高壓結(jié)合熱處理對豬肉色澤及脂肪氧化的影響

郭麗萍，熊雙麗，黃業(yè)傳，孫　娟

（西南科技大學，生命科學與工程學院，四川綿陽621010）

高壓結(jié)合熱處理對豬肉色澤及脂肪氧化的影響

郭麗萍，熊雙麗*，黃業(yè)傳，孫娟

（西南科技大學，生命科學與工程學院，四川綿陽621010）

為研究高壓結(jié)合一定的溫度處理對豬肉色澤及脂肪氧化的影響，并建立兩者之間的多元回歸模型。以豬背脊肉為原料，以肉色參數(shù)紅度（a*）、黃度（b*）、亮度（L*）、總色差（△E）和脂肪氧化酸敗指標TBARS、過氧化值（POV）、酸價（AV）為測定指標，研究不同溫度（25～55℃）下不同壓力（100～600 MPa）處理10 min對豬肉色澤及脂肪氧化的影響。結(jié)果表明：隨著壓力和溫度的上升，L*值和△E值增加，a*值下降，肌肉逐漸失去紅色變?yōu)榛野咨?，同時，TBARS值、過氧化值、酸價顯著升高（p＜0.05）。利用SPSS軟件逐步回歸得到色度參數(shù)a*、b*和L*與脂肪氧化酸敗指標（TBARS、POV、AV）之間的三個最優(yōu)多元回歸方程，經(jīng)統(tǒng)計檢驗極顯著（p＜0.01），預測值與實際測量值之間差異較小，表明模型精確度較高。因此，在高壓結(jié)合熱處理過程中，可以通過色度參數(shù)定量預測脂肪氧化程度。

高壓，熱處理，色澤，脂肪氧化，回歸模型

豬肉的色澤及色澤穩(wěn)定性影響消費者的購買選擇［1］，通過對豬肉顏色的感官分析可以簡單快捷地判斷肉的新鮮度和食用安全性。肉的顏色實質(zhì)上是內(nèi)在特性的外在表現(xiàn)，與肉的其他品質(zhì)如脂肪氧化、pH等都有直接的關系。脂肪氧化是肉及肉制品貯藏過程中品質(zhì)惡化的一個主要原因，氧化導致風味和營養(yǎng)價值（主要是脂肪酸和脂溶性維生素）嚴重損失。

食品超高壓技術(shù)（ultra-high pressure，UHP）也稱高靜壓處理［2］，能在不影響肉類風味和營養(yǎng)成分的前提下改善肉類嫩度，延長貨架期，同時保持原有的色、香、味、形［3］，在肉類加工領域的應用越來越受到人們的重視。研究表明，高壓對肉類脂肪氧化有極大的影響。而脂肪氧化與肉色有關，脂肪氧化產(chǎn)生的自由基促進高鐵肌紅蛋白的積累［4］，游離脂肪酸及肌肉磷脂會加速氧合肌紅蛋白的自動氧化，這些都會造成豬肉發(fā)生褐變，丟失了原有的口感和色澤。

高壓技術(shù)在肉類加工中的應用正朝著與熱結(jié)合處理的方向發(fā)展，兩者結(jié)合處理不可避免的造成肌肉的變色、脂肪氧化等。到目前為止，高壓結(jié)合熱處理對肉色、脂肪氧化及兩者之間定量關系的研究未見報道。

本研究以豬肉色澤參數(shù)a*（紅綠）、b*（黃藍）、L*（黑白）、△E（總色差）和脂肪氧化酸敗指標Thiobarbituric Acid Reactive Substances（TBARS），Peroxide Value（POV），Acid Value（AV）為測定指標，與未處理原料肉作對照，研究不同壓力、溫度處理對原料肉色澤及脂肪氧化的影響，并建立豬肉色澤參數(shù)與脂肪氧化酸敗三個指標間的最優(yōu)多元回歸模型，為高壓結(jié)合熱處理應用于肉制品產(chǎn)業(yè)化提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

