高压结合热处理对猪肉肌红蛋白的影响

冯 哲，陈 辉，郭丽萍，熊双丽，2，*，黄业传，2（.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳6200；2.四川省生物质资源利用与改性工程技术研究中心，四川绵阳6200）

高压结合热处理对猪肉肌红蛋白的影响

冯 哲1，陈 辉1，郭丽萍1，熊双丽1，2，*，黄业传1，2
（1.西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳621010；2.四川省生物质资源利用与改性工程技术研究中心，四川绵阳621010）

主要研究高压（0.1～600 MPa）结合温度（25～55℃）处理对猪肉色度、肌红蛋白（Mb）变化及相关性的影响。结果表明，随温度和压力上升，色差L*值和△E值逐渐增加、a*值逐渐下降，猪肉逐渐从鲜红色变为灰白色。无压力存在时，温度变化对Mb、脱氧肌红蛋白（DeoxyMb）、氧合肌红蛋白（MbO2）和高铁肌红蛋白（MetMb）含量影响均不显著（p＞0.05）。Mb含量随压力或温度增加都逐渐下降（p＜0.05）。100～300 MPa条件下，DeoxyMb含量随温度增加逐渐上升，400～600 MPa条件下，其含量却随温度增加呈先降低后升高（p＜0.05）的趋势。MbO2在任何压力条件下，其含量都随温度（25～45℃）增加逐渐减小，55℃时却急剧增加（p＜0.01）。MetMb含量在4个设定温度条件下，其值都随压力增加而显著（p＜0.05）增加，100、200和600 MPa条件下，随温度增加逐渐降低（p＜0.05）。高压和温度对猪肉色度和Mb氧化还原状态的影响呈现较强的协同或拮抗作用。逐步回归方法建立色度与Mb各形式之间4个最优回归方程，而且均具有显著性（p＜0.01），可以通过色度参数定量预测Mb含量及其主要存在形式。

高压，温度，肌红蛋白，相关性

猪肉的颜色主要取决于肌红蛋白（Mb），即紫红色脱氧肌红蛋白（deoxyMb）、鲜红色氧合肌红蛋白（MbO2）、褐色高铁肌红蛋白（MetMb）的含量和存在形式。三者同时存在于猪肉中，并且在不断相互转化。肉色变化取决于Mb自动氧化和MetMb还原的相对速率［1］。Mb热稳定性也与其氧化还原状态密切相关，deoxyMb的耐热性不及MetMb和MbO2［2-3］。高压（高静压，HHP）技术的循环均衡压力处理食品时，会使食品中的物质发生相变、分子构象变化、化学反应，其具有杀菌，提高肉嫩度和延长肉制品贮存期等重要功能［4］，同时也可能会导致肉制品颜色、脂肪氧化和风味改变［5-9］。热处理是目前肉制品加工的主要操作方式之一，但一些研究显示压力和温度对分子结构和化学反应的影响可能相反［7］。尽管猪肉的颜色并不能完全真正反映其内在营养价值、质量与安全性，但能在某种程度上反映出猪肉蛋白质和脂肪氧化程度。高压或热处理会导致肌肉颜色的改变、Mb结合及三种形式的比例变化，也有少数关于两者处理肉制品后肉色和Mb的研究报道［4］，关于高压协同热处理对猪肉Mb和颜色及相关性影响研究需要进一步明确。本研究应用高压协同热处理猪肉，通过分析猪肉色值与Mb变化及相关性，为猪肉Mb感官判断和高压协同热处理肉制品应用奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白玉黑土猪 四川绵阳天农生态食品开发有限公司提供；磷酸二氢钠、磷酸氢二钠 分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

HPP.L2-800/1型食品高压设备 天津华泰森淼生物工程技术股份有限公司；FSH-2A可调高速匀浆机 金坛市医疗仪器厂；CR22GⅢ型高速冷冻离心机 日立公司；UV-5800型紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；NH300电脑色差仪 深圳市三恩驰科技有限公司。

