山梨酸纳米粒在中式香肠中抑菌及抗氧化作用

摘要：采用离子凝胶法制备的山梨酸纳米粒腌制中式香肠，研究其对中式香肠抑菌及抗氧化性能的影响。在中式香肠自然风干20 d后，定期检测各处理组微生物及理化指标，并进行比较。结果表明：在贮藏的72 d中，山梨酸纳米粒组中式香肠的霉菌酵母总数显著低于空白处理组（P＜0.05），在贮藏后期（56～72 d）显著低于空白纳米粒组（P＜0.05），表明以纳米粒形式存在的山梨酸可直接发挥其抑菌作用与缓释性能。此外，在整个贮藏期间，其硫代巴比妥酸值显著低于空白纳米粒组和空白处理组（P＜0.05）；其酸价、pH值显著低于空白处理组（P＜0.05）；表明山梨酸纳米粒具有抑制脂肪氧化的作用。

近来，肉类食品安全问题事件频发，滥用非法添加剂现象严重，消费者对天然、安全、无化学添加剂食品的需求日益增加 [1]。山梨酸是一种安全高效的防腐保鲜剂，可以参与人体新陈代谢，具有一定营养价值 [2]。它由国际粮农组织和国际卫生组织推荐使用，对于霉菌和酵母的生长有很好的抑制作用 [3]。但山梨酸的使用范围受到其水溶性较差的限制。山梨酸钾是目前广泛使用的山梨酸类防腐剂，但它需要在酸性环境中结合H +转变为山梨酸形式，以此发挥其抑菌防腐效能，在中性及碱性条件下几乎不发挥作用 [4-5]。

纳米技术主要是将材料做成尺寸为1～100 nm的粒子。当颗粒大小减小到1～100 nm临界范围时，其理化性质与组成成分相同的宏观物体相比有明显差别 [6]。纳米技术可以赋予食品许多特殊性能，可以改善物质的水溶解性、热稳定性、口腔生物利用度、感官属性和生理性能等 [7]。本实验使用离子凝胶法制备的山梨酸纳米粒，改善山梨酸的分散性，并利用纳米粒的缓释性能，使山梨酸直接发挥作用。目前，国内外尚未见到山梨酸纳米粒在中式香肠贮藏中研究的报道。

为了探究山梨酸纳米粒对中式香肠抑菌及抗氧化性能的影响，本研究采用武陶等 [8]前期实验验证的离子凝胶法最优工艺条件制备山梨酸纳米粒腌制中式香肠，分别用空白纳米粒、山梨酸钾、蒸馏水制作中式香肠作为对照，通过测定各处理组的霉菌酵母总数、菌落总数、酸价、过氧化值（peroxide value peroxide value，POV）、pH值、硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid value，TBA）等指标，考察山梨酸纳米粒的抑菌防腐及抗氧化效果，旨在为中式香肠保鲜提供新思路。

1 材料与方法

鲜猪肉、辅料（包括精盐、白糖、酱油、白酒、味精）、猪小肠等购于陕西杨凌好又多超市。

2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸、三氯甲烷成都市科龙化工试剂厂；石油醚（30～60 ℃）、无水乙醇、无水乙醚洛阳市化学试剂厂；冰乙酸、氢氧化钾、酚酞、可溶性淀粉、碘化钾、硫代硫酸钠均为分析纯天津市登峰化学试剂厂。

营养琼脂培养基、孟加拉红琼脂培养基北京奥博星生物技术有限公司。

HC-3018R高速冷冻离心机安徽中科中佳科学仪器有限公司；85-2恒温测速磁力搅拌器金坛荣华仪器制造公司；UV-2500紫外分光光度计日本岛津公司；SHZ-Ⅲ型循环水真空泵上海亚荣生化仪器厂；RE-52A旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂；WGP-400智能恒温恒湿箱宁波海曙赛福试验仪器厂；PHS-3C酸度计上海日岛科学仪器有限公司；莫菲MO-385绞肉机德国莫菲家电公司。

