超高壓在低溫肉制品中的應(yīng)用

孫新生， 楊凌寒

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

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超高壓在低溫肉制品中的應(yīng)用

孫新生， 楊凌寒

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

超高壓技術(shù)作為一種物理殺菌技術(shù)，能夠有效抑制食品中的微生物，基本不影響食品的品質(zhì)，能在最大程度上保留食品的營養(yǎng)價值。綜述了超高壓技術(shù)對低溫肉制品的微生物、色澤、嫩度、脂肪氧化等食用品質(zhì)的影響。

超高壓；低溫火腿；微生物；食用品質(zhì)

低溫肉制品是采用較低的溫度進行巴式殺菌，在低溫車間制造并采用低溫條件貯存的肉制品。常見的低溫肉制品有西式火腿、低溫乳化型香腸、灌腸、魚糜制品等。由于采用了低溫處理的方式，低溫肉制品保持了肉原有的組織結(jié)構(gòu)和天然營養(yǎng)成分，而且營養(yǎng)成分破壞少，具有營養(yǎng)豐富、口感嫩滑的優(yōu)點[1]。

低溫肉制品是相對于采用121 ℃的高溫進行加熱殺菌的肉制品而言的，但由于加工過程中溫度為63 ℃、30 min，或采取相同的殺菌力度，這種殺菌方式只能殺死肉制品中的部分細菌或細菌營養(yǎng)體，卻無法殺死芽孢，所以必須采用低溫條件貯存才能保證食品的安全性。在貯存和銷售過程中要求溫度在0～10 ℃的范圍內(nèi)，以防止出現(xiàn)汁液流失或是產(chǎn)品脹袋、發(fā)粘等影響低溫肉制品品質(zhì)的現(xiàn)象。

由于低溫肉制品的加工特點決定了其在生產(chǎn)銷售中存在的缺陷，殺菌溫度相對較低，因此對原料肉質(zhì)量要求比較高，只有高品質(zhì)、無污染的原料肉才能生產(chǎn)出合格的低溫肉制品；同時還要防止生產(chǎn)過程中各個關(guān)鍵控制點的污染；另外，銷售過程中一般采用的冷藏保藏手段也相應(yīng)增大了低溫肉制品的成本[2]。

超高壓技術(shù)(UHPP)，可簡稱高壓技術(shù)(HPP )或靜水壓技術(shù)(HHP)，是一種新興的食品加工技術(shù)。超高壓技術(shù)即是將食品原料包裝后密封于超高壓容器中(以水或其他流體介質(zhì)作為傳遞壓力的媒介物)，在一定的靜高壓(壓力范圍是100～1 000 MPa)和溫度范圍內(nèi)處理一段時間，能導(dǎo)致食品成分中的非共價鍵(例如氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)破壞或者形成，從而使食品中的酶、蛋白質(zhì)或淀粉等大分子物質(zhì)失活、變性或者糊化，還能殺滅食品中的細菌等微生物，最終達到食品滅菌、保藏和加工的目的[3]。筆者綜述了超高壓對低溫肉制品微生物以及食用品質(zhì)方面的影響。

1 超高壓對低溫肉制品微生物的影響

微生物的形態(tài)在幾十兆帕的壓力條件下就會發(fā)生變化，但是大多數(shù)變化是可逆的，當壓力降低至常壓后微生物形態(tài)可以復(fù)原。但是當在幾百兆帕的壓力下，微生物的形態(tài)變化則是不可逆的。細胞膜和細胞壁的破壞會導(dǎo)致蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久性變異，部分酶失活，或使體積變化的反應(yīng)速度改變，使壓縮率不同物質(zhì)的結(jié)合產(chǎn)生巨大的剪切力等均可導(dǎo)致微生物正常代謝活動的破壞，使微生物的生命活動終止。因此，超高壓滅菌是上述綜合效應(yīng)的集中體現(xiàn)[4]。

