高壓結(jié)合熱處理對(duì)豬肉色澤的影響

黃　甜，嚴(yán)　成，黃業(yè)傳，孫　娟（西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010）

高壓結(jié)合熱處理對(duì)豬肉色澤的影響

黃甜，嚴(yán)成*，黃業(yè)傳，孫娟
（西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010）

為研究不同溫度（20～60℃）下不同壓力（200～500MPa）處理10～20min對(duì)豬肉色澤的影響，以豬背最長肌為原料，以肉色參數(shù)紅度（a*）、黃度（b*）、亮度（L*）和總色差（△E）為指標(biāo)，在預(yù)備實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面法分析。結(jié)果表明：對(duì)L*值、b*值、△E而言，壓力是影響它們的最顯著因素，而溫度是影響a*值的最顯著因素；其中壓力和溫度對(duì)肉色參數(shù)a*值、△E的影響均有顯著（p＜0.05）交互作用，且影響a*值的臨界壓力隨溫度的升高呈線性下降趨勢，影響△E的臨界壓力隨溫度的升高呈線性上升趨勢；壓力和保壓時(shí)間肉色參數(shù)△E有顯著（p＜0.05）交互作用，影響△E的臨界壓力隨保壓時(shí)間的延長呈線性下降趨勢。因此，在豬肉壓力處理過程中，將處理?xiàng)l件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時(shí)間為15min左右時(shí)，能夠較好地保持色澤。

高壓，熱處理，豬肉，色澤

高壓技術(shù)早在100多年前就在食品中得到應(yīng)用和研究［1］。對(duì)很多食品的處理表明，高壓能最大限度的保留食物的色、香、味及營養(yǎng)成分，且提高食物的品質(zhì)，如肉的嫩度［2-3］，但高壓也會(huì)對(duì)食品品質(zhì)造成不利影響，如一定的壓力會(huì)使肉中脂肪發(fā)生氧化［4-7］和色澤變化［8-12］。

豬肉肉色是直接反映豬肉品質(zhì)的一項(xiàng)重要感官指標(biāo)［13-14］，如新鮮的豬背脊肉呈淺粉色，而較差的豬肉呈灰白色［15］，不同顏色影響消費(fèi)者選擇肉品的接受性。高壓處理引起肉色改變主要反映在顏色參數(shù)a*、b*、L*和△E的變化上［16］。高壓在肉制品中的應(yīng)用一般都結(jié)合低溫?zé)崽幚砺?lián)合進(jìn)行，以殺滅一些耐壓微生物，這方面的研究也較多［17-18］。但高壓結(jié)合熱處理對(duì)肉色影響的相關(guān)報(bào)道卻很少，特別是其對(duì)豬肉是否存在顯著影響，有待深入研究。

因此本實(shí)驗(yàn)以肉色參數(shù)a*、b*、L*和△E為測定指標(biāo)，與未處理原料肉作對(duì)照，研究不同溫度（20～60℃）下不同壓力（200～500MPa）處理10～20min對(duì)豬肉色澤的影響，以期為高壓結(jié)合熱處理在肉制品中的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

白玉黑土豬四川綿陽天農(nóng)生態(tài)食品開發(fā)有限公司提供，為同批飼養(yǎng)，宰殺后冷卻，取背最長肌約1kg，快速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，按20g/份分裝于真空透明封裝袋中，于-18℃保藏待用，原料肉使用前需在4℃下解凍24h。

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；DZ400-DZ（2L）真空封裝機(jī)成都瑞昌儀器制造有限公司；NH300電腦色差儀（光源為D65，相當(dāng)于色溫為6500K的白晝光） 深圳市三恩馳科技有限公司。

1.2壓力處理

超高壓處理裝置的參數(shù)設(shè)置為：最高工作壓力為800MPa，升壓速度約50MPa/s，卸壓速度約100MPa/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按照設(shè)定的溫度、壓力和時(shí)間進(jìn)行處理。

