肉類產品護色技術研究進展

應麗莎，劉 星，周曉慶，付海姣，張 敏

肉類產品護色技術研究進展

應麗莎，劉 星，周曉慶，付海姣，張 敏*

(西南大學食品科學學院，重慶 400715)

肉的顏色是影響消費者購買決定最重要的品質屬性之一。主要介紹氣調包裝、真空包裝、抗氧化劑和輻照等護色技術的最新研究進展，并展望了肉類產品護色技術未來的研究領域。

肌紅蛋白；顏色；氣調；脂類氧化；抗氧化劑

肉是健康飲食的重要組成部分，是蛋白質、礦物質、維生素和其他微量元素的重要來源之一。肉最重要的3個屬性是外觀、物性和風味。消費者對肉的購買欲受外觀特別是顏色的影響遠遠大于其他品質因素，這是因為顧客把顏色作為評判肉新鮮衛生與否的標準[1-3]。肉品在沒有腐敗的情況下，顏色已經變暗、變褐導致銷售困難，從而給生產廠家和銷售商造成巨大的經濟損失，所以延長肉品顏色的貨架期已經成為肉類工業一個主要目標。以下就幾種肉品護色保鮮技術最新研究進展進行綜述分析。

1 肉的顏色及變色機理

肉的顏色主要是由肌紅蛋白決定的，肌紅蛋白主要有3種氧化還原形態，即脫氧肌紅蛋白(DMb，呈紫紅色)、氧合肌紅蛋白(OMb，呈亮紅色)和正鐵肌紅蛋白(MMb，呈褐色)，這3種形態對應肌紅蛋白中心鐵原子的3種配位結構，當配位部位為空時形成脫氧肌紅蛋白，被O2占據時形成氧合肌紅蛋白，被水占據時形成正鐵肌紅蛋白。此外肌紅蛋白還有另外一種化學狀態——碳氧肌紅蛋白(COMb，呈亮紅色)。肉的顏色用a*值表征(a*代表有色物質的紅綠偏向，正值越大越偏向紅色)，肉類產品呈現吸引人的紅色是由于O2與肌紅蛋白結合生成了氧合肌紅蛋白，而正鐵肌紅蛋白的大量積累則導致a*值下降從而使肉發生褐變[2]。當正鐵肌紅蛋白含量達到20%時消費者即可辨別出來[4]，超過40%時將會拒絕購買[5]。研究證明正鐵肌紅蛋白含量的增加與脂肪氧化有著緊密的聯系[6-7]。故肌紅蛋白呈現的數量和化學狀態以及肉中其他組分的化學物理條件共同決定了肉表面的顏色[8]。

2 肉的護色技術

2.1 氣調包裝技術

2.1.1 高氧氣調包裝技術

為了得到消費者滿意的顏色，肉及肉制品最常采用的包裝是高氧氣調(HiOx-MAP，70%～80% O2)[9]。高氧條件下，氧氣易和肌紅蛋白結合生成氧合肌紅蛋白，抑制正鐵肌紅蛋白的形成和厭氧菌的繁殖；低氧條件下，肌紅蛋白主要以脫氧肌紅蛋白(DMb)的形式存在，DMb穩定性差，同時鐵原子的第6個配位體被水分子占據，故低氧分壓下肉品氧化生成褐色的正鐵肌紅蛋白的反應加快。Mancini等[10]發現聚氯乙烯(PVC)包裝的牛肉餡餅在儲存期間平均a*值約為13，而高氧氣調包裝下其a*值超過20；Martinez等[11]報道香腸在前8d中a*值隨O2含量增加而增大，其中80% O2條件下的a*值最大，第8天達到10，顏色鮮紅。這是因為正鐵肌紅蛋白的含量隨著氧氣體積分數的增加出現了明顯的下降趨勢[11-12]。

但是氧氣的存在引發了脂類氧化，其產生的自由基誘導生成醛類物質，使肉產生腐敗難聞氣味的同時也改變了肉的顏色[13]；氧氣還給微生物的迅速繁殖創造了有利條件，微生物的大量繁殖導致肉品pH值下降，低pH值環境又加速正鐵肌紅蛋白(褐色)的生成。所以高氧氣調包裝的肉品在儲藏后期顏色急劇褐變[11]。John等[14]報道80% O2條件下的牛排前14d能維持鮮紅的顏色，21d后a*值降到7.6，出現褐色的外觀。

