超高壓在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張根生 孫維寶 岳曉霞 劉欣慈 徐帆

摘 要：超高壓加工是一個(gè)物理過(guò)程，對(duì)食品中的維生素、色素和風(fēng)味物質(zhì)等小分子化合物無(wú)明顯影響，從而可以較好地保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)。本文旨在探討超高壓技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景，分別對(duì)超高壓在冷藏肉類產(chǎn)品的殺菌、抑酶、抗氧化以及其對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品顏色、亮度和風(fēng)味保持方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述，分析存在的問題，為超高壓技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮方面的進(jìn)一步研究提供參考。

關(guān)鍵詞：冷藏肉類產(chǎn)品;貯藏保鮮;超高壓加工;研究進(jìn)展

Abstract： Ultra-high pressure processing is a physical process， which has no obvious effects on small molecule compounds such as vitamins， pigments and flavor substances in foods. Therefore， it can mostly maintain the nutrition of foods. The purpose of this review is to discuss the current status of the application of ultra-high pressure technology in the preservation of chilled meat products and to offer an outlook for future development. It describes the application of ultra-high pressure processing in sterilization， enzyme inhibition， lipid oxidation inhibition， and appearance and flavor preservation of chilled meat products. Besides， it illustrates the existing problems in order to provide reference for further research on ultra-high pressure technology in the preservation of chilled meat products.

Keywords： chilled meat products; preservation; ultra-high pressure processing; progress

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201105-260

中圖分類號(hào)：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2020）11-0084-05

冷藏肉類產(chǎn)品是指在冷藏條件下貯藏的以豬肉、牛肉、羊肉等畜肉以及家禽肉為原料經(jīng)加工或未經(jīng)加工制成的成品及半成品。冷藏肉類產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，極易受到微生物污染而發(fā)生腐敗變質(zhì)，使其感官品質(zhì)下降，失去原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并且影響其食用安全性[1]。隨著近幾年消費(fèi)者對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)與健康更加注重，人們對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來(lái)越高，而冷藏肉類產(chǎn)品的貯藏保鮮一直是制約冷藏肉類產(chǎn)品加工行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。因此，找到安全、高效的冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮方法十分必要[2-3]。

超高壓加工技術(shù)最早應(yīng)用在食品工業(yè)中是在19世紀(jì)末的美國(guó)，1899年超高壓被應(yīng)用到牛乳殺菌中，20世紀(jì)末日本在果醬和醬汁的加工中開始使用超高壓加工技術(shù)。目前超高壓加工技術(shù)主要應(yīng)用在食品的抑菌、殺菌和改性等方面。食品超高壓殺菌技術(shù)是在常溫或低溫（低于100 ℃）下，以水或其他液體作為傳遞壓力的介質(zhì)，對(duì)超高壓容器內(nèi)的食品施加100～1 000 MPa的壓力，達(dá)到殺菌目的。超高壓處理作為一種冷殺菌技術(shù)，是近年來(lái)新興的一種殺菌保鮮技術(shù)，它可以在保持食品品質(zhì)的基礎(chǔ)上鈍化冷藏肉類產(chǎn)品本身的酶活力，殺滅其中的微生物，以此延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期[4-6]。研究發(fā)現(xiàn)，使用超高壓技術(shù)處理冷藏肉類產(chǎn)品時(shí)可以提升肉的亮度值（L*），控制冷藏肉類產(chǎn)品的脂肪氧化速率，保持冷藏肉類產(chǎn)品的風(fēng)味等[7-8]。本文旨在探討超高壓加工技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，為超高壓加工技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 超高壓加工技術(shù)延長(zhǎng)冷藏肉類產(chǎn)品貯藏期研究進(jìn)展

1.1 超高壓加工技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品加工中的殺菌作用

超高壓可以造成微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)改變，影響其生物化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)使細(xì)胞膜和細(xì)胞壁被破壞，從而影響微生物原有的生理活性機(jī)能，甚至發(fā)生不可逆變化，降低微生物數(shù)量。此外超高壓還能通過(guò)抑制微生物的酶活性來(lái)達(dá)到滅菌作用，微生物中的酶失活或變性，會(huì)使微生物的各種代謝受到很大影響，進(jìn)而導(dǎo)致微生物死亡[9]。

