超高压处理对冰温保鲜牛肉品质的影响

赵 菲，刘敬斌，关文强,*，荆红彭

（1.天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134；2.临沂新程金锣肉制品集团有限公司，山东 临沂 276036）

超高压处理对冰温保鲜牛肉品质的影响

赵 菲1，刘敬斌2，关文强1,*，荆红彭1

（1.天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134；2.临沂新程金锣肉制品集团有限公司，山东 临沂 276036）

以西门塔尔牛肉为原料，研究150 MPa超高压处理对冰温保鲜牛肉品质的影响，为开发新型牛肉保鲜方式提供参考。结果表明：经过150 MPa超高压在20 ℃条件下处理15 min后的冰温贮藏过程中，牛肉的感官评分高于对照组，质构、蒸煮损失率、pH值等指标的变化趋势均慢于对照组，超高压处理牛肉的贮藏期可达到32 d，比对照组延长7 d。超高压处理有利于延长牛肉的冰温保鲜时间。

牛肉；超高压；冰温；品质

牛肉是一种深受消费者青睐的肉品，其味道鲜美，并具有低脂肪、高蛋白等营养特性，但新鲜牛肉极易腐败变质[1]。随着人民生活水平的提高，消费者对食品绿色、安全、营养的要求越来越高，传统的冷冻或冷藏等手段，会造成食品特性的降低，已不能满足需求[2]。食品超高压技术，也称液态静高压技术或高压技术，是目前新兴的食品高新技术之一，一般是指用100～1 000 MPa的压力在常温条件下对食品物料进行处理，达到灭菌和改变食品的某些特性的效果，超高压处理只作用于非共价键，保证共价键完好无损，保持了食品原有的色、香、味、型[3]。超高压处理鲜肉可以改善肉品嫩度[4-8]、抑制微生物[9-11]、延长贮存期。靳烨等[12]用相对较低的压力（100～250 MPa）处理真空包装鲜牛肉时发现，样 品L值和a值下降显著，低于对照组，在7 d贮藏期内，压力处理有明显地阻止褐变作用，但是压力过高，会破坏鲜肉的结构及引起蛋白质变性。冰温贮藏保鲜是将生鲜食品置于冰点以上、0 ℃以下进行保鲜的一种技术，是近年来保鲜研究的热点[13]。在冰温保鲜温度范围内，食品腐败速率显著降低，也不会发生冻害，其生理活动会维持在最低水平，可有效延长保鲜时间[14]。目前，关于牛肉冰温保鲜的研究尚不系统[1]，将牛肉采用超高压处理后进行冰温保鲜的研究未见报道。

本研究将超高压同冰温贮藏相结合，研究超高压处理后牛肉冰温保鲜过程中的品质变化规律与机理，为延长牛肉保鲜时间、开发牛肉新型保鲜方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

牛肉样品选取西门塔尔牛1 头，年龄3 岁，质量约350 kg。

1.2 仪器与设备

冰温库 天津商业大学制冷系提供（日本援建）；TD电子天平 余姚市金诺天平仪器有限公司；SM-500B气调包装机 苏州市文德孚包装机械有限公司；HPP.L2-800/2.5超高压装置 天津华泰森淼生物工程技术股份有限公司；205 pH计 德国Testo-Germany公司；TA-XT plus 12587质构仪 英国Stable Micro System公司；SY21-Ni 4C电热恒温水浴锅 北京市长风仪器仪表公司；Q20热流型差示扫描量热仪 美国TA仪器公司；H-1850R离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉分割及处理

西门塔尔牛屠宰后，选取12、13脊椎之间的背最长肌共约6 kg，及时运送到0 ℃库中排酸24 h，取出后平均分割为108 块，随机拿出54 块作为对照组，不进行任何处理直接装入（175 mm×130 mm×0.12 mm）聚乙烯袋，其余54 块装入（130 mm×260 mm×0.10 mm）聚乙烯尼龙复合袋中抽真空后在150 MPa、20 ℃条件下处理15 min（待压力上升到设定值进行保压，保压期间压力波动不大于5%，达到保压时间后卸压），完成后将真空袋剪开，小心将肉转入与对照组相同的聚乙烯袋中。超高压处理后的牛肉和对照组牛肉均贮藏在（—2.0±0.2） ℃的冰温库中。每7 d分别对牛肉的感官品质、质构、冰点、蒸煮损失率、pH值等进行测定，测定时每一个重复首先进行感官评价，然后剪切少量样品进行冰点测定，剩余部分样品先进行质构和pH值测定，最后测定蒸煮损失率。