1.3顏色測定

采用色差儀測定背脊肉L*值，a*值，b*值，△E（以未處理樣品為對(duì)照）。△E（總色差，它表示色差偏移的方向，△E值越大說明色差越大）與a*、b*、L*之間存在如下關(guān)系：△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［16］。每組樣品重復(fù)測定4次。

1.4響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)方法

在預(yù)備實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上以肉色參數(shù)a*、b*、L*和△E為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究壓力、溫度、保壓時(shí)間（保壓時(shí)間是指壓力達(dá)到設(shè)定值后保持的時(shí)間）對(duì)背最長肌顏色的影響做響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)在預(yù)備實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上運(yùn)用Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理［19］，設(shè)計(jì)得到實(shí)驗(yàn)組數(shù)為17，其中包括5個(gè)0水平點(diǎn)，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平見表1。

表1　響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1　Factors and levels of RSM experiment

1.5數(shù)據(jù)分析

所有顏色參數(shù)值結(jié)果利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 13.0計(jì)算其平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差，響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用最小二乘法進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸統(tǒng)計(jì)分析［20］，其基本模型如下：Y=β0+∑βiXi+∑βiiXii2+∑βijXiXj，其中β0，βi，βii，βij是回歸系數(shù)；Xi，Xj代表不同自變量；Y代表響應(yīng)變量。

2　結(jié)果與分析

響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表2。

表2　響應(yīng)面方案及響應(yīng)值（x±SD，n=4）Table 2　Program of RSM and response value（x±SD，n=4）

2.1a*值的響應(yīng)面分析

利用軟件Design-Expert 8.0，對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得關(guān)于a*的二次多項(xiàng)回歸方程：a*=+44.177-0.093×A-0.757×B+0.189×C+5.133E-004×AB+1.040E-003×AC-2.700E-003×BC+7.333E-005×A2+6.850E-003×B2-0.023×C2。模型的F檢驗(yàn)結(jié)果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗(yàn)不顯著（p=0.1363），決定系數(shù)（R-squared）和校正系數(shù)（AdjR-squared）分別為0.9675，0.9257，信噪比（Adeq Precision）為17.577，大于臨界值4，證明此模型可靠性高，可充分地反映各變量之間的關(guān)系［19］。模型中一次項(xiàng)因素A（壓力）、B（溫度）和C（保壓時(shí)間）對(duì)a*值影響極顯著（p＜0.01），因素A、B二次項(xiàng)對(duì)a*值影響也極顯著（p＜0.01）。因素B（溫度）的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)的F值都最大，且壓力與溫度的交互作用對(duì)a*值的影響極顯著（p＜0.01），因此可以看出，就a*值而言，溫度是對(duì)其影響最顯著的因素，其可能原因是溫度引起顯示肉色紅度（a*值）的高鐵肌紅蛋白色素等的明顯變化。在對(duì)原料肉的處理過程中，各處理因素都是同時(shí)在起作用，因此研究它們的交互作用對(duì)生產(chǎn)及儲(chǔ)藏過程中保存豬肉色澤有一定的指導(dǎo)意義。響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中評(píng)價(jià)兩實(shí)驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)變量交互作用最常用的方法是通過回歸模型繪制響應(yīng)曲面，從它們的形狀可反映出兩實(shí)驗(yàn)因素之間的交互作用顯著與否［21-22］。圖1是固定保壓時(shí)間為15min時(shí)壓力和溫度對(duì)a*值的響應(yīng)曲面。

圖1　壓力和溫度對(duì)a*值交互影響的響應(yīng)曲面Fig.1　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on a*values

從圖1可以明顯地看出壓力和溫度對(duì)a*值的影響具有明顯的交互作用。處理溫度范圍內(nèi)，a*值隨壓力先減小再增加，因此存在一個(gè)臨界值。該臨界值是與原料肉的a*值較接近的，因此在壓力處理豬肉過程中應(yīng)盡量把條件控制在這個(gè)范圍內(nèi)，影響a*值的壓力臨界值隨溫度的升高而減小，當(dāng)處理溫度為20℃，處理壓力的臨界值約為459MPa；當(dāng)溫度升高到30℃時(shí)，壓力臨界值減小到了424MPa；溫度繼續(xù)升高到60℃，此時(shí)壓力臨界值減小到了約319MPa，這說明升高處理溫度能減小使a*值變化的臨界壓力。關(guān)于不同溫度下壓力對(duì)a*影響的臨界值結(jié)果如表3所示。

