不同超高壓處理對DFD牛肉肉色及貨架期的影響

摘 要：為降低DFD（dark， firm and dry）牛肉初始菌落總數，延長真空包裝DFD牛肉貨架期并改善肉色，以不同壓力（200、400、600 MPa）配合不同加壓時間（5、10 min）的超高壓處理為實驗組，以空白處理為對照組，測定真空包裝DFD牛肉在（2±2）℃條件下貯藏0、2、4、6、8、12、16 d后的肉色、表觀肉色圖像、pH值、微生物和3 種肌紅蛋白相對含量，探究超高壓處理對DFD牛肉貨架期及肉色的影響，進而探尋適合DFD牛肉肉色改善和貨架期延長的超高壓處理條件。結果表明：超高壓能顯著提高DFD牛肉的亮度值、紅度值和黃度值（P＜0.05），增加氧合肌紅蛋白的相對含量，降低高鐵肌紅蛋白的相對含量，但過高壓力（600 MPa）會使DFD牛肉呈現粉紅色；超高壓處理能顯著降低DFD牛肉初始菌落總數（P＜0.05），200 MPa（5、10 min）處理組使DFD牛肉初始菌落總數降低0.6、0.8（lg（CFU/g）），400 MPa（5、10 min）處理組降低1.1、1.3（lg（CFU/g）），600 MPa（5、10 min）處理組降低1.7、2.0（lg（CFU/g）），有效抑制了微生物在貯藏期間的生長；對照組在12 d時已腐敗，200 MPa處理組在16 d時達到腐敗限值，而冷藏16 d，400、600 MPa處理組均未腐敗；400 MPa是有效改善DFD牛肉肉色、延長其貨架期的最適壓力，保壓時間的延長對肉色和貨架期的影響不顯著（P＞0.05）。綜合考慮，400 MPa-10 min是超高壓處理DFD牛肉的最適參數，能改善DFD牛肉肉色，同時將貨架期至少延長5 d以上。

關鍵詞：超高壓；DFD（dark， firm and dry）牛肉；肉色；肌紅蛋白；貨架期

Effects of Different Ultra-High Pressure Treatments on the Color and Shelf Life of Dark， Firm and Dry （DFD） Beef

BI Yuying， YANG Xiaoyin， ZHANG Yimin， ZHU Lixian， LIANG Rongrong， MAO Yanwei， ZUO Huixin， NIU Lebao*

（College of Food Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Tai’an 271018， China）

Abstract： In order to reduce the initial number of microorganisms on the surface of DFD （dark， firm and dry） beef， extend the shelf life of vacuum-packed DFD beef and improve the color of DFD beef， the effects of ultra-high pressure （UHP） treatments at different pressures （200， 400 and 600 MPa） and for different periods of time （5 and 10 min） on the shelf life and color of DFD beef were investigated. Vacuum-packed DFD beef was treated by UHP or not （control） and stored at

（2 ± 2）℃. After 0， 2， 4， 6， 8， 12 and 16 days， meat color， apparent images， pH， microbial load and deoxymyoglobin （DMb）， oxymyoglobin （OMb） and metmyoglobin （MMb） fractions were measured. The results showed that UHP processing significantly increased the L*， a*， and b* values （P lt; 0.05） of DFD beef， elevated the proportion of OMb， and decreased the proportion of MMb. However， too high pressure （600 MPa） caused DFD beef to show a pink color. The microbial load of DFD beef was reduced significantly by UHP （P lt; 0.05）， by 0.6 and 0.8 （lg （CFU/g）） at 200 MPa， 1.1 and 1.3 （lg （CFU/g）） at 400 MPa， and 1.7 and 2.0 （lg （CFU/g）） at 600 MPa for beef treated for 5 and 10 min， respectively. UHP effectively inhibited microbial growth in beef during storage. The control group had been spoiled on day 12， and the 200 MPa group reached the threshold of spoilage on day 16， whereas no spoilage was observed in the 400 and 600 MPa groups on day 16. Thus， 400 MPa was the optimal pressure to effectively improve the color and simultaneously extend the shelf life of DFD beef. The extension of holding time had no significant effect on meat color or shelf life （P gt; 0.05）. Taken together， 400 MPa and"10 min were the optimal parameters for UHP treatments of DFD beef， which could improve the meat color of DFD beef while extending the shelf life by at least 5 days.

