肉及肉制品氧化控制方法研究进展

徐海菊，周 兵

（1.台州科技职业学院，浙江 台州 318020；2.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128）

我国肉品总产量已占世界总产量的1/3，2020年我国肉类产量达7 639.00万t[1-2]。随着肉制品行业的飞速发展，肉及肉制品的品质控制越来越受到重视。肉及肉制品的氧化是影响肉品质的一个主要因素，主要包括脂肪氧化和蛋白质氧化[3]。脂肪氧化原理示意图如图1所示，脂肪氧化主要为自动氧化、酶促氧化和光氧化3种途径，肉制品氧化最主要的途径为其不饱和脂肪酸受内外因素影响后，发生自动氧化生成氢过氧化物，再分解成醛、酮及低级脂肪酸等物质。适度的脂肪氧化能促进肉制品的风味形成[4]，但过量的氧化作用会导致肉制品不良风味的产生，导致质地、营养和食用安全性降低，且影响人体健康[5-7]。脂肪氧化的自由基产物会诱导蛋白质氧化的发生，故脂肪氧化通常伴随着蛋白质氧化，蛋白质氧化原理示意图如图2所示。蛋白质的氧化定义为一种共价键修饰作用，对蛋白质分子结构造成破坏，引起蛋白质氨基酸侧链被修饰、蛋白质多肽链的断裂和蛋白质分子间的交联聚合等反应，造成氨基酸的损失和蛋白质或肽链结构的改变，导致蛋白质生物功能的丧失[8]，从而对肌肉蛋白的营养性质、功能性质产生影响，最终导致肉及肉制品的品质下降[9]。并且，发生了蛋白质氧化的肉在胃肠消化时会引起肠道菌群的失调、局部病理状况的发生和肠道组织的氧化还原状态改变，其中的高级蛋白质氧化产物还会通过促进组织损伤从而推动炎症性肠病的进展[10-12]。因此，控制肉及肉制品中脂肪和蛋白质的氧化是一个亟待解决的问题。

图1 脂肪氧化原理示意图[13]Fig.1 Schematic diagramof fat oxidation

图2 蛋白质氧化原理示意图[14]Fig.2 Schematic diagramof protein oxidation

脂肪氧化的底物包括不饱和脂肪酸、氧以及促氧化的化学物质。不饱和脂肪酸的氧化通常以自动氧化的方式进行，遵循自由基链式反应的机制，其包括诱导期、传播期和终止期，最终生成包括氢过氧化物在内的一系列物质[5]。丙二醛是脂肪的二级氧化产物，其含量（硫代巴比妥酸反应物，Thiobarbituric acid reactive substance，TBARS值）能够侧面表征脂肪的氧化程度。蛋白氧化的机理和脂肪氧化一样是自由基链式反应，包括起始、延伸、终止3个阶段，氨基酸侧链被氧化修饰，进一步造成肽链的断裂以及蛋白聚集等变化[7]。羰基含量是表征蛋白质氧化的标志性产物之一，肉色红度值（a*）的高低也表示肉中血红蛋白、肌红蛋白的氧化程度。研究显示，通过控制氧和促氧化因素的介入，可减少自由基链式反应的发生，从而控制肉制品的氧化[7]。影响肉及肉制品氧化的因素有很多，如畜禽品种、养殖过程、饲养条件、饲料配方、储藏方法和加工方法等因素。故可从肉品储藏和加工过程两个方面来控制肉及肉制品中脂肪和蛋白质的氧化，为生产健康和更高品质的肉及肉制品提供理论指导。

1 储藏期间控制肉及肉制品氧化的方法

在储藏过程中控制肉及肉制品氧化的关键是减少与氧化因素的接触，避免氧自由基的产生和减少脂肪和蛋白质自由基链式反应的发生。因此合适的包装方式是抑制肉制品氧化的关键步骤之一，不同的包装方式及其气体成分也会影响肉制品的氧化程度。对于冷藏鲜肉而言，较低的冷藏温度能够减小鲜肉的脂肪和蛋白质氧化程度，保持较好的品质。对于冻藏的肉及肉制品而言，不仅需要保持较低的冻藏温度，还需保持温度的稳定，避免温度的波动，造成冻融循环，从而促进肉及肉制品脂肪和蛋白质的氧化。