表3　不同溫度下壓力對(duì)a*影響的臨界值Table 3　Pressure critical values influencing a*values under the conditions of different temperatures

將表3中的壓力臨界值對(duì)溫度進(jìn)行線性回歸分析，即可看出處理壓力對(duì)a*值影響的臨界值隨處理溫度的升高呈線性下降趨勢（y=-3.50x+529.0，R2= 1.0）。此外，在處理壓力為200～500MPa之間，溫度對(duì)a*值的影響也存在臨界值，且在這壓力范圍內(nèi)，溫度臨界值隨著壓力的增大逐漸減小，其壓力對(duì)溫度臨界值進(jìn)行線性回歸分析結(jié)果（y=-0.0446x+59.857，R2=0.9624）表明溫度影響a*值臨界值隨著壓力的增大基本呈直線減小趨勢。以上結(jié)論與Mussa［23］、Christiane［24］、Carlez等［26］所發(fā)表的壓力為350～500MPa處理肉時(shí)a*減小結(jié)論一致。在處理過程中，a*值的變化是由于肌內(nèi)肌紅蛋白色素變化引起的。在實(shí)際生活中，對(duì)原料肉進(jìn)行適當(dāng)?shù)母邏杭凹訜峤Y(jié)合處理，能在保證豬肉色澤鮮紅的前提下有效的延長其儲(chǔ)存時(shí)間。

2.2b*值的響應(yīng)面分析

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)由軟件得：b*=-4.573+0.0545× A+0.031×B+0.176×C-1.308E-004×AB-2.933E-004× AC+1.375E-003×BC-4.015E-005×A2+5.725E-004× B2-2.940E-003×C2。模型的F檢驗(yàn)結(jié)果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗(yàn)不顯著（p=0.3417），決定系數(shù)和校正系數(shù)分別為0.9817、0.9581。一次項(xiàng)中因素A和因素B對(duì)b*值影響極顯著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C對(duì)b*值影響是不顯著的；二次項(xiàng)中只有因素A對(duì)b*值影響是顯著的；各因素的交互影響均不顯著。因素A的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)的F值都最大，因此就b*值而言，壓力是對(duì)其影響最顯著的因素，可能原因是高壓會(huì)引起顯示肉色黃度（b*值）的色素蛋白結(jié)構(gòu)及含量的顯著變化［25］。

2.3L*值的響應(yīng)面分析

對(duì)L*值而言，模型的F檢驗(yàn)結(jié)果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗(yàn)不顯著（p=0.4149），決定系數(shù)為0.992，校正系數(shù)為0.9816，信噪比（32.414）大于臨界值4，由此證明此模型可靠性高。軟件根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)分析得到關(guān)于L*的二次多項(xiàng)回歸方程為：L*=+40.439+0.073× A+0.178×B-0.152×C-9.750E-005×AB+3.333E-004× AC-5.975E-003×BC-5.586E-005×A2+1.637E-004× B2+7.920E-003×C2；因素A（壓力）和因素B（溫度）的一次項(xiàng)對(duì)L*值影響極顯著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C（保壓時(shí)間）對(duì)L*值影響不顯著；二次項(xiàng)中只有因素A對(duì)L*值影響是顯著的（p＜0.05）；各因素的交互影響均不顯著。因素A的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)的F值都最大，因此就L*值而言，壓力是對(duì)其影響最顯著（pA＜0.0001）的因素。已有研究表明，L*值在200MPa開始增加，而在300～400MPa保持不變［26-27］；壓力對(duì)其影響最大的結(jié)果與Christiane、Tornberg等［28］的結(jié)論相一致，Christiane［24］的報(bào)道認(rèn)為肉色L*值（亮度）的改變是由肌內(nèi)表面對(duì)光的反射引起的，因?yàn)殡S著壓力的升高肌內(nèi)透明度增加；從而使肌球蛋白分子變性，即引起肉色L*值（亮度）改變。