陳井旺等[10]發(fā)現(xiàn)，超高壓處理可以通過(guò)影響酶蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響其催化活性，使微生物受到抑制。Masooma等[11]也發(fā)現(xiàn)，在大于400 MPa壓力下，微生物酶活性會(huì)受到抑制。此外，Ates等[12]用400 MPa的壓力處理李斯特菌5 min后，其數(shù)量從5 （lg（CFU/mL））降低到檢測(cè)限以下。李楠等[13]在5～15 min內(nèi)分別使用150～450 MPa的壓力對(duì)冰鮮雞肉進(jìn)行高壓處理，并對(duì)處理后的雞肉進(jìn)行保鮮效果對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用250 MPa壓力處理10 min時(shí)殺菌保鮮效果較好。

常江等[14]分別對(duì)冷鮮肉使用200、500 MPa的壓力進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)15 d的貯藏期后，發(fā)現(xiàn)使用500 MPa壓力處理的冷鮮肉菌落總數(shù)明顯低于200 MPa壓力處理冷鮮肉，且屬于國(guó)家規(guī)定的一級(jí)鮮肉。Wang等[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，400～600 MPa的壓力范圍對(duì)延長(zhǎng)冷藏牛肉制品的保質(zhì)期和安全性有效。

雖然200～600 MPa超高壓能夠殺滅大部分微生物，但由于部分革蘭氏陽(yáng)性菌或有芽孢的細(xì)菌耐壓性較強(qiáng)，需要較高的壓力才能將其殺滅，而過(guò)高的壓力又會(huì)對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品的外觀和質(zhì)地造成不良影響，影響保鮮效果，所以要想取得理想的保鮮效果就需要采用合適的處理方法協(xié)同超高壓進(jìn)行殺菌處理[16-17]。Lebow[18]、Rao Lei[19]等通過(guò)向冷熏鮭魚制品中添加適量的乳酸鏈球菌素（Nisin）與超高壓協(xié)同使用，發(fā)現(xiàn)在Nisin的協(xié)同作用下革蘭氏陽(yáng)性菌在較低壓力下就可以被有效殺滅。Gao Yulong等[20]的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)果，用超高壓與Nisin協(xié)同作用，觀察梭狀芽孢桿菌的滅活情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超高壓與Nisin協(xié)同作用可使梭狀芽孢桿菌數(shù)量減少約6 （lg（CFU/mL）），與未使用Nisin處理組有顯著差異。Rodriguez等[21]利用300 MPa的超高壓處理冰鮮雞肉，并將其采用氣調(diào)包裝（30% CO2+70% N2），該方法是利用高含量的CO2抑制微生物生長(zhǎng)，再用高含量的惰性氣體保持鮮肉色澤來(lái)輔助超高壓進(jìn)行殺菌保鮮作用，結(jié)果表明，冰鮮雞肉的貨架期延長(zhǎng)至28 d，而未經(jīng)處理的冰鮮雞肉貨架期僅為3～5 d。

總之，采用200～600 MPa壓力對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品處理具有很好的殺菌效果，但對(duì)芽孢桿菌殺滅效果不理想，因此需要使用天然抗生素或氣調(diào)包裝等方法與其協(xié)同作用，來(lái)達(dá)到最佳的殺菌效果。