1.3.2 感官鉴定

感官鉴定小组由5 名专业人员组成，对超高压处理和对照组的牛肉在贮藏过程中的感官品质进行评价。感官鉴定按表1评价标准，对冰温条件下贮藏不同时间的牛肉进行4 方面的评价，当感官评价低于50 分，消费者不能接受时结束实验。

表 1 鲜牛肉感官评价的评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of beef

1.3.3 牛肉冰点的测定

1.3.3.1 冻结法

参考孙天利等[1]的方法并稍作修改，将温度记录仪插入约3 cm×3 cm×3 cm牛肉块的体积中心，置于—18 ℃冰箱中，每3 s采集一次数据，做出牛肉中心温度随时间变化的曲线。当温度下降到0 ℃以下的某温度值并出现轻微回升，稳定一段时间后温度下降，则以稳定阶段的温度为牛肉的冰点温度。每组处理测定3 个样品，取其平均值。

1.3.3.2 差示量热扫描（differential scanning calorimeter，DSC）法

温度程序设计如下：开始记录数据；以5 ℃/min 降温至—30 ℃；保持温度稳定5 min；以 5 ℃/min升温至 20 ℃；停止记录数据。取升温曲线峰值相变温度为冰点温度。每组处理测定3 个样品，取其平均值。

1.3.4 质地的测定

参考明建[15]、Ma Hanjun[16]等的方法，采用P50探头，设置相关参数，压缩比35%、测前速率5 mm/s、测试速率1 mm/s、测后速率5 mm/s，分2 次下压。打开包装袋，将肉样切割成2 cm×2 cm×2 cm的肉块，在质构仪上垂直肌纤维方向进行测定。每组处理测量6 个样品，分别从3 块肉上切割，每块上切2 块，最终取其平均值。

1.3.5 蒸煮损失率的测定

参考常海军等[17]的方法并稍作修改，将肉块表面的皮下脂肪和结缔组织去除，切成3 cm左右厚、30 g左右的肉块称质量（A1），将温度记录仪的温度探头插入肉块的中心位置，将肉块置于80 ℃恒温水浴中加热，当中心温度达到70 ℃时，保持15 min，取出后用吸水纸吸干肉块表面汁液，冷却至室温后称其质量（A2），按下式计算蒸煮损失率。每组处理测定3个样品，取其平均值。

1.3.6 pH值的测定

直接将手持pH计插入肉样中，测量出牛肉的pH值。每组处理测定3 个样品，取其平均值。

1.4 数据分析处理

采用Excel 2003和SPSS 16.0软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 超高压处理对牛肉冰温保鲜过程中感官评分的影响

图 1 贮藏过程中牛肉感官评分变化Fig.1 Change in sensory evaluation of beef during storage

感官评价是一个评价鲜肉必不可少的指标。理化指标是客观衡量牛肉品质的重要标准，其和感官评定有一定的不一致性，一般理化指标的恶化会早于感官评定指标的体现，且不呈现线性相关。另外，感官指标在消费者购买时起决定作用。在肉制品的各项感官指标中，颜色是消费者选择的重要标准。牛肉贮藏过程中感官评分的变化，结果见图1。

超高压处理和未超高压处理的牛肉冰温贮藏过程中感官评分差异极显著（P＜0.01）。实验从色泽、气味、组织状态、保水性4 方面进行评定，其中气味和色泽是重要的指标。肉的色泽主要取决于肌红蛋白含量，超高压处理组的颜色优于对照组，这与Jung等[18]的研究低于350 MPa的压力可以使牛肉逐渐变成粉红色相符。由图1可知，贮藏到28 d时对照组的感官品质变差，已不能被接受，因而结束实验，而超高压组贮藏过程中的感官指标一直优于对照组，35 d结束实验。

2.2 超高压处理对牛肉冰温保鲜过程中冰点的影响

冰点大小直接影响到鲜肉冰温贮藏温度的控制，温度低于冰点可能产生冻结，高于冰点过多产品易腐败变质。本实验分别采用冻结方法和DSC方法对牛肉贮藏过程中的冰点进行测定，结果见图2。

图 2 贮藏过程中的冰点变化Fig.2 Change in freezing point of beef during storage

由图2可知，采用DSC方法测定所得的牛肉冰点均低于采用冻结法测定所得的牛肉冰点，整体约低1 ℃，在贮藏过程中牛肉冰点随时间的延长而逐渐升高，其原因尚需要进一步研究。采用两种方法测定的结果均表明超高压处理牛肉的冰点高于对照组牛肉的冰点，经显著性分析可知，超高压处理对牛肉冰点的影响显著（P＜0.05）。

