高壓結合熱處理對豬肉色澤的影響

黃　甜，嚴　成，黃業傳，孫　娟（西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽621010）

高壓結合熱處理對豬肉色澤的影響

黃甜，嚴成*，黃業傳，孫娟
（西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽621010）

為研究不同溫度（20～60℃）下不同壓力（200～500MPa）處理10～20min對豬肉色澤的影響，以豬背最長肌為原料，以肉色參數紅度（a*）、黃度（b*）、亮度（L*）和總色差（△E）為指標，在預備實驗基礎上采用響應面法分析。結果表明：對L*值、b*值、△E而言，壓力是影響它們的最顯著因素，而溫度是影響a*值的最顯著因素；其中壓力和溫度對肉色參數a*值、△E的影響均有顯著（p＜0.05）交互作用，且影響a*值的臨界壓力隨溫度的升高呈線性下降趨勢，影響△E的臨界壓力隨溫度的升高呈線性上升趨勢；壓力和保壓時間肉色參數△E有顯著（p＜0.05）交互作用，影響△E的臨界壓力隨保壓時間的延長呈線性下降趨勢。因此，在豬肉壓力處理過程中，將處理條件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時間為15min左右時，能夠較好地保持色澤。

高壓，熱處理，豬肉，色澤

高壓技術早在100多年前就在食品中得到應用和研究［1］。對很多食品的處理表明，高壓能最大限度的保留食物的色、香、味及營養成分，且提高食物的品質，如肉的嫩度［2-3］，但高壓也會對食品品質造成不利影響，如一定的壓力會使肉中脂肪發生氧化［4-7］和色澤變化［8-12］。

豬肉肉色是直接反映豬肉品質的一項重要感官指標［13-14］，如新鮮的豬背脊肉呈淺粉色，而較差的豬肉呈灰白色［15］，不同顏色影響消費者選擇肉品的接受性。高壓處理引起肉色改變主要反映在顏色參數a*、b*、L*和△E的變化上［16］。高壓在肉制品中的應用一般都結合低溫熱處理聯合進行，以殺滅一些耐壓微生物，這方面的研究也較多［17-18］。但高壓結合熱處理對肉色影響的相關報道卻很少，特別是其對豬肉是否存在顯著影響，有待深入研究。

因此本實驗以肉色參數a*、b*、L*和△E為測定指標，與未處理原料肉作對照，研究不同溫度（20～60℃）下不同壓力（200～500MPa）處理10～20min對豬肉色澤的影響，以期為高壓結合熱處理在肉制品中的進一步應用提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

白玉黑土豬四川綿陽天農生態食品開發有限公司提供，為同批飼養，宰殺后冷卻，取背最長肌約1kg，快速運回實驗室，按20g/份分裝于真空透明封裝袋中，于-18℃保藏待用，原料肉使用前需在4℃下解凍24h。

HPP.L2-800/1型食品高壓設備天津華泰森淼生物工程技術股份有限公司；DZ400-DZ（2L）真空封裝機成都瑞昌儀器制造有限公司；NH300電腦色差儀（光源為D65，相當于色溫為6500K的白晝光） 深圳市三恩馳科技有限公司。

1.2壓力處理

超高壓處理裝置的參數設置為：最高工作壓力為800MPa，升壓速度約50MPa/s，卸壓速度約100MPa/s。傳壓介質為葵二酸二辛酯液壓油，將真空封裝且解凍后的樣品按照設定的溫度、壓力和時間進行處理。

1.3顏色測定

采用色差儀測定背脊肉L*值，a*值，b*值，△E（以未處理樣品為對照）。△E（總色差，它表示色差偏移的方向，△E值越大說明色差越大）與a*、b*、L*之間存在如下關系：△E=［（△a*）2+（△b*）2+（△L*）2］1/2，其中△a*、△b*、△L*是與原料肉的a*、b*、L*的差值［16］。每組樣品重復測定4次。

1.4響應曲面實驗方法

在預備實驗的基礎上以肉色參數a*、b*、L*和△E為評價指標，研究壓力、溫度、保壓時間（保壓時間是指壓力達到設定值后保持的時間）對背最長肌顏色的影響做響應面實驗，本實驗在預備實驗基礎上運用Box-Behnken中心組合實驗設計原理［19］，設計得到實驗組數為17，其中包括5個0水平點，響應面實驗因素水平見表1。

