含CO的氣調包裝協同超高壓對冷卻豬肉殺菌護色效果的研究

張慧娟，潘見

（1.廣東力泰德食品工程有限公司，廣東 佛山 528225；2.合肥工業大學食品科學與工程學院農產品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009）

中國豬肉產量占全球豬肉產量的50%以上，是肉類生產和消費的第一大國。 隨著經濟的發展，人們更注重于肉的安全、衛生和質量，其中冷卻豬肉就以新鮮、營養、衛生、方便等優勢受到廣泛關注[1]。 冷卻豬肉是指生豬經宰前、宰后檢驗檢疫合格，胴體經冷卻，其腿部肌肉深層中心溫度在-1 ℃～7 ℃。 冷卻胴體在良好操作規范和良好衛生條件下， 在10℃～15 ℃的車間內進行分割、分切工藝制得。但是冷卻肉的發展也面對一定的障礙。其一保鮮時間短，一般為3 d～5 d。全過程雖然在4 ℃下生產、銷售，但沒有經過有效的殺菌，從而造成了微生物的腐敗。 腐敗菌主要是熱死環絲菌、假單胞菌、腸桿菌和乳酸菌，檢測中主要控制菌落總數和大腸桿菌，且致病菌不得檢出。 微生物的腐敗給肉的運輸銷售等造成了一定的困難。 其二運輸貯藏過程中肉色變化明顯，由鮮紅色變為褐色。 而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[2]，這一現象給肉類零售業帶來巨大的損失。 肉的顏色由肌紅蛋白（myoglobin，Mb）的化學狀態決定[3-5]。正常流通時，Mb 很快和氧氣結合成鮮亮紅色的氧合肌紅蛋白（oxymyoglobin，MbO2），但在其他外界條件作用下， 亮紅色的MbO2進一步氧化為棕褐色的高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin ，met Mb）[6]，當肉表面40%以上為met Mb 時，肉色就難以被接受了。

現有大量的文章報導利用氣調包裝來控制微生物和肉色[7-10]，主要集中在尋找合適的氣體組成以獲取最佳顏色、提高顏色穩定性、控制微生物生長以延長貨架期、控制脂質氧化等方面。 CO 能與Mb 有較O2更強的結合能力， 強烈結合形成碳氧肌紅蛋白（carbonyl myoglobin，MbCO），使肉表面形成穩定的亮紅色[11-13]。為了使肉在貨架期內保持穩定的鮮紅色、抑制微生物生長而又不引起肉中脂肪氧化， 氣調包裝中可充入1%～3%的CO[14-17]。 但是氣調包裝的方法為抑菌非殺菌，且效果有限，只能適當的延長保質期。同時充入CO 使肉呈現鮮紅的顏色，更加掩蓋了肉的變質和被病菌污染所造成的外觀上的變化，這就給食用的安全性帶來隱患。 但是現在國內還未有其他的替代方法。 采用超高壓處理能解決微生物腐敗的問題，但會對肉類顏色產生影響。 馬漢軍等[18]研究發現，隨著處理壓力升高，牛肉亮度提高而紅度值下降，Kathrine 等[19]研究表明，300 MPa 以上壓力處理豬背最長肌，紅度值顯著下降。在鯉魚和金槍魚的研究中也得到類似結論[20]。

本文主要以豬肉背最長肌為研究對象， 利用含CO 的氣調包裝協同超高壓處理，研究含CO 的氣調包裝協同超高壓對冷卻豬肉的護色和殺菌效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉背最長肌：市售；營養瓊脂（生化試劑）：杭州微生物試劑有限公司；胰酪胨大豆酵母浸膏瓊脂（生化試劑）、胰蛋白胨大豆肉湯（生化試劑）：北京陸橋技術有限責任公司；CO（純度99.99%）： 成都宏錦化工（氣體）有限責任公司；N2（純度99.9%）：合肥金旺光源氣體科技有限公司。

1.2 儀器與設備

超高壓設備（1 L/0-600 MPa）：包頭九玖科技發展有限公司；真空包裝機（DZ-400）：合肥逸飛包裝機械廠；氣調包裝機（M-380）：張家港市德順機械有限責任公司；WSF 色度儀：上海精密科學儀器有限公司；溫度可調式冰箱（FCD-268SEA）：海爾集團；生化培養箱（SPX-250B-Z）、凈化工作臺（SW-CJ-2FD）：上海博迅實業有限公司；高壓滅菌鍋（SYQ-DSX-280B）：上海申安醫療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 樣品準備