2.3 超高压处理对牛肉冰温保鲜过程中质地的影响

硬度、凝聚性、弹性和咀嚼性是牛肉质地的重要指标，可以反映牛肉的新鲜程度和影响牛肉的加工特性。其中，凝聚性是咀嚼牛肉时，肉纤维抵抗受损且结合紧密，使肉维持一体的一种性质，它反映了细胞间结合力的大小。咀嚼性的变化可能是化学变化引起的，有研究[19]表明，肌钙蛋白、酶水解蛋白、原肌球蛋白水解会造成非蛋白氮的堆积，而且肌肉微观结构的观察可以证明发生了化学变化。不同处理在贮藏过程中牛肉的质地变化见表2。

表 2 贮藏过程中牛肉的质构变化Table 2 Change in texture of beef during storage

超高压处理组与对照组在贮藏过程中硬度、凝聚性、弹性、咀嚼性4 方面随肉质变化都逐渐减小，且超高压处理组与对照组差异显著（P＜0.05）。由表2可知，超高压使牛肉硬度、凝聚性和咀嚼性降低，其可能的原因是：经超高压处理，机械作用力使肌肉纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维会崩解，肌纤维蛋白会解离成小片段。另外，高压处理使肌肉内的钙激活酶活性增加，加速肌肉蛋白水解，这些因素会造成肌肉剪切力的下降，从而使硬度、凝聚性和咀嚼性降低[20]。另外，超高压处理使得牛肉弹性升高，弹性随贮藏时间的延长而逐渐减小。肉的弹性与其含水量关系密切，实验过程中，肉不断失水，保水性降低，影响肉的弹性。贮藏过程中超高压组的各项指标减小趋势都慢于对照组，说明超高压可以延缓牛肉品质的变化。

2.4 超高压处理对牛肉冰温保鲜过程中蒸煮损失率的影响

蒸煮损失率反映了肉的保水性，与肉的组织结构和肉的成分变化有关，贮藏过程中的蒸煮损失率变化见图3。

图 3 贮藏过程中牛肉的蒸煮损失率变化Fig.3 Change in cooking loss of beef during storage

牛肉是否进行超高压处理，蒸煮损失率差异不显著（P＞0.05）。从图3可知，牛肉经超高压处理后，初期蒸煮损失率比未处理牛肉较大，可能是由于超高压破坏了肉的结构，使肉中部分汁液流出，肉的持水性降低，所以导致蒸煮损失增加[21]。然而，在贮藏过程中，随时间的延长，蒸煮损失持续增大，但超高压组增大的较缓慢，可能的原因是超高压的处理组肉品性状保持的能力优于对照组，肉的品质相对更好。

2.5 超高压处理对牛肉冰温保鲜过程中pH值的影响

pH值可以反映肉的新鲜程度，贮藏过程中pH值的升高是因为随贮藏时间的延长，肉中的蛋白质在微生物和酶的作用下被分解为小分子的氨和胺类化合物等碱性物质[22]。

图 4 贮藏过程中牛肉的pH值变化Fig.4 Change in pH of beef during storage

从图4可知，超高压组和对照组的牛肉pH值差异极显著（P＜0.01）。肉类在低pH值的情况下能较好地保持新鲜状态[23]。超高压处理后的牛肉pH值大于对照组，其原因可能是压力破坏了氢键、疏水作用等化学键，蛋白质的立体结构被破坏，其酸性基团减少，所以造成pH值升高[24]。根据GB/T 9695.5—2008《肉与肉制品pH测定》中pH值的规定，一级鲜度5.8～6.2，二级鲜度6.3～6.6，变质肉＞6.7。对比图4中pH值可知，非超高压的对比组，前14 d维持一级鲜肉状态，第21天则为二级鲜度，保持较好的新鲜状态，第28天腐败为变质肉，结束实验；超高压处理组前21 d都属于一级鲜肉范围，第28 天降为二级鲜肉，到35 d为变质肉。超高压处理延缓了肉的变质，延长了新鲜状态的保持时间。

3 结 论

超高压处理牛肉的冰温保鲜时间是32 d，而单纯冰温贮藏的对照组保鲜时间是25 d，超高压延长了7 d的保鲜时间。贮藏时期内超高压组的感官评分始终优于对照组，其颜色、质地等感官性状更好。超高压处理初期，与对照组相比牛肉的冰点、蒸煮损失率、pH值、弹性等指标均增大，硬度、凝聚性、咀嚼性等指标均减小，随着贮藏时间的延长，超高压处理的牛肉各项指标变化速率慢于对照组，在28 d时，对照组已腐败变质，超高压组还保持可以接受的性状。超高压处理可以有效改善冰温保鲜牛肉的品质变化，延长保鲜时间。

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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

国家公益性行业（农业）科研专项（201303083）；天津市高等学校创新团队培养计划（TD12-5049）

赵菲（1989—），女，硕士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：1475020045@qq.com

*通信作者：关文强（1974—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：gwq18@163.com