表1　響應面實驗因素水平表Table 1　Factors and levels of RSM experiment

1.5數據分析

所有顏色參數值結果利用統計軟件SPSS 13.0計算其平均值和標準誤差，響應曲面實驗結果利用最小二乘法進行二次多項式回歸統計分析［20］，其基本模型如下：Y=β0+∑βiXi+∑βiiXii2+∑βijXiXj，其中β0，βi，βii，βij是回歸系數；Xi，Xj代表不同自變量；Y代表響應變量。

2　結果與分析

響應面實驗方案及結果見表2。

表2　響應面方案及響應值（x±SD，n=4）Table 2　Program of RSM and response value（x±SD，n=4）

2.1a*值的響應面分析

利用軟件Design-Expert 8.0，對表2中的數據進行分析，可得關于a*的二次多項回歸方程：a*=+44.177-0.093×A-0.757×B+0.189×C+5.133E-004×AB+1.040E-003×AC-2.700E-003×BC+7.333E-005×A2+6.850E-003×B2-0.023×C2。模型的F檢驗結果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗不顯著（p=0.1363），決定系數（R-squared）和校正系數（AdjR-squared）分別為0.9675，0.9257，信噪比（Adeq Precision）為17.577，大于臨界值4，證明此模型可靠性高，可充分地反映各變量之間的關系［19］。模型中一次項因素A（壓力）、B（溫度）和C（保壓時間）對a*值影響極顯著（p＜0.01），因素A、B二次項對a*值影響也極顯著（p＜0.01）。因素B（溫度）的一次項和二次項的F值都最大，且壓力與溫度的交互作用對a*值的影響極顯著（p＜0.01），因此可以看出，就a*值而言，溫度是對其影響最顯著的因素，其可能原因是溫度引起顯示肉色紅度（a*值）的高鐵肌紅蛋白色素等的明顯變化。在對原料肉的處理過程中，各處理因素都是同時在起作用，因此研究它們的交互作用對生產及儲藏過程中保存豬肉色澤有一定的指導意義。響應實驗中評價兩實驗因素對響應變量交互作用最常用的方法是通過回歸模型繪制響應曲面，從它們的形狀可反映出兩實驗因素之間的交互作用顯著與否［21-22］。圖1是固定保壓時間為15min時壓力和溫度對a*值的響應曲面。

圖1　壓力和溫度對a*值交互影響的響應曲面Fig.1　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on a*values

從圖1可以明顯地看出壓力和溫度對a*值的影響具有明顯的交互作用。處理溫度范圍內，a*值隨壓力先減小再增加，因此存在一個臨界值。該臨界值是與原料肉的a*值較接近的，因此在壓力處理豬肉過程中應盡量把條件控制在這個范圍內，影響a*值的壓力臨界值隨溫度的升高而減小，當處理溫度為20℃，處理壓力的臨界值約為459MPa；當溫度升高到30℃時，壓力臨界值減小到了424MPa；溫度繼續升高到60℃，此時壓力臨界值減小到了約319MPa，這說明升高處理溫度能減小使a*值變化的臨界壓力。關于不同溫度下壓力對a*影響的臨界值結果如表3所示。

表3　不同溫度下壓力對a*影響的臨界值Table 3　Pressure critical values influencing a*values under the conditions of different temperatures

將表3中的壓力臨界值對溫度進行線性回歸分析，即可看出處理壓力對a*值影響的臨界值隨處理溫度的升高呈線性下降趨勢（y=-3.50x+529.0，R2= 1.0）。此外，在處理壓力為200～500MPa之間，溫度對a*值的影響也存在臨界值，且在這壓力范圍內，溫度臨界值隨著壓力的增大逐漸減小，其壓力對溫度臨界值進行線性回歸分析結果（y=-0.0446x+59.857，R2=0.9624）表明溫度影響a*值臨界值隨著壓力的增大基本呈直線減小趨勢。以上結論與Mussa［23］、Christiane［24］、Carlez等［26］所發表的壓力為350～500MPa處理肉時a*減小結論一致。在處理過程中，a*值的變化是由于肌內肌紅蛋白色素變化引起的。在實際生活中，對原料肉進行適當的高壓及加熱結合處理，能在保證豬肉色澤鮮紅的前提下有效的延長其儲存時間。