Keywords： ultra-high pressure; DFD （dark， firm and dry） beef; meat color; myoglobin; shelf life

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240407-069

中圖分類號：TS251.1" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2024）04-0030-06

引文格式：

畢玉瑩， 楊嘯吟， 張一敏， 等. 不同超高壓處理對DFD牛肉肉色及貨架期的影響[J]. 肉類研究， 2024， 38（4）： 30-35. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240407-069." " http：//www.rlyj.net.cnBI Yuying， YANG Xiaoyin， ZHANG Yimin， et al. Effects of different ultra-high pressure treatments on the color and shelf life of dark， firm and dry （DFD） beef[J]. Meat Research， 2024， 38（4）： 30-35. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240407-069." " http：//www.rlyj.net.cn

隨著我國經濟的快速發展，人們的飲食水平逐漸提升，牛肉作為我國食用量僅次于豬肉的畜肉，因高蛋白、低脂肪、味道鮮美等特點深受喜愛[1]。DFD（dark， firm and dry）牛肉是一種牛肉生產行業中常見的劣質肉，顏色發黑發暗，切面干燥且堅硬，pH值較高，易受微生物侵染，貨架期較短[2-3]。在冷藏狀態下真空包裝的正常牛肉可以貯藏30 d，但真空包裝的DFD牛肉14 d左右就會腐敗變質[4]，造成牛肉資源的大量浪費。近10 年，我國牛肉產量持續增長，雖然目前牛肉屠宰加工規范化，但DFD牛肉的高發生率仍不可避免，據盧驍[5]不完全統計發現，山東省DFD牛肉發生率高達18.03%。因此，如何有效抑制DFD牛肉貯藏期間的微生物生長并延長其貨架期一直都是肉牛產業迫切需要解決的熱點問題。

超高壓（ultra-high pressure，UHP）技術是通過水或其他液體等介質傳遞壓力，對密封包裝的食品在一定溫度下進行加壓處理的一種非熱加工技術[6-7]，可使微生物膜結構完整性喪失，胞內蛋白質和酶變性，內容物泄漏，失去活性[8-9]。UHP技術不僅能延長食品貨架期，減少添加劑使用，同時將對食品品質的影響降至最低[10-11]，在肉制品中行業具有廣泛的應用前景。Wang Haihong[12]、張根生[13]等通過實驗證明，在400～600 MPa壓力水平，有利于延長冷藏牛肉制品的貨架期；張順君等[14]研究發現，UHP能將鹵牛腱、鹵鴨肫的貨架期延長90 d；馬漢軍等[15]研究UHP處理正常牛肉發現，400 MPa壓力可使牛肉亮度值（L*）增加，紅度值（a*）下降，黃度值（b*）基本不變；但陳臘梅等[16]表明，400 MPa壓力使牦牛肉的L*、a*、b*增加；Reesman等[17]研究UHP對DFD熟牛肉的肉色及食用品質發現，300～600 MPa壓力使a*顯著增大，但未對貯藏期內熟肉色及貨架期進行測定。UHP處理對肉色的影響是一個復雜的現象，還有待進一步研究。此外，關于UHP處理正常牛肉在貯藏期內肉色和貨架期的研究較多，但關于UHP技術在DFD牛肉肉色和貨架期方面的研究尚不充分，本研究通過設置不同壓力和保壓時間，探究UHP處理對DFD牛肉肉色及貨架期的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛胴體選取山東省某肉牛屠宰企業的西門塔爾雜交牛（月齡20～24 個月，胴體質量286～315 kg）。肉牛按照伊斯蘭方式屠宰后，將胴體在（2±2）℃排酸48 h，使用便攜式pH計測定pH值，測定部位為左右胴體第12～13 根肋骨間的背最長肌。選取宰后極限pH≥6.1的4 頭牛胴體（n＝4），取其左、右半胴體的背最長肌，分割為大小相近（每塊牛排約200 g）、厚度約為2.54 cm的牛排作為實驗材料。

