馮 哲，陳 輝，郭麗萍，熊雙麗，2，*，黃業(yè)傳，2（.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽(yáng)6200；2.四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心，四川綿陽(yáng)6200）

高壓結(jié)合熱處理對(duì)豬肉肌紅蛋白的影響

馮 哲1，陳 輝1，郭麗萍1，熊雙麗1，2，*，黃業(yè)傳1，2
（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽(yáng)621010；2.四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心，四川綿陽(yáng)621010）

主要研究高壓（0.1～600 MPa）結(jié)合溫度（25～55℃）處理對(duì)豬肉色度、肌紅蛋白（Mb）變化及相關(guān)性的影響。結(jié)果表明，隨溫度和壓力上升，色差L*值和△E值逐漸增加、a*值逐漸下降，豬肉逐漸從鮮紅色變?yōu)榛野咨?。無(wú)壓力存在時(shí)，溫度變化對(duì)Mb、脫氧肌紅蛋白（DeoxyMb）、氧合肌紅蛋白（MbO2）和高鐵肌紅蛋白（MetMb）含量影響均不顯著（p＞0.05）。Mb含量隨壓力或溫度增加都逐漸下降（p＜0.05）。100～300 MPa條件下，DeoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈先降低后升高（p＜0.05）的趨勢(shì)。MbO2在任何壓力條件下，其含量都隨溫度（25～45℃）增加逐漸減小，55℃時(shí)卻急劇增加（p＜0.01）。MetMb含量在4個(gè)設(shè)定溫度條件下，其值都隨壓力增加而顯著（p＜0.05）增加，100、200和600 MPa條件下，隨溫度增加逐漸降低（p＜0.05）。高壓和溫度對(duì)豬肉色度和Mb氧化還原狀態(tài)的影響呈現(xiàn)較強(qiáng)的協(xié)同或拮抗作用。逐步回歸方法建立色度與Mb各形式之間4個(gè)最優(yōu)回歸方程，而且均具有顯著性（p＜0.01），可以通過(guò)色度參數(shù)定量預(yù)測(cè)Mb含量及其主要存在形式。

高壓，溫度，肌紅蛋白，相關(guān)性

豬肉的顏色主要取決于肌紅蛋白（Mb），即紫紅色脫氧肌紅蛋白（deoxyMb）、鮮紅色氧合肌紅蛋白（MbO2）、褐色高鐵肌紅蛋白（MetMb）的含量和存在形式。三者同時(shí)存在于豬肉中，并且在不斷相互轉(zhuǎn)化。肉色變化取決于Mb自動(dòng)氧化和MetMb還原的相對(duì)速率［1］。Mb熱穩(wěn)定性也與其氧化還原狀態(tài)密切相關(guān)，deoxyMb的耐熱性不及MetMb和MbO2［2-3］。高壓（高靜壓，HHP）技術(shù)的循環(huán)均衡壓力處理食品時(shí)，會(huì)使食品中的物質(zhì)發(fā)生相變、分子構(gòu)象變化、化學(xué)反應(yīng)，其具有殺菌，提高肉嫩度和延長(zhǎng)肉制品貯存期等重要功能［4］，同時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致肉制品顏色、脂肪氧化和風(fēng)味改變［5-9］。熱處理是目前肉制品加工的主要操作方式之一，但一些研究顯示壓力和溫度對(duì)分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的影響可能相反［7］。盡管豬肉的顏色并不能完全真正反映其內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、質(zhì)量與安全性，但能在某種程度上反映出豬肉蛋白質(zhì)和脂肪氧化程度。高壓或熱處理會(huì)導(dǎo)致肌肉顏色的改變、Mb結(jié)合及三種形式的比例變化，也有少數(shù)關(guān)于兩者處理肉制品后肉色和Mb的研究報(bào)道［4］，關(guān)于高壓協(xié)同熱處理對(duì)豬肉Mb和顏色及相關(guān)性影響研究需要進(jìn)一步明確。本研究應(yīng)用高壓協(xié)同熱處理豬肉，通過(guò)分析豬肉色值與Mb變化及相關(guān)性，為豬肉Mb感官判斷和高壓協(xié)同熱處理肉制品應(yīng)用奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白玉黑土豬 四川綿陽(yáng)天農(nóng)生態(tài)食品開(kāi)發(fā)有限公司提供；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉 分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