2.2b*值的響應面分析

根據表2中的數據由軟件得：b*=-4.573+0.0545× A+0.031×B+0.176×C-1.308E-004×AB-2.933E-004× AC+1.375E-003×BC-4.015E-005×A2+5.725E-004× B2-2.940E-003×C2。模型的F檢驗結果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗不顯著（p=0.3417），決定系數和校正系數分別為0.9817、0.9581。一次項中因素A和因素B對b*值影響極顯著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C對b*值影響是不顯著的；二次項中只有因素A對b*值影響是顯著的；各因素的交互影響均不顯著。因素A的一次項和二次項的F值都最大，因此就b*值而言，壓力是對其影響最顯著的因素，可能原因是高壓會引起顯示肉色黃度（b*值）的色素蛋白結構及含量的顯著變化［25］。

2.3L*值的響應面分析

對L*值而言，模型的F檢驗結果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗不顯著（p=0.4149），決定系數為0.992，校正系數為0.9816，信噪比（32.414）大于臨界值4，由此證明此模型可靠性高。軟件根據表2中的數據分析得到關于L*的二次多項回歸方程為：L*=+40.439+0.073× A+0.178×B-0.152×C-9.750E-005×AB+3.333E-004× AC-5.975E-003×BC-5.586E-005×A2+1.637E-004× B2+7.920E-003×C2；因素A（壓力）和因素B（溫度）的一次項對L*值影響極顯著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C（保壓時間）對L*值影響不顯著；二次項中只有因素A對L*值影響是顯著的（p＜0.05）；各因素的交互影響均不顯著。因素A的一次項和二次項的F值都最大，因此就L*值而言，壓力是對其影響最顯著（pA＜0.0001）的因素。已有研究表明，L*值在200MPa開始增加，而在300～400MPa保持不變［26-27］；壓力對其影響最大的結果與Christiane、Tornberg等［28］的結論相一致，Christiane［24］的報道認為肉色L*值（亮度）的改變是由肌內表面對光的反射引起的，因為隨著壓力的升高肌內透明度增加；從而使肌球蛋白分子變性，即引起肉色L*值（亮度）改變。

2.4△E值的響應面分析

根據表2中數據處理分析得到：△E=+65.794-0.17869×A+0.243×B-1.343×C-3.008E-004×AB+ 1.157E-003×AC-2.500E-003×BC+2.595E-004×A2-6.075E-004×B2+0.037×C2，回歸模型的F檢驗結果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗不顯著（p=0.1265），決定系數、校正系數均大于0.9（0.9800、0.9542，）信噪比（18.734）大于臨界值4，證明此模型可靠性高。一次項因素A（壓力）、B（溫度）對△E影響極顯著（p＜0.01），因素A、C二次項對△E影響極顯著（p＜0.01），因素C二次項對△E影響顯著（p＜0.05），壓力與溫度、壓力與保壓時間的交互作用對△E的影響顯著（p＜0.05）。因素A的一次項和二次項的F值都最大，因此就△E而言，壓力是對其影響最顯著的因素。各實驗因素對△E的影響顯著性情況表明，在豬肉加工前處理過程中，壓力、溫度和保壓時間對△E值都有較大影響（與原料肉相比），其影響規律都是非直線的。圖2是固定保壓時間為15min所做的壓力和溫度對△E的響應曲面。

圖2　壓力和溫度對△E交互影響的響應曲面Fig.2　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on△E

由圖2結果易知壓力和溫度對△E的影響具有明顯的交互作用。且在交互作用下△E隨壓力的變化先減小再增加，因此存在一個臨界值。該臨界值表示與原料肉相比，總色差是最小的，因此在壓力處理豬肉過程中應盡量把條件控制在這個范圍內。影響△E的壓力臨界值隨溫度的升高而增大，當處理溫度為20℃，處理壓力的臨界值約為322MPa；當溫度升高到30℃時，壓力臨界值增大到了328MPa；溫度繼續升高到60℃，此時壓力臨界值增加到了約347MPa，這說明升高處理溫度增大了使△E變化的臨界壓力。關于不同溫度下壓力對△E影響的臨界值結果如表4所示。

表4　不同溫度下壓力對△E影響的臨界值Table 4　Pressure critical values influencing△E under the conditions of different temperatures