1.2 高压结合热处理

取白玉黑土猪背最长肌约2 kg，剔除肉眼可见脂肪及结缔组织等，按20 g/份分装于真空透明封装袋中，于-18℃保藏待用。高压处理前于4℃下解冻24 h。结合实验室经验及相关期刊文献资料［5，10］，本文高压结合热处理参数设置为：升压速度50 MPa/s，卸压速度100 MPa/s。传压介质为葵二酸二辛酯液压油，将真空封装且解冻后的样品，进行高压（0.1～600 MPa）结合热处理（25～55℃）10 min后分析，每组重复4次。

1.3 猪肉色度测定

采用色差仪测定背脊肉L*值、a*值、b*值、△E（以未处理样品为对照）。△E=［（△a*）2+（△b*）2+（△L*）2］1/2，其中△a*、△b*、△L*是与原料肉的a*、b*、L*的差值［10］。

1.4 肌红蛋白含量测定

称取2 g样品绞碎后参照文献［11］进行Mb提取，上清液分别测定525、545、565、572 nm处吸光值，并按下式计算各类Mb：

Mb总量（mmol/L）=-0.166A572+0.086A565+0.088A545+0.099A525

deoxyMb（%）=（0.369R1+1.140R2-0.941R3+0.015）×100 MbO2（%）=（0.882R1-1.267R2+0.809R3-0.361）×100 MetMb（%）=（-2.541R1+0.777R2+0.800R3+1.098）×100

式中，R1、R2、R3分别是吸光率比值A572/A525、A565/ A525、A545/A525。

1.5 数据处理与统计分析

所有颜色和Mb数据用Origin 8.0和Microsoft Excel 2013进行处理，运用SPSS 13.0统计软件进行单因素方法分析，LSD最小显著多重比较，逐步回归分析法与t检验建立色度参数与Mb的回归关系，通过剔除逐步回归过程中线性相关关系不显著的变量，最后选出对因变量影响最大的自变量建立回归方程。

2 结果与分析

2.1 高压结合热处理对猪肉色度的影响

图1显示了经过高压结合热处理后，猪肉的色度参数L*、a*、b*值和△E值的变化趋势。

不同温度下，L*值随压力的变化如图1（a）所示，在小于400 MPa处理时，L*值随着压力的升高而增加（p＜0.05），高于400 MPa时则保持稳定（p＞0.05）。本结果与Shigehisaetal的结果相似［12］。同一压力条件下，L*值随温度增加而逐渐增加，这可能是由于处理压力或温度的升高，使得表面纤维结构发生变化，蛋白质非共价键发生断裂或扭曲，蛋白质发生变性和凝集程度增加，亚铁血红素被取代或释放，猪肉的保水性下降进而造成更多的损失水分附着在肉的表面使肉的亮度值增加［8，13］。图1（b）显示，压力低于400 MPa，a*值随压力上升而下降，此后，下降速度趋于减缓（p＞0.05）；同样，在同一压力条件下，a*值随温度增加而逐渐降低，这可能是因为温度和压力升高都会导致Mb减少，同时引起Mb氧化、球蛋白的变性及结构破坏［13］。图1（c）显示，除55℃处理下，b*值升高趋势较明显以外，随着压力的增大，b*值都有所升高，但是变化幅度不明显（p＞0.05）。图1（d）显示，各组随着压力和温度升高，400 MPa内猪肉△E值逐渐增大（p＜0.05），400 MPa之后，色差无明显变化（p＞0.05），尤其55℃时，相当部分蛋白质己变性，随着压力增加，色泽无变化。

2.2 高压结合热处理对猪肉肌红蛋白的影响

不同温度不同压力处理猪肉后，Mb总量变化趋势如图2所示。温度一定时，Mb总量随压力增加而逐渐降低，200 MPa以下，其总量随温度的上升下降趋势显著（p＜0.05），400 MPa以上时趋于平缓（p＞0.05）。同一压力条件下，不同温度处理后总量随温度增加也呈下降趋势，这可能是因为压力或温度增加都会使蛋白质变性，或者溶解度降低，或者血红素铁结构发生变化，导致检测含量逐渐降低［14］。