Yuste以及Garriga等采用超高壓處理蒸煮火腿，其中乳酸菌含量均顯著降低[5-6]。沈旭嬌對鹽水鴨進行超高壓處理的結(jié)果表明，超高壓能夠顯著減少初始微生物含量，且在貯藏12周后，產(chǎn)品的菌落總數(shù)未超標[7]。

超高壓的滅菌效果與壓力、溫度、時間有關(guān)，同時還與肉制品的種類、含鹽量、pH以及初始含菌量等諸多因素相關(guān)。束瑋煒等在22 ℃條件下對煙熏火腿進行超高壓處理，試驗結(jié)果表明，隨著壓力的升高抑菌效果增強[8]。另外，不同的微生物耐壓能力也不同，真菌、革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌的抗高壓能力依次增強，處于對數(shù)期或穩(wěn)定期的微生物比指數(shù)期的微生物耐壓能力強。

過高的壓力處理，會導(dǎo)致低溫肉制品在質(zhì)構(gòu)、色澤等感官品質(zhì)方面出現(xiàn)劣變，同時還會促進脂肪氧化，并且對超高壓設(shè)備的性能也提出更高的要求，相應(yīng)地增加設(shè)備成本。因此為了解決超高壓的上述缺陷，越來越多的研究關(guān)注于將超高壓與其他殺菌手段相結(jié)合，利用柵欄技術(shù)改善食品品質(zhì)，保證食品安全。

徐勝等[9]、溫思穎等[10]的研究均表明，超高壓與Nisin具有協(xié)同抑菌效果，但是壓力、時間以及Nisin使用濃度的組合不同，這主要是由于低溫肉制品的種類不同，其中的優(yōu)勢腐敗微生物不同，因此超高壓在不同肉制品的抑菌參數(shù)有所不同。劉國榮等的研究結(jié)果與上述相同[11]，另外，采用乳酸菌細菌素和超高壓聯(lián)合處理能夠減緩脂肪氧化，還能夠保持較好的滋味、質(zhì)構(gòu)和色澤。

2 超高壓對低溫肉制品食用品質(zhì)的影響

肉制品的食用品質(zhì)是各個因素相互作用的結(jié)果，低溫肉制品的食用品質(zhì)主要包括色澤、嫩度、保水性、風(fēng)味等指標。

2.1 超高壓對色澤的影響肉的顏色主要取決于肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白三者之間的比例。但對于低溫肉制品而言，一般在加工中會添加硝酸鹽或亞硝酸鹽，它們能夠與肌紅蛋白結(jié)合形成亞硝基肌紅蛋白，經(jīng)過蒸煮后最終以亞硝基血色素存在，而亞硝基血色素的性質(zhì)較為穩(wěn)定，能夠耐受較高的壓力處理。Rubio的研究也說明了高壓處理對低溫肉制品顏色的影響較小[12]。

但是也有研究表明，對于不同的低溫肉制品而言，超高壓處理對肉制品顏色的影響也不盡相同。徐勝等的研究表明，隨著加壓水平的提高和保壓時間的延長，火腿腸的L*值顯著增加，a*和b*值顯著減小[9]。向丹對腌制豬肉進行超高壓處理，試樣樣品中L*值增大，a*值變小，b*變化不大[13]；王健等的研究結(jié)果也表明，在20和40 ℃時，L*值隨著壓力的升高而增大，a*值的趨勢與之相反[14]。

2.2 超高壓對嫩度的影響肉的嫩度反映肉的質(zhì)地和食用口感，決定于肌肉中各種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性。經(jīng)超高壓處理后，肌動蛋白和肌球蛋白解離，肌纖維發(fā)生崩解，肌纖維蛋白解離成小片段，造成肌肉剪切力下降，從而提高肉的嫩度；另一方面，經(jīng)過超高壓處理后，沉積在肌纖維間的脂肪融化，肉質(zhì)變得鮮嫩且多汁，有助于改善并增強肉制品的口感[15]。