除此之外，高氧氣調還存在一個安全隱患，即高氧氣調包裝的肉品在烹調時顏色會提前發生褐變。 Santos等[15]發現豬排烹調至中心溫度達到55℃時，PVC包裝的豬排呈輕微的粉紅色，而高氧氣調包裝的豬排顏色處于白色和灰白色之間，顯示了過早褐變；Suman等[16]報道真空包裝的牛排烹調至中心溫度為71℃時只達到半分熟，中心略微粉紅，而高氧氣調下的肉品中心和表面已均為褐色；John等[14]發現高氧氣調下的肉制品內部溫度達到57℃就已經完全褐變，而該溫度尚未達到衛生安全標準，但是一般消費者烹調肉品往往是根據肉表面的顏色來判斷肉的生熟程度從而掌握烹制時間，這點似乎被很多研究者所忽略。

2.1.2 一氧化碳氣調包裝技術

CO對脫氧肌紅蛋白的親合力遠遠大于O2，故生成比氧合肌紅蛋白更加穩定的碳氧肌紅蛋白，使肉產生吸引人的櫻桃色。在無氧混合氣體中充入少量CO(≤0.4%)形成的CO氣調(CO-MAP)有非常好的護色效果，研究發現相比HiOx-MAP，CO-MAP包裝的肉品擁有更大的a*值且顏色穩定[17-18]；Mancini等[19]發現高氧氣調下牛排的a*值第5天達到28.5，但是第9天又下降到24.5；而CO氣調下牛排a*值第5天可達到34.3，且一直保持穩定。而且CO-MAP還可以抵抗高濃度CO2引起的變色，甚至在有氧環境中，CO的存在可以增強肌紅蛋白的還原[20]。

但是當碳氧肌紅蛋白暴露在無CO的氣氛中，CO將會從肌紅蛋白中分解出來，成為游離狀態[3]。CO的毒性及所生成的碳氧肌紅蛋白的穩定性導致其在食品包裝的運用過程中存在爭議[21-22]。

此外，Santos等[15]報道CO氣調包裝的豬排烹調至中心溫度達到82℃依然保持紅色，這種未熟的顏色會干擾消費者烹飪時對肉品生熟程度的掌控，甚至會對肉品的安全性產生懷疑。

2.2 真空包裝技術

對精選肉進行真空包裝興起于20世紀中期[23]。真空包裝操作簡單容易控制，且包裝的肉品有較長的貨架期，顏色穩定。但是真空包裝下肌紅蛋白主要以脫氧肌紅蛋白的形式存在，顏色呈暗紅色或紫色，使消費者無法接受。為了使真空包裝的肉品呈現令人滿意的紅色，目前采用的改進方法是CO預處理和熱收縮薄膜包裝。

Aspé等[24]研究了CO預處理和薄膜性質對真空包裝牛排品質的影響。因為CO的使用有爭議，現在只討論沒有進行預處理的牛排。實驗發現熱收縮膜真空包裝和非熱收縮膜真空包裝的牛排前6周顏色無明顯不同，但是第7周非熱收縮薄膜包裝的牛排a*值開始下降，而熱收縮薄膜包裝的牛排顏色一直保持穩定。這可能是因為非熱收縮薄膜導致真空袋內氧氣殘留，而熱收縮使袋子體積突然減小，薄膜緊緊貼附肉表面，迫使殘留氧氣滲透到肉深層并與肌紅蛋白結合生成氧合肌紅蛋白，避免了肉表面氧氣的聚集，從而降低氧合肌紅蛋白向正鐵肌紅蛋白的轉化速率。

但是真空包裝并非適用于所有產品。Gill[25]指出整個胴體或切塊產品不能采用真空包裝，因為真空包裝時薄膜無法貼近所有表面。此外，比較薄的切片對壓力很敏感，真空包裝容易損壞切片并造成產品分開困難。

2.3 輻照殺菌技術

輻照是一種新型冷殺菌技術，對減少肉及肉制品病原體非常有效。此技術可以在室溫或更低溫度下進行，從而使食品營養價值和物理化學性質得到很好的保存[26]。Cava等[27]報道真空包裝的干腌火腿輻照后a*值大于未受輻照的火腿，且火腿表面顏色依賴于輻照劑量，a*值隨著劑量的增加而增加。但是輻照肉品顏色變紅的原因并不清晰，Nam等[28]將火雞輻照后a*值的增加歸因于COMb的形成。另一方面，Kim等[29]發現輻照明顯降低了80% O2條件下牛排的a*值，并且經磷酸鈣強化的肉品a*值損失最少，這是因為電離輻照產生的自由基能直接或間接氧化肌紅蛋白，使肉由明亮的櫻桃紅色變成暗紅色，而磷酸鹽強化對強氧化條件下的肌紅蛋白起穩定作用。研究證明輻照會增強自由基反應，可能導致肉品顏色褐變[29-31]、脂類氧化或輻照味生成，使消費者產生肉品品質劣變的消極反應[32]。由此可見，輻照效果和肉品的抗氧化穩定性有關。并且研究發現受輻照的肌肉組織發生脂類氧化的容易程度和變化的強烈程度依賴于組織的內源特性(脂肪含量、脂肪酸分布、細胞膜磷脂組成和肌肉中抗氧化劑濃度)和外源特性(輻照劑量水平、包裝和貯存條件)[33]。