豬肉背最長肌取自5 頭體質量為90 kg～100 kg 皖白Ⅲ成年豬胴體。 在宰后平行于肌肉纖維方向取下豬背最長肌，4 h 內迅速處理完成（1）～（6）步驟。

（1）將豬背最長肌切成8 cm×5 cm×5 cm（長×寬×高）的長方體，分別制得（2）～（6）樣品。

（2）未處理組樣品：不經過任何包裝和處理，直接（4±2）℃冷藏。

（3）充氣對照組樣品：分別用氣調包裝機充氣包裝，后（4±2）℃冷藏。

（4）超高壓處理樣品：分別用聚乙烯真空袋真空密封包裝后，立即超高壓處理，然后（4±2）℃冷藏。

（5）充氣后超高壓處理樣品：分別用氣調包裝機充氣包裝后，立即超高壓處理，然后（4±2）℃冷藏。

（6）超高壓處理后充氣樣品：分別用聚乙烯真空袋真空密封包裝后，立即超高壓，然后立即用氣調包裝機充氣處理，（4±2）℃冷藏。

1.3.2 處理方法

1.3.2.1 充氣包裝

充氣成分為98%N2、2%CO 的混合氣，充氣時間為1 s，充氣壓力為0.5 MPa。

1.3.2.2 超高壓處理

壓力分別設定為100、200、300、400 MPa 4 個水平，保壓時間為10 min，溫度為（20±3）℃。每個處理設3 個重復。

1.3.3 測定指標

1.3.3.1 顏色測定

采用色度儀測定處理1 d 后豬肉的亮度（L*）、紅度（a*）、黃度（b*），L*的較低值表示較黑，較高值表示較白；a*的較低值表示較綠， 較高值表示較紅；b*的較低值表示較藍，較高值表示較黃。 色度儀光源D65，測量直徑8 mm。 剪開包裝膜，將肉樣切成約直徑2 cm×厚1 cm 的肉片，將其放入比色皿中，采用測試頭進行測定。

樣品色度測定前，用標準白板校正色度計，白板初始值為：L*0=45.37、a*0=1.83、b*0=9.11， 每個樣品隨機取3 個點測定。

1.3.3.2 微生物指標測定

分別于0、1、3、8、14 d 按照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》的方法與要求測定各肉樣中的菌落總數。

分別于0、1、3、8、14 d 按照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》的方法與要求測定各肉樣中的大腸菌群數。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 進行統計，采用SPSS 進行分析，對各個指標進行差異性分析時采用Duncan 方法，當P＜0.05 時，表明對其影響差異顯著。

2 結果與分析

2.1 超高壓對豬肉顏色的影響

超高壓處理給豬肉顏色帶來的變化的結果如表1所示。

表1 壓力大小對豬肉顏色的影響Table 1 The influence of pressure on color of pork muscle

由表1 可知，L*值隨著壓力的增大呈現出逐漸上升的趨勢。 隨著壓力的升高，L*值急速上升（P＜0.05），亮度提高， 肉色越來越白且不可恢復，100 MPa 時，肉色仍呈鮮紅色，壓力為400 MPa 時顏色呈現灰白色，難以接受。 L*值增加的原因可能是由于蛋白質的變性、水和蛋白質在高壓下的乳化[21]。

a*隨著壓力的增大呈現出逐漸變小的趨勢， 而b*值變化幅度相對較小。 結果表示，隨著壓力的升高肉色越來越差，超高壓給肉帶來了色變。 a*值和b*值的改變可能是由于高壓激活了高鐵肌紅蛋白還原酶從而發生氧化反應，或高壓促進了蛋白質的變性所致[22]。Carlez 等[23]報道在200 MPa～500 MPa 壓力下，總的可提取的肌紅蛋白下降。 Cava 等[24]報道高壓處理使肌紅蛋白總量降低，這些都與本文的結果相符。

結果表明，在0～200 MPa 范圍內，超高壓處理帶來的肉色變異較小；200 MPa～300 MPa 處理后，肉色發白，但顏色尚可接受；300 MPa 以上壓力處理后，肉色呈現灰白色，不可接受。

2.2 含CO 混合氣體協同超高壓對肉樣顏色的影響

壓力協同CO 對豬肉顏色的影響見表2。

表2 壓力協同CO 對豬肉顏色的影響Table 2 The synergistic effect of CO and pressure on color of pork muscle

由表2 可知，CO 對肉色的影響主要在a*上。 僅充氣處理，使得a*值、b*值均升高，使得肉樣呈現較鮮肉更鮮艷的鮮紅色，但顏色過于鮮艷，消費者難以接受。不同壓力的處理使得L*值、a*值、b*值均有不同程度的改變， 且壓力越大肉樣色變越嚴重， 越難以接受。200 MPa～400 MPa，CO 氣調包裝的協同處理可提高肉色的紅度值，進而使得豬肉整體呈鮮紅色，顏色接近新鮮肉色， 提高消費者接受程度。 但壓力在400 MPa時， 紅色值的增加已不能掩蓋壓力帶來的灰白色，可認為在此壓力下護色是無效的。