HPP.L2-800/1型食品高壓設(shè)備 天津華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；FSH-2A可調(diào)高速勻漿機(jī) 金壇市醫(yī)療儀器廠；CR22GⅢ型高速冷凍離心機(jī) 日立公司；UV-5800型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司；NH300電腦色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司。

1.2 高壓結(jié)合熱處理

取白玉黑土豬背最長(zhǎng)肌約2 kg，剔除肉眼可見(jiàn)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。高壓處理前于4℃下解凍24 h。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)期刊文獻(xiàn)資料［5，10］，本文高壓結(jié)合熱處理參數(shù)設(shè)置為：升壓速度50 MPa/s，卸壓速度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，進(jìn)行高壓（0.1～600 MPa）結(jié)合熱處理（25～55℃）10 min后分析，每組重復(fù)4次。

1.3 豬肉色度測(cè)定

采用色差儀測(cè)定背脊肉L*值、a*值、b*值、△E（以未處理樣品為對(duì)照）。△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［10］。

1.4 肌紅蛋白含量測(cè)定

稱取2 g樣品絞碎后參照文獻(xiàn)［11］進(jìn)行Mb提取，上清液分別測(cè)定525、545、565、572 nm處吸光值，并按下式計(jì)算各類(lèi)Mb：

Mb總量（mmol/L）=-0.166A572+0.086A565+0.088A545+0.099A525

deoxyMb（%）=（0.369R1+1.140R2-0.941R3+0.015）×100 MbO2（%）=（0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361）×100 MetMb（%）=（-2.541R1+0.777R2+0.800R3+1.098）×100

式中，R1、R2、R3分別是吸光率比值A(chǔ)572/A525、A565/ A525、A545/A525。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有顏色和Mb數(shù)據(jù)用Origin 8.0和Microsoft Excel 2013進(jìn)行處理，運(yùn)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方法分析，LSD最小顯著多重比較，逐步回歸分析法與t檢驗(yàn)建立色度參數(shù)與Mb的回歸關(guān)系，通過(guò)剔除逐步回歸過(guò)程中線性相關(guān)關(guān)系不顯著的變量，最后選出對(duì)因變量影響最大的自變量建立回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 高壓結(jié)合熱處理對(duì)豬肉色度的影響

圖1顯示了經(jīng)過(guò)高壓結(jié)合熱處理后，豬肉的色度參數(shù)L*、a*、b*值和△E值的變化趨勢(shì)。

不同溫度下，L*值隨壓力的變化如圖1（a）所示，在小于400 MPa處理時(shí)，L*值隨著壓力的升高而增加（p＜0.05），高于400 MPa時(shí)則保持穩(wěn)定（p＞0.05）。本結(jié)果與Shigehisaetal的結(jié)果相似［12］。同一壓力條件下，L*值隨溫度增加而逐漸增加，這可能是由于處理壓力或溫度的升高，使得表面纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，蛋白質(zhì)非共價(jià)鍵發(fā)生斷裂或扭曲，蛋白質(zhì)發(fā)生變性和凝集程度增加，亞鐵血紅素被取代或釋放，豬肉的保水性下降進(jìn)而造成更多的損失水分附著在肉的表面使肉的亮度值增加［8，13］。圖1（b）顯示，壓力低于400 MPa，a*值隨壓力上升而下降，此后，下降速度趨于減緩（p＞0.05）；同樣，在同一壓力條件下，a*值隨溫度增加而逐漸降低，這可能是因?yàn)闇囟群蛪毫ι叨紩?huì)導(dǎo)致Mb減少，同時(shí)引起Mb氧化、球蛋白的變性及結(jié)構(gòu)破壞［13］。圖1（c）顯示，除55℃處理下，b*值升高趨勢(shì)較明顯以外，隨著壓力的增大，b*值都有所升高，但是變化幅度不明顯（p＞0.05）。圖1（d）顯示，各組隨著壓力和溫度升高，400 MPa內(nèi)豬肉△E值逐漸增大（p＜0.05），400 MPa之后，色差無(wú)明顯變化（p＞0.05），尤其55℃時(shí)，相當(dāng)部分蛋白質(zhì)己變性，隨著壓力增加，色澤無(wú)變化。

