超高压在冷藏肉类产品贮藏保鲜中的应用研究进展

张根生 孙维宝 岳晓霞 刘欣慈 徐帆

摘 要：超高压加工是一个物理过程，对食品中的维生素、色素和风味物质等小分子化合物无明显影响，从而可以较好地保持食品原有的营养。本文旨在探讨超高压技术在冷藏肉类产品贮藏保鲜中的应用现状及前景，分别对超高压在冷藏肉类产品的杀菌、抑酶、抗氧化以及其对冷藏肉类产品颜色、亮度和风味保持方面的应用进行阐述，分析存在的问题，为超高压技术在冷藏肉类产品贮藏保鲜方面的进一步研究提供参考。

关键词：冷藏肉类产品;贮藏保鲜;超高压加工;研究进展

Abstract： Ultra-high pressure processing is a physical process， which has no obvious effects on small molecule compounds such as vitamins， pigments and flavor substances in foods. Therefore， it can mostly maintain the nutrition of foods. The purpose of this review is to discuss the current status of the application of ultra-high pressure technology in the preservation of chilled meat products and to offer an outlook for future development. It describes the application of ultra-high pressure processing in sterilization， enzyme inhibition， lipid oxidation inhibition， and appearance and flavor preservation of chilled meat products. Besides， it illustrates the existing problems in order to provide reference for further research on ultra-high pressure technology in the preservation of chilled meat products.

Keywords： chilled meat products; preservation; ultra-high pressure processing; progress

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201105-260

中图分类号：TS251.1                                       文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）11-0084-05

冷藏肉类产品是指在冷藏条件下贮藏的以猪肉、牛肉、羊肉等畜肉以及家禽肉为原料经加工或未经加工制成的成品及半成品。冷藏肉类产品营养价值很高，极易受到微生物污染而发生腐败变质，使其感官品质下降，失去原有的营养价值，并且影响其食用安全性[1]。随着近几年消费者对食品营养与健康更加注重，人们对冷藏肉类产品的品质要求也越来越高，而冷藏肉类产品的贮藏保鲜一直是制约冷藏肉类产品加工行业发展的一个重要因素。因此，找到安全、高效的冷藏肉类产品贮藏保鲜方法十分必要[2-3]。

超高压加工技术最早应用在食品工业中是在19世纪末的美国，1899年超高压被应用到牛乳杀菌中，20世纪末日本在果酱和酱汁的加工中开始使用超高压加工技术。目前超高压加工技术主要应用在食品的抑菌、杀菌和改性等方面。食品超高压杀菌技术是在常温或低温（低于100 ℃）下，以水或其他液体作为传递压力的介质，对超高压容器内的食品施加100～1 000 MPa的压力，达到杀菌目的。超高压处理作为一种冷杀菌技术，是近年来新兴的一种杀菌保鲜技术，它可以在保持食品品质的基础上钝化冷藏肉类产品本身的酶活力，杀灭其中的微生物，以此延长产品货架期[4-6]。研究发现，使用超高压技术处理冷藏肉类产品时可以提升肉的亮度值（L*），控制冷藏肉类产品的脂肪氧化速率，保持冷藏肉类产品的风味等[7-8]。本文旨在探讨超高压加工技术在冷藏肉类产品贮藏保鲜中的应用研究现状，为超高压加工技术在冷藏肉類产品贮藏保鲜中的进一步应用提供参考。

1 超高压加工技术延长冷藏肉类产品贮藏期研究进展

1.1 超高压加工技术在冷藏肉类产品加工中的杀菌作用

超高压可以造成微生物的形态与结构改变，影响其生物化学反应，同时使细胞膜和细胞壁被破坏，从而影响微生物原有的生理活性机能，甚至发生不可逆变化，降低微生物数量。此外超高压还能通过抑制微生物的酶活性来达到灭菌作用，微生物中的酶失活或变性，会使微生物的各种代谢受到很大影响，进而导致微生物死亡[9]。

陈井旺等[10]发现，超高压处理可以通过影响酶蛋白的三级结构进而影响其催化活性，使微生物受到抑制。Masooma等[11]也发现，在大于400 MPa压力下，微生物酶活性会受到抑制。此外，Ates等[12]用400 MPa的压力处理李斯特菌5 min后，其数量从5 （lg（CFU/mL））降低到检测限以下。李楠等[13]在5～15 min内分别使用150～450 MPa的压力对冰鲜鸡肉进行高压处理，并对处理后的鸡肉进行保鲜效果对比，结果发现，当使用250 MPa压力处理10 min时杀菌保鲜效果较好。