1.1 采用包装方式控制氧化

1.1.1 真空包装

真空包装是肉及肉制品常用的一种包装方式。真空包装通过抽离空气，减少氧自由基的产生来控制氧化，也抑制了好氧微生物的生长繁殖。对于鲜肉来说，其真空包装方式可分为真空收缩包装、真空热成型包装和真空贴体包装[15]。Lorenzo等[16]和Gómez等[17]研究了不同包装对新鲜驴肉的影响，相比较于直接包装、高氧包装（80%O2+20%CO2）和低氧包装（30%O2+70%CO2），真空包装下的驴肉在2℃下储藏14 d后，仍无异味，具有较好的色泽，红度值增加，TBARS值和羰基值较低，表明真空包装能够抑制鲜肉的脂肪和蛋白质氧化，从而稳定冷鲜肉的色泽和延长货架期。对于如风干肠[18]、卤制牦牛肉[19]和腌制大黄鱼片[20]等肉制品进行真空包装，也能够抑制其脂肪和蛋白质的氧化。

1.1.2 气调包装

气调包装是通过在包装内充入一定的混和气体置换出包装容器内的空气，破坏或改变微生物赖以生存和繁殖的条件，从而达到鲜肉保鲜防腐和控制肉及肉制品氧化的目的[21]。气调包装分为含氧包装和其他气体包装。

1.1.2.1 含氧包装

相较于真空包装，鲜肉在高氧气调包装下的蛋白质氧化、钙蛋白酶活化和蛋白质水解的程度更大[22]，高氧气调包装系统可诱导鲜肉中脂质和肌红蛋白的氧化及蛋白质聚合[23]。但也有研究表明：高氧气调包装可以有效保持冷鲜肉色泽及其持水能力，当气调包装中O2∶CO2∶N2气体比例为7∶2∶1时，冷鲜猪肉获得较好的色泽和较高的持水力[24]。对于肉制品来说，含氧包装会促进脂肪和蛋白质的氧化，应避免使用含氧包装[25]。

1.1.2.2 其他气体包装

二氧化碳可溶于食品的水相和油相，导致碳酸的生成和食品的酸化，从而产生抗菌性并被广泛用于鲜肉的保鲜中[26]。此外，诸如氩气（Ar）和一氧化二氮（N2O）等新型气体在欧盟也被批准用于食品中使用，Pinheiro等[27]研究了空气（20.8%O2+79.2%N2）、氮气和二氧化碳混合气体（30%CO2+70%N2）、一氧化二氮和二氧化碳混合气体（30%CO2+70%N2O）、氩气和二氧化碳混合气体（30%CO2+70%Ar）4种气体成分对沙丁鱼储藏过程中氧化的影响情况。结果表明，不含氧的包装方式显著抑制了氧化过程，在储藏过程中，相较于其他混合气体包装方式，氩气和二氧化碳混合气体（30%CO2+70%Ar）包装的沙丁鱼感官品质最好。

美国食品和药品监督管理局已批准在鲜肉的初始包装中使用CO[28]。CO是一种酶抑制剂，不仅可以延迟肌红蛋白的氧化，还可与肌红蛋白结合形成具有稳定樱桃红色的亚硝基肌红蛋白。陈韬等[29]用不同浓度的CO混合气体对猪肉进行气调包装，发现与无氧组相比，CO和O2的共同存在可以使肉色更加自然，气体配比0.4%CO+24%O2+50%CO2+25.6%N2能够改善冷却肉的肉色。

