水浴加熱對牛半腱肌冷藏形成彩虹色斑的影響

瑪合巴勒·庫望努西 鄧夢琦 陳志奇 馮雨 巴吐爾·阿不力克木

摘 要：研究水浴加熱對牛半腱肌冷藏條件下形成彩虹色斑的影響。以新鮮牛半腱肌為實驗材料，對其進行水?。?7 ℃）加熱處理，使中心溫度分別為70 、80 、90 ℃，在4 ℃條件下冷藏0～5 d，研究彩虹色斑強度、非血紅素鐵含量、蛋白質與脂質氧化、色澤等相關指標的變化，探討水浴加熱對牛半腱肌冷藏形成彩虹色斑的影響。結果表明，隨水浴加熱溫度的升高和冷藏時間的延長，牛半腱肌彩虹色斑強度不斷增強，其中亮度值（L*）和黃度值（b*）總體略有升高，而紅度值（a*）略有降低，均出現(xiàn)顯著差異（P<0.05）;冷藏期間，牛半腱肌的非血紅素鐵含量、硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值、羰基含量顯著升高（P<0.05），游離巰基含量顯著降低（P<0.05）;通過相關性分析得知，牛半腱肌彩虹色斑強度與非血紅素鐵含量、羰基含量、TBARs值呈顯著正相關（P<0.05），與游離巰基含量呈顯著負相關（P<0.05），與a*呈極顯著負相關（P<0.01），可能是由于較高的非血紅素鐵含量促進TBARs值在冷藏0～1 d時迅速上升，同時促進蛋白質氧化進程，蛋白質與脂肪氧化過程同時發(fā)生，相互促進，從而共同影響彩虹色斑的形成。

關鍵詞：牛半腱肌;水浴加熱;冷藏;彩虹色斑;蛋白質氧化;脂肪氧化

Abstract： The effects of water bath heating at different temperatures on the formation of rainbow stains in bovine Semitendinosus muscle under cold storage conditions were studied. Fresh muscle was heated in a water bath （97 ℃） until the internal temperature reached 70， 80 or 90 ℃， and then chilled at 4 ℃ for 5 d. Changes in the intensity of iridescent color， non-heme iron content， protein and lipid oxidation， and CIELab color parameters were measured during the storage period. The mechanism of the effect of water bath heating on the formation of rainbow spots was explored. The results showed that the rainbow spot intensity increased with the increase of heating temperature or refrigeration time. Luminance value （L*） and yellowness value （b*） increased slightly， while redness value （a*） decreased slightly; these changes were statistically significant （P < 0.05）. During cold storage， non-heme iron content， thiobarbituric acid reactive substance （TBARs） content， and protein carbonyl content increased significantly （P < 0.05）， whereas free sulfhydryl group content decreased significantly （P < 0.05）. Correlation analysis showed that the rainbow spot intensity was significantly positively correlated with non-heme iron content， carbonyl content and TBARs value （P < 0.05）， but significantly negatively correlated with a* （P < 0.01） and free sulfhydryl group content （P < 0.05）. The high heme iron content could promote a rapid rise in TBARs value from day 0 to 1 of storage and accelerate the process of protein oxidation. Protein and lipidoxidation process occurred simultaneously and promoted each other， thereby jointly affecting the formation of rainbow spots.

Keywords： bovine Semitendinosus muscle; water bath heating; refrigeration; rainbow stain; protein oxidation; fat oxidation

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190809-178

中圖分類號：TS251.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2019）09-0036-06

引文格式：

瑪合巴勒·庫望努西， 鄧夢琦， 陳志奇， 等. 水浴加熱對牛半腱肌冷藏形成彩虹色斑的影響[J]. 肉類研究， 2019， 33（9）：

36-41. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190809-178. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

Mahebale·KUWANGNUXI， DENG Mengqi， CHEN Zhiqi， et al. Effect of water bath heating on the formation of rainbow stains in frozen bovine Semitendinosus muscle[J]. Meat Research， 2019， 33（9）： 36-41. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190809-178. ? ?http：//www.rlyj.net.cn