为进一步探讨高压结合热处理对Mb的影响机制，deoxyMb、MbO2和MetMb三种氧化还原状态形式比例变化如图3和表1所示。由图3可知，MbO2在35℃和45℃时，0.1～200 MPa以下处理后，随压力增加变化不显著（p＞0.05），此后显著下降（p＜0.05），而25℃和55℃时，总体呈先升高后降低趋势。deoxyMb在25～55℃范围内，随压力增加呈先降后升趋势，除35℃时变化不显著（p＞0.05）外，其他均表现出显著变化（p＜0.05）。MetMb在25～45℃范围内随压力增加而逐渐上升，400 MPa以后都呈显著性上升（p＜0.05），55℃条件下，先显著性下降（p＜0.05）后再显著性上升（p＜0.05）。向丹［15］研究热处理猪肉时发现，20～40℃时，deoxyMb、MbO2和MetMb之间的比例没有显著性变化，当温度达到50℃时，Mb总量大幅度下降，60℃时，由于Mb完全变性，含量进一步下降，其中deoxyMb随温度增加逐渐增加，MbO2和MetMb逐渐减小。马汉军等［16］研究高压（0.1～800 MPa）热处理（20～60℃）牛肉时发现，随温度增加，MetMb逐渐减小，随压力增加而逐渐上升（20～40℃），60℃先增加后降低。这可能是因为温度超过蛋白质变形温度时，压力与温度的协同作用更为复杂，其机理有待进一步研究。

图1 高压结合热处理对L*、a*、b*和△E值的影响Fig.1 Effect of high pressure combined with thermal treatment on L*，a*，b*and△E values

图2 不同压力和温度处理后Mb总量的变化Fig.2 Effect of high pressure combined with thermal treatment on Mb

图3 25～55℃下压力处理后Mb三种形式之间的比例变化Fig.3 Proportion change of Mb treated by high pressureat 25～55℃

表1 不同温度和压力条件下Mb不同氧化还原状态形式比例Table1 Mb proportion with different redox state form under different temperature and pressure

表1进一步显示，无高压处理时，deoxyMb和MbO2含量基本不随温度变化而变化（p＞0.05）；MetMb在25、35、45℃时，变化不显著（p＞0.05），55℃时显著降低（p＜0.05）。100～300 MPa条件下，deoxyMb含量随温度增加逐渐上升，400～600 MPa条件下，其含量却随温度增加呈现先降低后升高的趋势。这可能是因为保护亚铁血红素的半肌球蛋白在高温下作用逐渐降低，从而使MbO2脱氧还原形成Mb，进一步促进Mb自动氧化。对于MbO2，在任何压力条件下，25～45℃范围内，其含量都随温度增加逐渐减小，这可能是因为温度升高，氧传递速率降低，MetMb还原酶活力降低，从而引起MbO2含量降低，但数据显示，到55℃时，其值急剧增加（p＜0.05），刚好与MetMb还原酶活力变化相反，其机制有待进一步分析。MetMb含量在100、200、600 MPa条件下，随温度增加逐渐降低（p＜0.05），在300～500 MPa条件下，先升后降。由此可见，在没有压力存在时，除55℃下温度变化对MetMb含量影响不大，在所有设定温度条件下，Mb还原酶活力降低，MbO2的二价铁离子进一步氧化成三价态时形成MetMb，MetMb含量随压力升高逐渐增加，但在同一压力条件下，随温度变化总体趋于下降，这说明高压和热处理存在有较强的交互作用，两者对Mb氧化还原状态的影响较为复杂。MetMb的积累速率取决于deoxyMb和MbO2的自动氧化速率和MetMb的还原速率，MetMb可以在有酶参与或无酶参与下被还原［17-18］。因此，需进一步深入分析高压与温度协同影响肉色变化机制。

2.3 高压结合热处理条件下色度参数与Mb之间的回归模型

表2 色度与Mb的回归方程Table2 The regression equation between color value and Mb

由表2可以看出，各方程均具有较高的显著性。Mb总量与各形式都与色度参数变化有着密切关系。Mb总量、deoxyMb均与肉色参数a*值和L*值的变化密切相关，MbO2和MetMb分别与肉色参数L*值和a*值密切相关。随着压力和温度增加，a*值下降，b*值缓慢增加，这可能与MetMb（Fe3+）的增加导致棕红色的产生和球蛋白变性、亚铁血红素被取代或释放有关，反应释放出的铁离子对脂肪氧化起到很重要的催化作用，造成脂肪氧化酸败，过氧化值、酸价、TBARS增加，也可能是由于二价铁离子氧化为三价的铁离子，三价铁离子的增加导致了棕红色的产生。L*值逐渐增加，可能与球蛋白变性、亚铁血红素被取代或释放有关［15，19］。因此色度的变化可间接反映Mb的氧化程度，可通过测量色度值代替化学测定，根据方程计算Mb总量和三种形式Mb的含量。