聚偏二氯乙烯氧氣阻隔膜（厚度54.8 μm） 無錫太平洋新材料股份有限公司；BagPage?拍打袋 法國Interscience St Nom公司；平板計數瓊脂、蛋白胨 北京陸橋技術責任有限公司；氯化鈉（分析純） 天津凱通化學試劑有限公司；pH 4.00和pH 7.00的標準緩沖液 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

HPP600/3-5L超高壓食品處理設備 包頭科發高壓科技有限責任公司；SenvonGo便攜式溫度補償pH計"瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；Nikon D90相機（光圈f/5.6，曝光時間1/100 s，ISO-400，焦距70 mm）"日本尼康公司；SP62便攜式色差計 美國愛色麗儀器公司；Deep攝影棚（邊長為60 cm，發光二極管燈板功率60 W，亮度6 100 lm） 浙江省攝影器材有限公司。

1.3 方法

1.3.1 實驗設計

將牛排（厚度約為2.54 cm）進行獨立真空包裝，每頭牛的牛排隨機分為7 組，第1組在標準大氣壓下不經UHP處理，為空白對照組（0.1 MPa-0 min），剩余組為實驗組（處理壓力-時間組合：200 MPa-5 min、200 MPa-10 min、400 MPa-5 min、400 MPa-10 min、600 MPa-5 min、600 MPa-10 min）。UHP處理前，先將介質水放置于（2±2）℃條件下過夜，牛排經UHP處理后，在（2±2）℃條件下貯藏0、2、4、6、8、12、16 d。在各貯藏時間點，每組隨機取樣進行表觀肉色圖像、肉色（L*、a*、b*）、肌紅蛋白相對含量、pH值、菌落總數等指標測定，并進行數據分析。

1.3.2 表觀肉色圖像采集

參考Zhang Yining等[18]的方法，牛排在（2±2）℃條件下發色30 min，用色差計進行測定后立即將樣品放入攝影棚中，然后用相機于垂直于樣品60 cm處拍攝。照片采集中關閉閃光燈，使用自動對焦，無濾鏡，所有圖像均以1∶1比例的JEP格式保存。

1.3.3 肉色測定

測定前先使用白板再使用黑板校正色差計。將去除包裝后的牛排置于冷庫（2±2）℃發色30 min，擦去牛排表面水分，使用校正后的便攜式色差計（光圈直徑8 mm，光圈A，標準視角10°）測定肉表面的L*、a*、b*，避開牛排的筋腱和脂肪，測量6 個位置，分別記錄每個位置的數據，取其平均值作為最終測定結果。

1.3.4 3 種肌紅蛋白相對含量測定

使用色差計測定400～700 nm波長處的反射率（R）（光譜間距10 nm），特定波長（474、525、572 nm）處的R采用線性插入法間接計算得出。為直觀看出高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin，MMb）、脫氧肌紅蛋白（deoxymyoglobin，DMb）、氧合肌紅蛋白（oxymyoglobin，OMb）在相等間隔時間的變化規律，選取0、4、8、12、16 d的數據作圖分析。3 種肌紅蛋白的相對含量計算采用King等[19]方法，反射衰減率（attenuance，A）根據A＝log（1/R）計算，3 種肌紅蛋白的相對含量按式（1）～（3）計算：