顏色是評價肉品質量的重要指標之一，對消費者和零售商也有重要參考意義[1]。肉品在加工、貯藏過程中會發(fā)生一系列的物理化學變化，從而產(chǎn)生發(fā)色、變色、褪色等現(xiàn)象[2]。尤其是在預煮肉制品中容易出現(xiàn)彩虹色斑，體現(xiàn)反光質感，一般認為彩虹色斑是以綠色和紅色為主的混合色[3-4]。已有研究表明，彩虹色斑主要出現(xiàn)在完整肌肉表面，豬肉制品中彩虹色斑的比例低于牛肉及其制品[4-6]。不同部位肌肉之間所產(chǎn)生的彩虹色斑也有差異，其中半腱肌中的發(fā)生率較高也較明顯[3，7]。吉艷峰[7]研究表明，肉制品加工過程中的一些添加物會破壞肌肉的正常結構，使肌原纖維排列結構發(fā)生改變，從而對彩虹色斑的強度和面積造成影響。Kukowski[8]研究表明，彩虹色斑的強度和面積與動物的年齡、宰后pH值、肌肉的色澤及眼肌面積有關。

氧化是導致肉類品質下降的重要原因之一，蛋白質氧化造成蛋白質營養(yǎng)損失、結構變化及功能性下降。氧化后蛋白質的交聯(lián)和聚集反應會影響肌肉的光反射特性和黃度值（b*），進而影響色澤。同時，蛋白質氧化導致保水性下降，使肌肉內(nèi)部水分向外部遷移，影響肌肉的光反射特性、顏色及光澤[2]。煮制溫度差異會影響肌肉中不同形態(tài)鐵元素的含量。在煮制溫度60 ℃條件下，血紅素鐵含量從65%降低到22%，當溫度繼續(xù)升高到85 ℃時，血紅素鐵含量無明顯變化，而非血紅素鐵含量顯著上升[9]。肌紅蛋白氧化生成的血紅素鐵與脂質氫過氧化物反應不僅能夠促進脂質氧化，而且也會破壞血紅素鐵的卟啉環(huán)結構，最終生成非血紅素鐵[10]。外源添加肌紅蛋白與非血紅素鐵會促進牛肉、豬肉和雞肉的脂質氧化，使肌紅蛋白的促氧化能力比非血紅素鐵更強，表現(xiàn)出更高的脂質氧化水平[11]。

Berry[12]、Seyfert[13]等研究表明，增加脂肪含量、升高加熱處理溫度以及延長加熱時間會降低牛肉餡餅的紅度值（a*），牛肉餡餅的厚度與加熱溫度的增加速率也會影響牛肉餡餅蒸煮后的顏色。蒸煮制溫度會影響肉制品的顏色，當亮度值（L*）變化不大時，a*則會顯著降低，b*會升高[14]。Utrera等[15]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質與脂質有交互作用，牛肉餡餅的脂肪含量越高，其蛋白質氧化越劇烈，同時在牛肉冷凍貯藏過程中，脂質氧化和蛋白質氧化會發(fā)生交互作用。Soyer等[16]的研究也得到同樣的結論，雞肉低溫貯藏過程中，脂質氧化和蛋白質氧化會同時發(fā)生并相互影響。

隨著肉類安全意識的提高，越來越多的消費者更加關注肉品安全[17]。當預煮肉制品加工、貯藏期間出現(xiàn)彩虹色斑時，會引起消費者的恐慌而拒絕購買，這是限制預煮肉制品發(fā)展的一個突出問題。本研究以牛半腱肌為實驗材料，在水浴加熱及不同冷藏時間條件下，研究肌肉彩虹色斑強度、非血紅素鐵含量、蛋白質與脂質氧化、色澤等指標的變化，探討水浴加熱對牛半腱肌冷藏形成彩虹色斑的影響，旨在為相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛肉半腱肌，購于新疆烏魯木齊市新北園春農(nóng)貿(mào)市場。

三羥甲基氨基甲烷（tris（hydroxymethyl）methyl aminomethane，Tris）、馬來酸、焦磷酸鈉、氯化鉀、氯化鎂、二硝基苯腙、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、乙醇、鹽酸胍、三氯甲烷、乙酸乙酯、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、尿素、甘氨酸（glycine，Gly）、鄰甲苯甲醛-2，4-二硝基苯肼（2，4-dinitrophenylhydrazone，DNPH）、5，5-二硫代雙-（2-硝基苯甲酸）（5，5-dithiobis-（2-nitrobenzoic acid），DTNB）、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）、檸檬酸、抗壞血酸、乙酸銨（均為分析純） 國藥集團化學試劑（上海）有限公司;牛血清蛋白、啡啰嗪試劑（均為分析純） 美國Sigam-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