1.2 超高壓加工技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品加工中的酶活抑制作用

冷藏肉類產(chǎn)品在貯藏保鮮的過(guò)程中，除了微生物作用而導(dǎo)致的腐敗外，自身內(nèi)源酶的生化反應(yīng)也很重要[22]。

由于內(nèi)源酶和細(xì)菌的共同作用，冷藏肉類產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)會(huì)分解成氨及胺類等堿性含氮物質(zhì)，即揮發(fā)性鹽基氮，此類物質(zhì)具有揮發(fā)性，進(jìn)而使冷藏肉類產(chǎn)品發(fā)生腐敗變質(zhì)。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其生物活性中心是由分子的三維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，超高壓處理會(huì)使冷藏肉和肉制品蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，當(dāng)維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的氫鍵等被破壞，酶的活性就會(huì)降低甚至失活，從而起到抑制酶活性的作用[23-24]。Yaldagard等[25]發(fā)現(xiàn)，使用超過(guò)300 MPa壓力處理會(huì)使冷藏牛肉中蛋白酶的低聚蛋白發(fā)生不可逆解離，同時(shí)酶的活性位點(diǎn)構(gòu)象也會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)蛋白酶會(huì)發(fā)生不可逆變性。另有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，酶的輔助因子與酶的結(jié)合也會(huì)在超高壓條件下發(fā)生改變，當(dāng)壓力較高時(shí)，輔助因子會(huì)加速游離出來(lái)，從而導(dǎo)致酶失活[26]。

不過(guò)也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品時(shí)，如果使用低于250 MPa的壓力，不僅不會(huì)抑制酶活性反而還會(huì)對(duì)酶活性有促進(jìn)作用[27]。如張瑜等[28]發(fā)現(xiàn)，200 MPa處理冷藏豬肉制品時(shí)，酶的活性高于常壓處理。李秀霞等[29]的研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，當(dāng)壓力小于250 MPa時(shí)，冷鮮蝦肉中的多酚氧化酶活性高于常壓處理。

綜上所述，采用300 MPa以上的壓力處理冷藏肉類產(chǎn)品可以有效抑制內(nèi)源酶活性，但當(dāng)超高壓處理壓力小于250 MPa時(shí)，反而會(huì)對(duì)酶活性有促進(jìn)作用。因此，使用超高壓處理抑制冷藏肉類產(chǎn)品自身酶活性時(shí)要考慮壓力對(duì)酶活性的影響，選擇合適的壓力非常重要。

1.3 超高壓加工技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品加工中的抑制脂肪氧化作用

脂肪氧化又稱脂肪酸敗，脂肪酸敗會(huì)使冷藏肉類產(chǎn)品的硫代巴比妥酸反應(yīng)物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARs）值升高，TBARs值是判斷肉制品新鮮程度的重要指標(biāo)，TBARs值越高代表肉類腐敗程度越高，新鮮度越差。新鮮肉類產(chǎn)品的TBARs值幾乎為零，而貯存2～3 d后冷藏肉類產(chǎn)品的TBARs值會(huì)迅速上升至0.6 mg/kg以上，使其接近腐敗變質(zhì);相同貯藏時(shí)間下，使用250～300 MPa壓力處理冷藏肉類產(chǎn)品，其TBARs值僅為0.2 mg/kg[30]。Teixeira等[31]研究發(fā)現(xiàn)，短時(shí)間內(nèi)用300 MPa超高壓對(duì)魚肉進(jìn)行處理，魚肉的自動(dòng)氧化反應(yīng)不明顯，超高壓處理后的樣品TBARs值上升趨勢(shì)明顯緩于未使用超高壓處理的樣品。鞏雪等[32]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)超高壓處理后的扇貝肉貯藏期間TBARs值增長(zhǎng)速率會(huì)顯著下降。此外郭向瑩等[33]的研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超高壓處理壓力低于200 MPa時(shí)，雞肉TBARs值變化不大;當(dāng)使用300 MPa壓力時(shí)，TBARs值較小，而當(dāng)壓力超過(guò)400 MPa時(shí)，脂肪氧化速率開始加快，說(shuō)明在200～400 MPa壓力范圍內(nèi)，超高壓對(duì)低溫雞肉脂肪氧化的影響不大。但也有學(xué)者研究表明，冷藏肉類產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間大于300 MPa的超高壓處理后反而容易引發(fā)脂肪氧化[34]，導(dǎo)致冷藏肉類產(chǎn)品品質(zhì)下降。Simonin等[35]研究指出，當(dāng)壓力大于300 MPa時(shí)，超高壓處理會(huì)加快冷藏豬肉制品的脂肪氧化速率。Buckow等[36]發(fā)現(xiàn)，肌紅蛋白含量較高的肌肉在較高壓力下可能會(huì)加速脂肪氧化，這對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品的貯藏保鮮造成了困難。Bajovic等[37]研究認(rèn)為，可在使用超高壓處理冷藏牛肉制品時(shí)加入天然抗氧化劑、金屬螯合劑和復(fù)合保鮮劑等物質(zhì)，或使用真空包裝、氣調(diào)包裝和抗氧化活性包裝等方法延緩脂肪氧化。Gallo等[38]的研究也證明，添加天然抗氧化劑可以延緩較高壓力處理冷藏雞肉制品時(shí)發(fā)生的脂肪氧化。Orlien等[34]將雞胸肉300、400、500、600、700、800 MPa處理5 min或10 min后，置于5 ℃貯藏2 周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，800 MPa處理10 min可促進(jìn)脂質(zhì)氧化，600 、700 MPa壓力下可抑制氧化。Bolumar等[39]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之相對(duì)應(yīng)，他們將經(jīng)過(guò)高壓加工處理的雞肉餅放入添加抗氧化劑活性物的包裝，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，使用抗氧化劑活性物包裝的雞肉餅氧化程度較低，氧化速率較慢。Marcos等[40]的研究表明，將抗氧化劑和復(fù)合保鮮劑添加入包裝中再用高壓處理牛肉發(fā)酵香腸，比直接將抗氧化劑和復(fù)合保鮮劑添加入牛肉發(fā)酵香腸包裝中的效果要好，其抗菌和抗氧化活性也更高。