1.1.3 活性包装

活性包装是指一种具有附加功能的食品包装，大致可分为添加吸收剂或释放剂和涂膜保鲜两类。在包装袋内加入各种气体吸收剂或释放剂：如在鲜肉包装中加入CO2释放剂维持CO2浓度来保鲜；在肉制品的包装中，可添加铁粉或氯化亚铁等氧吸收剂来减少氧气含量，从而减少脂肪和蛋白质的氧化[30]。涂膜保鲜主要是用于鲜肉的保鲜，通过在鲜肉的表面覆盖一层添加了活性物质的可食用膜，从而改变鲜肉表面的环境来维持鲜肉品质，抑制鲜肉的脂质和蛋白质的氧化，同时也能抑制鲜肉中微生物的繁殖，延长鲜肉的货架期[31]。

1.1.3.1 添加吸收剂或释放剂

附着在食品包装袋内添加剂的种类可分为吸收型和释放型，多以小袋或衬垫的形式添加[31]。吸收型可通过添加一些吸附剂来改善包装内的气体成分，吸收氧气和吸收水分等。对于肉制品而言，可保持肉干、肉脯类肉制品在储藏期间的干燥，从而抑制微生物的生长，保持产品的脆度等品质。常见的干燥剂有沸石、膨润土、山梨糖醇、氯化钙、聚（丙烯酸）钠盐等。

释放型活性包装主要有释放乙醇、CO2和生物抗菌活性物质等类型[30]。对于肉而言，CO2会溶解在肉中，从而造成含量的下降，为此，活性包装能释放一定量的CO2来维持CO2在包装内含量的稳定，如碳酸氢钠和柠檬酸混合袋等方式，从而更好地进行鲜肉的保鲜。

1.1.3.2 涂膜包装

可食用薄膜包装或涂层融合了食品保鲜和绿色包装的概念，广泛用于鲜肉的包装和保存中。这种利用可生物降解材料（多糖、蛋白等）制成的可食用涂膜，通过控制水分和氧气的穿透，来防止鲜肉水分的流失、褪色、油脂氧化、产生异味，从而延长鲜肉的货架期，并赋予肉、鱼及其衍生产品功能性[32-33]。

Liu等[34]通过改变壳聚糖膜的理化性质，研究其对肉的保护作用，结果表明，对于冷冻肉，壳聚糖膜包装的猪肉与低密度聚乙烯薄膜和空白样品相比，显著抑制了脂肪的氧化程度。壳聚糖和羟丙基甲基纤维素组成的涂层能提高猪肉片在冷藏14 d内的氧化稳定性[35]。将含甜菜素纳米脂质体的壳聚糖纳米纤维/氧化锌纳米/明胶复合膜应用于牛肉包装中，可控制牛肉脂质氧化、pH和色泽的变化[36]。为了增强食用膜的功能特性，通常会在膜中添加一定的抗氧化成分。Vital等[37]研究发现，以含有天然抗氧化剂（迷迭香和牛至精油）的海藻酸盐为基础的可食用涂层降低了肉的脂肪氧化，涂层以牛至精油最为有效（降低46.81%的脂质氧化）。此外将石榴皮提取物、百里香挥发油[38]、水提物（生姜、洋葱和大蒜）[39]、辣椒提取物[40]等具有良好抗氧化活性的物质添加到可食用膜中，可延长肉类货架期，减少鲜肉氧化。

1.2 降低冷藏期间的温度

温度影响着化学反应的速度，所以储藏期间的温度也是影响肉制品氧化的关键因素。将刚宰杀的兔肉放在不同的温度（4、15、25℃）条件下储藏，发现4℃低温条件下储藏的兔肉颜色维持的时间比较长久，同时低温也抑制了兔肉的氧化作用，TBARS值较小[41]。因此，在冷藏期间保持较低的温度能有效减少蛋白质和脂肪的氧化。