2.4△E值的響應(yīng)面分析

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)處理分析得到：△E=+65.794-0.17869×A+0.243×B-1.343×C-3.008E-004×AB+ 1.157E-003×AC-2.500E-003×BC+2.595E-004×A2-6.075E-004×B2+0.037×C2，回歸模型的F檢驗(yàn)結(jié)果極顯著（p＜0.01），失擬性檢驗(yàn)不顯著（p=0.1265），決定系數(shù)、校正系數(shù)均大于0.9（0.9800、0.9542，）信噪比（18.734）大于臨界值4，證明此模型可靠性高。一次項(xiàng)因素A（壓力）、B（溫度）對(duì)△E影響極顯著（p＜0.01），因素A、C二次項(xiàng)對(duì)△E影響極顯著（p＜0.01），因素C二次項(xiàng)對(duì)△E影響顯著（p＜0.05），壓力與溫度、壓力與保壓時(shí)間的交互作用對(duì)△E的影響顯著（p＜0.05）。因素A的一次項(xiàng)和二次項(xiàng)的F值都最大，因此就△E而言，壓力是對(duì)其影響最顯著的因素。各實(shí)驗(yàn)因素對(duì)△E的影響顯著性情況表明，在豬肉加工前處理過程中，壓力、溫度和保壓時(shí)間對(duì)△E值都有較大影響（與原料肉相比），其影響規(guī)律都是非直線的。圖2是固定保壓時(shí)間為15min所做的壓力和溫度對(duì)△E的響應(yīng)曲面。

圖2　壓力和溫度對(duì)△E交互影響的響應(yīng)曲面Fig.2　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on△E

由圖2結(jié)果易知壓力和溫度對(duì)△E的影響具有明顯的交互作用。且在交互作用下△E隨壓力的變化先減小再增加，因此存在一個(gè)臨界值。該臨界值表示與原料肉相比，總色差是最小的，因此在壓力處理豬肉過程中應(yīng)盡量把條件控制在這個(gè)范圍內(nèi)。影響△E的壓力臨界值隨溫度的升高而增大，當(dāng)處理溫度為20℃，處理壓力的臨界值約為322MPa；當(dāng)溫度升高到30℃時(shí)，壓力臨界值增大到了328MPa；溫度繼續(xù)升高到60℃，此時(shí)壓力臨界值增加到了約347MPa，這說明升高處理溫度增大了使△E變化的臨界壓力。關(guān)于不同溫度下壓力對(duì)△E影響的臨界值結(jié)果如表4所示。

表4　不同溫度下壓力對(duì)△E影響的臨界值Table 4　Pressure critical values influencing△E under the conditions of different temperatures

將表中的壓力臨界值對(duì)溫度進(jìn)行線性回歸分析，即可看出處理壓力對(duì)△E影響的臨界值隨處理溫度的升高呈線性上升趨勢（y=0.600x+298.00，R2= 1.0）。此外，在處理壓力為200～500MPa之間，溫度對(duì)△E的影響也存在臨界值。在對(duì)原料肉壓力處理過程中，可以通過調(diào)控處理溫度和壓力來控制肉色中總色差的變化程度，壓力超過500MPa易引起肉類及肉制品肌內(nèi)脂肪氧化酸敗［4-8］，從而影響其品質(zhì)。圖3是固定溫度為40℃所做的壓力和保壓時(shí)間對(duì)△E的響應(yīng)曲面。

圖3　壓力和保壓時(shí)間對(duì)△E交互影響的響應(yīng)曲面Fig.3　Response surface of the interactive effect of pressure and holding time on△E