常海軍等研究表明，隨著超高壓的壓力升高，牛半腱肌肉剪切力下降；同時，結(jié)締組織膠原蛋白中的熱溶性成分增多，提高了溶解性，也優(yōu)化了肉的嫩度和質(zhì)構(gòu)[16]。

王碩對腌漬好的牛排施加不同的壓力，其研究結(jié)果表明，在200～500 MPa時，壓力與剪切力呈反比關(guān)系；在 200～300 MPa，牛排剪切力值下降程度最大[17]。這主要是由于壓力達到 300 MPa 時，肌肉組織的細胞膜遭到破壞，細胞中的Ca2+得到釋放，激活了鈣激活蛋白酶，使蛋白質(zhì)水解，肌肉及肌肉組織間的連接被破壞，從而達到肌肉嫩化的效果。但當壓力提高至 400～500 MPa 時，肌肉中的內(nèi)源酶逐漸失活，而此時機械作用是導(dǎo)致剪切力降低的主要原因。

近年來的研究表明，超高壓與熱處理相結(jié)合的操作手段能夠改善肉制品的嫩度[18-19]，這是由于在壓力和熱的作用下肌球蛋白和膠原蛋白變性。但是也有研究表明，超高壓結(jié)合冷凍處理也能夠協(xié)同提高肉制品的嫩度，在獲得相同剪切力的條件下，能夠有效降低超高壓的處理壓力參數(shù)[17]。

2.3 超高壓對水分的影響肉的保水性也叫系水力或系水性，是指當肌肉受外力作用時，如加壓、切碎、加熱、冷凍、解凍等加工或貯藏條件下保持其原有水分與添加水分的能力。它對低溫肉制品的品質(zhì)影響很大，保水性的高低直接影響肉的風(fēng)味、顏色、質(zhì)地、嫩度等參數(shù)。

超高壓提高保水性的原因主要有2個方面，一方面是由于超高壓使水分子發(fā)生聚合效應(yīng)縮短了水分子之間的距離，使自由水填補到蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈周圍而變成結(jié)合水，從而提高產(chǎn)品的保水性；二是超高壓的電致伸縮作用破壞了二價陽離子與蛋白質(zhì)之間的作用，導(dǎo)致添加食鹽的肌肉蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，并減少了陽離子與蛋白質(zhì)之間形成鹽橋的可能性，從而在壓力釋放之后，提高肌肉凝膠保水性。日本公司對豬肉切片進行高壓處理，研究結(jié)果表明，能夠改善保水性，同時超高壓處理肉塊能夠提高保水性、減少蒸煮損失[20]。

但是也有研究結(jié)果表明，超高壓處理會導(dǎo)致低溫肉制品的保水性下降。馬瑞芬研究表明，生鮮調(diào)理雞肉在300 MPa以上的壓力處理下，持水力顯著下降；但是在施加超高壓處理的同時，添加0.3%復(fù)合磷酸鹽，能夠有效減緩上述持水力的下降的現(xiàn)象[21]。

朱曉紅等對醬牛肉分別采用600 MPa、20 min的超高壓和90 ℃、10 min的加熱處理進行二次殺菌處理，研究結(jié)果表明，超高壓和加熱均會降低醬牛肉保水性，增加重量損失和可壓出汁液，但是超高壓處理比加熱損失更小[22]。

2.4 超高壓對風(fēng)味的影響肉的風(fēng)味物質(zhì)來源于蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等化合物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)的降解，香味主要來自氨基酸、肽等蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物以及次黃嘌呤核苷酸和其代謝產(chǎn)物。經(jīng)超高壓處理的碎牛肉和雞胸肉，其風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生明顯變化，一些微生物代謝產(chǎn)生的醇、醛含量減少，這主要是由于與微生物的死亡以及風(fēng)味物質(zhì)形成的相關(guān)酶被鈍化的原因造成[23]。