（1）

（2）

OMb相對含量＝100%－MMb相對含量/%－DMb相對含量/% （3）

1.3.5 pH值測定

首先使用pH 4.00和pH 7.00的標準緩沖液校準便攜式pH計，然后對打開包裝后的牛排pH值進行測定，每塊牛排測定4 次，取平均值作為最終測定結果。

1.3.6 菌落總數測定

參考Yang Xiaoyin等[20]的方法。在無菌環境下從牛排表面取10 g肉樣，轉移至裝有90 mL無菌蛋白胨生理鹽水（0.85 g/100 mL NaCl、0.1 g/100 mL蛋白胨）的拍打袋，室溫下用拍打機拍打2 min，取混勻樣液1 mL依次進行梯度稀釋，選擇2～3 個合適的稀釋度涂布于平板計數瓊脂培養基，36 ℃條件下平板培養48 h，每個梯度2 個技術重復。培養完成后篩選出菌落總數在30～300 CFU之間的培養皿，根據稀釋倍數計算菌液的菌落總數。

1.4 數據處理

本研究中的肉色、微生物、pH值指標均使用SAS軟件（9.0版本）進行分析，使用SAS MIXED Procedure進行方差分析，固定效應為貯藏時間、處理條件及其交互作用，隨機效應為牛個體，差異顯著水平為P＜0.05。采用Origin 8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉表觀肉色的影響

肉色數據雖能具體反映肉色單個指標的變化規律，但是不能綜合、直觀表現出整體肉色，因此借助相機反映消費者視覺中肉色的直接變化。如圖1所示，可以直觀觀察到同等壓力、不同保壓時間下，UHP對表觀肉色的影響較小；相同保壓時間下，不同壓力對表觀肉色的影響差異明顯。200 MPa處理組與對照組的表觀肉色差異最小，牛排仍然呈現暗黑色，貯藏期內的肉色變化也不大，其對肉色的改善作用最小；400 MPa處理的DFD牛肉呈現接近于正常牛肉的鮮紅色，貯藏期間均能呈現良好的肉色，表明該壓力水平下對肉色改善效果較好，對肉色產生了積極影響。Reesman等[17]研究表明，肉色的改善源于450 MPa壓力下OMb含量的增加。600 MPa處理下的DFD牛肉肉色呈粉色，并隨貯藏時間延長出現“褪色”現象；白艷紅等[21]通過對牛羊肉的研究也發現，高于500 MPa的壓力能導致肉色淡化變白；Bak等[22]認為，UHP處理下，珠蛋白變性及血紅素析出是肉色“褪色”的主要因素。400 MPa的UHP處理對肉色起到了積極的改善作用，但處理5 min和10 min的表觀肉色差異不明顯。

2.2 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉L*的影響

如表1所示，貯藏時間和處理條件的交互作用對DFD牛肉的L*影響不顯著（P＞0.05），但單因素主效應貯藏時間、處理條件對其影響顯著（P＜0.05）。各組的L*在貯藏期間整體呈現出增加的趨勢，可能是由于隨著貯藏時間的延長，肌肉疏松，持水力降低，自由水比例增加，使光散射增加，L*增加[23-24]。

同等壓力下，保壓時間的延長對L*影響不顯著；但同等保壓時間下，隨壓力水平的升高，L*顯著升高。其中，200 MPa的處理壓力對DFD牛肉的L*影響較小，400、600 MPa壓力顯著提高了DFD牛肉的L*（P＜0.05）。陳臘梅等[16]在UHP處理牦牛肉實驗中表明，UHP會改變肌纖維結構，肌肉持水力下降，散射光的能力增強，導致L*升高，同時受壓力大小影響，L*隨壓力水平升高而增大。消費者對牛肉顏色偏好的預測模型中，L*被消費者所接受的閾值為31.4[18]。0 d時，0.1、200 MPa（5、10 min）組的L*為29.30、30.46和30.81，對照組、200 MPa組未達到該閾值水平。400、600 MPa組在貯藏期間的L*均超過了接受閾值。

