石榴皮提取物對牦牛肉糜制品貯藏期間理化特性及流變特性的影響

牦牛是生長在青海、西藏等3 000 m以上高寒地區(qū)的特有珍稀牛種之一，獨特的環(huán)境優(yōu)勢使牦牛肉具有優(yōu)于普通黃牛肉的營養(yǎng)品質和加工特性，如高蛋白、低脂肪、多氨基酸且不飽和脂肪酸含量豐富等。肉糜制品具有美味、方便與時尚的優(yōu)點，逐漸成為中國市場的新寵[1]。但肉糜在加工、運輸和貯藏過程中，不可避免地受光、氧、溫度和催化劑等外界環(huán)境的影響，產(chǎn)生多種自由基并發(fā)生氧化，導致產(chǎn)品風味、顏色、功能性質發(fā)生改變，這是造成肉糜原料及其制品發(fā)生不可逆劣變的重要原因[2]。另外，肉糜在絞碎過程中對氧化十分敏感，極易受微生物污染，進而導致肉糜品質下降，因此，必須采用適當?shù)谋ｕr技術如保鮮劑來保證其品質。

保鮮劑按照來源可分為化學保鮮劑和天然保鮮劑，與化學保鮮劑相比，天然保鮮劑的安全性更高，其中的植物提取物具有很好的應用前景。我國石榴年產(chǎn)量高，石榴皮作為副產(chǎn)物，約占鮮果重的20%，研究發(fā)現(xiàn)有很大的利用價值，如石榴皮提取物(pomegranate peel extract，PPE)富含酚類化合物，具有較強的抗氧化性、自由基清除能力[3]和一定的抗菌作用，其含有的單寧類物質以鞣花單寧為主，經(jīng)酸水解后可得大量鞣花酸。研究表明，鞣花酸具有抗氧化、抗癌變、抗誘變、抗突變、抗菌和抗病毒的作用[4]，PPE及鞣花酸還可有效抑制人脂肪干細胞增殖和分化為成熟脂肪，具有潛在的抑制肥胖作用[5]。

目前，有關石榴皮中生物活性成分提取和含量測定的研究較多，在豬肉餅中添加量為0.10%時有較好的抗氧化性[6]，但提取物中酚類物質的不同會影響其生物活性，富含鞣花酸的PPE在食品中的應用少有研究，其對貯藏期間牦牛肉糜理化特性及流變特性的影響尚鮮見相關報道。本試驗選用富含鞣花酸的PPE，研究PPE對牦牛肉糜制品貯藏期間理化特性及流變特性的改善效果，以確定其保鮮效果和最適添加量，以期為石榴產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物利用、牦牛肉糜制品的冷鏈物流及延長其貨架期提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牦牛肉，紅原縣國中食品有限責任公司；PPE(HPLC：40%鞣花酸；SLP-C-A001940)，陜西嘉禾生物科技有限公司。

三氯乙酸、乙二胺四乙酸、乙酸乙酯、鹽酸胍、三氯甲烷、三羥甲基氨基甲烷、甘氨酸、2，4-二硝基苯肼，成都市科隆化學品有限公司；5,5′-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)、二丁基羥基甲苯(butylated hydroxy toluene,BHT)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)，均為分析純，上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

CR-400 色彩色差儀，日本 Konica Minolta公司；5804R 冷凍離心機，德國Eppendorf公司；MP511實驗室pH計，上海三信儀表廠；UV-1200紫外可見分光光度計，上海翱藝公司；SW-CJ-1F型超凈工作臺，蘇凈集團安泰公司；DHR-3流變儀，美國TA公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 牦牛肉糜制作