對于壓力在200 MPa 時，先充氣包裝再高壓處理，或先高壓處理再注入CO 混合氣，均能提高a*值，且效果幾乎相同（P＞0.05）。當壓力在300 MPa～400 MPa 時，先充氣包裝再高壓處理可以顯著提高a*值（P＜0.05），而先高壓處理再充氣雖也有明顯效果但較前者較差，且隨著壓力的升高先充氣包裝再超高壓組表現出來的優勢越來越明顯。 此種差異的原因可能是高鐵肌紅蛋白還原酶具有較強的耐壓能力，低于300 MPa 的壓力，高鐵肌紅蛋白還原酶活性仍較穩定[25]，顏色的變化主要受其他蛋白質的變性、超高壓的機械作用或其他物理作用影響。而大于300 MPa 的壓力使得高鐵肌紅蛋白還原酶開始失活，并且高壓更易引起其他蛋白質的變性或氧化[26]，此過程是不可逆的。在較高壓力下可能是Mb 發生了氧化或變性，從而使CO 無法與Mb 結合。

故CO 氣調包裝的協同作用僅限在壓力小于等于300 MPa 時有效，在此范圍內，二者協調可保證護色的有效性，且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。

2.3 CO 協同超高壓對肉樣中微生物的影響

不同充氣處理協同超高壓對肉樣中菌落總數的影響見圖1。

圖1 不同充氣處理協同超高壓對肉樣中菌落總數的影響Fig.1 The effects of different inflatable treatments cooperated with pressure on microorganism count in meat samples

微生物是引起鮮肉變質的主要原因。 由圖1 可以看出，在0～400 MPa 范圍內，超高壓殺菌效果顯著，且壓力越大，殺菌越徹底。 先充氣包裝再進行超高壓處理組的菌落總數雖然比其它兩組略低一些， 但3 組并沒有顯著性差異，說明CO 無殺菌效果。由于壓力越大殺菌效果越顯著， 而CO 氣調包裝的協同作用僅限在壓力小于等于300 MPa 有效， 故貯藏期的殺菌效果考察選定壓力300 MPa。

300 MPa 下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中菌落總數的影響見圖2，300 MPa 下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中大腸桿菌總數的影響見圖3。

圖2 300 MPa 下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中菌落總數的影響Fig.2 Effects of different inflatable treatments on microorganism count of meat samples at storage period under 300 MPa

圖3 300 MPa 下不同的充氣處理對肉樣在貯藏期中大腸桿菌數量的影響Fig.3 Effects of different inflatable treatments on Bacillus coli count of meat samples at storage period under 300 MPa

冷卻肉控制的主要微生物指標為菌落總數和大腸菌群數。 從圖2 和圖3 可以看出冷卻肉在貯藏過程中，不論采用何種充氣處理方式，菌落總數和大腸菌群數體都呈上升趨勢。 初始的大腸菌群數為2×102CFU/g，未處理組和充氣對照組的上升曲線幾近重合，并同時在約10 d 時超標。 證明2%CO 氣調包裝對大腸菌群無抑菌效果，原因可能是大腸桿菌屬于兼性厭氧菌。 肉樣初始的菌落總數為5×104CFU/g，1 d 后，未處理組和充氣對照組均上升了一個數量級，并分別在約4 d 和7 d 時超標。 證明2%CO 氣調包裝具有一定的抑菌效果，可適當的延長冷卻肉的保藏期。 原因可能是抑制了需氧菌的繁殖。

而超高壓明顯能夠增加冷卻肉的保鮮期， 且CO氣調包裝的協同在貯藏后期表現出優勢。 僅超高壓組在貯藏10 d 后菌落總數超標，大腸菌群數卻一直保留在較低的水平， 說明大腸菌群類耐壓性較差，300 MPa的壓力對大腸菌群類殺菌效果顯著。 CO 氣調包裝協同超高壓組在13 d～14 d 后菌落總數超標，說明CO 有一定的抑菌效果。 且300 MPa 前充氣組的抑菌效果略強，原因可能是超高壓提高了CO 的滲透性。

3 結論

超高壓處理給肉帶來了色變，且壓力越大肉色越難以接受。 2%CO 氣調包裝的協同可以提高a*值，調節肉色，并在壓力小于等于300 MPa 時調節效果明顯，且先氣調包裝后高壓處理效果更顯著。 CO 無殺菌效果，但有一定的抑菌效果，其協同超高壓可以增加肉的貯藏期，且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。 總的來說，含2%CO 的氣調包裝協同超高壓可以在壓力小于等于300 MPa 時對冷卻肉有效殺菌的同時保證肉的顏色，且先充氣包裝后高壓處理效果更顯著。