2.2 高壓結(jié)合熱處理對(duì)豬肉肌紅蛋白的影響

不同溫度不同壓力處理豬肉后，Mb總量變化趨勢(shì)如圖2所示。溫度一定時(shí)，Mb總量隨壓力增加而逐漸降低，200 MPa以下，其總量隨溫度的上升下降趨勢(shì)顯著（p＜0.05），400 MPa以上時(shí)趨于平緩（p＞0.05）。同一壓力條件下，不同溫度處理后總量隨溫度增加也呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)閴毫驕囟仍黾佣紩?huì)使蛋白質(zhì)變性，或者溶解度降低，或者血紅素鐵結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測(cè)含量逐漸降低［14］。

為進(jìn)一步探討高壓結(jié)合熱處理對(duì)Mb的影響機(jī)制，deoxyMb、MbO2和MetMb三種氧化還原狀態(tài)形式比例變化如圖3和表1所示。由圖3可知，MbO2在35℃和45℃時(shí)，0.1～200 MPa以下處理后，隨壓力增加變化不顯著（p＞0.05），此后顯著下降（p＜0.05），而25℃和55℃時(shí)，總體呈先升高后降低趨勢(shì)。deoxyMb在25～55℃范圍內(nèi)，隨壓力增加呈先降后升趨勢(shì)，除35℃時(shí)變化不顯著（p＞0.05）外，其他均表現(xiàn)出顯著變化（p＜0.05）。MetMb在25～45℃范圍內(nèi)隨壓力增加而逐漸上升，400 MPa以后都呈顯著性上升（p＜0.05），55℃條件下，先顯著性下降（p＜0.05）后再顯著性上升（p＜0.05）。向丹［15］研究熱處理豬肉時(shí)發(fā)現(xiàn)，20～40℃時(shí)，deoxyMb、MbO2和MetMb之間的比例沒(méi)有顯著性變化，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，Mb總量大幅度下降，60℃時(shí)，由于Mb完全變性，含量進(jìn)一步下降，其中deoxyMb隨溫度增加逐漸增加，MbO2和MetMb逐漸減小。馬漢軍等［16］研究高壓（0.1～800 MPa）熱處理（20～60℃）牛肉時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨溫度增加，MetMb逐漸減小，隨壓力增加而逐漸上升（20～40℃），60℃先增加后降低。這可能是因?yàn)闇囟瘸^(guò)蛋白質(zhì)變形溫度時(shí)，壓力與溫度的協(xié)同作用更為復(fù)雜，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

圖1 高壓結(jié)合熱處理對(duì)L*、a*、b*和△E值的影響Fig.1 Effect of high pressure combined with thermal treatment on L*，a*，b*and△E values

圖2 不同壓力和溫度處理后Mb總量的變化Fig.2 Effect of high pressure combined with thermal treatment on Mb

圖3 25～55℃下壓力處理后Mb三種形式之間的比例變化Fig.3 Proportion change of Mb treated by high pressureat 25～55℃

表1 不同溫度和壓力條件下Mb不同氧化還原狀態(tài)形式比例Table1 Mb proportion with different redox state form under different temperature and pressure