2.3 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉a*的影響

如表2所示，貯藏時間和處理條件的交互作用對DFD牛肉的a*影響不顯著（P＞0.05），但a*受單因素貯藏時間、處理條件的影響顯著（P＜0.05）。隨著貯藏時間的延長，各組的a*增加，貯藏末期，a*達到最大值。200、400 MPa壓力水平下，保壓時間的延長對a*影響顯著，而600 MPa水平下，保壓時間的延長對a*影響不顯著；同等保壓時間下，a*與壓力水平呈正相關。UHP處理后，DFD牛肉的a*均高于對照組，其中200 MPa-5 min組的a*與對照組差異不顯著，這也與表觀肉色中兩者肉色相近的結果一致。400、600 MPa處理顯著增大了a*（P＜0.05）。Hughes等[25]認為，在高pH值的肌肉中，持水力較高，導致肌纖維腫脹，細胞和肌束之前缺乏空間，阻止了氧氣擴散到組織中。而UHP處理后，隨著壓力水平的升高，肌纖維結構呈現不同程度改變，持水力下降，進而在后續發色中氧氣滲透度加深，氧分壓增大，形成更多的OMb，a*增加[16]。此外，貯藏期間，對照組的a*未達到消費者接受閾值（14.5），各組的a*均達到接受閾值[17]，表面UHP處理在一定程度上改善了DFD牛肉肉色，達到消費者購買期望值。

2.4 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉b*的影響

如表3所示，貯藏時間和處理條件的交互作用對DFD牛肉的b*影響不顯著（P＞0.05），但b*受UHP處理條件影響顯著（P＜0.05）。與a*趨勢相似，各組在貯藏前期整體呈現先增加后下降的趨勢，在貯藏后期呈現增加趨勢。整體而言，同等壓力水平、不同保壓時間對b*影響顯著。保壓時間為5 min時，b*隨壓力水平的增大而顯著增加，且顯著高于對照組（P＜0.05），但保壓時間為10 min時，b*隨壓力水平的增加趨勢不顯著（P＞0.05）。Utama等[26]研究表明，UHP促進脂質氧化，從而導致b*增加，但肉色變化是一個復雜機理，b*的變化機理也尚不明確。

2.5 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉3 種肌紅蛋白相對含量的影響

肉色很大程度上取決于肌紅蛋白的化學狀態及其相對含量，肌紅蛋白狀態主要有3 種：DMb、OMb和MMb。如圖2所示，貯藏期間，各組DFD牛肉的MMb和OMb相對含量整體呈現增加趨勢，DMb相對含量逐漸降低，Wu Shuang等[27]在DFD牛肉肉色及肉色穩定性的研究中3 種肌紅蛋白含量變化與本研究結果一致。

0 d時，UHP處理后，同等壓力下，保壓時間的延長對3 種肌紅蛋白相對含量的變化影響不明顯；而同等保壓時間下，增大壓力對其影響明顯。在同等保壓時間下，增大壓力水平，OMb相對含量明顯上升，與a*呈正相關，DMb相對含量明顯降低，MMb相對含量降低。王璐等[28]也發現UHP處理后牛肉的OMb含量增加，MMb含量降低。Hughes等[25]認為，高pH值的肌肉肌纖維腫脹，阻止了氧氣擴散，而UHP使得肌纖維結構松散，自由水減少，在發色時氧氣滲透能力增加，氧分壓增大，肌紅蛋白更易與氧氣結合，導致OMb相對含量增加[22]。已有研究表明，DFD牛肉中線粒體含量是正常牛肉的2.04 倍，細胞中80%以上的氧氣被線粒體所用[29]。線粒體會爭奪消耗氧氣，降低氧分壓，介導MMb還原系統影響肌紅蛋白的化學狀態[30]。UHP處理破壞了線粒體膜結構，線粒體耗氧率降低有利于肌紅蛋白的氧合[31]。郜娜[32]報道，UHP處理增強了線粒體介導的MMb還原酶活性，促進MMb被還原。這表明UHP能增大氧分壓、降低線粒體耗氧率及影響MMb酶活性，致使OMb含量升高，DMb和MMb含量降低。牛淑萍等[33]研究表明，高壓可能促進抗氧化肽的產生，抑制肌紅蛋白的氧化。綜上所述，UHP處理能夠增加DFD牛肉中OMb的相對含量，改善DFD牛肉的肉色。

