超高壓處理對冰溫保鮮牛肉品質的影響

趙 菲，劉敬斌，關文強,*，荊紅彭

（1.天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134；2.臨沂新程金鑼肉制品集團有限公司，山東 臨沂 276036）

超高壓處理對冰溫保鮮牛肉品質的影響

趙 菲1，劉敬斌2，關文強1,*，荊紅彭1

（1.天津市食品生物技術重點實驗室，天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134；2.臨沂新程金鑼肉制品集團有限公司，山東 臨沂 276036）

以西門塔爾牛肉為原料，研究150 MPa超高壓處理對冰溫保鮮牛肉品質的影響，為開發新型牛肉保鮮方式提供參考。結果表明：經過150 MPa超高壓在20 ℃條件下處理15 min后的冰溫貯藏過程中，牛肉的感官評分高于對照組，質構、蒸煮損失率、pH值等指標的變化趨勢均慢于對照組，超高壓處理牛肉的貯藏期可達到32 d，比對照組延長7 d。超高壓處理有利于延長牛肉的冰溫保鮮時間。

牛肉；超高壓；冰溫；品質

牛肉是一種深受消費者青睞的肉品，其味道鮮美，并具有低脂肪、高蛋白等營養特性，但新鮮牛肉極易腐敗變質[1]。隨著人民生活水平的提高，消費者對食品綠色、安全、營養的要求越來越高，傳統的冷凍或冷藏等手段，會造成食品特性的降低，已不能滿足需求[2]。食品超高壓技術，也稱液態靜高壓技術或高壓技術，是目前新興的食品高新技術之一，一般是指用100～1 000 MPa的壓力在常溫條件下對食品物料進行處理，達到滅菌和改變食品的某些特性的效果，超高壓處理只作用于非共價鍵，保證共價鍵完好無損，保持了食品原有的色、香、味、型[3]。超高壓處理鮮肉可以改善肉品嫩度[4-8]、抑制微生物[9-11]、延長貯存期。靳燁等[12]用相對較低的壓力（100～250 MPa）處理真空包裝鮮牛肉時發現，樣 品L值和a值下降顯著，低于對照組，在7 d貯藏期內，壓力處理有明顯地阻止褐變作用，但是壓力過高，會破壞鮮肉的結構及引起蛋白質變性。冰溫貯藏保鮮是將生鮮食品置于冰點以上、0 ℃以下進行保鮮的一種技術，是近年來保鮮研究的熱點[13]。在冰溫保鮮溫度范圍內，食品腐敗速率顯著降低，也不會發生凍害，其生理活動會維持在最低水平，可有效延長保鮮時間[14]。目前，關于牛肉冰溫保鮮的研究尚不系統[1]，將牛肉采用超高壓處理后進行冰溫保鮮的研究未見報道。

本研究將超高壓同冰溫貯藏相結合，研究超高壓處理后牛肉冰溫保鮮過程中的品質變化規律與機理，為延長牛肉保鮮時間、開發牛肉新型保鮮方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

牛肉樣品選取西門塔爾牛1 頭，年齡3 歲，質量約350 kg。

1.2 儀器與設備

冰溫庫 天津商業大學制冷系提供（日本援建）；TD電子天平 余姚市金諾天平儀器有限公司；SM-500B氣調包裝機 蘇州市文德孚包裝機械有限公司；HPP.L2-800/2.5超高壓裝置 天津華泰森淼生物工程技術股份有限公司；205 pH計 德國Testo-Germany公司；TA-XT plus 12587質構儀 英國Stable Micro System公司；SY21-Ni 4C電熱恒溫水浴鍋 北京市長風儀器儀表公司；Q20熱流型差示掃描量熱儀 美國TA儀器公司；H-1850R離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉分割及處理

