高壓結合熱處理對豬肉肌紅蛋白的影響

馮 哲，陳 輝，郭麗萍，熊雙麗，2，*，黃業傳，2（.西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽6200；2.四川省生物質資源利用與改性工程技術研究中心，四川綿陽6200）

高壓結合熱處理對豬肉肌紅蛋白的影響

馮 哲1，陳 輝1，郭麗萍1，熊雙麗1，2，*，黃業傳1，2
（1.西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽621010；2.四川省生物質資源利用與改性工程技術研究中心，四川綿陽621010）

主要研究高壓（0.1～600 MPa）結合溫度（25～55℃）處理對豬肉色度、肌紅蛋白（Mb）變化及相關性的影響。結果表明，隨溫度和壓力上升，色差L*值和△E值逐漸增加、a*值逐漸下降，豬肉逐漸從鮮紅色變為灰白色。無壓力存在時，溫度變化對Mb、脫氧肌紅蛋白（DeoxyMb）、氧合肌紅蛋白（MbO2）和高鐵肌紅蛋白（MetMb）含量影響均不顯著（p＞0.05）。Mb含量隨壓力或溫度增加都逐漸下降（p＜0.05）。100～300 MPa條件下，DeoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈先降低后升高（p＜0.05）的趨勢。MbO2在任何壓力條件下，其含量都隨溫度（25～45℃）增加逐漸減小，55℃時卻急劇增加（p＜0.01）。MetMb含量在4個設定溫度條件下，其值都隨壓力增加而顯著（p＜0.05）增加，100、200和600 MPa條件下，隨溫度增加逐漸降低（p＜0.05）。高壓和溫度對豬肉色度和Mb氧化還原狀態的影響呈現較強的協同或拮抗作用。逐步回歸方法建立色度與Mb各形式之間4個最優回歸方程，而且均具有顯著性（p＜0.01），可以通過色度參數定量預測Mb含量及其主要存在形式。

高壓，溫度，肌紅蛋白，相關性

豬肉的顏色主要取決于肌紅蛋白（Mb），即紫紅色脫氧肌紅蛋白（deoxyMb）、鮮紅色氧合肌紅蛋白（MbO2）、褐色高鐵肌紅蛋白（MetMb）的含量和存在形式。三者同時存在于豬肉中，并且在不斷相互轉化。肉色變化取決于Mb自動氧化和MetMb還原的相對速率［1］。Mb熱穩定性也與其氧化還原狀態密切相關，deoxyMb的耐熱性不及MetMb和MbO2［2-3］。高壓（高靜壓，HHP）技術的循環均衡壓力處理食品時，會使食品中的物質發生相變、分子構象變化、化學反應，其具有殺菌，提高肉嫩度和延長肉制品貯存期等重要功能［4］，同時也可能會導致肉制品顏色、脂肪氧化和風味改變［5-9］。熱處理是目前肉制品加工的主要操作方式之一，但一些研究顯示壓力和溫度對分子結構和化學反應的影響可能相反［7］。盡管豬肉的顏色并不能完全真正反映其內在營養價值、質量與安全性，但能在某種程度上反映出豬肉蛋白質和脂肪氧化程度。高壓或熱處理會導致肌肉顏色的改變、Mb結合及三種形式的比例變化，也有少數關于兩者處理肉制品后肉色和Mb的研究報道［4］，關于高壓協同熱處理對豬肉Mb和顏色及相關性影響研究需要進一步明確。本研究應用高壓協同熱處理豬肉，通過分析豬肉色值與Mb變化及相關性，為豬肉Mb感官判斷和高壓協同熱處理肉制品應用奠定一定的理論基礎。

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；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉 分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

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；FSH-2A可調高速勻漿機 金壇市醫療儀器廠；CR22GⅢ型高速冷凍離心機 日立公司；UV-5800型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；NH300電腦色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司。

1.2 高壓結合熱處理

取白玉黑土豬背最長肌約2 kg，剔除肉眼可見脂肪及結締組織等，按20 g/份分裝于真空透明封裝袋中，于-18℃保藏待用。高壓處理前于4℃下解凍24 h。結合實驗室經驗及相關期刊文獻資料［5，10］，本文高壓結合熱處理參數設置為：升壓速度50 MPa/s，卸壓速度100 MPa/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，進行高壓（0.1～600 MPa）結合熱處理（25～55℃）10 min后分析，每組重復4次。