白玉黑土豬四川綿陽天農(nóng)生態(tài)食品開發(fā)有限公司提供，為同批飼養(yǎng)，宰殺后冷卻，取背最長肌約1 kg，快速運回實驗室，剔除肉眼可見脂肪及結(jié)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，原料肉使用前需在4℃下解凍24 h。對于所有測定顏色變化的實驗，開袋后的樣品盡快進行測定；氫氧化鉀、無水乙醇、乙醚、碘化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉、三氯乙酸均為分析純；淀粉、硫代巴比妥酸、1，1，3，3-四乙氧基丙烷成都科龍化工試劑廠。

HPP.L2-800/1型食品高壓設備天津華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；DZ400-DZ（2L）型真空封裝機四川成都瑞昌儀器制造有限公司；NH300型電腦色差儀（光源為D65） 廣東省深圳市三恩馳科技有限公司；UV1000型紫外可見分光光度計上海天美科學儀器有限公司。

1.2高壓結(jié)合熱處理

根據(jù)超高壓裝置廠家說明書，參數(shù)設置為：最高工作壓力為800 MPa，升壓速度約50 MPa/s，卸壓速度約100 MPa/s。傳壓介質(zhì)為葵二酸二辛酯液壓油，將真空封裝且解凍后的樣品按照設定的溫度、壓力和時間進行處理。

1.3顏色測定

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（總色差，它表示色差偏移的方向，△E值越大說明色差越大）與a*、b*、L*之間存在如下關系：△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。每組樣品重復測定4次。

1.4過氧化值、酸價、TBARS值的測定

1.4.1過氧化值測定樣品處理按GB/T 5009.44—2003規(guī)定的方法操作［5］，按GB/T 5009.37—2003規(guī)定方法測定［6］。

1.4.2酸價按GB/T 5009.44—2003的方法［5］。

1.4.3TBARS值測定參考GB/T 5009.181—2003的方法并稍作修改［7］。

1.5實驗設計與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

單因素實驗設計以肉色參數(shù)a*、b*、L*、△E和脂肪氧化酸敗指標POV、AV、TBARS為評價指標，根據(jù)資料和大量預實驗結(jié)果，研究壓力（100～600 MPa）、溫度（25～55℃）、保壓時間10 min（保壓時間是指壓力達到設定值后保持的時間）對背脊肉顏色及脂肪氧化的影響，每組實驗重復4次。

所有顏色參數(shù)值和脂肪氧化酸敗結(jié)果利用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件（SPSS公司）計算平均值和標準誤，以顏色參數(shù)值a*、b*、L*為自變量，脂肪氧化酸敗指標POV、AV、TBARS為因變量建立回歸方程。

1.6方程顯著性檢驗

進行回歸分析和方程顯著性檢驗，進而將測定的a*、b*、L*帶入方程，算出的結(jié)果與實際測量值比較，進一步驗證顯著性檢驗的結(jié)果。

2　結(jié)果與分析

2.1高壓結(jié)合熱處理對豬肉色澤的影響

圖1顯示了經(jīng)過高壓（100～600 MPa）結(jié)合熱處理（25～55℃）后，背脊肉的色度參數(shù)L*、a*、b*和△E值的變化趨勢。25℃時，200 MPa以下壓力處理，肉樣為紅色，經(jīng)200～300 MPa壓力處理后變?yōu)榉奂t色，400 MPa及以上時變?yōu)榛野咨?，類似熟肉的顏色，感官評定結(jié)果顯示組織結(jié)構(gòu)變得更加致密和堅硬。在35℃和45℃下，除紅色與室溫下同壓力處理后相比更淺外，其他變化基本相似。55℃時，隨著壓力的升高，色澤變化并不十分明顯，可能由于在此溫度下，大部分蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，少量未變性的蛋白質(zhì)對色澤的影響不大。

不同溫度下，L*值、a*值和△E值的變化如（圖1a、b、d），400 MPa是一個關鍵點，L*值和△E值在400 MPa以前，隨著壓力的升高而增加，a*值隨壓力的上升而下降，高于400 MPa時則保持穩(wěn)定。隨著溫度的升高，變化趨勢趨于平緩。本結(jié)果與Shigehisa的結(jié)果相似，Shigehias通過對壓力處理豬肉勻漿物顏色變化的研究后發(fā)現(xiàn)，L*值在壓力為100～200 MPa時開始增加，300～400 MPa之間達到最大，隨后即使壓力增至600 MPa，L*值也無變化［8］。紅度a*值的變化趨勢與牛肉受高壓處理［9］所得的結(jié)果相似。這種現(xiàn)象的發(fā)生是熱和壓力導致蛋白質(zhì)的變性造成的，45℃時，只有少部分蛋白發(fā)生變性，而隨壓力的升高會進一步導致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，55℃時，相當部分蛋白質(zhì)己變性，所以繼續(xù)進行壓力處理時，沒有引起色澤的明顯變化。