西門塔爾牛屠宰后，選取12、13脊椎之間的背最長肌共約6 kg，及時運送到0 ℃庫中排酸24 h，取出后平均分割為108 塊，隨機拿出54 塊作為對照組，不進行任何處理直接裝入（175 mm×130 mm×0.12 mm）聚乙烯袋，其余54 塊裝入（130 mm×260 mm×0.10 mm）聚乙烯尼龍復合袋中抽真空后在150 MPa、20 ℃條件下處理15 min（待壓力上升到設定值進行保壓，保壓期間壓力波動不大于5%，達到保壓時間后卸壓），完成后將真空袋剪開，小心將肉轉入與對照組相同的聚乙烯袋中。超高壓處理后的牛肉和對照組牛肉均貯藏在（—2.0±0.2） ℃的冰溫庫中。每7 d分別對牛肉的感官品質、質構、冰點、蒸煮損失率、pH值等進行測定，測定時每一個重復首先進行感官評價，然后剪切少量樣品進行冰點測定，剩余部分樣品先進行質構和pH值測定，最后測定蒸煮損失率。

1.3.2 感官鑒定

感官鑒定小組由5 名專業人員組成，對超高壓處理和對照組的牛肉在貯藏過程中的感官品質進行評價。感官鑒定按表1評價標準，對冰溫條件下貯藏不同時間的牛肉進行4 方面的評價，當感官評價低于50 分，消費者不能接受時結束實驗。

表 1 鮮牛肉感官評價的評分標準Table 1 Sensory evaluation standards of beef

1.3.3 牛肉冰點的測定

1.3.3.1 凍結法

參考孫天利等[1]的方法并稍作修改，將溫度記錄儀插入約3 cm×3 cm×3 cm牛肉塊的體積中心，置于—18 ℃冰箱中，每3 s采集一次數據，做出牛肉中心溫度隨時間變化的曲線。當溫度下降到0 ℃以下的某溫度值并出現輕微回升，穩定一段時間后溫度下降，則以穩定階段的溫度為牛肉的冰點溫度。每組處理測定3 個樣品，取其平均值。

1.3.3.2 差示量熱掃描（differential scanning calorimeter，DSC）法

溫度程序設計如下：開始記錄數據；以5 ℃/min 降溫至—30 ℃；保持溫度穩定5 min；以 5 ℃/min升溫至 20 ℃；停止記錄數據。取升溫曲線峰值相變溫度為冰點溫度。每組處理測定3 個樣品，取其平均值。

1.3.4 質地的測定

參考明建[15]、Ma Hanjun[16]等的方法，采用P50探頭，設置相關參數，壓縮比35%、測前速率5 mm/s、測試速率1 mm/s、測后速率5 mm/s，分2 次下壓。打開包裝袋，將肉樣切割成2 cm×2 cm×2 cm的肉塊，在質構儀上垂直肌纖維方向進行測定。每組處理測量6 個樣品，分別從3 塊肉上切割，每塊上切2 塊，最終取其平均值。

1.3.5 蒸煮損失率的測定

參考常海軍等[17]的方法并稍作修改，將肉塊表面的皮下脂肪和結締組織去除，切成3 cm左右厚、30 g左右的肉塊稱質量（A1），將溫度記錄儀的溫度探頭插入肉塊的中心位置，將肉塊置于80 ℃恒溫水浴中加熱，當中心溫度達到70 ℃時，保持15 min，取出后用吸水紙吸干肉塊表面汁液，冷卻至室溫后稱其質量（A2），按下式計算蒸煮損失率。每組處理測定3個樣品，取其平均值。

1.3.6 pH值的測定

直接將手持pH計插入肉樣中，測量出牛肉的pH值。每組處理測定3 個樣品，取其平均值。

1.4 數據分析處理

采用Excel 2003和SPSS 16.0軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 超高壓處理對牛肉冰溫保鮮過程中感官評分的影響

圖 1 貯藏過程中牛肉感官評分變化Fig.1 Change in sensory evaluation of beef during storage

感官評價是一個評價鮮肉必不可少的指標。理化指標是客觀衡量牛肉品質的重要標準，其和感官評定有一定的不一致性，一般理化指標的惡化會早于感官評定指標的體現，且不呈現線性相關。另外，感官指標在消費者購買時起決定作用。在肉制品的各項感官指標中，顏色是消費者選擇的重要標準。牛肉貯藏過程中感官評分的變化，結果見圖1。