1.3 豬肉色度測定

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=［（△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［10］。

1.4 肌紅蛋白含量測定

稱取2 g樣品絞碎后參照文獻［11］進行Mb提取，上清液分別測定525、545、565、572 nm處吸光值，并按下式計算各類Mb：

Mb總量（mmol/L）=-0.166A572+0.086A565+0.088A545+0.099A525

deoxyMb（%）=（0.369R1+1.140R2-0.941R3+0.015）×100 MbO2（%）=（0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361）×100 MetMb（%）=（-2.541R1+0.777R2+0.800R3+1.098）×100

式中，R1、R2、R3分別是吸光率比值A572/A525、A565/ A525、A545/A525。

1.5 數據處理與統計分析

所有顏色和Mb數據用Origin 8.0和Microsoft Excel 2013進行處理，運用SPSS 13.0統計軟件進行單因素方法分析，LSD最小顯著多重比較，逐步回歸分析法與t檢驗建立色度參數與Mb的回歸關系，通過剔除逐步回歸過程中線性相關關系不顯著的變量，最后選出對因變量影響最大的自變量建立回歸方程。

2 結果與分析

2.1 高壓結合熱處理對豬肉色度的影響

圖1顯示了經過高壓結合熱處理后，豬肉的色度參數L*、a*、b*值和△E值的變化趨勢。

不同溫度下，L*值隨壓力的變化如圖1（a）所示，在小于400 MPa處理時，L*值隨著壓力的升高而增加（p＜0.05），高于400 MPa時則保持穩定（p＞0.05）。本結果與Shigehisaetal的結果相似［12］。同一壓力條件下，L*值隨溫度增加而逐漸增加，這可能是由于處理壓力或溫度的升高，使得表面纖維結構發生變化，蛋白質非共價鍵發生斷裂或扭曲，蛋白質發生變性和凝集程度增加，亞鐵血紅素被取代或釋放，豬肉的保水性下降進而造成更多的損失水分附著在肉的表面使肉的亮度值增加［8，13］。圖1（b）顯示，壓力低于400 MPa，a*值隨壓力上升而下降，此后，下降速度趨于減緩（p＞0.05）；同樣，在同一壓力條件下，a*值隨溫度增加而逐漸降低，這可能是因為溫度和壓力升高都會導致Mb減少，同時引起Mb氧化、球蛋白的變性及結構破壞［13］。圖1（c）顯示，除55℃處理下，b*值升高趨勢較明顯以外，隨著壓力的增大，b*值都有所升高，但是變化幅度不明顯（p＞0.05）。圖1（d）顯示，各組隨著壓力和溫度升高，400 MPa內豬肉△E值逐漸增大（p＜0.05），400 MPa之后，色差無明顯變化（p＞0.05），尤其55℃時，相當部分蛋白質己變性，隨著壓力增加，色澤無變化。

2.2 高壓結合熱處理對豬肉肌紅蛋白的影響

不同溫度不同壓力處理豬肉后，Mb總量變化趨勢如圖2所示。溫度一定時，Mb總量隨壓力增加而逐漸降低，200 MPa以下，其總量隨溫度的上升下降趨勢顯著（p＜0.05），400 MPa以上時趨于平緩（p＞0.05）。同一壓力條件下，不同溫度處理后總量隨溫度增加也呈下降趨勢，這可能是因為壓力或溫度增加都會使蛋白質變性，或者溶解度降低，或者血紅素鐵結構發生變化，導致檢測含量逐漸降低［14］。