將解凍好的牦牛肉稱重后洗凈，除去可見脂肪與結締組織，切成小塊，然后用絞肉機(6 mm孔板)絞碎，將肉糜分成6個處理組：第1組為空白對照組(不添加任何抗氧化劑)；第2組添加0.01%(質量分數(shù))BHT；第3、4、5、6組分別添加0.01%、0.05%、0.10%、0.20%(質量分數(shù))PPE；定義2%(以肉餅質量為基準)NaCl為基礎物質添加到各處理組中。充分混合均勻后，將肉糜制成50 g的肉餅，直徑約7 cm，厚度約1 cm，每3個肉餅放入一個聚丙烯包裝盒中，用保鮮膜封好，置于4 ℃冰箱冷藏，分別在第1、3、6、9 天測定各項指標，每次測定重復3次。

1.3.2 色澤的測定

參照?ZTüRK等[7]的方法用色差儀測定牦牛肉糜的L*、a*、b*值。

1.3.3 pH值的測定

參照VILLALOBOS-DELGADO等[8]的方法加以修改。準確稱取1 g牦牛肉糜，加入9 mL煮沸后冷卻的蒸餾水，勻漿1 min，靜置0.5 h后取上清液，測定其pH值。

1.3.4 持水力的測定

參照LI等[9]的方法并進行少量修改。稱取肉糜的質量記為m1并用3層皎潔牌定性濾紙包裹，放入離心管中，5 000 r/min、4 ℃離心10 min，擦干表面水分后，稱取質量記為m2。按公式(1)計算持水力：

持水力

(1)

1.3.5 菌落總數(shù)的測定

菌落總數(shù)測定參照GB/T 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》。

1.3.6 羰基含量的測定

參考OLIVER等[10]的方法測定牦牛肉糜中的羰基含量。結果以每毫克蛋白所含羰基物質的量表示，單位為nmol/mg。

1.3.7 總巰基含量的測定

根據(jù)ZHANG等[11]的Ellman試劑法做測定牦牛肉糜中的總疏基含量。結果以蛋白質量計，單位為nmol/mg。

1.3.8 硫代巴比妥酸反應物(thiobarbituric acid reactive substances，TBARS)的測定

參照高愛武等[12]的方法并加以修改。稱取5 g絞碎的肉樣，加入25 mL質量分數(shù)為7.5%的三氯乙酸(含0.01% EDTA)，振搖30 min后，6 000 r/min離心5 min，濾紙過濾2次；取5 mL上清液，加入5 mL 0.02 mol/L TBA溶液，在沸水浴中保溫40 min；取出冷卻1 h，上清液中加入5 mL三氯甲烷，搖勻，靜置分層后吸取上清液，測定532 nm和600 nm波長處的吸光度。以每千克肉糜樣品中丙二醛的含量表示TBARS值，按照公式(2)計算:

TBARS值

(2)

式中：A532、A600分別為溶液在532 和600 mm波長處的吸光度；ε為摩爾吸光系數(shù)，156 000 L/(mol·cm)；V為樣品體積，mL；I為光程,cm；M為丙二醛的分子質量，72.063 g/mol；m3為肉糜質量，kg。

1.3.9 動態(tài)流變學測定

參照彭新顏等[13]的方法并加以修改。采用40 mm的鋁平板探頭，狹縫距離為1 mm，將牦牛肉糜均勻涂抹在測試平臺上并確保無氣泡。升溫區(qū)間設定為20～80 ℃，加熱速率2 ℃/min，應變力1%，測試頻率1 Hz。為防止升溫過程中水分的蒸發(fā)，用硅油封住平行板與空氣接觸的外沿，記錄儲能模量(G′)的變化。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

采用SPSS 18.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，用ANOVA進行方差分析和顯著性分析，處理組之間的差異顯著性采用Duncan′s法進行多重比較，P<0.05表示差異顯著。數(shù)據(jù)表達為平均值±標準差形式，用Origin 2017軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 PPE對牦牛肉糜色澤的影響

不同處理對貯藏期間牦牛肉糜色澤的影響如表1所示。貯藏第1天，各PPE處理組的L*值均低于空白對照組，且PPE添加量越大，L*值越低，這主要是由于PPE本身呈棕黃色所造成的。ELHADEF等[14]觀察到了類似的下降趨勢。隨著貯藏時間的延長，空白對照組肉糜表面水分持續(xù)蒸發(fā)，其表面亮度變暗，引起L*值不斷下降。0.10%、0.20% PPE處理組在貯藏結束后相比第1天 L*值分別增加0.52、2.03，前者在貯藏9 d 內L*值無顯著變化(P>0.05)，說明在牦牛肉糜中加入PPE可以有效控制L*值的降低。