2.4 抗氧化劑技術

實驗發現肉品脂類氧化產生的自由基能誘發氧合肌紅蛋白氧化生成正鐵肌紅蛋白[34]，從而導致a*值下降[35]。而抗氧化劑的使用能有效抑制脂類氧化，繼而抑制正鐵肌紅蛋白的形成[36]。

2.4.1 合成抗氧化劑

為了延緩或使肉的氧化變質程度最小，過去幾十年中肉品生產廠家一直使用合成抗氧化劑，但合成抗氧化劑被懷疑具有潛在的致癌性[37]。消費者的覺醒和健康意識的加強對使用合成抗氧化劑構成了壓力[38]，近幾年國外肉品生產商開始偏愛使用來自植物的天然抗氧化劑[39]。

2.4.2 天然抗氧化劑

2.4.2.1 天然抗氧化劑的護色效果

有抗氧化能力的植物或其提取物如草藥和香料在食品中的運用已有多個世紀了，利用其抗氧屬性可以提高食品感官特征，延長貨架期[40]。Tanabe等[41]評估了22種草藥的抗氧化活性，如薄荷芬芳科植物、鼠尾草、百里香、桂皮、黑白胡椒等提取物，測試顯示所有草藥均能抑制脂類氧化；研究也證明脂肪氧化和肉品的顏色變化有緊密聯系。Djenane等[42]發現α-生育酚、牛磺酸、迷迭香這3種抗氧化劑與VC復合有效延緩了高氧氣調下牛排硫代巴比妥酸反應值(TBARS)的積累和正鐵肌紅蛋白的形成，其中迷迭香和VC混合處理組的牛排儲存29d后a*值仍能達到16，相當于未使用抗氧化劑組存放12d的a*值；Naveena等[43]報道用抗氧化劑處理的牛肉其TBARS值明顯低于未使用抗氧化劑組，乳酸、丁香和VC混合處理的牛肉陳列3d后顯示強烈的紅色，a*值達到14，而未使用抗氧化劑組的a*呈下降趨勢。

2.4.2.2 天然抗氧化劑的使用效果

Stodolak等[44]發現植酸有效地減少了生肉糜中TBARS值的積累，植酸處理使生牛肉的正鐵肌紅蛋白水平明顯低于空白處理組，而對生豬肉的顏色無影響；Estévez等[45]研究發現迷迭香精油對豬肉腸抗氧化能力的影響取決于精油的添加濃度和豬肉本身的特性。迷迭香精油作用于自由散養豬的肌肉組織，濃度越高效果越好；而對集中放養豬的肌肉組織，低濃度精油顯示抗氧化效果，高濃度反而起促氧化作用。不同飼養方式導致的膳食差異使兩種香腸組分(脂肪酸和生育酚)不同，肌肉中生育酚和多不飽和脂肪酸含量會影響迷迭香的活性使其產生抗氧化或促氧化作用，而且濃度越高促氧化活性越強。此外，抗氧化劑活性也受肉品初始氧化狀態影響。在高氧化不穩定系統中，植物多酚類等抗氧化劑自身組分被氧化從而活性下降，而氧化產物又作為促氧化劑促進氧化反應的進行[46]。

2.4.2.3 天然抗氧化劑的應用前景

草藥香料等植物提取物已受到眾多研究者的青睞，并在食品領域中得到了廣泛應用；而從大量食物蛋白如乳蛋白、大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等中制備的肽類物質通過淬滅自由基、螯合過渡金屬離子，同樣表現出高效的抗氧化活性[47]。Djenane等[48]報道了從骨骼肌中提取的肌肽運用于新鮮牛排有效延緩了肉的氧化變質及正鐵肌紅蛋白的生成，而多數活性肽對肌紅蛋白作用效果的研究比較缺乏，對肉品顏色影響尚不清楚，然而活性肽的高抗氧化性使其在肉品護色方面具有一定的研究前景。

目前對天然抗氧化劑的研究已經不限于單一抗氧化劑，而是研究多種抗氧化劑之間的復合作用。Georgantelis等[38]發現殼聚糖與迷迭香或α-生育酚混合比三者單獨使用對脂類和顏色的抗氧化效果要好，顯示了協同作用，而Liu等[49]報道肌肽、VE和茶多酚這3種抗氧化劑兩兩之間呈現拮抗作用。