為進一步探討高壓結合熱處理對Mb的影響機制，deoxyMb、MbO2和MetMb三種氧化還原狀態形式比例變化如圖3和表1所示。由圖3可知，MbO2在35℃和45℃時，0.1～200 MPa以下處理后，隨壓力增加變化不顯著（p＞0.05），此后顯著下降（p＜0.05），而25℃和55℃時，總體呈先升高后降低趨勢。deoxyMb在25～55℃范圍內，隨壓力增加呈先降后升趨勢，除35℃時變化不顯著（p＞0.05）外，其他均表現出顯著變化（p＜0.05）。MetMb在25～45℃范圍內隨壓力增加而逐漸上升，400 MPa以后都呈顯著性上升（p＜0.05），55℃條件下，先顯著性下降（p＜0.05）后再顯著性上升（p＜0.05）。向丹［15］研究熱處理豬肉時發現，20～40℃時，deoxyMb、MbO2和MetMb之間的比例沒有顯著性變化，當溫度達到50℃時，Mb總量大幅度下降，60℃時，由于Mb完全變性，含量進一步下降，其中deoxyMb隨溫度增加逐漸增加，MbO2和MetMb逐漸減小。馬漢軍等［16］研究高壓（0.1～800 MPa）熱處理（20～60℃）牛肉時發現，隨溫度增加，MetMb逐漸減小，隨壓力增加而逐漸上升（20～40℃），60℃先增加后降低。這可能是因為溫度超過蛋白質變形溫度時，壓力與溫度的協同作用更為復雜，其機理有待進一步研究。

圖1 高壓結合熱處理對L*、a*、b*和△E值的影響Fig.1 Effect of high pressure combined with thermal treatment on L*，a*，b*and△E values

圖2 不同壓力和溫度處理后Mb總量的變化Fig.2 Effect of high pressure combined with thermal treatment on Mb

圖3 25～55℃下壓力處理后Mb三種形式之間的比例變化Fig.3 Proportion change of Mb treated by high pressureat 25～55℃

表1 不同溫度和壓力條件下Mb不同氧化還原狀態形式比例Table1 Mb proportion with different redox state form under different temperature and pressure

表1進一步顯示，無高壓處理時，deoxyMb和MbO2含量基本不隨溫度變化而變化（p＞0.05）；MetMb在25、35、45℃時，變化不顯著（p＞0.05），55℃時顯著降低（p＜0.05）。100～300 MPa條件下，deoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈現先降低后升高的趨勢。這可能是因為保護亞鐵血紅素的半肌球蛋白在高溫下作用逐漸降低，從而使MbO2脫氧還原形成Mb，進一步促進Mb自動氧化。對于MbO2，在任何壓力條件下，25～45℃范圍內，其含量都隨溫度增加逐漸減小，這可能是因為溫度升高，氧傳遞速率降低，MetMb還原酶活力降低，從而引起MbO2含量降低，但數據顯示，到55℃時，其值急劇增加（p＜0.05），剛好與MetMb還原酶活力變化相反，其機制有待進一步分析。MetMb含量在100、200、600 MPa條件下，隨溫度增加逐漸降低（p＜0.05），在300～500 MPa條件下，先升后降。由此可見，在沒有壓力存在時，除55℃下溫度變化對MetMb含量影響不大，在所有設定溫度條件下，Mb還原酶活力降低，MbO2的二價鐵離子進一步氧化成三價態時形成MetMb，MetMb含量隨壓力升高逐漸增加，但在同一壓力條件下，隨溫度變化總體趨于下降，這說明高壓和熱處理存在有較強的交互作用，兩者對Mb氧化還原狀態的影響較為復雜。MetMb的積累速率取決于deoxyMb和MbO2的自動氧化速率和MetMb的還原速率，MetMb可以在有酶參與或無酶參與下被還原［17-18］。因此，需進一步深入分析高壓與溫度協同影響肉色變化機制。

2.3 高壓結合熱處理條件下色度參數與Mb之間的回歸模型

表2 色度與Mb的回歸方程Table2 The regression equation between color value and Mb

由表2可以看出，各方程均具有較高的顯著性。Mb總量與各形式都與色度參數變化有著密切關系。Mb總量、deoxyMb均與肉色參數a*值和L*值的變化密切相關，MbO2和MetMb分別與肉色參數L*值和a*值密切相關。隨著壓力和溫度增加，a*值下降，b*值緩慢增加，這可能與MetMb（Fe3+）的增加導致棕紅色的產生和球蛋白變性、亞鐵血紅素被取代或釋放有關，反應釋放出的鐵離子對脂肪氧化起到很重要的催化作用，造成脂肪氧化酸敗，過氧化值、酸價、TBARS增加，也可能是由于二價鐵離子氧化為三價的鐵離子，三價鐵離子的增加導致了棕紅色的產生。L*值逐漸增加，可能與球蛋白變性、亞鐵血紅素被取代或釋放有關［15，19］。因此色度的變化可間接反映Mb的氧化程度，可通過測量色度值代替化學測定，根據方程計算Mb總量和三種形式Mb的含量。

