超高壓在低溫肉制品中的應用

孫新生， 楊凌寒

(國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

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超高壓在低溫肉制品中的應用

孫新生， 楊凌寒

(國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215163)

超高壓技術作為一種物理殺菌技術，能夠有效抑制食品中的微生物，基本不影響食品的品質，能在最大程度上保留食品的營養價值。綜述了超高壓技術對低溫肉制品的微生物、色澤、嫩度、脂肪氧化等食用品質的影響。

超高壓；低溫火腿；微生物；食用品質

低溫肉制品是采用較低的溫度進行巴式殺菌，在低溫車間制造并采用低溫條件貯存的肉制品。常見的低溫肉制品有西式火腿、低溫乳化型香腸、灌腸、魚糜制品等。由于采用了低溫處理的方式，低溫肉制品保持了肉原有的組織結構和天然營養成分，而且營養成分破壞少，具有營養豐富、口感嫩滑的優點[1]。

低溫肉制品是相對于采用121 ℃的高溫進行加熱殺菌的肉制品而言的，但由于加工過程中溫度為63 ℃、30 min，或采取相同的殺菌力度，這種殺菌方式只能殺死肉制品中的部分細菌或細菌營養體，卻無法殺死芽孢，所以必須采用低溫條件貯存才能保證食品的安全性。在貯存和銷售過程中要求溫度在0～10 ℃的范圍內，以防止出現汁液流失或是產品脹袋、發粘等影響低溫肉制品品質的現象。

由于低溫肉制品的加工特點決定了其在生產銷售中存在的缺陷，殺菌溫度相對較低，因此對原料肉質量要求比較高，只有高品質、無污染的原料肉才能生產出合格的低溫肉制品；同時還要防止生產過程中各個關鍵控制點的污染；另外，銷售過程中一般采用的冷藏保藏手段也相應增大了低溫肉制品的成本[2]。

超高壓技術(UHPP)，可簡稱高壓技術(HPP )或靜水壓技術(HHP)，是一種新興的食品加工技術。超高壓技術即是將食品原料包裝后密封于超高壓容器中(以水或其他流體介質作為傳遞壓力的媒介物)，在一定的靜高壓(壓力范圍是100～1 000 MPa)和溫度范圍內處理一段時間，能導致食品成分中的非共價鍵(例如氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)破壞或者形成，從而使食品中的酶、蛋白質或淀粉等大分子物質失活、變性或者糊化，還能殺滅食品中的細菌等微生物，最終達到食品滅菌、保藏和加工的目的[3]。筆者綜述了超高壓對低溫肉制品微生物以及食用品質方面的影響。

1 超高壓對低溫肉制品微生物的影響

微生物的形態在幾十兆帕的壓力條件下就會發生變化，但是大多數變化是可逆的，當壓力降低至常壓后微生物形態可以復原。但是當在幾百兆帕的壓力下，微生物的形態變化則是不可逆的。細胞膜和細胞壁的破壞會導致蛋白質空間結構產生永久性變異，部分酶失活，或使體積變化的反應速度改變，使壓縮率不同物質的結合產生巨大的剪切力等均可導致微生物正常代謝活動的破壞，使微生物的生命活動終止。因此，超高壓滅菌是上述綜合效應的集中體現[4]。

Yuste以及Garriga等采用超高壓處理蒸煮火腿，其中乳酸菌含量均顯著降低[5-6]。沈旭嬌對鹽水鴨進行超高壓處理的結果表明，超高壓能夠顯著減少初始微生物含量，且在貯藏12周后，產品的菌落總數未超標[7]。

超高壓的滅菌效果與壓力、溫度、時間有關，同時還與肉制品的種類、含鹽量、pH以及初始含菌量等諸多因素相關。束瑋煒等在22 ℃條件下對煙熏火腿進行超高壓處理，試驗結果表明，隨著壓力的升高抑菌效果增強[8]。另外，不同的微生物耐壓能力也不同，真菌、革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌的抗高壓能力依次增強，處于對數期或穩定期的微生物比指數期的微生物耐壓能力強。

過高的壓力處理，會導致低溫肉制品在質構、色澤等感官品質方面出現劣變，同時還會促進脂肪氧化，并且對超高壓設備的性能也提出更高的要求，相應地增加設備成本。因此為了解決超高壓的上述缺陷，越來越多的研究關注于將超高壓與其他殺菌手段相結合，利用柵欄技術改善食品品質，保證食品安全。