表1進(jìn)一步顯示，無(wú)高壓處理時(shí)，deoxyMb和MbO2含量基本不隨溫度變化而變化（p＞0.05）；MetMb在25、35、45℃時(shí)，變化不顯著（p＞0.05），55℃時(shí)顯著降低（p＜0.05）。100～300 MPa條件下，deoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楸Ｗo(hù)亞鐵血紅素的半肌球蛋白在高溫下作用逐漸降低，從而使MbO2脫氧還原形成Mb，進(jìn)一步促進(jìn)Mb自動(dòng)氧化。對(duì)于MbO2，在任何壓力條件下，25～45℃范圍內(nèi)，其含量都隨溫度增加逐漸減小，這可能是因?yàn)闇囟壬?，氧傳遞速率降低，MetMb還原酶活力降低，從而引起MbO2含量降低，但數(shù)據(jù)顯示，到55℃時(shí)，其值急劇增加（p＜0.05），剛好與MetMb還原酶活力變化相反，其機(jī)制有待進(jìn)一步分析。MetMb含量在100、200、600 MPa條件下，隨溫度增加逐漸降低（p＜0.05），在300～500 MPa條件下，先升后降。由此可見(jiàn)，在沒(méi)有壓力存在時(shí)，除55℃下溫度變化對(duì)MetMb含量影響不大，在所有設(shè)定溫度條件下，Mb還原酶活力降低，MbO2的二價(jià)鐵離子進(jìn)一步氧化成三價(jià)態(tài)時(shí)形成MetMb，MetMb含量隨壓力升高逐漸增加，但在同一壓力條件下，隨溫度變化總體趨于下降，這說(shuō)明高壓和熱處理存在有較強(qiáng)的交互作用，兩者對(duì)Mb氧化還原狀態(tài)的影響較為復(fù)雜。MetMb的積累速率取決于deoxyMb和MbO2的自動(dòng)氧化速率和MetMb的還原速率，MetMb可以在有酶參與或無(wú)酶參與下被還原［17-18］。因此，需進(jìn)一步深入分析高壓與溫度協(xié)同影響肉色變化機(jī)制。

2.3 高壓結(jié)合熱處理?xiàng)l件下色度參數(shù)與Mb之間的回歸模型

表2 色度與Mb的回歸方程Table2 The regression equation between color value and Mb

由表2可以看出，各方程均具有較高的顯著性。Mb總量與各形式都與色度參數(shù)變化有著密切關(guān)系。Mb總量、deoxyMb均與肉色參數(shù)a*值和L*值的變化密切相關(guān)，MbO2和MetMb分別與肉色參數(shù)L*值和a*值密切相關(guān)。隨著壓力和溫度增加，a*值下降，b*值緩慢增加，這可能與MetMb（Fe3+）的增加導(dǎo)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(guān)，反應(yīng)釋放出的鐵離子對(duì)脂肪氧化起到很重要的催化作用，造成脂肪氧化酸敗，過(guò)氧化值、酸價(jià)、TBARS增加，也可能是由于二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)的鐵離子，三價(jià)鐵離子的增加導(dǎo)致了棕紅色的產(chǎn)生。L*值逐漸增加，可能與球蛋白變性、亞鐵血紅素被取代或釋放有關(guān)［15，19］。因此色度的變化可間接反映Mb的氧化程度，可通過(guò)測(cè)量色度值代替化學(xué)測(cè)定，根據(jù)方程計(jì)算Mb總量和三種形式Mb的含量。

2.4 回歸方程預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值的比較

由圖4可以看出，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值呈線性緊密分布，預(yù)測(cè)值對(duì)實(shí)測(cè)值的代表程度很高，說(shuō)明四個(gè)方程的整體預(yù)測(cè)能力較好，特別是Mb和dexoyMb的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值分布更加緊密，方程預(yù)測(cè)能力更高。

圖4 預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較Fig.4 Comparison between predicted values and actual values