常江等[14]分别对冷鲜肉使用200、500 MPa的压力进行处理，经过15 d的贮藏期后，发现使用500 MPa压力处理的冷鲜肉菌落总数明显低于200 MPa压力处理冷鲜肉，且属于国家规定的一级鲜肉。Wang等[15]通过实验证明，400～600 MPa的压力范围对延长冷藏牛肉制品的保质期和安全性有效。

虽然200～600 MPa超高压能够杀灭大部分微生物，但由于部分革兰氏阳性菌或有芽孢的细菌耐压性较强，需要较高的压力才能将其杀灭，而过高的压力又会对冷藏肉类产品的外观和质地造成不良影响，影响保鲜效果，所以要想取得理想的保鲜效果就需要采用合适的处理方法协同超高压进行杀菌处理[16-17]。Lebow[18]、Rao Lei[19]等通过向冷熏鲑鱼制品中添加适量的乳酸链球菌素（Nisin）与超高压协同使用，发现在Nisin的协同作用下革兰氏阳性菌在较低压力下就可以被有效杀灭。Gao Yulong等[20]的实验也验证了这个结果，用超高压与Nisin协同作用，观察梭状芽孢杆菌的灭活情况，结果发现，超高压与Nisin协同作用可使梭状芽孢杆菌数量减少约6 （lg（CFU/mL）），与未使用Nisin处理组有显著差异。Rodriguez等[21]利用300 MPa的超高压处理冰鲜鸡肉，并将其采用气调包装（30% CO2+70% N2），该方法是利用高含量的CO2抑制微生物生长，再用高含量的惰性气体保持鲜肉色泽来辅助超高压进行杀菌保鲜作用，结果表明，冰鲜鸡肉的货架期延长至28 d，而未经处理的冰鲜鸡肉货架期仅为3～5 d。

总之，采用200～600 MPa压力对冷藏肉类产品处理具有很好的杀菌效果，但对芽孢杆菌杀灭效果不理想，因此需要使用天然抗生素或气调包装等方法与其协同作用，来达到最佳的杀菌效果。

1.2 超高压加工技术在冷藏肉类产品加工中的酶活抑制作用

冷藏肉类产品在贮藏保鲜的过程中，除了微生物作用而导致的腐败外，自身内源酶的生化反应也很重要[22]。

由于内源酶和细菌的共同作用，冷藏肉类产品中的蛋白质会分解成氨及胺类等碱性含氮物质，即挥发性盐基氮，此类物质具有挥发性，进而使冷藏肉类产品发生腐败变质。酶的化学本质是蛋白质，其生物活性中心是由分子的三维结构产生的，超高压处理会使冷藏肉和肉制品蛋白质的结构发生改变，当维持蛋白质三级结构的氢键等被破坏，酶的活性就会降低甚至失活，从而起到抑制酶活性的作用[23-24]。Yaldagard等[25]发现，使用超过300 MPa压力处理会使冷藏牛肉中蛋白酶的低聚蛋白发生不可逆解离，同时酶的活性位点构象也会发生改变，此时蛋白酶会发生不可逆变性。另有学者研究发现，酶的辅助因子与酶的结合也会在超高压条件下发生改变，当压力较高时，辅助因子会加速游离出来，从而导致酶失活[26]。

不过也有学者研究发现，超高压处理冷藏肉类产品时，如果使用低于250 MPa的压力，不仅不会抑制酶活性反而还会对酶活性有促进作用[27]。如张瑜等[28]发现，200 MPa处理冷藏猪肉制品时，酶的活性高于常压处理。李秀霞等[29]的研究也证实了这一观点，当压力小于250 MPa时，冷鲜虾肉中的多酚氧化酶活性高于常压处理。

综上所述，采用300 MPa以上的压力处理冷藏肉类产品可以有效抑制内源酶活性，但当超高压处理压力小于250 MPa时，反而会对酶活性有促进作用。因此，使用超高压处理抑制冷藏肉类产品自身酶活性时要考虑压力对酶活性的影响，选择合适的压力非常重要。