徐勝等[9]、溫思穎等[10]的研究均表明，超高壓與Nisin具有協同抑菌效果，但是壓力、時間以及Nisin使用濃度的組合不同，這主要是由于低溫肉制品的種類不同，其中的優勢腐敗微生物不同，因此超高壓在不同肉制品的抑菌參數有所不同。劉國榮等的研究結果與上述相同[11]，另外，采用乳酸菌細菌素和超高壓聯合處理能夠減緩脂肪氧化，還能夠保持較好的滋味、質構和色澤。

2 超高壓對低溫肉制品食用品質的影響

肉制品的食用品質是各個因素相互作用的結果，低溫肉制品的食用品質主要包括色澤、嫩度、保水性、風味等指標。

2.1 超高壓對色澤的影響肉的顏色主要取決于肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白三者之間的比例。但對于低溫肉制品而言，一般在加工中會添加硝酸鹽或亞硝酸鹽，它們能夠與肌紅蛋白結合形成亞硝基肌紅蛋白，經過蒸煮后最終以亞硝基血色素存在，而亞硝基血色素的性質較為穩定，能夠耐受較高的壓力處理。Rubio的研究也說明了高壓處理對低溫肉制品顏色的影響較小[12]。

但是也有研究表明，對于不同的低溫肉制品而言，超高壓處理對肉制品顏色的影響也不盡相同。徐勝等的研究表明，隨著加壓水平的提高和保壓時間的延長，火腿腸的L*值顯著增加，a*和b*值顯著減小[9]。向丹對腌制豬肉進行超高壓處理，試樣樣品中L*值增大，a*值變小，b*變化不大[13]；王健等的研究結果也表明，在20和40 ℃時，L*值隨著壓力的升高而增大，a*值的趨勢與之相反[14]。

2.2 超高壓對嫩度的影響肉的嫩度反映肉的質地和食用口感，決定于肌肉中各種蛋白質的結構特性。經超高壓處理后，肌動蛋白和肌球蛋白解離，肌纖維發生崩解，肌纖維蛋白解離成小片段，造成肌肉剪切力下降，從而提高肉的嫩度；另一方面，經過超高壓處理后，沉積在肌纖維間的脂肪融化，肉質變得鮮嫩且多汁，有助于改善并增強肉制品的口感[15]。

常海軍等研究表明，隨著超高壓的壓力升高，牛半腱肌肉剪切力下降；同時，結締組織膠原蛋白中的熱溶性成分增多，提高了溶解性，也優化了肉的嫩度和質構[16]。

王碩對腌漬好的牛排施加不同的壓力，其研究結果表明，在200～500 MPa時，壓力與剪切力呈反比關系；在 200～300 MPa，牛排剪切力值下降程度最大[17]。這主要是由于壓力達到 300 MPa 時，肌肉組織的細胞膜遭到破壞，細胞中的Ca2+得到釋放，激活了鈣激活蛋白酶，使蛋白質水解，肌肉及肌肉組織間的連接被破壞，從而達到肌肉嫩化的效果。但當壓力提高至 400～500 MPa 時，肌肉中的內源酶逐漸失活，而此時機械作用是導致剪切力降低的主要原因。

近年來的研究表明，超高壓與熱處理相結合的操作手段能夠改善肉制品的嫩度[18-19]，這是由于在壓力和熱的作用下肌球蛋白和膠原蛋白變性。但是也有研究表明，超高壓結合冷凍處理也能夠協同提高肉制品的嫩度，在獲得相同剪切力的條件下，能夠有效降低超高壓的處理壓力參數[17]。

2.3 超高壓對水分的影響肉的保水性也叫系水力或系水性，是指當肌肉受外力作用時，如加壓、切碎、加熱、冷凍、解凍等加工或貯藏條件下保持其原有水分與添加水分的能力。它對低溫肉制品的品質影響很大，保水性的高低直接影響肉的風味、顏色、質地、嫩度等參數。

超高壓提高保水性的原因主要有2個方面，一方面是由于超高壓使水分子發生聚合效應縮短了水分子之間的距離，使自由水填補到蛋白質氨基酸側鏈周圍而變成結合水，從而提高產品的保水性；二是超高壓的電致伸縮作用破壞了二價陽離子與蛋白質之間的作用，導致添加食鹽的肌肉蛋白質構象發生變化，并減少了陽離子與蛋白質之間形成鹽橋的可能性，從而在壓力釋放之后，提高肌肉凝膠保水性。日本公司對豬肉切片進行高壓處理，研究結果表明，能夠改善保水性，同時超高壓處理肉塊能夠提高保水性、減少蒸煮損失[20]。