MbO2和MetMb的回歸方程的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性沒(méi)有前兩個(gè)方程高，這可能是因?yàn)榍皟蓚€(gè)方程相關(guān)系數(shù)較高，預(yù)測(cè)參數(shù)較后兩者多有關(guān)。因此，方程預(yù)測(cè)能力檢驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了方程的顯著性統(tǒng)計(jì)，四個(gè)回歸方程可以用于色度對(duì)Mb含量和組成的預(yù)測(cè)。

3 結(jié)論

隨著溫度和壓力的逐漸增加，L*值和△E值增加、a*值降低、b*值較小程度增加，肌肉逐漸從鮮紅色變?yōu)榛野咨?。Mb總量隨壓力或溫度增加都逐漸下降。在沒(méi)有壓力存在時(shí)，除55℃下溫度變化對(duì)deoxyMb、MbO2和MetMb含量影響均不大，當(dāng)溫度和壓力同時(shí)升高或單一條件變化時(shí)，三者比例變化較大。100～300 MPa條件下，deoxyMb含量隨溫度增加逐漸上升，而400～600 MPa條件下，其含量卻隨溫度增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。MbO2在任何壓力條件下，其含量都隨溫度（25～45℃）增加逐漸減小，55℃時(shí)卻急劇增加。MetMb含量在一溫度條件下，其值都隨壓力增加而顯著增加。高壓和溫度對(duì)豬肉色度和Mb氧化還原狀態(tài)的影響呈現(xiàn)較強(qiáng)的交互作用，導(dǎo)致三種形式比例存在復(fù)雜變化，有待進(jìn)一步研究?；貧w方程具有顯著性，可以通過(guò)色度變化間接了解和預(yù)測(cè)Mb存在狀態(tài)。

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Effects of high pressure combined with thermal treatment on myoglobin in pork

FENG Zhe1，CHEN Hui1，GUO Li-ping1，XIONG Shuang-li1，2，*，HUANG Ye-chuan1，2
（1.School of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2.Engineering Research Center for Biomass Resource Utilization and Modification of Sichuan Province，Mianyang 621010，China）

The effects of high pressure（0.1～600 MPa）combined with thermal treatment（25～55℃）on myoglobin （Mb）and color in pork and their relativity were investigated in this article.The results showed that the L*and △E values，and the total amount of Mb increased but a*value decreased，the colour of pork changed from red to grey-white with the increase of temperature and pressure.Temperature had almost no influence on the contents of Mb，deoxymyoglobin（DeoxyMb），oxymyoglobin（MbO2）and metmyoglobin（MetMb）（p＞0.05）when pressure was not present.The content of DeoxyMb gradually rose with increase of temperature under the condition of 100～300 MPa but showed a trend of first increasing and later decreasing（p＜0.05）with the pressure 400～600 MPa.Under any pressure condition，the content of MbO2gradually decreased with increase of temperature（25～45℃），but it decreased sharply when temperature was up to 55℃（p＜0.01）.MetMb increased（p＜0.05）with increase of pressure when the temperature was constant.It decreased with the increase of temperature when the pressure was 100，200 and 600 MPa.The effects of pressure and temperature on colour and Mb redox state had strong interrelationship.Four optimal multinomial regression models between color parameters and various forms of Mb were obtained and they had higher significance（p＜0.05），which suggested that colour was used to predict the contents of Mb and its main existing forms.

high pressure；temperature；myoglobin；relevance

TS201.1

A

1002-0306（2016）02-0160-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.02.024

2015－07－06

馮哲（1994-），女，大學(xué)本科，研究方向：碳水化合物與生物技術(shù)，E-mail：386249731@qq.com。

*通訊作者：熊雙麗（1977-），女，博士，教授，研究方向：碳水化合物與生物技術(shù)，E-mail：xiongshuangli@swust.edu.cn。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31271892）；四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心專(zhuān)職科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)基金項(xiàng)目（14tdgc04）。