采用武陶等 [8]前期实验得出的最优工艺，通过离子凝胶法制备得到。

按照广式腊肠基本工艺，10 kg鲜猪肉加入0.3 kg盐、0.7 kg糖、0.1 L酱油、0.2 L白酒、20 g味精、0.5 g亚硝酸钠，加水量以肉质量20%为基准制作中式香肠，将样品分为以下4 个处理组，山梨酸钾溶液组中山梨酸钾的添加量为0.015 g/kg鲜肉。

空白处理组：完全按照传统工艺制作中式香肠；空白纳米粒组：将空白纳米粒作为制作香肠的辅料与其余辅料混匀，并相应减少原料中加水量；山梨酸纳米粒组：将制得的山梨酸纳米粒作为辅料与其余辅料混匀，且减少加水量；山梨酸钾溶液组：同前处理，减少加水量。

上述处理中，需保证山梨酸钾浓度与山梨酸纳米粒形成过程中山梨酸的浓度相同，空白纳米粒组与山梨酸纳米粒浓度相同，4 个不同处理组液体体积相同，有差异的用蒸馏水补足。

将猪精瘦肉和猪肥膘肉分别切成8～10 mm的肉丁，以30%肥肉和70%瘦肉的质量比混合均匀；在各处理组中，蒸馏水、空白纳米粒、山梨酸纳米粒、山梨酸钾溶液分别与原料肉充分混合；再加入白糖、食盐、白酒、酱油、亚硝酸钠等常规辅料混合均匀，其中空白处理组按原料肉总质量的20%加入水，腌制1 h后，进行灌肠。将制作好的中式香肠在通风干燥条件下，自然风干20 d后，于室温下贮藏。分别在贮藏的20、31、46、56、72 d取样，测定各项微生物指标及理化指标。

采用GB 4789.2ü 2010《食品微生物学检验：菌落总数测定》 [9]规定的琼脂平板计数法进行测定。

采用GB 4789.15ü 2010《微生物学检验：霉菌和酵母计数》中霉菌酵母总数测定的方法。

将香肠绞碎，用石油醚浸提油脂，旋转蒸发仪蒸发掉石油醚得到油脂。按照GB/T 5009.37ü 2003《食用植物油卫生标准的分析方法》 [10]中油脂的POV测定方法测定。

样品处理方法和P O V测定相同，按照G B/T 5009.37ü 2003 [10]中油脂的酸价测定方法进行测定。

在Namke等 [12]的方法上加以改进，采用双波长比色测定的方法。不同处理组样品各取10 g肉样并剪碎，加入50 mL 7.5%的三氯乙酸溶液（含0.1% EDTA），置于摇床中振摇30 min，后用双层定性滤纸过滤，得到上清液。分别取5 mL不同处理组样品的上清液，并分别加入5 mL 2-硫代巴比妥酸溶液（0.02 mol/L），沸水浴中保温40 min，取出后自然冷却1 h，加5 mL氯仿摇匀，静置分层后，取上清液在600 nm和532 nm波长处测定样品吸光度，按下式计算TBA值。

利用Excel 2007及DPS 7.05进行数据处理及分析，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较与显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

图1 不同处理的中式香肠贮藏过程中菌落总数变化
Fig.1 Changes in total bacterial counts of Chinese sausage from different treatment groups during storage

2.1 中式香肠在贮藏过程中菌落总数变化由图1可知，在整个贮藏过程中，不同处理组的中式香肠滋生的菌落总数总体呈上升趋势。空白处理组与山梨酸钾溶液组的中式香肠菌落总数增长较快；空白纳米粒组以及山梨酸纳米粒组的中式香肠菌落总数上升较慢，两处理组之间差异不显著（P＜0.05）。在第56天与第66天，山梨酸纳米粒组的菌落总数显著低于山梨酸钾溶液组（P＜0.05）；在整个贮藏期间，山梨酸纳米粒组与空白处理组之间差异显著

（P＜0.05）。由此表明，山梨酸以纳米粒形式存在时，可以有效发挥其抑菌及缓释特性。

图2 不同处理的中式香肠贮藏过程中霉菌酵母总数变化
Fig.2 Changes in total number of molds and yeasts in Chinese sausage from different treatment groups during storage