超高壓處理和未超高壓處理的牛肉冰溫貯藏過程中感官評分差異極顯著（P＜0.01）。實驗從色澤、氣味、組織狀態、保水性4 方面進行評定，其中氣味和色澤是重要的指標。肉的色澤主要取決于肌紅蛋白含量，超高壓處理組的顏色優于對照組，這與Jung等[18]的研究低于350 MPa的壓力可以使牛肉逐漸變成粉紅色相符。由圖1可知，貯藏到28 d時對照組的感官品質變差，已不能被接受，因而結束實驗，而超高壓組貯藏過程中的感官指標一直優于對照組，35 d結束實驗。

2.2 超高壓處理對牛肉冰溫保鮮過程中冰點的影響

冰點大小直接影響到鮮肉冰溫貯藏溫度的控制，溫度低于冰點可能產生凍結，高于冰點過多產品易腐敗變質。本實驗分別采用凍結方法和DSC方法對牛肉貯藏過程中的冰點進行測定，結果見圖2。

圖 2 貯藏過程中的冰點變化Fig.2 Change in freezing point of beef during storage

由圖2可知，采用DSC方法測定所得的牛肉冰點均低于采用凍結法測定所得的牛肉冰點，整體約低1 ℃，在貯藏過程中牛肉冰點隨時間的延長而逐漸升高，其原因尚需要進一步研究。采用兩種方法測定的結果均表明超高壓處理牛肉的冰點高于對照組牛肉的冰點，經顯著性分析可知，超高壓處理對牛肉冰點的影響顯著（P＜0.05）。

2.3 超高壓處理對牛肉冰溫保鮮過程中質地的影響

硬度、凝聚性、彈性和咀嚼性是牛肉質地的重要指標，可以反映牛肉的新鮮程度和影響牛肉的加工特性。其中，凝聚性是咀嚼牛肉時，肉纖維抵抗受損且結合緊密，使肉維持一體的一種性質，它反映了細胞間結合力的大小。咀嚼性的變化可能是化學變化引起的，有研究[19]表明，肌鈣蛋白、酶水解蛋白、原肌球蛋白水解會造成非蛋白氮的堆積，而且肌肉微觀結構的觀察可以證明發生了化學變化。不同處理在貯藏過程中牛肉的質地變化見表2。

表 2 貯藏過程中牛肉的質構變化Table 2 Change in texture of beef during storage

超高壓處理組與對照組在貯藏過程中硬度、凝聚性、彈性、咀嚼性4 方面隨肉質變化都逐漸減小，且超高壓處理組與對照組差異顯著（P＜0.05）。由表2可知，超高壓使牛肉硬度、凝聚性和咀嚼性降低，其可能的原因是：經超高壓處理，機械作用力使肌肉纖維內肌動蛋白和肌球蛋白的結合解離，肌纖維會崩解，肌纖維蛋白會解離成小片段。另外，高壓處理使肌肉內的鈣激活酶活性增加，加速肌肉蛋白水解，這些因素會造成肌肉剪切力的下降，從而使硬度、凝聚性和咀嚼性降低[20]。另外，超高壓處理使得牛肉彈性升高，彈性隨貯藏時間的延長而逐漸減小。肉的彈性與其含水量關系密切，實驗過程中，肉不斷失水，保水性降低，影響肉的彈性。貯藏過程中超高壓組的各項指標減小趨勢都慢于對照組，說明超高壓可以延緩牛肉品質的變化。