JZ-350便攜式色差儀 蘇州艾森儀器設備有限公司;FSH-2勻漿機 江蘇金壇宏華儀器廠;HT-9815熱電偶數(shù)字顯示溫度計 東莞市鑫泰儀表有限公司;SF-GL-16A高速冷凍離心機 上海菲恰爾分析儀器有限公司;UV-1800紫外-可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;JA2003電子天平 上海浦春計量儀器有限公司;HH-S4數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋 上海博迅實業(yè)有限公司;KQ-250DE數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;PHS-3C pH儀 上海大譜儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

剔除牛半腱?。s120 g）可見筋膜和脂肪，順肌纖維方向切成4 cm×4 cm×6 cm的小塊，置于500 mL燒杯中，加入300 mL蒸餾水，97 ℃恒溫水浴加熱;將數(shù)字溫度計探頭插入肉樣中，實時監(jiān)控中心溫度，當中心溫度分別達到（70±1）、（80±1）、（90±1） ℃時，立即取出肉樣冷卻至室溫，用吸水紙吸干表面水分，切成厚度為1 cm的片狀，放入自封袋，4 ℃條件下冷藏0～5 d，用于測定相關指標。

1.3.2 彩虹色斑強度測定

采用吉艷峰[7]的方法，并稍作修改。將水浴處理的肉塊橫切成肉片，隨機組織5 名專業(yè)人員進行感官評定，并記錄彩虹色斑的強度。在室內(nèi)光照條件下，將彩虹色斑的顏色從弱到強分為6 個等級，即：0、1、2、3、4、5，分別表示沒有、極弱、弱、中等、強及極強。

1.3.3 非血紅素鐵含量測定

參照李賀[17]的方法，并稍作修改。精確稱取5.00 g肉樣，切碎研磨并置于50 mL離心管中，加入0.1 mol/L 15 mL檸檬酸緩沖液，用高速勻漿機6 000 r/min勻漿60 s;準確吸取1.5 mL研磨液，加入0.5 mL 2 g/mL抗壞血酸（溶有0.2 mol/L HCI），室溫條件下靜置15 min;加入1 mL 11.3 g/100 mL TCA，混合均勻，3 000 r/min離心10 min;取上清液2 mL于比色管中，加入0.8 mL質量分數(shù)10%的乙酸銨和0.2 mL啡啰嗪試劑，充分混合，靜置5 min后在562 nm波長處比色。非血紅素鐵含量按式（1）計算。

1.3.4 硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值測定

稱取5.00 g肉樣，置于錐形瓶中，加入50 mL TCA溶液（含0.1 g/100 mL EDTA），在冰水浴中用高速勻漿機3 000 r/min勻漿60 s，振蕩1 h，雙層濾紙過濾;取5 mL濾液，加入5 mL 0.02 mol/L TBA，在沸水浴中反應50 min;取出用流水冷卻，3 000 r/min離心10 min;取5 mL上清液，加入5 mL三氯甲烷并搖勻，靜置;取上清液，分別在532 nm、600 nm波長處測定吸光度;空白樣為0.02 mol/L TBA[18]。TBARs值按式（2）計算。

1.3.5 蛋白質羰基含量測定

參考Amenteros[19]的方法。比色法是測定蛋白質羰基含量的典型方法，其原理是當?shù)鞍踪|發(fā)生氧化后羰基含量會增加，羰基會與鄰甲苯甲醛-DNPH結合形成2，4-二硝基苯腙，其為紅棕色沉淀，再用鹽酸胍溶解后在370 nm波長處有一定的吸光度，從而可以測得蛋白質的羰基含量。280 nm波長處測定蛋白質含量，用牛血清蛋白做標準曲線（y=0.089 3x+0.013 5，R2=0.999）計算。蛋白質羰基含量按式（3）計算。