由图2可知，在整个贮藏期间，经不同处理的中式香肠，其霉菌酵母总数随贮藏时间的延长而增加。贮藏初期，空白纳米粒组与山梨酸纳米粒组之间的差异不显著（P＞0.05）；从第56天开始，山梨酸纳米粒组的中式香肠，其霉菌酵母总数显著低于空白纳米粒组（P<0.05）。在整个贮藏期间，山梨酸纳米粒组的霉菌酵母总数显著低于空白对照组以及山梨酸钾溶液组（P＜0.05）。上述结果表明，山梨酸纳米粒发挥其缓释性能，在贮藏期间缓慢释放，发挥其抑制霉菌酵母生长的作用。

图3 不同处理的中式香肠贮藏过程中POV变化
Fig.3 Changes in peroxide values of Chinese sausage from different treatment groups during storage

由图3可知，在贮藏过程中，除第31天外，山梨酸纳米粒组中式香肠的POV与空白处理组差异显著（P＜0.05），表明山梨酸纳米粒具有一定抗氧化作用。空白纳米粒组与空白处理组POV差异显著（P＜0.05），表明空白纳米粒具有一定抗氧化作用。在贮藏后期，山梨酸纳米粒组POV与空白纳米粒组差异显著（P＜0.05）；在贮藏的前46d，二者POV差异不显著（P＞0.05）。山梨酸纳米粒是利用壳聚糖来包封山梨酸，表明纳米粒中的壳聚糖具有抑制油脂氧化酸败的作用 [13]。

在整个贮藏期间，空白处理组的中式香肠的POV呈持续上升趋势，表明该处理组样品脂肪发生了一定程度的氧化。空白纳米粒组和山梨酸纳米粒组样品的POV大致呈现先上升后下降的趋势，这是由于过氧化物是脂类自动氧化初期的主要产物，但过氧化物极不稳定，形成后会立即分解。在脂类氧化的初期，过氧化物的生成速度超过分解速度，导致过氧化物积累，从而使POV逐渐升高；而后期过程相反，导致POV降低 [14]。

图4 不同处理的中式香肠贮藏过程中酸价变化
Fig.4 Changes in acid value of Chinese sausage from different treatment groups during storage

酸价反应了脂肪水解成游离脂肪酸的量，样品中酸价随游离脂肪酸总量的增大而升高 [15]。中式香肠中富含油脂，酸价是影响中式香肠品质的一项重要理化指标。

由图4可知，不同处理组中式香肠的酸价整体呈现上升趋势。这主要是由于中式香肠中油脂氧化酸败；并且，中式香肠中乳酸菌在风干过程中，作用于碳水化合物，形成并不断积累乳酸，二者综合作用导致酸价上升。在整个贮藏期间，山梨酸纳米粒组的中式香肠酸价显著低于（P＜0.05）空白处理组；空白纳米粒组与山梨酸纳米粒组的中式香肠酸价上升缓慢，其主要原因是纳米粒中含有的壳聚糖与山梨酸具有抗氧化作用。从贮藏的第31天起，山梨酸纳米粒组与山梨酸钾组的中式香肠酸价差异显著（P＜0.05），表明山梨酸纳米粒组较山梨酸钾溶液组抑制脂肪分解的效果更好。

根据国标GB 2730ü 2005《腌腊肉制品卫生标准》 [16]，中式香肠的酸价不应高于4.0 mg KOH/g。在贮藏过程中，经过山梨酸纳米粒处理的中式香肠经过31 d的贮藏，酸价达到3.98 mg KOH/g，符合国标要求；而其他处理组中式香肠在贮存相同时间后，酸价均超出国标要求。

pH值是反应肉制品品质的重要指标，对肉制品的色泽、稳定性以及风味有较重要的影响。

图5 不同处理的中式香肠贮藏过程中pH值变化
Fig.5 Changes in pH of Chinese sausage from different treatment groups during storage

由图5可知，在整个贮藏期间，各处理组香肠的pH值总体呈下降趋势。自然风干20 d后，空白处理组中式香肠的pH值显著高于（P＜0.05）其余处理组。在整个贮藏期间，山梨酸纳米粒组的pH值显著低于（P＜0.05）空白处理组；山梨酸纳米粒组中式香肠的pH值在46、66、72 d与空白纳米粒组差异显著（P＜0.05）。在贮藏的前46 d，山梨酸纳米粒组与山梨酸钾溶液组pH值差异显著（P＜0.05）。