1.3 保持冻藏期间温度的稳定

在冻藏肉及肉制品过程中，较低的冻藏温度能减少脂肪氧化。将黄鳍金枪鱼背部在不同温度（-18、-25、-55℃）下冻藏，结果表明，冻藏温度越低，a*值和脂肪氧化值变化越小，肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白的量越少[42]。在冻藏过程中，不仅需要控制冻藏的温度，还需要严格控制温度波动，因为温度的波动会发生冻融循环，而冻融循环会增加肉的氧化程度。李婉竹[43]研究了多次冻融对牦牛肉品质及其蛋白质氧化的影响，发现随着冻融次数的增加，蛋白质氧化程度加强，牦牛肉保水性降低，蛋白质抗氧化能力显著降低。对于鲜肉来说，冻融变化可能是因为大冰晶的形成会破坏细胞膜，引起细胞内外溶质的改变，从而使细胞内离子强度增加，引起蛋白质变性。反复冻融对牛肉蛋白质氧化及食用品质也有影响，反复冻融引起羰基的增加和巯基减少，促进了蛋白质氧化，降低了牛肉的嫩度和持水力[44]，造成TBARS值升高[45]。反复冻融循环会增加鸡胸肉脂质和蛋白质氧化，降低持水能力和肉鸡胸脯肉色泽稳定性[46]，也会影响山羊肉中的蛋白质消化和脂肪分解[47]。

对于肉制品来说，在多次反复冻融金枪鱼肉的过程中，盐渍金枪鱼肉更容易发生变色和脂质氧化[48]。因此需保持稳定的储藏温度，避免反复冻融促进肉制品脂质和蛋白质的氧化作用[49-50]。此外，冻融蛋白（一种存在于许多耐寒生物系统中的耐应激蛋白，具有热滞后活性）能够抑制多次冻融循环肉饼中的蛋白质和脂质氧化，表明冻融蛋白在冻藏肉制品中具有潜在作用[51]。

2 加工过程控制肉及肉制品氧化的方法

2.1 采用加工方式控制氧化进程

不同的加工方式会造成肉及肉制品不同程度的氧化。有些加工技术会加大与氧气的接触或者进行热处理从而加速肉制品的氧化，有些加工方式会减少与空气接触，从而减少肉和肉制品的氧化。

2.1.1 腌制方式

对于鲜肉来说，不同的腌制方式有不同的氧化作用。在鸭肉的腌制过程中，与静态腌制和脉冲变压腌制相比，真空滚揉腌制鸭肉的总巯基含量和α-螺旋的百分比较高，TBARS值、羰基和二硫键含量较低，这可能是因为真空滚揉过程中肉制品的腌制是在真空下进行，所以真空滚揉降低了蛋白质和脂类物质的氧化[52]。超声波腌制处理猪里脊肉能够让其获得较好的色泽和质构特性[53]。需要注意的是，可能由于细胞膜被破坏，铁离子从生物分子中释放和对抗氧化酶的抑制作用，盐（氯化钠）会促进肉制品中脂质氧化[54]，可通过添加替代物（如氯化钾），或结合风味增强剂（如咸味肽[55]）等方式来减少盐的添加，从而抑制盐促氧化作用[8]。

2.1.2 干燥方式

对于肉制品来说，不同的干燥方式会造成不同程度的氧化程度。在腊肉的制作过程中，相较于烘烤干燥，自然风干有利于减缓脂质氧化和促进风味脂肪酸的形成[56]。在自然、冷风、冷冻、冷风-热风联合和热泵5种干燥方式对封鳊鱼品质特性影响的研究中发现，冷冻干燥封鳊鱼的脂肪氧化和腐败程度最低，冷风干燥的脂肪氧化和腐败程度仅高于冷冻干燥，热泵干燥的脂肪氧化程度较高，联合干燥的腐败最严重[57]。在仿天然风干和烘烤干燥加工腌腊草鱼的研究中发现，与仿天然风干燥比较，烘烤干燥产品的酸价更低，过氧化值及TBARS值显著升高[58]。李宇辉等[59]分别在20℃48 h、40℃20 h、50℃12 h、60℃8 h的条件下制作风干牛肉，结果表明，20℃和40℃干燥温度制备牛肉干的TBARS值显著低于50℃和60℃干燥的温度，说明干燥温度对牛肉干脂肪氧化有一定影响。因此，在干燥过程中使用较低的处理温度能够减少脂肪的氧化情况，如采用冷冻干燥、冷风干燥等方式。