但是也有研究結果表明，超高壓處理會導致低溫肉制品的保水性下降。馬瑞芬研究表明，生鮮調理雞肉在300 MPa以上的壓力處理下，持水力顯著下降；但是在施加超高壓處理的同時，添加0.3%復合磷酸鹽，能夠有效減緩上述持水力的下降的現象[21]。

朱曉紅等對醬牛肉分別采用600 MPa、20 min的超高壓和90 ℃、10 min的加熱處理進行二次殺菌處理，研究結果表明，超高壓和加熱均會降低醬牛肉保水性，增加重量損失和可壓出汁液，但是超高壓處理比加熱損失更小[22]。

2.4 超高壓對風味的影響肉的風味物質來源于蛋白質、脂肪、碳水化合物等化合物經過化學反應的降解，香味主要來自氨基酸、肽等蛋白質水解產物以及次黃嘌呤核苷酸和其代謝產物。經超高壓處理的碎牛肉和雞胸肉，其風味物質發生明顯變化，一些微生物代謝產生的醇、醛含量減少，這主要是由于與微生物的死亡以及風味物質形成的相關酶被鈍化的原因造成[23]。

馬漢軍等的研究結果也表明，在室溫下，200 MPa的壓力使肌肉中游離氨基酸的總量增加。但是，隨著壓力的升高，氨基酸的總量又大幅度減少，當壓力達到800 MPa時，游離氨基酸的總量降低到與對照樣相同的水平[24]。郭向瑩的研究表明，高壓處理能夠顯著提高低溫雞肉早餐腸中的3-甲基丁酸的含量，降低戊醛、3-甲基己醛、壬醛、2-甲基丁醛的含量。而上述物質均是早餐腸中的主要醛類揮發物，是脂肪二級氧化的主要產物[25]。Ana等對腌制豬肉制品分別進行氣調包裝和超高壓處理[26]，結果表明，在整個儲藏期間，使用超高壓處理能夠使產品保持較低的酮、醇和氮化合物水平和較高的醛和鹵代物水平，且經過高壓處理的產品直到貯藏第60天，其風味物質與初始風味物質相似，500 MPa的處理能夠使風味物質在貯藏期間變化最小。

2.5 超高壓對脂肪氧化的影響脂肪氧化是肉品變質的重要原因之一。高壓處理使肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白變性，釋放出金屬離子，促進脂肪氧化。一般隨著壓力的上升，肉的TBA值逐漸增加，當壓力達到一定程度時會快速增加[26]。

孫艷輝等在原料肉中加入一定濃度的鐵鹽制成灌腸，再進行超高壓處理，試驗結果表明，鐵鹽與超高壓均能促進脂肪氧化，且二者具有協同作用，能夠促進羰基化合物的生成，但是不會引起酸敗現象[27]。

用抗氧化劑和金屬離子螯合劑可以在一定程度上減緩高壓導致的脂肪氧化。馬瑞芬在生鮮調理雞肉中添加0.3%復合磷酸鹽，結果表明，超高壓與0.3%復合磷酸鹽能夠降低由高壓造成的脂肪氧化[21]。郭向瑩在低溫雞肉早餐腸中添加一定量的VE或Na2EDTA，結果表明，添加VE或Na2EDTA均能夠使POV值在一定時間內保持不變[25]。另外，采用MPA包裝也可以降低由超高壓導致的脂肪氧化[28]。

3 展望

超高壓技術作為一種新興的食品處理技術，在改善肉制品的食用品質、抑制微生物等方面表現出其獨特的優勢。對于低溫肉制品而言，超高壓技術可以有效解決貨架期短的問題，同時又能夠使肉制品保持良好的感官品質。因此，超高壓技術為低溫肉制品的加工、貯藏和開發提供了廣闊的前景。

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Application of the Ultra-high Pressure in Processing Low Temperature Cooked Meat Products

SUN Xin-sheng, YANG Ling-han

(Patent Examination Cooperation Jiangsu Center, The State Intellectual Property Office, Suzhou, Jiangsu 215163)

The ultra-high pressure is a physical sterilization technology. It has almost no influence on the quality of food and can keep nutritions in food. This article introduced the effects of ultra-high pressure on microorganism, colour, tenderness, lipid oxidation of the low temperature cooked meat products treated by the ultra-high pressure.

The ultra-high pressure; The low temperature cooked meat products; Microorganism; Edible quality

孫新生(1987- )，男，山東淄博人，研究實習員，碩士，從事肉品加工與質量控制研究。

2015-02-06

S 879.2

A

0517-6611(2015)09-280-03