随着贮藏时间延长，不同处理组的香肠pH值变化规律不同。其中空白处理组和山梨酸钾溶液组中式香肠的pH值先下降后略上升，最后整体呈下降趋势；山梨酸纳米粒组和空白纳米粒组的pH值呈先上升后下降的趋势。pH值下降的原因是由于中式香肠的制备过程中，加入了一定比例的蔗糖，贮藏过程中乳酸菌利用糖类作为其碳源从而增殖，产生乳酸 [17]，而pH值上升是由于碱性含氮化合物的生成 [18]。

TBA是反应脂肪氧化后期终产物的一个指标，常用来指示氧化终产物丙二醛的含量。

图6 不同处理的中式香肠贮藏过程中TBA变化
Fig.6 Changes in TBA value (AV) of Chinese sausage from different treatment groups during storage

由图6可知，在中式香肠贮藏期间，不同处理组的样品均发生了脂肪氧化，TBA整体呈上升趋势。在贮藏50 d后，各处理组香肠的TBA出现下降，可能是由于中式香肠中的丙二醛作为氧化的中间产物，被氧化成为有机酸，使得丙二醛不能继续与TBA反应 [19-20]。空白处理组中式香肠的TBA显著高于其余各处理组（P＜0.05），表明防腐剂的加入延缓了脂肪的氧化。在整个贮藏期间，山梨酸纳米粒组的TBA显著低于空白纳米粒组（P＜0.05）。以上结果表明，山梨酸纳米粒与空白纳米粒均起到了抑制中式香肠氧化作用，山梨酸纳米粒比空白纳米粒作用效果更优。在贮藏的前56 d，山梨酸纳米粒组与山梨酸钾溶液组的TBA差异显著（P＜0.05），表明山梨酸纳米粒较等量的山梨酸钾延缓脂肪氧化的效果更佳。

3 结论

山梨酸纳米粒组的中式香肠，其菌落总数以及霉菌酵母总数显著低于空白处理组（P＜0.05）；在贮藏后期，其霉菌酵母总数显著低于山梨酸钾溶液组（P＜0.05）；其过氧化值、酸价、pH值、TBA均与空白处理组中式香肠差异显著（P＜0.05）；在贮藏前期至中期，山梨酸纳米粒组的TBA和pH值与山梨酸钾溶液组差异显著；在贮藏后期，其酸价和POV与山梨酸钾溶液组差异显著。表明由离子凝胶法制备的山梨酸纳米粒可以有效的发挥其抑菌、缓释性能以及抗氧化特性。本实验扩展了山梨酸的使用方法，为中式香肠的防腐保鲜提供了新思路。

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Antimicrobial and Antioxidant Effects of of Sorbic Acid Nanoparticle on Chinese Sausage

(College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

Abstract：The antimicrobial and antioxidant effects of sorbic acid nanoparticle (SAN) prepared through ionic gelation on Chinese sausage were investigated. After natural air drying for 20 d, sausage samples from various treatment groups were stored at normal temperature. Microbiological and physicochemical indexes were measured periodically during storage and compared among the treatment groups. Results showed that the total number of molds and yeasts in sausages with added SAN was significantly lower than that of the blank control group over the whole storage period of 72 d (P ＜ 0.05), and significantly lower than that of the blank nanoparticle (in the absence of sorbic acid) group at the later stage of storage (P ＜ 0.05), suggesting that SAN could directly exert antimicrobial and sustained release effects. In addition, a significantly lower thiobarbituric acid value (TBA) was observed compared to the blank control and blank nanoparticle groups (P ＜ 0.05); acid value (AV) and pH were significantly lower in the SAN group than in the blank control group (P ＜ 0.05). Thus it was concluded that SAN could inhibit lipid oxidation.

Key words：Chinese-style sausage; sorbic acid; nanoparticle; antimicrobial; antioxidant

作者简介：王佳奕（1991ü），女，硕士研究生，研究方向为畜产食品深加工与安全控制。E-mail：wangjiayi_0728@163.com

*通信作者：丁武（1971ü），男，教授，博士，研究方向为畜产食品深加工与安全控制。E-mail：dingwu10142000@hotmail.com

山梨酸纳米粒在中式香肠中抑菌及抗氧化作用

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论