采用200～400 MPa的超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品，能夠在一定程度上延緩脂肪的氧化速率。但當(dāng)使用的壓力超過(guò)400 MPa時(shí)脂肪氧化速率明顯加快，導(dǎo)致貯藏保鮮效果變差。因此，采用超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品抑制脂肪氧化時(shí)，選擇合適的壓力和添加抗氧化劑及復(fù)合保鮮劑尤為重要。

2 超高壓加工技術(shù)保持冷藏肉類產(chǎn)品新鮮品質(zhì)的研究進(jìn)展

2.1 超高壓加工技術(shù)對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品顏色和L*的影響

冷藏肉類產(chǎn)品的顏色和L*對(duì)于肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味并沒有太大影響，但是冷藏肉類產(chǎn)品新鮮度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。肉類的顏色主要取決于肉中肌紅蛋白的含量和狀態(tài)，肌紅蛋白中鐵離子的狀態(tài)會(huì)對(duì)肌肉的顏色產(chǎn)生影響，冷藏肉類產(chǎn)品L*下降可能是由于亞鐵肌紅蛋白氧化變成高鐵肌紅蛋白造成[41]。叢懿潔[42]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)豬肉進(jìn)行超高壓保鮮處理時(shí)，隨著壓力的增加，豬肉L*逐漸增加，當(dāng)使用100～200 MPa壓力時(shí)肉的紅度值（a*）也逐漸提高，此時(shí)可能是因?yàn)樵谑┘有∮?00 MPa的壓力時(shí)能夠激活肉中的高鐵肌紅蛋白還原酶，將高鐵肌紅蛋白還原成氧合肌紅蛋白，使a*增加，但當(dāng)壓力大于200 MPa時(shí)豬肉a*略有下降。施忠芬等[43]的研究也表明，高壓處理會(huì)使冷藏牛肉產(chǎn)品的顏色發(fā)生改變。在某些條件下，冷藏肉類產(chǎn)品經(jīng)過(guò)高壓處理后L*會(huì)升高，其中a*會(huì)隨著壓力的增加變?nèi)趸蛟鰪?qiáng)。Tintchev等[44]研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)300 MPa高壓處理的冷藏羊肉L*增加，a*下降。Jung等[45]的研究也有類似結(jié)論，使用200 MPa壓力處理牛肉時(shí)，牛肉L*逐漸增加，當(dāng)壓力上升到300～400 MPa時(shí)L*基本保持穩(wěn)定，此時(shí)牛肉的紅色變淡。Ma Hanjun等[46]在對(duì)牛肉進(jìn)行高壓處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的逐漸升高，肉的L*也會(huì)隨之提高，但a*會(huì)逐漸下降，經(jīng)過(guò)不斷高壓處理，肉的顏色會(huì)逐漸變成暗紅色或棕色。同時(shí)Wang等[47]發(fā)現(xiàn)，在冷藏豬肉中加入適量的鹽可以掩蓋過(guò)高壓力處理下部分生肉顏色變淡的現(xiàn)象。王國(guó)棟[48]的研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，用較高壓力處理牛肉時(shí)會(huì)對(duì)肉的顏色產(chǎn)生影響，但加入鹽后肉的顏色受高壓的影響變的很小。