2.4 回归方程预测值与实际测量值的比较

由图4可以看出，实测值与预测值呈线性紧密分布，预测值对实测值的代表程度很高，说明四个方程的整体预测能力较好，特别是Mb和dexoyMb的预测值和实测值分布更加紧密，方程预测能力更高。

图4 预测值与实际值的比较Fig.4 Comparison between predicted values and actual values

MbO2和MetMb的回归方程的预测准确性没有前两个方程高，这可能是因为前两个方程相关系数较高，预测参数较后两者多有关。因此，方程预测能力检验进一步验证了方程的显著性统计，四个回归方程可以用于色度对Mb含量和组成的预测。

3 结论

随着温度和压力的逐渐增加，L*值和△E值增加、a*值降低、b*值较小程度增加，肌肉逐渐从鲜红色变为灰白色。Mb总量随压力或温度增加都逐渐下降。在没有压力存在时，除55℃下温度变化对deoxyMb、MbO2和MetMb含量影响均不大，当温度和压力同时升高或单一条件变化时，三者比例变化较大。100～300 MPa条件下，deoxyMb含量随温度增加逐渐上升，而400～600 MPa条件下，其含量却随温度增加呈现先降低后升高的趋势。MbO2在任何压力条件下，其含量都随温度（25～45℃）增加逐渐减小，55℃时却急剧增加。MetMb含量在一温度条件下，其值都随压力增加而显著增加。高压和温度对猪肉色度和Mb氧化还原状态的影响呈现较强的交互作用，导致三种形式比例存在复杂变化，有待进一步研究。回归方程具有显著性，可以通过色度变化间接了解和预测Mb存在状态。

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Effects of high pressure combined with thermal treatment on myoglobin in pork

FENG Zhe1，CHEN Hui1，GUO Li-ping1，XIONG Shuang-li1，2，*，HUANG Ye-chuan1，2
（1.School of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China；2.Engineering Research Center for Biomass Resource Utilization and Modification of Sichuan Province，Mianyang 621010，China）

The effects of high pressure（0.1～600 MPa）combined with thermal treatment（25～55℃）on myoglobin （Mb）and color in pork and their relativity were investigated in this article.The results showed that the L*and △E values，and the total amount of Mb increased but a*value decreased，the colour of pork changed from red to grey-white with the increase of temperature and pressure.Temperature had almost no influence on the contents of Mb，deoxymyoglobin（DeoxyMb），oxymyoglobin（MbO2）and metmyoglobin（MetMb）（p＞0.05）when pressure was not present.The content of DeoxyMb gradually rose with increase of temperature under the condition of 100～300 MPa but showed a trend of first increasing and later decreasing（p＜0.05）with the pressure 400～600 MPa.Under any pressure condition，the content of MbO2gradually decreased with increase of temperature（25～45℃），but it decreased sharply when temperature was up to 55℃（p＜0.01）.MetMb increased（p＜0.05）with increase of pressure when the temperature was constant.It decreased with the increase of temperature when the pressure was 100，200 and 600 MPa.The effects of pressure and temperature on colour and Mb redox state had strong interrelationship.Four optimal multinomial regression models between color parameters and various forms of Mb were obtained and they had higher significance（p＜0.05），which suggested that colour was used to predict the contents of Mb and its main existing forms.

high pressure；temperature；myoglobin；relevance

TS201.1

A

1002-0306（2016）02-0160-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.02.024

2015－07－06

冯哲（1994-），女，大学本科，研究方向：碳水化合物与生物技术，E-mail：386249731@qq.com。

*通讯作者：熊双丽（1977-），女，博士，教授，研究方向：碳水化合物与生物技术，E-mail：xiongshuangli@swust.edu.cn。

国家自然科学基金资助项目（31271892）；四川省生物质资源利用与改性工程技术研究中心专职科研创新团队建设基金项目（14tdgc04）。