不同溫度下，b*值的變化如（圖1c），隨著壓力的增大，b*值雖然都有升高，但是不明顯。除55℃處理下的變化幅度于400 MPa后增大較明顯。

肉樣色澤變化的總體趨勢，L*和△E值增加、a*值降低；b*值基本維持不變，與高靜壓導致肌球蛋白的變性［10］及高鐵肌紅蛋白的變性與復性［11］相關。

2.2高壓結(jié)合熱處理對豬肉脂肪氧化的影響

過氧化值、酸價、TBARS是用來衡量肉制品氧化酸敗的三個重要指標。酸價是用來表示水解酸敗程度的指標，氧化變質(zhì)的程度則用過氧化值和TBARS值來衡量，但是氫過氧化物只是油脂氧化初期的產(chǎn)物，只能用來衡量油脂初期氧化酸敗的程度，隨著氧化反應進行至后期，就要測定油脂的TBARS值，即丙二醛的含量。

2.2.1高壓結(jié)合熱處理對過氧化值的影響圖2顯示隨著壓力和溫度的上升，過氧化物在豬肉中不斷積累，其過氧化值保持上升的趨勢。

溫度越高，變化趨勢越顯著（p＜0.05），因為溫度的升高能加速酶反應的進程，從而加快脂肪氧化的速度。壓力在300～400 MPa時，肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白轉(zhuǎn)化成三價鐵離子的高鐵肌紅蛋白，反應釋放出的三價鐵離子可能對脂肪氧化起到很重要的催化作用，而500 MPa及以上的壓力處理豬肉過氧化值的增加，可能與膜的破壞有關。有研究表明鱈魚肌肉在200～600 MPa壓力下處理15～30 min，魚油的過氧化值隨壓力的升高和時間的延長而增加［12］。

圖1　高壓結(jié)合熱處理對L*、a*、b*和△E值的影響Fig.1　Changes of L*，a*，b*and△E values after pressure treatment at different temperatures

圖2　高壓結(jié)合熱處理對過氧化值的影響Fig.2　Changes of POV values after pressure treatment at different temperatures

2.2.2高壓結(jié)合熱處理對酸價的影響由圖3可以看出，高壓結(jié)合熱處理過程中，豬肉的酸價在逐漸上升，說明豬肉中的游離脂肪酸在不斷積累。在高壓結(jié)合熱處理過程中，中性脂肪和磷脂對游離脂肪酸的產(chǎn)生釋放均有貢獻，一般認為磷脂的貢獻更大。肌肉組織中，約含有5%的脂肪，其中磷酯的含量占總脂肪比例為25%～50%，幾乎細胞所含有的全部磷脂類都集中在生物膜中［13］。而高壓處理對磷脂細胞的破壞程度不同，導致磷脂與磷脂酶接觸程度不同。壓力越高，磷脂細胞的破壞程度越大，磷脂與磷脂酶的接觸機率就越大，水解反應將越充分，從而導致更多游離脂肪酸的釋放，致使酸價升高速率增快。

圖3　高壓結(jié)合熱處理對酸價的影響Fig.3　Changes of AV values after pressure treatment at different temperatures

2.2.3高壓結(jié)合熱處理對TBARS值的影響由圖4可以看出，隨著溫度的增加，TBARS值逐漸增大，可能是由于加熱處理促進鐵蛋白中鐵離子釋放催化肌肉的氧化［14］。隨著壓力的增加，400 MPa以前，TBARS沒有明顯變化，高于此壓力時，TBARS值快速增加，600 MPa達到最高值，溫度越高，趨勢越明顯。這種現(xiàn)象與Cheah and Ledward的研究結(jié)果［9］極為相似。40℃和60℃溫度下壓力處理，變化趨勢與室溫下壓力處理時相似，只是溫度和壓力結(jié)合處理造成脂肪氧化的程度更為劇烈［11］。