2.1.3 超高压处理方式

对于鲜肉而言，超高压处理（150、300 MPa，20℃下15 min）猪肉后，酸性和中性脂肪酶活性和游离脂肪酸含量下降，脂肪氧合酶活性和TBARS值升高[60]。对于肉制品而言，高压处理金华火腿会增加脂质和蛋白质的氧化[61]。高压处理肉类会加速氧化，并在随后的热处理过程中促进自由基的形成，有研究得出结论，在超过350 MPa的压力下处理对肉类都有促进氧化作用[62]。因此，在有必要对肉及肉制品进行高压处理时，从控制肉及肉制品氧化程度来说，压力不宜超过350 MPa。

2.1.4 辐照处理方式

一定的电离辐射处理会促进脂质氧化，特别是在辐射后暴露在氧气中储存时，会诱发肉品异味的发展[63]。但辐照处理对于肉及肉制品的作用是不同的。在用电子束照射冷鲜猪肉时，随着辐照剂量的增加（1.9、3.8、5.6 kGy），其脂肪氧化程度未发生显著变化[64]，可能是因为鲜肉具有抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等）和非酶抗氧化物质（如生育酚、肌肽、类胡萝卜素等）等自身抗氧化物质，从而脂肪未发生显著氧化。在处理肉制品时，如在辐照处理真空包装的牛肉干中，随着辐照剂量的增加（0、0.5、1.5、3、4、6 kGy），牛肉干的脂肪氧化程度升高，当辐照剂量增加到8 kGy时，辐照可能诱导食品中的物质产生自由基，使氧化程度加剧[65]。表明辐照处理对于鲜肉与肉制品的促氧化作用是不一样的。

2.1.5 其他加工方式

在处理肉制品时，使用快速油炸工艺和湿热蒸汽对流工艺进行鸡肉排的制作，两种方式制作的鸡肉排的氧化参数没有显著差异[66]。在处理鲜肉时，高压脉冲电场处理鸡肉不会引起脂肪和蛋白质的氧化[67]，但采用低温等离子体冷杀菌设备处理生鲜猪肉使脂质更容易发生氧化[68]。不同的加工方式对脂肪氧化会带来不同的影响，因此采用新加工方式前需评估此加工方式对肉制品氧化的影响。

2.2 添加天然抗氧化剂抑制氧化进程

天然抗氧化剂广泛分布于自然界中，具有安全、高效等优点，在肉及肉制品的加工过程中，可通过添加天然抗氧化剂来清除自由基及络合金属离子，从而有效抑制肉及肉制品氧化[69]。近年来植物提取物在肉及肉制品中抗氧化的应用进展如表1所示。

表1 植物提取物在肉制品中抗氧化的应用Table 1 Application of plant extractsin anti-oxidation of meat products

天然抗氧化剂可以从果蔬中提取出来，Ganhao等[70]在汉堡的猪肉馅饼中添加了占总质量3%的杨梅果、山楂、狗玫瑰和黑莓的提取物，使用荧光光谱法通过色氨酸的损失来评估蛋白质氧化以及特定蛋白质羰基R-氨基己二酸和γ-谷氨酸的形成，发现富含酚类物质的水果提取物可保护色氨酸残基免受氧化，在烹饪和随后的冷藏过程中抑制了汉堡肉饼中以上两种蛋白质羰基的形成。天然抗氧化剂还可以从果蔬的非食用部分中提取出来，实现资源的充分利用。有研究指出，牛油果副产物（种子和果皮）[71]、石榴皮提取物[72]和香蕉皮多酚[73]能够抑制肉及肉制品在储藏期间TBARS值的增加。此外，核桃瓣膜的提取物对羊肉具有良好的保鲜作用[74]。