2.4 回歸方程預測值與實際測量值的比較

由圖4可以看出，實測值與預測值呈線性緊密分布，預測值對實測值的代表程度很高，說明四個方程的整體預測能力較好，特別是Mb和dexoyMb的預測值和實測值分布更加緊密，方程預測能力更高。

圖4 預測值與實際值的比較Fig.4 Comparison between predicted values and actual values

MbO2和MetMb的回歸方程的預測準確性沒有前兩個方程高，這可能是因為前兩個方程相關系數較高，預測參數較后兩者多有關。因此，方程預測能力檢驗進一步驗證了方程的顯著性統計，四個回歸方程可以用于色度對Mb含量和組成的預測。

3 結論

隨著溫度和壓力的逐漸增加，L*值和△E值增加、a*值降低、b*值較小程度增加，肌肉逐漸從鮮紅色變為灰白色。Mb總量隨壓力或溫度增加都逐漸下降。在沒有壓力存在時，除55℃下溫度變化對deoxyMb、MbO2和MetMb含量影響均不大，當溫度和壓力同時升高或單一條件變化時，三者比例變化較大。100～300 MPa條件下，deoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，而400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈現先降低后升高的趨勢。MbO2在任何壓力條件下，其含量都隨溫度（25～45℃）增加逐漸減小，55℃時卻急劇增加。MetMb含量在一溫度條件下，其值都隨壓力增加而顯著增加。高壓和溫度對豬肉色度和Mb氧化還原狀態的影響呈現較強的交互作用，導致三種形式比例存在復雜變化，有待進一步研究。回歸方程具有顯著性，可以通過色度變化間接了解和預測Mb存在狀態。

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Effects of high pressure combined with thermal treatment on myoglobin in pork

FENG Zhe1，CHEN Hui1，GUO Li-ping1，XIONG Shuang-li1，2，*，HUANG Ye-chuan1，2
（1.School of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2.Engineering Research Center for Biomass Resource Utilization and Modification of Sichuan Province，Mianyang 621010，China）

The effects of high pressure（0.1～600 MPa）combined with thermal treatment（25～55℃）on myoglobin （Mb）and color in pork and their relativity were investigated in this article.The results showed that the L*and △E values，and the total amount of Mb increased but a*value decreased，the colour of pork changed from red to grey-white with the increase of temperature and pressure.Temperature had almost no influence on the contents of Mb，deoxymyoglobin（DeoxyMb），oxymyoglobin（MbO2）and metmyoglobin（MetMb）（p＞0.05）when pressure was not present.The content of DeoxyMb gradually rose with increase of temperature under the condition of 100～300 MPa but showed a trend of first increasing and later decreasing（p＜0.05）with the pressure 400～600 MPa.Under any pressure condition，the content of MbO2gradually decreased with increase of temperature（25～45℃），but it decreased sharply when temperature was up to 55℃（p＜0.01）.MetMb increased（p＜0.05）with increase of pressure when the temperature was constant.It decreased with the increase of temperature when the pressure was 100，200 and 600 MPa.The effects of pressure and temperature on colour and Mb redox state had strong interrelationship.Four optimal multinomial regression models between color parameters and various forms of Mb were obtained and they had higher significance（p＜0.05），which suggested that colour was used to predict the contents of Mb and its main existing forms.

high pressure；temperature；myoglobin；relevance

TS201.1

A

1002-0306（2016）02-0160-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.02.024

2015－07－06

馮哲（1994-），女，大學本科，研究方向：碳水化合物與生物技術，E-mail：386249731@qq.com。

*通訊作者：熊雙麗（1977-），女，博士，教授，研究方向：碳水化合物與生物技術，E-mail：xiongshuangli@swust.edu.cn。

國家自然科學基金資助項目（31271892）；四川省生物質資源利用與改性工程技術研究中心專職科研創新團隊建設基金項目（14tdgc04）。