貯藏過程中所有試驗組的a*值均出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)，這是因為在肉糜氧化過程中，產(chǎn)生的大量高鐵肌紅蛋白會使肉糜紅褐色增加，導致肉色變暗。PPE自身呈棕黃色，因此貯藏第1天，PPE處理組a*值顯著低于空白對照組(P<0.05)?？瞻讓φ战Ma*值從第6天起顯著低于BHT與各PPE處理組(P<0.05)。貯藏第9天，所有處理中，0.20%PPE處理組a*值下降最低，約為23.30%。結果表明加入PPE可以抑制牦牛肉糜中Fe2+的氧化，從而減少高鐵肌紅蛋白的形成，延緩a*值的降低。

整個貯藏期內，各PPE處理組b*值低于空白對照組，所有試驗組隨時間推移b*值呈下降趨勢，這與ELHADEF等[14]的研究結果類似。牦牛肉糜b*值的變化可能是由脂質氧化產(chǎn)物與蛋白質氨基反應產(chǎn)生的席夫色素(脂褐素)引起。綜上，添加0.20%PPE對貯藏期間牦牛肉糜色澤的改善效果最好。

表1 PPE對牦牛肉糜色澤的影響
Table 1 Effect of PPE on the color of yak minced meat

注：同列不同小寫字母表示同一貯藏時間、不同處理組差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示同一處理組、不同貯藏時間差異顯著(P<0.05)

2.2 PPE對牦牛肉糜pH值的影響

肉樣的pH值有助于消費者判斷肉質的變化程度，是反映肉樣新鮮度和微生物污染程度的重要指標。如圖1所示，貯藏第1天，各PPE處理組的pH值均低于空白對照組，這可能與PPE中含有的酸性成分如沒食子酸、綠原酸和咖啡酸有關[15]。隨著貯藏時間的延長，所有試驗組的pH值逐漸增加且差異顯著(P<0.05)，這可能與微生物產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物和蛋白質脫氨增多，氨基酸分解后產(chǎn)生的氨在肉糜中積累有關。貯藏第6天，各PPE處理組之間無顯著差異(P>0.05)。貯藏第9天，空白對照組的pH值達6.07，顯著高于其他處理組(P<0.05)。貯藏9 d內，各PPE處理組的pH值均低于空白對照組，且0.20% PPE處理組與空白對照組差異顯著(P<0.05)，這可能是因為PPE降低了貯藏過程中蛋白質分解成氨類和堿性物質的速度，表明PPE可有效抑制貯藏過程中牦牛肉糜pH值的增加。李偉等[16]在冷卻豬肉中加入桉葉多酚后，pH值均低于空白對照組，與本文的結果相似。綜上，添加PPE可顯著抑制肉糜pH值的升高(P<0.05)，0.20% PPE處理組的效果最好。

圖1 PPE對牦牛肉糜pH值的影響
Fig.1 Effect of PPE on pH of yak minced meat
注：相同貯藏時間、不同處理組之間小寫字母不同表示
差異顯著(P<0.05)；不同貯藏時間、同一處理組大寫字母
不同表示差異顯著(P<0.05)(圖2～圖6同)

2.3 PPE對牦牛肉糜持水力的影響

由圖2可知，貯藏1～9 d過程中，所有試驗組的持水力不斷下降且差異顯著(P<0.05)，這可能是因為貯藏導致了蛋白的變性和氧化，進而引起肌肉保水能力的降低。空白對照組的持水力從第1天的90.24%下降到第9天的85.23%。貯藏第3、6天，0.01% PPE處理組的持水力顯著高于空白對照組(P<0.05)，增大PPE的添加量，牦牛肉糜的持水力增加。貯藏第9天，各PPE處理組(0.01%～0.20%)的持水力分別為87.24%、87.92%、88.65%、89.22%，均顯著高于空白對照組(P<0.05)，這可能是由于PPE中的鞣花酸含有的豐富羥基可與肉糜蛋白較好結合，截留更多水分[17]。結果表明，添加PPE可有效抑制牦牛肉糜持水力的降低，其抑制效果隨添加量的增加而遞增，添加0.20%PPE的效果最好。