圖4　高壓結(jié)合熱處理對TBARS值的影響Fig.4　Changes of TBARS values after pressure treatment at different temperatures

同時，對比圖4和圖2可以看出，過氧化值開始上升的時候，TBARS值的變化趨勢還很小，隨后過氧化值迅速上升，TBARS值也迅速上升（p＜0.05）。TBARS值反映的丙二醛含量與過氧化物值反映的氫過氧化物含量有相關關系。當脂肪氧化開始，先產(chǎn)生氫過氧化物，在沒有進一步累積、分解時，丙二醛的含量很低。而隨著壓力的升高，氫過氧化物累積、分解，丙二醛含量上升。

Sato和Hegaryt認為，任何能引起肉類肌纖維膜系統(tǒng)破壞的處理過程，如絞碎、加熱、高壓等，都能導致易氧化的脂類成分曝露于氧氣中，從而加速脂肪氧化過程［15］。Decker and welch研究發(fā)現(xiàn)，鐵離子從鐵蛋白中的釋放受溫度、鐵蛋白和還原劑濃度的影響，貯藏溫度從2～37℃，鐵離子的釋放成倍增加，加熱處理的鐵蛋白具有更強的催化作用。二價鐵離子比三價鐵離子對氧化的催化作用更強，而高壓能促進三價鐵離子向二價鐵的還原過程［14］，因此，這可能是高壓處理導致脂肪氧化加速的另一重要原因。

盡管壓力導致肌肉氧化的機制還不清楚，但本實驗結(jié)果與以上這些結(jié)果類似，加熱和400 MPa及其以上壓力處理時，脂肪的氧化速度顯著提高（p＜0.05），400 MPa對于減少肉的顯著變化是一個關鍵的壓力值，因為高壓結(jié)合熱處理對于色度參數(shù)的影響結(jié)果（圖1）也顯示400 MPa是一個關鍵點。此時，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，肌球蛋白、肌動蛋白及大部分肌漿蛋白變性，細胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，特別是色素蛋白（肌紅蛋白、血紅蛋白）的變性，有可能造成鐵及其他過渡金屬離子的釋放，從而對脂肪氧化過程起到很強的催化作用。

2.3基于色度的脂肪氧化酸敗回歸模型構(gòu)建及驗證

豬肉的色度參數(shù)和脂肪氧化酸敗指標之間存在著緊密的聯(lián)系，肉中脂肪氧化和肌紅蛋白的氧化是相互促進的，脂肪氧化過程中會產(chǎn)生一些自由基，這些自由基會進攻肌紅蛋白的血紅素輔基部分，使血紅素輔基中心的Fe2+氧化成為Fe3+；而產(chǎn)生的Fe3+又是脂肪氧化的催化劑。即肌紅蛋白氧化促進了脂肪氧化，而脂肪氧化又反過來促進肌紅蛋白的氧化。

因為，△E值的變化受a*、b*、L*值變化的影響，考慮到會出現(xiàn)多重共線性，故不將△E值作為自變量引入方程。

表1是當各步引入對回歸方程影響最大的變量時有關的偏回歸系數(shù)及t檢驗。

表1　偏回歸系數(shù)及其t檢驗Table 1　Partial regression coefficients and student t test

由表1可得回歸方程：

yPOV=-3.000+0.788b*-0.191a*

自變量a*和b*所對應的p值分別為0.000和0.001，均小于0.01。

yAV=-2.079+0.782b*-0.157a*

自變量b*和a*所對應的p值分別為0.000和0.001，均小于0.01。

yTBARS=-2.058+0.767b*-0.232a*-0.029L*

自變量b*、a*和L*所對應的p值分別為0.000、0.000、0.007，均小于0.01。

說明三個方程的回歸檢驗均具有非常高的顯著性。

由建立的三個方程可以看出，過氧化值、酸價、TBARS值都與肉色參數(shù)紅度（a*）和黃度（b*）的變化密切相關。隨著壓力和溫度的增加，紅度值下降，黃度值緩慢增加，這可能與高鐵肌紅蛋白（Fe3+）的增加導致棕紅色的產(chǎn)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。值得注意的是，在yTBARS=-2.058+ 0.767b*-0.232a*-0.029L*方程中，L*值與TBARS值呈負相關，這可能是由于當L*值大幅度增加的時候，TBARS值的變化不是很明顯，而當TBARS值快速增加的時候，L*值的變化又趨于平緩（圖1和圖4），這種不同步的增加趨勢和不強的相關關系（r=0.469）造成方程中L*值的系數(shù)為負，但是，由于L*值的系數(shù)0.029明顯小于b*值的系數(shù)0.767，所以，不會影響方程最后的結(jié)果。