馬漢軍等的研究結(jié)果也表明，在室溫下，200 MPa的壓力使肌肉中游離氨基酸的總量增加。但是，隨著壓力的升高，氨基酸的總量又大幅度減少，當壓力達到800 MPa時，游離氨基酸的總量降低到與對照樣相同的水平[24]。郭向瑩的研究表明，高壓處理能夠顯著提高低溫雞肉早餐腸中的3-甲基丁酸的含量，降低戊醛、3-甲基己醛、壬醛、2-甲基丁醛的含量。而上述物質(zhì)均是早餐腸中的主要醛類揮發(fā)物，是脂肪二級氧化的主要產(chǎn)物[25]。Ana等對腌制豬肉制品分別進行氣調(diào)包裝和超高壓處理[26]，結(jié)果表明，在整個儲藏期間，使用超高壓處理能夠使產(chǎn)品保持較低的酮、醇和氮化合物水平和較高的醛和鹵代物水平，且經(jīng)過高壓處理的產(chǎn)品直到貯藏第60天，其風(fēng)味物質(zhì)與初始風(fēng)味物質(zhì)相似，500 MPa的處理能夠使風(fēng)味物質(zhì)在貯藏期間變化最小。

2.5 超高壓對脂肪氧化的影響脂肪氧化是肉品變質(zhì)的重要原因之一。高壓處理使肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白變性，釋放出金屬離子，促進脂肪氧化。一般隨著壓力的上升，肉的TBA值逐漸增加，當壓力達到一定程度時會快速增加[26]。

孫艷輝等在原料肉中加入一定濃度的鐵鹽制成灌腸，再進行超高壓處理，試驗結(jié)果表明，鐵鹽與超高壓均能促進脂肪氧化，且二者具有協(xié)同作用，能夠促進羰基化合物的生成，但是不會引起酸敗現(xiàn)象[27]。

用抗氧化劑和金屬離子螯合劑可以在一定程度上減緩高壓導(dǎo)致的脂肪氧化。馬瑞芬在生鮮調(diào)理雞肉中添加0.3%復(fù)合磷酸鹽，結(jié)果表明，超高壓與0.3%復(fù)合磷酸鹽能夠降低由高壓造成的脂肪氧化[21]。郭向瑩在低溫雞肉早餐腸中添加一定量的VE或Na2EDTA，結(jié)果表明，添加VE或Na2EDTA均能夠使POV值在一定時間內(nèi)保持不變[25]。另外，采用MPA包裝也可以降低由超高壓導(dǎo)致的脂肪氧化[28]。

3 展望

超高壓技術(shù)作為一種新興的食品處理技術(shù)，在改善肉制品的食用品質(zhì)、抑制微生物等方面表現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢。對于低溫肉制品而言，超高壓技術(shù)可以有效解決貨架期短的問題，同時又能夠使肉制品保持良好的感官品質(zhì)。因此，超高壓技術(shù)為低溫肉制品的加工、貯藏和開發(fā)提供了廣闊的前景。

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Application of the Ultra-high Pressure in Processing Low Temperature Cooked Meat Products

SUN Xin-sheng, YANG Ling-han

(Patent Examination Cooperation Jiangsu Center, The State Intellectual Property Office, Suzhou, Jiangsu 215163)

The ultra-high pressure is a physical sterilization technology. It has almost no influence on the quality of food and can keep nutritions in food. This article introduced the effects of ultra-high pressure on microorganism, colour, tenderness, lipid oxidation of the low temperature cooked meat products treated by the ultra-high pressure.

The ultra-high pressure; The low temperature cooked meat products; Microorganism; Edible quality

孫新生(1987- )，男，山東淄博人，研究實習(xí)員，碩士，從事肉品加工與質(zhì)量控制研究。

2015-02-06

S 879.2

A

0517-6611(2015)09-280-03