1.3 超高压加工技术在冷藏肉类产品加工中的抑制脂肪氧化作用

脂肪氧化又称脂肪酸败，脂肪酸败会使冷藏肉类产品的硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值升高，TBARs值是判断肉制品新鲜程度的重要指标，TBARs值越高代表肉类腐败程度越高，新鲜度越差。新鲜肉类产品的TBARs值几乎为零，而贮存2～3 d后冷藏肉类产品的TBARs值会迅速上升至0.6 mg/kg以上，使其接近腐败变质;相同贮藏时间下，使用250～300 MPa压力处理冷藏肉类产品，其TBARs值仅为0.2 mg/kg[30]。Teixeira等[31]研究发现，短时间内用300 MPa超高压对鱼肉进行处理，鱼肉的自动氧化反应不明显，超高压处理后的样品TBARs值上升趋势明显缓于未使用超高压处理的样品。巩雪等[32]发现，经过超高压处理后的扇贝肉贮藏期间TBARs值增长速率会显著下降。此外郭向莹等[33]的研究也发现，当超高压处理压力低于200 MPa时，鸡肉TBARs值变化不大;当使用300 MPa压力时，TBARs值较小，而当压力超过400 MPa时，脂肪氧化速率开始加快，说明在200～400 MPa压力范围内，超高压对低温鸡肉脂肪氧化的影响不大。但也有学者研究表明，冷藏肉类产品在经过长时间大于300 MPa的超高压处理后反而容易引发脂肪氧化[34]，导致冷藏肉类产品品质下降。Simonin等[35]研究指出，当壓力大于300 MPa时，超高压处理会加快冷藏猪肉制品的脂肪氧化速率。Buckow等[36]发现，肌红蛋白含量较高的肌肉在较高压力下可能会加速脂肪氧化，这对冷藏肉类产品的贮藏保鲜造成了困难。Bajovic等[37]研究认为，可在使用超高压处理冷藏牛肉制品时加入天然抗氧化剂、金属螯合剂和复合保鲜剂等物质，或使用真空包装、气调包装和抗氧化活性包装等方法延缓脂肪氧化。Gallo等[38]的研究也证明，添加天然抗氧化剂可以延缓较高压力处理冷藏鸡肉制品时发生的脂肪氧化。Orlien等[34]将鸡胸肉300、400、500、600、700、800 MPa处理5 min或10 min后，置于5 ℃贮藏2 周，结果发现，800 MPa处理10 min可促进脂质氧化，600 、700 MPa压力下可抑制氧化。Bolumar等[39]的实验结果与之相对应，他们将经过高压加工处理的鸡肉饼放入添加抗氧化剂活性物的包装，经过一段时间观察发现，与对照组相比，使用抗氧化剂活性物包装的鸡肉饼氧化程度较低，氧化速率较慢。Marcos等[40]的研究表明，将抗氧化剂和复合保鲜剂添加入包装中再用高压处理牛肉发酵香肠，比直接将抗氧化剂和复合保鲜剂添加入牛肉发酵香肠包装中的效果要好，其抗菌和抗氧化活性也更高。

采用200～400 MPa的超高压处理冷藏肉类产品，能够在一定程度上延缓脂肪的氧化速率。但当使用的压力超过400 MPa时脂肪氧化速率明显加快，导致贮藏保鲜效果变差。因此，采用超高压处理冷藏肉类产品抑制脂肪氧化时，选择合适的压力和添加抗氧化剂及复合保鲜剂尤为重要。