除抗氧化劑之間的復合效果外，不同溶劑提取對抗氧化劑活性的影響及抗氧化劑內抗氧化活性成分等都已成為研究熱點。天然抗氧化劑活性不僅依賴于其總活性成分含量，而且與它們的極性、分子結構、儲存溫度和食品的起始氧化狀態有關[40]，故在使用時要考慮每種食品的特殊性質。在不明確多種抗氧化劑之間或抗氧化劑與食品之間相互作用的確切機制的情況下，必須要進行初步、系統的研究，根據食品的性質得出抗氧化劑的種類、配比及濃度等從而使消費者對肉品顏色達到最大滿意度。

2.5 其他肉品護色技術

2.5.1 分時段包裝技術

為延長鮮肉保質期并獲得滿意的顏色，分段包裝是一種可取的方法。具體做法是肉品采用復合薄膜包裝(外層薄膜可撕開)，包裝內層材料透氣性良好，外層為高阻隔性材料。鮮肉先進行真空包裝或無氧氣調包裝，由于外層是高阻隔性材料，外界氧氣無法進入，保證了包裝內的無氧狀態，有利于肉品保質，抵達零售店后移去高阻隔外層，空氣中的氧氣即可透過透氣性良好的內層薄膜進入包裝袋，與肌紅蛋白結合生成氧合肌紅蛋白，產生吸引人的亮紅色，有利于銷售。這樣既延長了儲運時間，又保證了鮮肉貨架銷售時的鮮紅色。但是這種包裝只限于零售，且貨架期不長。

2.5.2 活性包裝技術

包裝材料中加入抗氧化劑、抗菌劑或其他活性劑即可成為活性包裝，活性包裝的材料不再是被動的對外部環境進行阻隔，而是積極發生作用。Camo等[50]發現薄荷科芬芳植物活性包裝和迷迭香活性包裝有效抑制了羊肉正鐵肌紅蛋白的形成和脂類的氧化，而且薄荷科芬芳植物活性包裝的作用效果類似于直接添加大量迷迭香提取物。而活性包裝技術的發展受經濟和技術限制，目前只在部分國家某些特殊領域使用。

2.6 綜合護色技術

2.6.1 輻照與抗氧化劑協同護色技術

2.6.2 高氧與抗氧化劑協同護色技術

高氧氣調和多種天然抗氧化劑結合生成并穩定氧合肌紅蛋白是現今國際上的趨勢。Djenane等[52]證明了高氧氣調下使用VC和迷迭香明顯減少了正鐵肌紅蛋白的生成，穩定了顏色。Camo等[50]發現70% O2/20% CO2包裝下的羊肉a*值在第13天達到6，而氣調和迷迭香結合可以使肉的a*值達到10以上。

3 展 望

目前來自香辛料等天然抗氧化劑在肉類食品中的應用已成為國內外研究熱點，抗氧化劑很好地彌補了高氧氣調存在的氧化問題，而且特定的抗氧化劑能很好地阻止光照引起的副反應。我國天然香料資源豐富，如能將其廣泛運用于肉制品中，可以相應減少甚至不加入化學添加劑，不僅綠色天然，而且能增加肉品的營養價值。此外，抗氧化肽因來源豐富和高抗氧化活性使其在肉品護色保鮮領域值得進一步關注。

通過分析肉品護色保鮮的最新研究情況，發現肉品護色保鮮領域存在著一些空白空間，如抗氧化劑的添加彌補了高氧氣調易氧化的缺陷，但是高氧引起烹調時肉品提前褐變的現象還沒有引起足夠重視。其次，光照是引起氧化的另一大因素，研究表明紫外是引起光氧化的主要因素[53]，但是很少有人針對性地研究抗氧化劑與光照之間的關系，光穩定性良好的抗氧化劑能否抑制光照引起的副反應并不清晰，對單旋態氧抑制劑的研究也很匱乏。此外包裝材料的透氣性，包裝袋的頂隙空間對肉品護色保鮮的研究也較少。這些方面都有待于深入研究。

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Research Progress in Color Protection Technologies for Meat Products

YING Li-sha，LIU Xing，ZHOU Xiao-qing，FU Hai-jiao，ZHANG Min*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The color of meat products is one of the most important quality attributes affecting purchase decision of consumers. In this paper, protection technologies such as modified atmosphere packaging, vacuum packaging, antioxidant and irradiation technology for the color of meat products have been discussed. The future development trends of protection technologies for the color of meat products have been proposed.

myoglobin；color；modified atmosphere packaging；lipid oxidation；antioxidant

TS251.1

A

1002-6630(2011)03-0291-05

2010-06-27

農業部公益性行業(農業)科研專項項目(200903012)

應麗莎(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為食品包裝材料及技術。E-mail：yls.214@163.com

*通信作者：張敏(1975—)，男，副教授，博士，研究方向為食品包裝材料及技術。E-mail：zmqx123@163.com