2.6 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉pH值的影響

由表4可知，貯藏時間和處理條件的交互作用對DFD牛肉的pH值影響不顯著（P＞0.05），但單因素主效應貯藏時間、處理條件均對pH值影響顯著（P＜0.05）。貯藏期間，各組的pH值均呈現緩慢下降趨勢，這可能是真空包裝中乳酸菌等產酸微生物大量繁殖代謝所致[34]。整個貯藏期，經UHP處理后pH值均高于對照組。同等壓力下，pH值隨保壓時間延長而增大；相同保壓時間，pH值隨壓力增大而增大。pH值的升高可能是蛋白質結構在UHP處理后發生改變，酸性基團被包埋，堿性物質增加造成的[35]。

2.7 貯藏期間不同UHP處理對DFD牛肉菌落總數的影響

新鮮肉的腐敗主要是微生物生長繁殖使肉發生蛋白降解、脂肪酸敗造成的。菌落總數變化與肉的貨架期緊密相關，能夠反映肉是否發生腐敗，新鮮肉的腐敗限值為7（lg（CFU/g）），超過該值時，肉的表面已明顯腐敗[36]。如圖3所示，貯藏時間和處理條件的交互作用對菌落總數影響顯著（P＜0.05）。UHP處理可顯著降低DFD牛肉的初始菌落總數，0 d時，對照組菌落總數為3.5（lg（CFU/g）），200 MPa使初始菌落總數降低0.6、0.8（lg（CFU/g）），400 MPa使菌落總數降低1.1、1.3（lg（CFU/g）），600 MPa使菌落總數降低1.7、2.0（lg（CFU/g））。總的來看，同等壓力下延長加壓時間，UHP的抑菌效果增強，但影響不顯著（P＞0.05）。

相同保壓時間下，增大壓力抑菌效果增強，但影響不顯著（P＞0.05），這與閆玉雯[37]研究UHP處理牛肉乳化腸時保壓時間和處理壓力對抑菌效果的規律一致。0～4 d時，UHP組的菌落總數生長速率較低，此時微生物處于遲滯期。4 d后，菌落總數生長速率增大，菌落總數以指數形式增加，微生物進入對數期，對于外界環境因素的作用比較敏感。12 d時，對照組菌落總數為7.07（lg（CFU/g）），已超腐敗限值，而UHP處理組均未腐敗。16 d時，200 MPa組菌落總數已超腐敗限值，400、600 MPa組均未達到7（lg（CFU/g）），均未腐敗。綜上所述，延長保壓時間或增大壓力能增強抑菌效果，200 MPa能將DFD牛肉貨架期延長4 d，400、600 MPa抑菌效果更好，能將貨架期至少延長5 d以上。

3 結 論

DFD牛肉經不同UHP處理后，與對照組相比，L*、a*、b*及Omb相對含量均增加，DMb相對含量和MMb相對含量降低，肉色得到一定改善。400 MPa的UHP處理條件對DFD肉色產生積極影響，肉色改善效果最好。DFD牛肉經UHP處理后，微生物數量顯著降低（P＜0.05）。結果顯示，200 MPa處理組可將DFD牛肉貨架期延長4 d，400、600 MPa處理組可將貨架期至少延長5 d以上。400 MPa是有效改善DFD牛肉肉色、延長其貨架期的最適壓力。保壓時間的延長對肉色和貨架期的影響不顯著（P＞0.05）。綜合考慮，400 MPa-10 min是UHP處理DFD牛肉的最適參數。

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