從圖3可以明顯看出壓力和保壓時(shí)間對(duì)△E的影響具有明顯的交互作用，且在交互作用下△E隨壓力的變化先減小再增加，因此存在一個(gè)臨界值。該臨界值表示與原料肉相比，總色差是最小的，因此在壓力處理豬肉過程中應(yīng)盡量把條件控制在這個(gè)范圍內(nèi)。影響△E的壓力臨界值隨保壓時(shí)間的延長而減小，當(dāng)保壓時(shí)間為10min時(shí)，處理壓力的臨界值約為345MPa；當(dāng)保壓時(shí)間延長到15min時(shí)，壓力臨界值減小到了334MPa；保壓時(shí)間繼續(xù)延長到25min，此時(shí)壓力臨界值減小到了約312MPa，這說明保壓時(shí)間越長，壓力對(duì)△E影響的臨界值就越大。關(guān)于不同保壓時(shí)間下壓力對(duì)△E影響的臨界值結(jié)果如表5所示。

表5　不同保壓時(shí)間下壓力對(duì)△E影響的臨界值Table 5　Pressures critical values influencing△E under the conditions of different holding times

將表中的壓力臨界值對(duì)保壓時(shí)間進(jìn)行線性回歸分析，即可看出處理壓力對(duì)△E影響的臨界值隨處保壓時(shí)間的延長呈線性下降趨勢（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。通常對(duì)豬肉進(jìn)行高壓處理10～20min，能達(dá)到殺菌滅酶等目的。在該范圍內(nèi)處理豬肉能有效的保證其品質(zhì)。綜合表4、表5的結(jié)果，將處理?xiàng)l件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時(shí)間為15min左右時(shí)，△E比較接近臨界值，即總色差較小，又因在該處理?xiàng)l件下，a*、b*、L*值均與原料肉接近，因此，在這個(gè)處理?xiàng)l件下，能夠較好地保持色澤。

3　結(jié)論

在高壓結(jié)合熱處理豬肉過程中，對(duì)a*值而言，溫度對(duì)其影響最顯著；對(duì)b*值、L*值、△E則是壓力影響最為顯著。壓力和溫度對(duì)a*、△E影響有顯著交互作用，對(duì)b*、L*影響無交互作用；壓力和溫度對(duì)a*、△E的影響均存在臨界值，壓力對(duì)a*影響的臨界值隨溫度的升高而都呈線性下降趨勢（y=-3.50x+529.0，R2=1.0），影響△E的臨界壓力隨溫度的升高呈線性上升趨勢（y=0.600x+298.00，R2=1.0）；同樣壓力和保壓時(shí)間對(duì)△E的影響均存在臨界值，壓力對(duì)△E影響的臨界值隨保壓時(shí)間的延長呈線性下降趨勢（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。以上結(jié)論表明在豬肉壓力處理過程中，將處理?xiàng)l件控制在壓力為350MPa，溫度為40℃，保壓時(shí)間為15min左右時(shí)，能夠較好地保持色澤。

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Combined effects of pressure and thermal treatment on pork color

HUANG Tian，YAN Cheng*，HUANG Ye-chuan，SUN Juan
（College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

In order to study the effect of different test conditions（200～500MPa，10～20min and 20～60℃）on the color of pork，the longissimus muscles were used.It was the color parameters redness（a*），yellowness（b*），lightness（L*）and total color difference（△E）were studied.Response surface method（RSM）was applied on the basis on the analysis of the pre-experimental results.The results of RSM showed that pressure was the most significant factor for the value of b*，L*，△E，while temperature was the most significant factor for the value of a*.Pressure and temperature had significant（p＜0.05）interactive on the value of a*and△E.Elevating temperature could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of a*.While the critical pressures influencing the value of△E linearly rised with temperature increasing.Pressure and holding times had significant（p＜0.05）interactive on the value of△E.And extending holding times could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of△E.As a conclusion，in the conditions of pressure 350MPa，temperature 40℃，holding time 15min，which could not cause significantly change in color of meat.

high pressure；thermal treatment；porks；color

TS201.1

A

1002-0306（2015）02-0085-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.009

2014-05-22

黃甜（1990-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品應(yīng)用化學(xué)。

嚴(yán)成（1963-），男，碩士研究生，教授，研究方向：食品深加工，功能性食品。

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31271892）；西南科技大學(xué)博士基金（12zx7110）。