2 超高压加工技术保持冷藏肉类产品新鲜品质的研究进展

2.1 超高压加工技术对冷藏肉类产品颜色和L*的影响

冷藏肉类产品的颜色和L*对于肉的营养价值和风味并没有太大影响，但是冷藏肉类产品新鲜度评价的重要指标。肉类的颜色主要取决于肉中肌红蛋白的含量和状态，肌红蛋白中铁离子的状态会对肌肉的颜色产生影响，冷藏肉类产品L*下降可能是由于亚铁肌红蛋白氧化变成高铁肌红蛋白造成[41]。丛懿洁[42]研究发现，对猪肉进行超高压保鲜处理时，随着压力的增加，猪肉L*逐渐增加，当使用100～200 MPa压力时肉的红度值（a*）也逐渐提高，此时可能是因为在施加小于200 MPa的压力时能够激活肉中的高铁肌红蛋白还原酶，将高铁肌红蛋白还原成氧合肌红蛋白，使a*增加，但当压力大于200 MPa时猪肉a*略有下降。施忠芬等[43]的研究也表明，高压处理会使冷藏牛肉产品的颜色发生改变。在某些条件下，冷藏肉类产品经过高压处理后L*会升高，其中a*会随着压力的增加变弱或增强。Tintchev等[44]研究结果表明，经过300 MPa高压处理的冷藏羊肉L*增加，a*下降。Jung等[45]的研究也有类似结论，使用200 MPa压力处理牛肉时，牛肉L*逐渐增加，当压力上升到300～400 MPa时L*基本保持稳定，此时牛肉的红色变淡。Ma Hanjun等[46]在对牛肉进行高压处理时发现，随着压力的逐渐升高，肉的L*也会随之提高，但a*会逐渐下降，经过不断高压处理，肉的颜色会逐渐变成暗红色或棕色。同时Wang等[47]发现，在冷藏猪肉中加入适量的盐可以掩盖过高压力处理下部分生肉颜色变淡的现象。王国栋[48]的研究也证实了这一观点，用较高压力处理牛肉时会对肉的颜色产生影响，但加入盐后肉的颜色受高压的影响变的很小。

超高压处理冷藏肉类产品时，压力的大小与冷藏肉类产品的颜色和L*有着紧密关系，当使用的压力为200～400 MPa时，提高了冷藏肉类产品的L*，但a*下降，可通过加入少量食盐减小高压处理对肉a*的影响。

2.2 超高压加工技术对冷藏肉类产品风味的影响

风味也是评价冷藏肉类产品新鲜度的重要品质之一，保持良好的风味对冷藏肉类产品的贮藏保鲜十分重要[49]。超高压加工处理能激发肉中的蛋白水解反应，影响肌原纤维蛋白，提高肉嫩度，提升肉的風味，这可能是由于溶菌酶分解及相应的组织蛋白酶释放[50-52]。铃木敦土[53]的研究表明，当使用300 MPa压力处理牛肉时，牛肉中的蛋白质会加速分解为氨基酸和多肽等物质，此时牛肉中肌苷酸的含量也有所增加，其风味相应提升。Clariana等[54]的研究也有相同的结论，使用高压处理后兔肉的肌苷酸含量上升，肉的风味提升。Garcia等[55]通过研究压力处理下肉类蛋白质的变化情况发现，高压可以促进蛋白质的解聚，释放出氨基酸，这有助于提升冷藏肉类产品的风味，增强保鲜效果。另外还有部分学者对超高压引起的挥发性物质释放和游离脂肪酸增加等导致的风味提升进行研究。如岳志国[56]在研究超高压处理对羊肉风味物质的影响时发现，超高压处理使羊肉中几种对香味有重要作用的游离脂肪酸含量增加，这使得羊肉的风味有所提升。Rivas-Ca?edo等[57]的实验还发现，与未经处理的对照组相比，经超高压处理的猪肉切片中挥发性风味物质含量有所增加。另外白艳红等[58]研究发现，羊肉经过400 MPa压力处理后，会产生少量的蒸煮香味。这些研究证明超高压处理可以使冷藏肉类产品中的挥发性物质含量增加，促进风味提升[59-60]。

综上，采用300～400 MPa超高压处理冷藏肉类产品时，能够有效提升冷藏肉类产品的风味，体现了超高压技术在冷藏肉类产品贮藏保鲜中的应用优势。

3 结 语

冷藏肉类产品采用200～600 MPa超高压处理具有很好的杀菌效果，但超高压处理压力对冷藏肉类产品的蛋白酶活性、脂肪氧化速率、颜色与L*、风味有一定影响，将超高压处理应用于冷藏肉类产品贮藏保鲜时，综合考虑采用300～400 MPa高压效果较好。

超高压加工在冷藏肉类产品贮藏保鲜应用方面具有一定的优势，但目前对超高压处理冷藏肉类产品贮藏保鲜的研究还不够全面，此外，由于超高压装置成本和能耗较高，不利于一般食品工厂的工业化推广。因此，还需要进一步研究冷藏肉类产品栅栏保鲜技术协同超高压杀菌保鲜方法，完善超高压贮藏保鲜技术，降低超高压技术成本。相信随着研究的不断深入，超高压加工在冷藏肉类产品贮藏保鲜中的应用将会成为超高压技术未来发展的重要方向之一。

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