2.4 超高壓處理對牛肉冰溫保鮮過程中蒸煮損失率的影響

蒸煮損失率反映了肉的保水性，與肉的組織結構和肉的成分變化有關，貯藏過程中的蒸煮損失率變化見圖3。

圖 3 貯藏過程中牛肉的蒸煮損失率變化Fig.3 Change in cooking loss of beef during storage

牛肉是否進行超高壓處理，蒸煮損失率差異不顯著（P＞0.05）。從圖3可知，牛肉經超高壓處理后，初期蒸煮損失率比未處理牛肉較大，可能是由于超高壓破壞了肉的結構，使肉中部分汁液流出，肉的持水性降低，所以導致蒸煮損失增加[21]。然而，在貯藏過程中，隨時間的延長，蒸煮損失持續增大，但超高壓組增大的較緩慢，可能的原因是超高壓的處理組肉品性狀保持的能力優于對照組，肉的品質相對更好。

2.5 超高壓處理對牛肉冰溫保鮮過程中pH值的影響

pH值可以反映肉的新鮮程度，貯藏過程中pH值的升高是因為隨貯藏時間的延長，肉中的蛋白質在微生物和酶的作用下被分解為小分子的氨和胺類化合物等堿性物質[22]。

圖 4 貯藏過程中牛肉的pH值變化Fig.4 Change in pH of beef during storage

從圖4可知，超高壓組和對照組的牛肉pH值差異極顯著（P＜0.01）。肉類在低pH值的情況下能較好地保持新鮮狀態[23]。超高壓處理后的牛肉pH值大于對照組，其原因可能是壓力破壞了氫鍵、疏水作用等化學鍵，蛋白質的立體結構被破壞，其酸性基團減少，所以造成pH值升高[24]。根據GB/T 9695.5—2008《肉與肉制品pH測定》中pH值的規定，一級鮮度5.8～6.2，二級鮮度6.3～6.6，變質肉＞6.7。對比圖4中pH值可知，非超高壓的對比組，前14 d維持一級鮮肉狀態，第21天則為二級鮮度，保持較好的新鮮狀態，第28天腐敗為變質肉，結束實驗；超高壓處理組前21 d都屬于一級鮮肉范圍，第28 天降為二級鮮肉，到35 d為變質肉。超高壓處理延緩了肉的變質，延長了新鮮狀態的保持時間。

3 結 論

超高壓處理牛肉的冰溫保鮮時間是32 d，而單純冰溫貯藏的對照組保鮮時間是25 d，超高壓延長了7 d的保鮮時間。貯藏時期內超高壓組的感官評分始終優于對照組，其顏色、質地等感官性狀更好。超高壓處理初期，與對照組相比牛肉的冰點、蒸煮損失率、pH值、彈性等指標均增大，硬度、凝聚性、咀嚼性等指標均減小，隨著貯藏時間的延長，超高壓處理的牛肉各項指標變化速率慢于對照組，在28 d時，對照組已腐敗變質，超高壓組還保持可以接受的性狀。超高壓處理可以有效改善冰溫保鮮牛肉的品質變化，延長保鮮時間。

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Effect of High Pressure Treatment on Quality of Beef Stored at Ice Temperature

ZHAO Fei1，LIU Jingbin2, GUAN Wenqiang1,*, JING Hongpeng1
(1. Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechology and Food Sciences, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China; 2. Linyi Xincheng Jinluo Meat Products Co. Ltd., Linyi 276036, China)

This study was performed to investigate the effect of high pressure treatment at 150 MPa on the quality of Simmental beef stored at ice temperature (-2 ℃). The results showed that the sensory scores of beef treated by 150 MPa at 20 ℃ for 15 min were higher than those from the control group. Compared with the control group, the changes in texture, cooking loss rate and pH of beef treated by the high pressure were less obvious. The storage life of 150 MPa-treated beef was 32 days, which was prolonged by 7 days compared with the control group. It can be concluded that high pressure is benefi cial for prolonging the storage life of the beef at ice temperature.

beef; high pressure treatment; ice temperature; quality

TS251

A

1002-6630（2015）02-0238-04

10.7506/spkx1002-6630-201502046

2014-06-30

國家公益性行業（農業）科研專項（201303083）；天津市高等學校創新團隊培養計劃（TD12-5049）

趙菲（1989—），女，碩士，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：1475020045@qq.com

*通信作者：關文強（1974—），男，教授，博士，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：gwq18@163.com