由圖5可以看出，yPOV=-3.000+0.788b*-0.191a*、yAV=-2.079+0.782b*-0.157a*、yTBARS=-2.058+0.767b*-0.232a*-0.029L*三個方程的整體預測能力都很好，實測值與預測值呈線性緊密分布，表明方程預測值對實測值的代表程度很高，回歸性好。進一步比較發(fā)現(xiàn)，yTBARS=-2.058+0.767b*-0.232a*-0.029L*的預測準確性沒有前兩個方程的高，與顯著性檢驗的結(jié)果一致。

圖5　預測值與實際值的比較Fig.5　Comparison ofthe predicted valueand the actual value

通過方程預測能力檢驗，進一步驗證了顯著性檢測的結(jié)果。所以，利用建立的三個回歸方程，在高壓結(jié)合熱處理過程中，可以通過色度參數(shù)定量預測脂肪氧化酸敗程度。

3　結(jié)論

在高壓結(jié)合熱處理豬肉過程中，隨著壓力和溫度的上升，L*和△E值增加，a*值下降，肌肉逐漸失去紅色變?yōu)榛野咨瑫r，隨著壓力的增加，TBARS、過氧化值和酸價均呈單峰型增大，當壓力大于400 MPa時，TBARS值顯著增加，肌肉氧化變質(zhì)，失去了原有的色澤和口感。色澤和脂肪氧化結(jié)果都表明，400 MPa對于減少肉的顯著變化是一個關鍵的壓力值。通過SPSS軟件逐步回歸（STEPWISE）建立色度參數(shù)a*、b*和L*與脂肪氧化指標（POV、AV、TBARS）之間的三個多元回歸模型，顯著性檢驗和預測能力檢驗結(jié)果均為極顯著（p＜0.01），表明方程YPOV=-3.000+0.788b*-0.191a*、YAV=-2.079+0.782b*-0.157a*、yTBARS=-2.058+ 0.767b*-0.232a*-0.029L*是最優(yōu)多元回歸模型，利用此三個方程，在高壓結(jié)合熱處理過程中，可通過色度參數(shù)定量描述脂肪氧化酸敗程度。

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Effect of combined high pressure and thermal treatment on color and lipid oxidation in pork muscle

GUO Li-ping，XIONG Shuang-li*，HUANG Ye-chuan，SUN Juan
（College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

In order to study the effect of high pressure combined with thermal treatment on color and lipid oxidation in pork muscle，and to establish an optimal multinomial regression model，longissimus pig muscles were used as material in this paper.Seven parameters，including color parameters redness（a*），yellowness（b*），lightness（L*），total color difference（△E），lipid oxidation（TBARS，POV，AV），were detected when the pressure was in the range of 100 to 600 MPa and the investigated temperatures were 25～55℃.Each experiment was conducted for 10 minutes.Results showed that with the increasing pressure color values L*and△E increased，a*values decreased and the meat becoming grey-white.Simultaneously，TBARS，POV，AV increased significantly（p＜0.05）.By calculating with SPSS，three optimal multinomial regression model between color parameters a*，b*，L*and lipid oxidation（TBARS，POV，AV）were obtained.The results of significance test and the comparision between predicted value and actual value showed that they were on a high level of significance（p＜0.01）.Therefore，in the high pressure combined with thermal treatment process，the color parameters could be used to quantitative describe lipid oxidation.

high pressure；thermal treatment；color；lipid oxidation；regression model

TS251.5

A

1002-0306（2015）16-0133-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.16.019

2014-11-20

郭麗萍（1991-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品生物化學，E-mail：1359888108@qq.com。

熊雙麗（1977-），女，教授，研究方向：應用生物化學，E-mail：372364129@qq.com。

國家自然科學基金資助項目（31271892）。