超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品時(shí)，壓力的大小與冷藏肉類產(chǎn)品的顏色和L*有著緊密關(guān)系，當(dāng)使用的壓力為200～400 MPa時(shí)，提高了冷藏肉類產(chǎn)品的L*，但a*下降，可通過(guò)加入少量食鹽減小高壓處理對(duì)肉a*的影響。

2.2 超高壓加工技術(shù)對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品風(fēng)味的影響

風(fēng)味也是評(píng)價(jià)冷藏肉類產(chǎn)品新鮮度的重要品質(zhì)之一，保持良好的風(fēng)味對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品的貯藏保鮮十分重要[49]。超高壓加工處理能激發(fā)肉中的蛋白水解反應(yīng)，影響肌原纖維蛋白，提高肉嫩度，提升肉的風(fēng)味，這可能是由于溶菌酶分解及相應(yīng)的組織蛋白酶釋放[50-52]。鈴木敦土[53]的研究表明，當(dāng)使用300 MPa壓力處理牛肉時(shí)，牛肉中的蛋白質(zhì)會(huì)加速分解為氨基酸和多肽等物質(zhì)，此時(shí)牛肉中肌苷酸的含量也有所增加，其風(fēng)味相應(yīng)提升。Clariana等[54]的研究也有相同的結(jié)論，使用高壓處理后兔肉的肌苷酸含量上升，肉的風(fēng)味提升。Garcia等[55]通過(guò)研究壓力處理下肉類蛋白質(zhì)的變化情況發(fā)現(xiàn)，高壓可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的解聚，釋放出氨基酸，這有助于提升冷藏肉類產(chǎn)品的風(fēng)味，增強(qiáng)保鮮效果。另外還有部分學(xué)者對(duì)超高壓引起的揮發(fā)性物質(zhì)釋放和游離脂肪酸增加等導(dǎo)致的風(fēng)味提升進(jìn)行研究。如岳志國(guó)[56]在研究超高壓處理對(duì)羊肉風(fēng)味物質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，超高壓處理使羊肉中幾種對(duì)香味有重要作用的游離脂肪酸含量增加，這使得羊肉的風(fēng)味有所提升。Rivas-Ca?edo等[57]的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)處理的對(duì)照組相比，經(jīng)超高壓處理的豬肉切片中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量有所增加。另外白艷紅等[58]研究發(fā)現(xiàn)，羊肉經(jīng)過(guò)400 MPa壓力處理后，會(huì)產(chǎn)生少量的蒸煮香味。這些研究證明超高壓處理可以使冷藏肉類產(chǎn)品中的揮發(fā)性物質(zhì)含量增加，促進(jìn)風(fēng)味提升[59-60]。

綜上，采用300～400 MPa超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品時(shí)，能夠有效提升冷藏肉類產(chǎn)品的風(fēng)味，體現(xiàn)了超高壓技術(shù)在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié) 語(yǔ)

冷藏肉類產(chǎn)品采用200～600 MPa超高壓處理具有很好的殺菌效果，但超高壓處理壓力對(duì)冷藏肉類產(chǎn)品的蛋白酶活性、脂肪氧化速率、顏色與L*、風(fēng)味有一定影響，將超高壓處理應(yīng)用于冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮時(shí)，綜合考慮采用300～400 MPa高壓效果較好。

超高壓加工在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮應(yīng)用方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但目前對(duì)超高壓處理冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮的研究還不夠全面，此外，由于超高壓裝置成本和能耗較高，不利于一般食品工廠的工業(yè)化推廣。因此，還需要進(jìn)一步研究冷藏肉類產(chǎn)品柵欄保鮮技術(shù)協(xié)同超高壓殺菌保鮮方法，完善超高壓貯藏保鮮技術(shù)，降低超高壓技術(shù)成本。相信隨著研究的不斷深入，超高壓加工在冷藏肉類產(chǎn)品貯藏保鮮中的應(yīng)用將會(huì)成為超高壓技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重要方向之一。

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