圖2 PPE對牦牛肉糜持水力的影響
Fig.2 Effect of PPE on water-holding capacity of yak minced meat

2.4 PPE對牦牛肉糜菌落總數(shù)的影響

生肉的保質期通常受到腐敗微生物的限制，當生肉菌落總數(shù)超過6.00 lgCFU/g時，即可判定為變質肉。如圖3所示，貯藏時間延長，菌落總數(shù)逐漸上升，添加PPE的各組菌落總數(shù)均顯著低于空白對照組(P<0.05)。貯藏第3天，空白對照組已超過次級鮮肉規(guī)定的菌落總數(shù)標準(6 lgCFU/g)，各PPE處理組的菌落總數(shù)均顯著低于空白對照組(P<0.05)。貯藏第9天，0.20%PPE處理組的菌落總數(shù)為6.27 lgCFU/g，顯著低于其他處理組(P<0.05)。貯藏9 d后，空白對照組牦牛肉糜所包含的菌落總數(shù)從5.04 lgCFU/g增加到8.45 lgCFU/g，增加67.66%。結果表明，PPE能夠抑制牦牛肉糜中微生物的生長，延長其貨架期，添加0.20%PPE的效果最好。石榴皮中富含多酚類物質，可抑制微生物的生長，其作用機制可能與它們的化學結構有關，如引起微生物的形態(tài)變化，破壞細菌細胞壁，導致細胞內成分泄露。此外，多酚還會抑制細菌生物膜的形成，影響蛋白質的生物合成并改變細菌細胞的代謝過程，抑制ATP和DNA合成[18]。研究表明，不同品種的PPE會影響其抑菌活性，例如，與酸、甜型石榴品種相比，酸甜型中鞣花酸濃度最高的PPE，其抑菌活性也最強[19]，而植物提取物作為多酚混合物，對微生物生長的影響比單一化合物更大。例如，含槲皮素的葡萄提取物比相同濃度的合成純槲皮素對蠟樣芽孢桿菌的抑菌效果更好[20]。因此，PPE的成分之間可能會產(chǎn)生積極的協(xié)同作用，從而產(chǎn)生較強的抗菌活性。

圖3 PPE對牦牛肉糜菌落總數(shù)的影響
Fig.3 Effect of PPE on the total bacterial count of yak minced meat colonies

2.5 PPE對牦牛肉糜羰基含量的影響

羰基含量可作為判斷肉及肉制品中蛋白質氧化氧化程度的重要指標，氨基酸側鏈的直接氧化、肽骨架的斷裂、與還原糖發(fā)生反應以及結合非蛋白羰基化合物均可產(chǎn)生羰基物質[21]。如圖4所示，貯藏前6 d，0.01%、0.05%PPE處理組羰基含量顯著低于空白對照組(P<0.05)，說明PPE可以有效減少牦牛肉糜中蛋白質的氧化損傷。所有試驗組羰基含量在貯藏第6天出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)，這可能與蛋白質氨基酸殘基中的部分醛基被進一步氧化為羧基、醛基與相鄰氨基酸的氨基作用形成共價鍵等原因有關。整個貯藏期內，0.20% PPE處理組羰基含量始終高于空白對照組。貯藏前6 d，羰基含量隨PPE添加量的增加而遞增，與李穎等[6]的研究結果不一致，這可能與PPE中較高的鞣花酸含量(40%)有關，即較高濃度的鞣花酸會促進肌原纖維蛋白羰基含量的增加[22]。CANDO等[23]觀察到柳葉菜提取物中較多的鞣花酸也會促進冷鮮牛肉餅中羰基含量的增加，這可能是因為某些酚類化合物可轉化為相應的醌類衍生物，作為促氧化劑加速蛋白質羰基化，其抗氧化活性取決于本身特定的結構、濃度和氧化條件。