將表中的壓力臨界值對溫度進行線性回歸分析，即可看出處理壓力對△E影響的臨界值隨處理溫度的升高呈線性上升趨勢（y=0.600x+298.00，R2= 1.0）。此外，在處理壓力為200～500MPa之間，溫度對△E的影響也存在臨界值。在對原料肉壓力處理過程中，可以通過調控處理溫度和壓力來控制肉色中總色差的變化程度，壓力超過500MPa易引起肉類及肉制品肌內脂肪氧化酸敗［4-8］，從而影響其品質。圖3是固定溫度為40℃所做的壓力和保壓時間對△E的響應曲面。

圖3　壓力和保壓時間對△E交互影響的響應曲面Fig.3　Response surface of the interactive effect of pressure and holding time on△E

從圖3可以明顯看出壓力和保壓時間對△E的影響具有明顯的交互作用，且在交互作用下△E隨壓力的變化先減小再增加，因此存在一個臨界值。該臨界值表示與原料肉相比，總色差是最小的，因此在壓力處理豬肉過程中應盡量把條件控制在這個范圍內。影響△E的壓力臨界值隨保壓時間的延長而減小，當保壓時間為10min時，處理壓力的臨界值約為345MPa；當保壓時間延長到15min時，壓力臨界值減小到了334MPa；保壓時間繼續延長到25min，此時壓力臨界值減小到了約312MPa，這說明保壓時間越長，壓力對△E影響的臨界值就越大。關于不同保壓時間下壓力對△E影響的臨界值結果如表5所示。

表5　不同保壓時間下壓力對△E影響的臨界值Table 5　Pressures critical values influencing△E under the conditions of different holding times

將表中的壓力臨界值對保壓時間進行線性回歸分析，即可看出處理壓力對△E影響的臨界值隨處保壓時間的延長呈線性下降趨勢（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。通常對豬肉進行高壓處理10～20min，能達到殺菌滅酶等目的。在該范圍內處理豬肉能有效的保證其品質。綜合表4、表5的結果，將處理條件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時間為15min左右時，△E比較接近臨界值，即總色差較小，又因在該處理條件下，a*、b*、L*值均與原料肉接近，因此，在這個處理條件下，能夠較好地保持色澤。

3　結論

在高壓結合熱處理豬肉過程中，對a*值而言，溫度對其影響最顯著；對b*值、L*值、△E則是壓力影響最為顯著。壓力和溫度對a*、△E影響有顯著交互作用，對b*、L*影響無交互作用；壓力和溫度對a*、△E的影響均存在臨界值，壓力對a*影響的臨界值隨溫度的升高而都呈線性下降趨勢（y=-3.50x+529.0，R2=1.0），影響△E的臨界壓力隨溫度的升高呈線性上升趨勢（y=0.600x+298.00，R2=1.0）；同樣壓力和保壓時間對△E的影響均存在臨界值，壓力對△E影響的臨界值隨保壓時間的延長呈線性下降趨勢（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。以上結論表明在豬肉壓力處理過程中，將處理條件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時間為15min左右時，能夠較好地保持色澤。

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Combined effects of pressure and thermal treatment on pork color

HUANG Tian，YAN Cheng*，HUANG Ye-chuan，SUN Juan
（College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

In order to study the effect of different test conditions（200～500MPa，10～20min and 20～60℃）on the color of pork，the longissimus muscles were used.It was the color parameters redness（a*），yellowness（b*），lightness（L*）and total color difference（△E）were studied.Response surface method（RSM）was applied on the basis on the analysis of the pre-experimental results.The results of RSM showed that pressure was the most significant factor for the value of b*，L*，△E，while temperature was the most significant factor for the value of a*.Pressure and temperature had significant（p＜0.05）interactive on the value of a*and△E.Elevating temperature could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of a*.While the critical pressures influencing the value of△E linearly rised with temperature increasing.Pressure and holding times had significant（p＜0.05）interactive on the value of△E.And extending holding times could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of△E.As a conclusion，in the conditions of pressure 350MPa，temperature 40℃，holding time 15min，which could not cause significantly change in color of meat.

high pressure；thermal treatment；porks；color

TS201.1

A

1002-0306（2015）02-0085-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.009

2014-05-22

黃甜（1990-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品應用化學。

嚴成（1963-），男，碩士研究生，教授，研究方向：食品深加工，功能性食品。

國家自然科學基金資助項目（31271892）；西南科技大學博士基金（12zx7110）。