够对蛋白质和膜结构造成一定的破坏，破坏菌体的细胞膜，使胞内物质流出，对于菌体具有膜结构的细胞器（如：核糖体、内质网）也具有破坏作用。等离子体中波长为200-280nm紫外线会对菌体的核酸物质进行破坏，导致菌体的鞭毛发生断裂或脱落现象，以限制菌体的移动和增殖。
本研究将等离子体放电设备与生鲜牛肉的传送带生产线进行融合，形成了一套新型的等离子体保鲜设备，该设备在满足产品生产连续处理的要求下，可以通过测试生鲜牛肉的相关指标，明确了等离子体处理技术在小批量生产连续应用时的保鲜效果，为最终的产业化应用提供参考。
1 实验材料与仪器
1.1 实验材料
生鲜牛肉（里脊肉，北农市场）；氯化钠，胰蛋白胨、酵母浸粉、琼脂（分析纯，北京桥技术股份有限公司）；无水乙醇（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；2-硫代巴比妥酸（TBA）、硼酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；牛肉膏（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；氨基酸混合标品（色谱纯，日本日立公司）；平板计数琼脂（北京奥博星生物技术有限责任公司）。盐酸（37.5%）、浓硫酸（98%）、磷酸（分析纯，北京化工厂）；氧化镁、甲基红、亚甲基蓝（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司）；2.5%戊二醛固定液、叔丁醇（分析纯，北京畅华志诚科技有限公司）；PBS缓冲液（北京索莱宝科技有限公司）；高效蛋白催化片（北京金元兴科科技有限公司）。
1.2 实验仪器
紫外可见分光光度计（UV-2800，上海尤尼柯仪器有限公司），大气等离子体放电设备（实验室自制），自动氨基酸分析仪（L-8900，日本日立公司），立式高压蒸汽灭菌锅（LDZF-50L，上海申安医疗器械厂），电子鼻（P/N PEN3，德国AIR SENSE公司），质构仪（TA-XT Plus，英国Stable Micro System公司），全自动凯氏定氮仪（UDK159，意大利VELP公司），扫描电镜（SU8010，中国科学仪器有限公司）；pH计（PHB-4，上海汉电科学仪器股份有限公司），离心机（Sorvall LYNX-4000，美国赛默飞世尔科技公司），µCount3D全自动微生物计数仪（丹麦BioSense公司）。
1.3 大气等离子体放电设备
大气等离子体放电设备如图1所示，该设备由等离子体反应器、传送带、可调升压电源部分组成，且各部分集成在一个150cm × 50cm × 80cm的密闭腔体内。空气在放电陶瓷管处被击穿后，产生等离子体活性物质，在风扇气流的带动下到达处理样品的表面。样品放置于一镂空的样品架上，从左侧进样口进入，从右侧出样口拿出，样品在传送带的带动下在等离子体羽辉中从左侧移动到右侧，完成杀菌处理的全过程。
图1 设备装置图
2 实验方法
2.1 样品准备
取新鲜的牛里脊，为保证实验过程中组织的均匀性和方便后续的实验操作，将多余的筋膜及脂肪组织去除，按照实验方法取对应质量的肉样进行实验。
2.2 样品制备
等离子体处理：启动等离子体放电设备，首先在放电功率400W，预运行30min后，进行设备清洗，然后取一定量的生鲜牛肉样品，将样品分为5组，肉样平铺于样品架上放入设备中，调节传送带运行速度，牛肉样品分组处理时间（对照组，CK、15s、30s、60s和120s）。
贮藏实验：制备后样品加盖保鲜膜放入4℃冰箱内，处理当天记为第0天，每隔2天测定一次相关指标，共测试6次，从肉样上切取相应质量的生鲜牛肉进行实验，每组测试3次，取平均值。
2.3 样品测试
2.3.1 pH值
将pH插入肉样中读数，采用5点法进行测定，取结果平均值。
2.3.2 菌落总数
使用丹麦BioSense公司的µCount3D微生物立体计数仪进行测定。将待测牛肉样品按标准稀释梯度制备后，取适量稀释液涂布于平板计数琼脂培养基上，于36℃±1℃恒温培养48h。培养结束后，将平板置于µCount3D微生物立体计数仪中进行自动图像采集与分析，系统通过三维立体成像技术自动识别并计数菌落，记录单位为lg(CFU/g)。
2.3.3 挥发性盐基氮含量
按照《GB 5009.228-2016 食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中的第一法，半微量定氮法测定肉样中的挥发性盐基氮含量。
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