圖4 PPE對牦牛肉糜羰基含量的影響
Fig.4 Effect of PPE on the carbonyl content of yak minced meat

2.6 PPE對牦牛肉糜總巰基含量的影響

總巰基含量是評定蛋白質氧化程度的一個重要指標。如圖5所示，隨著貯藏時間的延長，總巰基基含量逐漸下降，貯藏前3 d下降緩慢，之后迅速下降。貯藏結束時，空白對照組與0.10%PPE處理組的總巰基含量差異顯著(P<0.05)，分別由最初的20.92、23.06 nmol/mg下降到6.17、10.15 nmol/mg，分別下降70.51%、55.98%，說明PPE表現(xiàn)出抑制蛋白質巰基損失的能力。貯藏第9天，0.05%PPE處理組與0.01%BHT處理組、0.10%PPE處理組與0.20%PPE處理組間的總巰基含量無顯著差異(P>0.05)，各PPE處理組的總巰基含量均顯著高于空白對照組(P<0.05)。以上結果表明,添加PPE對蛋白總巰基含量下降有很好的抑制效果，可減少巰基損失，其中添加0.20%PPE效果最好。

蛋白質的氨基酸側鏈易受自由基攻擊而氧化，導致蛋白質分子結構展開，構象發(fā)生變化，包埋在內部的疏水基團和巰基暴露。巰基受到氧化攻擊后會形成分子內及分子間二硫鍵或磺酸等化合物，導致肌原纖維蛋白中的巰基含量下降[24]。研究表明，許多天然提取物均可有效抑制蛋白巰基損失，但在肉品中加入藤茶提取物后，反而使巰基損失加速[25]，這可能是因為提取物中的酚類物質被氧化形成醌，與巰基發(fā)生邁克爾加成反應生成巰基-醌加成產(chǎn)物，導致巰基含量降低[26]。

圖5 PPE對牦牛肉糜總巰基含量的影響
Fig.5 Effect of PPE on the total sulfhydryl content of yak minced meat

2.7 PPE對牦牛肉糜TBARS值影響

PPE對牦牛肉糜TBARS值的影響如圖6所示，隨著貯藏時間延長，TBARS值逐漸上升。與貯藏第1天相比，空白對照組的TBARS值在第9天顯著上升(P<0.05)，高達0.16 mg MDA/kg，升高89.48%。貯藏第9天，各PPE處理組樣品的TBARS值無顯著差異(P>0.05)。添加PPE的各組TBARS值在貯藏期內顯著低于空白對照組(P<0.05)，說明PPE具有很好的延緩牦牛肉糜脂質氧化的能力，對TBARS的形成有顯著的抑制作用(P<0.05)，添加0.20%PPE的效果最好。脂質氧化過程中經(jīng)自由基鏈式反應產(chǎn)生的氫過氧化物可分解產(chǎn)生如醛、酮、醇和短鏈羧酸等物質并導致肉樣異味的產(chǎn)生。石榴皮中的酚類物質具有較強的自由基清除能力，可作為還原劑、氫供體、單線態(tài)氧淬滅劑、超氧陰離子自由基清除劑，甚至還可以作為金屬螯合劑[8]，抑制脂質氧化。其他植物如柳葉菜[23]、藤茶[25]的提取物也能有效抑制肉品中TBARS值的上升。