1.3.6 蛋白質游離巰基含量測定

準確稱取5.00 g肉樣，置于100 mL離心管中，加入45 mL pH 7.4的焦磷酸緩沖液（含2.0 mmol/L焦磷酸鈉、10 mmol/L Tris-馬來酸、2.0 mmol/L氯化鎂、100 mmol/L氯化鉀和2.0 mmol/L EDTA），4 000 r/min勻漿60 s;于0.5 mL均質液中加入2.5 mL Tris-Gly緩沖液（含8 mol/L尿素和0.02 mL 4 mg/mL的DTNB），25 ℃水浴30 min，412 nm波長處測定吸光度[20]。蛋白質游離巰基含量按式（4）計算。

1.3.7 色澤測定

采用色差計測定顏色參數(shù)L*、a*和b*。色差計以標準白板校正，在自然光照條件下隨機選取肉樣截面的3 個點進行測定，結果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

結果表示為平均值±標準差。用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)顯著性及相關性分析，利用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏彩虹色斑強度的影響

大寫字母不同，表示不同溫度差異顯著（P<0.05）;小寫字母不同，表示不同冷藏時間差異顯著（P<0.05）。圖2～5同。由圖1可知，隨著加熱溫度的升高，牛半腱肌彩虹色斑強度增強，這與吉艷峰[7]的研究結果一致。在冷藏5 d內(nèi)，彩虹色斑強度不斷增加，終點中心溫度為70、80、90 ℃水浴處理牛半腱肌的彩虹色斑強度相比冷藏0 d升高98%、65%、30%，差異顯著（P<0.05）。原因可能是鮮肉直接加熱過程中，肌紅蛋白中的球蛋白部分發(fā)生變性，并且細胞膜結構也發(fā)生變化，失去防止血紅素氧化的作用，從而引起肌紅蛋白氧化、肌肉組織結構改變[21-23]，產(chǎn)生彩虹色斑。

2.2 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏非血紅素鐵含量的影響

由圖2可知，在冷藏0～5 d期間，終點中心溫度為70、80、90 ℃水浴處理牛半腱肌的非血紅素鐵含量分別由3.754、4.165、4.584 mg/kg上升至5.214、5.619、6.278 mg/kg，隨著冷藏時間延長，非血紅素鐵含量增加，這與Dai Yan等[24]的研究結果一致。牛半腱肌經(jīng)過水浴加熱處理，肌肉蛋白發(fā)生自動氧化，球蛋白結構被打開并破壞，血紅素與球蛋白的結合減弱，不斷釋放出高鐵血紅素，高鐵血紅素繼續(xù)參與氧化反應，形成非血紅素鐵，因此隨著冷藏時間延長，牛半腱肌非血紅素鐵含量逐漸增加。

2.3 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏TBARs值的影響

由圖3可知，在終點中心溫度為70、80、90 ℃水浴處理后的牛半腱肌冷藏過程中，隨著處理溫度的增加和冷藏時間的延長，牛半腱肌的TBARs值不斷增加（P<0.05），冷藏期間分別增加9.24、21.50、37.69 倍。這是由于丙二醛作為脂肪酸氧化的中間產(chǎn)物，經(jīng)過一段時間的積累，造成TBARs值增加。水浴溫度對脂肪氧化會有一定影響，本研究發(fā)現(xiàn)，冷藏時終點中心溫度70 ℃水浴處理的肉樣TBARs值比終點中心溫度80、90 ℃水浴處理的肉樣更低，且存在顯著差異（P<0.05），說明溫度上升會促進后期脂肪的氧化，70 ℃水浴處理降低了牛半腱肌冷藏后期丙二醛的形成速率，這可能與水浴加熱處理牛半腱肌中非血紅素鐵含量的增加有關。

2.4 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏羰基含量的影響

由圖4可知：冷藏0 d時，終點中心溫度為80、90 ℃水浴處理組牛半腱肌的羰基含量較高，70 ℃水浴處理組最低，說明較高的加熱溫度促進蛋白質變性;隨著冷藏時間延長，冷藏0 d與冷藏5 d牛半腱肌的羰基含量有顯著差異（P<0.05），各組牛半腱肌的羰基含量均升高，這與彭珠妮等[25]研究結果一致。羰基含量的升高表明，冷藏期間經(jīng)過水浴加熱處理的牛半腱肌發(fā)生了蛋白質氧化反應。冷藏1 d后，由于肌原纖維蛋白的氧化反應，形成羰基基團，且終點溫度和冷藏對蛋白質羰基含量有顯著影響。冷藏后期蛋白質羰基含量的增加可能是由于水煮牛半腱肌中的脂質發(fā)生氧化，產(chǎn)生大量脂質二級氧化產(chǎn)物，促進了蛋白質的氧化。