天然抗氧化剂也可从草本植物中提取出来。在山羊肉饼中添加菊花提取物，能够减少冷藏9 d后山羊肉饼的脂质和蛋白质氧化程度[75]，而对羊肉饼的颜色和感官评价无影响，并且菊花提取物含量升高后对抗脂质氧化和蛋白质氧化的作用更有效。丁香提取物[76]、迷迭香提取物[77]与壳聚糖的组合对肉及肉制品的氧化酸败提供了较好的抗氧化保护，还可能具有协同作用[81]。低添加量（0.5%）的芥菜籽粉末能有效抑制猪肉中氧甾醇的形成，添加芥菜籽粉末后可能在肉类产品热处理过程中产生了酚类化合物，从而使烹煮肉中胆固醇氧化产物的浓度较低[78]。部分具有调味功能的草本提取物也具有一定的抗氧化功能。在生产腌腊制品时，添加烟熏液不仅能带来烟熏风味，还能为肉制品提供较强的抗氧化能力。烟熏液的抗氧化能力主要来源于其中的如愈创木酚等酚类物质，Soares等[79]测试了烟熏液的抗氧化能力，对DPPH自由基清除能力的IC50为0.24 mg/mL，表明了烟熏液具有较好的抗氧化能力。香辛料也能提供一定的抗氧化能力，桂皮提取物能有效抑制中式香肠中TBARS值和羰基值的升高，改善香肠品质[80]。茶叶中的茶黄素和脂溶性茶多酚在牛肉棒中均具有较好的抗油脂氧化作用[82-83]。

2.3 采用烹饪方式控制氧化进程

当产品到达消费者端时，肉制品的氧化也受烹饪方式的影响，因烹饪加工时不同的温度和介质等原因，不同的烹饪方式会造成肉制品不同程度的氧化。在烹饪羊肉时[84]，蒸制和煮制处理较煎制、炸制和微波的硬度、剪切力和咀嚼性小，肉色良好，食用品质较高，且羊肉蛋白质氧化指标变化程度最小，而煎制和炸制处理加剧了羊肉蛋白质的氧化，蛋白质羰基含量比对照组蛋白羰基含量增加了近6倍。

在烹饪猪背阔肌时，烧烤、煎炸、微波和烘烤这些烹饪方式能够显著诱导脂质氧化，己醛值升高和胆固醇氧化。在这些方式中，烘烤对脂质氧化的影响最小[85]。Soladoye等[86]分别用微波炉和煎锅烹饪培根片，微波烹饪产生的脂质氧化产物和杂环胺更少。但与煎锅烹饪相比，微波烹饪会生成更多的蛋白质氧化产物。Danowska-Oziewicz等[87]使用传统的油炸、微波炉（微波+烧烤）、热风射流和蒸汽对流烤箱（热风+30%蒸汽）对肉饼进行烹饪，结果表明，油炸和热风射流组的猪肉饼脂质氧化程度最高，微波烤肉组脂肪氧化程度最低。

3 小结

近年来，研究者们逐渐认识到脂肪和蛋白质氧化对肉及肉制品品质的影响，肉及肉制品氧化的控制成为研究关注的热点。气调包装和活性包装技术能够限制氧分子的含量，从而避免产生活性氧等自由基对脂肪和蛋白质进行氧化；降低冷藏温度和稳定冻藏的温度也能够减少丙二醛和蛋白质羰基的含量；抗氧化剂的加入能够阻止自由基的传递，从而抑制氧化的发展，有些抗氧化剂还能赋予肉及肉制品一定的风味；当肉及肉制品到达消费者端时，不同的烹饪方式能够造成肉制品不同程度的氧化，蒸制和微波加热烹饪方式能够在一定程度上减少肉制品的氧化程度。未来对肉及肉制品氧化控制的措施，可从添加天然抗氧化剂、采用较低温度的处理工艺和新型加工工艺来进行研究，如开发既能减缓肉制品氧化，又可提高肉制品风味的抗氧化剂，以及采用较低温度的处理方式，如冷冻干燥等方式来控制肉制品的氧化。本研究为减少肉及肉制品中脂肪氧化和蛋白质氧化，进一步保持肉及肉制品品质提供了控制措施。