圖6 PPE對牦牛肉糜TBARS值的影響
Fig.6 Effect of PPE on the TBARS value of yak minced meat

2.8 PPE對牦牛肉糜流變學性質的影響

動態(tài)流變學特性與蛋白質分子、化合物、分子內和分子間的鍵合、結構組織和分散狀態(tài)密切相關，它能反映肌原纖維蛋白的變化以及蛋白特別是肌球蛋白間的相互作用。G′可衡量蛋白質的凝膠能力，G′值越高意味著凝膠能力越強。如圖7所示，與空白對照相比，PPE的添加會影響牦牛肉糜在加熱過程中G′值的變化。各試驗組有著相似的加熱曲線，在加熱過程中肉糜蛋白質變性，涉及3個階段：首先，20～41 ℃,G′緩慢下降，主要是因為肌原纖維蛋白發(fā)生溶解和溶脹，受熱過程中發(fā)生折疊，導致G′下降[27]；42～57 ℃,G′有輕微增加，這是由于蛋白質之間發(fā)生相互作用導致凝膠化[28]；最后，58～80 ℃,G′快速上升，其原因是溫度升高導致肌球蛋白分子的構象松散展開，活性基團暴露，實現(xiàn)交聯(lián)，形成牢固、不可逆、具有彈性的三維凝膠結構[29]。

空白對照組牦牛肉糜凝膠加熱結束時，G′值在第0天為63 945.2 Pa，在第3、6、9天分別下降為63 515.1、54 987.4、47 088.4 Pa。另外，貯藏時間延長，添加PPE和BHT的肉糜樣品的G′值也逐漸降低，這主要是因為貯藏過程中蛋白質結構發(fā)生變化，凝膠形成能力降低。當達到50 ℃以后，各PPE處理組的G′值高于對照組，說明在凝膠加強階段，PPE可促進肉糜形成凝膠的能力。0.10%、0.20%PPE處理組的G′值在整個貯藏期內始終高于其他處理組且添加0.20%PPE處理組的效果最好。

由于氧化作用，牦牛肉糜中肌原纖維蛋白的構象發(fā)生很大的變化，導致其成膠能力和凝膠強度的降低，PPE中富含的鞣花酸等多酚類物質，可有效減少此類情況的發(fā)生。JIA等[30]報道，酚類化合物如兒茶素會引起肌原纖維蛋白凝膠特性的嚴重惡化，這與本研究結果不一致，可能是因為兒茶素可以通過改變蛋白質的引力、排斥力、疏水性、氫鍵或其他相互作用力來干擾蛋白質凝膠的形成。

a-貯藏第1天；b-貯藏第3天；c-貯藏第6天；d-貯藏第9天
圖7 PPE對牦牛肉糜流變學性質的影響
Fig.7 Effect of PPE on the rheological properties of yak minced meat

3 結論

PPE中富含鞣花酸等酚類物質，具有很強的抗氧化作用，對牦牛肉糜的pH值和持水力有積極影響，可抑制貯藏過程中牦牛肉糜pH值的增加和持水力的降低，并顯著改善b*值(P<0.05)，但在貯藏初期對L*值、a*值有一定的負面作用；PPE具有顯著的抗菌作用(P<0.05)，可抑制牦牛肉糜中微生物的生長，提高其新鮮度，延長肉糜貨架期3～6 d；當PPE添加量為0.01%、0.05%時，可降低牦牛肉糜羰基含量，但PPE添加量為0.20%時，PPE可能轉化為醌類衍生物，促進羰基的形成；PPE可顯著抑制牦牛肉糜總巰基含量降低(P<0.05)，其抑制效果隨添加量的增加而遞增；在抑制脂肪氧化方面， 0.01%的PPE添加量即可顯著抑制TBARS值增加(P<0.05)，但提高PPE的添加量對TBARS值的影響無顯著差異(P>0.05)；動態(tài)流變特性測定結果表明，添加PPE可增加50 ℃和80 ℃的G′值，改善牦牛肉糜的流變特性。綜合來看，PPE的保鮮效果隨添加量的增加而遞增，當添加量為0.20%時效果最好，繼續(xù)增大PPE的添加量可能會引起牦牛肉糜色澤的劣變并加速羰基含量的積累。本試驗對富含鞣花酸的PPE改善牦牛肉糜制品貯藏期間理化特性和流變特性進行驗證，為富含鞣花酸PPE的開發(fā)利用、提高牦牛肉糜制品品質及延長貨架期提供了一定的理論依據(jù)。