研究了将产氢镁(H2-P-Mg)掺入牛肉末(MBM)对产品质量和安全性的影响。将掺有H2-P-Mg的MBM进行真空处理(VP)并在4°C下储存12天。其他MBMs则进行真空处理并用H2或N2充气。储存结束时，H2和H2-P-Mg样品的褐变指数值最低。H2-P-Mg和VP方法通常减少了嗜温菌、嗜冷菌、酵母和霉菌的数量，并限制了硫代巴比妥酸反应物质和生物胺的形成。热图、主成分分析(PCA)和多变量分析方法证实了化学分析结果。在储存结束时，挥发性化合物在对照样本中含量最高，其次是H2、N2、H2-P-Mg和VP样本。在MBM制备中使用H2-P-Mg方法可以在冷藏期间保护产品的质量特性和安全性。

本文作者来自土耳其伊迪尔大学健康科学学院营养与营养学系。

Çelebi Y, Kavrut E, Bulut M, Çetintaş Y, Tekin A, Hayaloğlu AA, Alwazeer D. Incorporation of hydrogen-producing magnesium into minced beef meat protects the quality attributes and safety of the product during cold storage. Food Chem. 2024 Mar 29;448:139185.

研究亮点

H2-P-Mg控制了牛肉末的微生物生长。

H2-P-Mg限制了硫代巴比妥酸反应物的形成。

H2-P-Mg限制了生物胺的形成。

H2-P-Mg限制了异味挥发性化合物的形成。

H2-P-Mg方法保护了MBM的整体质量。

引言

牛肉末是食品服务和零售行业常见的一种肉制品。然而，绞碎增加了肉类的接触表面，使其容易受到微生物污染。同时，牛肉末也容易受到其他质量降解反应的影响，如色素和脂质的氧化。因此，微生物污染和脂质氧化是绞肉质量的重要指标。牛肉末质量的恶化受多种因素影响，包括肉的组成、卫生实践、储存时间和温度以及包装方法。牛肉末暴露于空气中，即氧气中，会导致由于脂质氧化而使产品产生酸败和变色。已经提出真空包装和改良气氛包装来通过限制需氧细菌的生长和氧化反应来保护肉制品的质量。

近期研究表明，一种被称为还原气氛包装的改良气氛包装新版本被提出，该版本包括在N2和CO2旁边加入H2，用以保持多种食品的质量特性、营养属性和安全性，如新鲜鱼、新鲜奶酪和新鲜草莓。直到2003年，H2在食品工业中的使用仅限于制造人造黄油和植物油起酥油。在那一年，将H2掺入果汁被证明可以延长橙汁的保质期并保护其颜色和抗坏血酸含量。在乳品工业中，加入H2影响了酸奶的风味合成和其流变性质。此外，它还可以限制乳饮料中多不饱和脂肪酸的氧化降解，保护质量属性，限制生物胺的形成，并减少黄油和米奶中的重金属积累。在食品技术中，H2在食品产品中的常见应用方法是将纯H2或H2/N2混合物注入产品或包装中。然而，在健康领域，也提出了镁（Mg）与水反应产生H2的方法。Mg在细胞生理学中有各种重要功能，例如作为许多酶的辅因子以及在人体和中枢神经系统的生物反应中的作用。生成的氢氧化镁也有益健康，因为它可以中和过多的胃酸并治疗便秘。尚未有研究针对将Mg掺入食物以产生H2进行过。

本研究旨在评估在牛肉末中加入产氢镁（hydrogen-producing Mg）对其在冷藏期间质量和安全属性的影响。为此，牛肉末要么加入Mg，要么在H2、N2和真空下包装，然后在4°C下储存12天。对色度参数（L*, a*, b*, ΔE, 和BI）、pH值、氧化还原电位、微生物计数、腐败测试、硫代巴比妥酸反应物、生物胺、游离氨基酸和挥发性化合物分析进行了分析。

2.1 牛肉末的制备

在土耳其伊格迪尔（Igdir）的当地屠宰场购买了低脂牛肉。在卫生条件下（图S1），使用家用型肉磨机（Beko型号BKK/2188，土耳其）和绞肉板（22/50毫米）将肉绞碎。平均150克的牛肉末（MBM）被放置在无菌的Stomacher袋中，并经过真空处理（Multivac Baseline P 200，土耳其）以从袋中抽出空气。一部分牛肉末作为对照组不进行真空处理。真空包装的牛肉末袋被分成不同的组别：用氢气（H2）或氮气（N2）（99.9% Elite Gas Technologies，安卡拉，土耳其）注入真空袋，有的袋子保持无气体状态（VP），另一部分牛肉末与镁粉（每公斤牛肉末160毫克）（粒径<0.1毫米）（Sigma-Aldrich，德国）充分混合，形成掺有H2-P-Mg的牛肉末样本，这些样本被装入无菌的Stomacher袋并进行真空处理。由于镁与牛肉末中的水分反应，镁可以释放H2气体，反应如下（Alwazeer, Elnasanelkasim, Engin, & Çigdem, 2023）：

Mg+2H2​O→Mg(OH)2​+H2​

所有牛肉末样本在+4°C下储存了12天。

图1. H2对肉质保护作用的可能机制。

4. 结论

将氢气、氮气和镁元素结合到牛肉末中，并配合真空包装，在冷藏期间对产品的感官属性、营养特性和安全性产生了显著影响。H2-P-Mg方法对微生物计数、脂质氧化和生物胺形成显示出显著的抑制效果，展示了其在增强牛肉末保鲜方面的潜在能力。特别是，H2-P-Mg处理样本中较低的TBARS值表明了其在抑制脂质氧化方面的有效性。此外，真空包装和镁的协同效应在限制组胺积累方面显示出有希望的结果，有助于提高安全性和质量。VP和H2-P-Mg样本中腐胺和尸胺的较低水平强调了它们在限制不良化合物形成方面的积极影响。尽管H2和N2处理导致了更高的氨基酸积累，但总体发现支持了VP和H2-P-Mg在提高牛肉末质量和延长保质期方面的有效性。挥发性化合物分析识别了关键指标，强调了H2-P-Mg方法在肉品工业中的潜在技术应用。本研究的缺点是没有调查某些问题，如致病微生物的存活以及与蛋白质水解和生物胺形成过程相关的酶。未来的研究应针对这些局限性进行，以激发这种有前景的保鲜方法在肉品工业中的潜力探索。