2.5 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏游離巰基含量的影響

屠宰后肌肉中的巰基總量基本保持穩(wěn)定，含有巰基基團的氨基酸（半胱氨酸）易被氧化形成二硫鍵，因此常用游離巰基含量來反映蛋白質氧化程度[26]。

由圖5可知，3 組牛半腱肌的游離巰基含量隨著冷藏時間的延長均呈下降趨勢。冷藏1 d時，游離巰基含量降低19.08%，與冷藏0 d相比差異不顯著（P>0.05），這與Dai Yan[24]、彭珠妮[25]等的研究結果一致;而在冷藏后期，牛半腱肌游離巰基含量顯著下降（P<0.05），冷藏5 d時游離巰基含量僅為冷藏0 d時的44.65%，表明蛋白質氧化主要發(fā)生在冷藏后期。

2.6 加熱處理溫度對牛半腱肌冷藏色度的影響

由表1可知，不同溫度水浴處理和冷藏時間對牛半腱肌的色澤均有顯著影響（P<0.05）。當水浴終點中心溫度為70 ℃時，牛半腱肌L*、a*最大，b*最低;當水浴終點中心溫度為90 ℃時，牛半腱肌L*、a*最小、b*最大，與其他溫度有顯著差異（P<0.05）。冷藏0 d時，終點中心溫度70、80 ℃水浴處理牛半腱肌的肉色無顯著差異，90 ℃與70 ℃時有顯著差異（P<0.05），這表明水浴終點中心溫度較高時，色素較易發(fā)生氧化或分解。此外，較高的水浴終點中心溫度使得蛋白質變性更徹底，對色素物質的保護作用減弱。隨著冷藏時間的延長，不同終點中心溫度水浴處理牛半腱肌的L*和b*總體上略有升高，而a*總體上略有降低。

2.7 牛半腱肌彩虹色斑強度與相關指標間的相關性分析

由表2可知：牛半腱肌彩虹色斑強度與非血紅素含量、羰基含量、TBARs值呈顯著正相關（P<0.05），與游離巰基含量呈顯著負相關（P<0.05），與a*呈極顯著負相關（P<0.01）;非血紅素鐵含量與羰基含量呈極顯著正相關（P<0.01），與游離巰基含量、a*呈顯著負相關（P<0.05）;羰基含量與游離巰基含量、a*呈顯著負相關（P<0.05）;TBARs值與a*呈顯著負相關（P<0.05）。

現(xiàn)有研究表明，肉品加工過程中的蛋白質氧化是不可避免的，肉品的氧化會導致色度變化，影響產(chǎn)品的感官特性。蛋白質氧化促進了蛋白質交聯(lián)、聚集反應，不僅使蛋白質分子結構發(fā)生改變，而且對蛋白質溶解性、乳化性和凝膠性也有一定影響，尤其是在凝膠類肉制品和熱加工肉制品中。同時，由于蛋白質氧化后熱動力學的不穩(wěn)定性，引起部分蛋白質發(fā)生變性，從而使其構象也隨之改變[27-29]。

3 結 論

加熱處理溫度和后期冷藏時間的差異對牛半腱肌彩虹色斑強度、非血紅素鐵含量、TBARs值、羰基含量和游離巰基含量均有影響。通過牛半腱肌彩虹色斑強度與相關指標間的相關性分析得知，非血紅素鐵含量和羰基含量具有相關性，非血紅素鐵是水浴處理牛半腱肌冷藏期間蛋白質氧化的主要催化劑，它使肉品的氧化穩(wěn)定性減弱，促進肉品中蛋白羰基含量的上升、游離巰基含量的下降;牛半腱肌彩虹色斑強度與羰基含量、游離巰基含量、TBARs值及a*均有相關性。因此認為，蛋白質氧化和脂肪氧化可能是造成牛半腱肌形成彩虹色斑的主要原因，蛋白質氧化通過改變蛋白質分子的變性、交聯(lián)和聚集，進而影響蛋白質的結構，需要進行進一步的研究。

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