肉类产品护色技术研究进展

应丽莎，刘 星，周晓庆，付海姣，张 敏

肉类产品护色技术研究进展

应丽莎，刘 星，周晓庆，付海姣，张 敏*

(西南大学食品科学学院，重庆 400715)

肉的颜色是影响消费者购买决定最重要的品质属性之一。主要介绍气调包装、真空包装、抗氧化剂和辐照等护色技术的最新研究进展，并展望了肉类产品护色技术未来的研究领域。

肌红蛋白；颜色；气调；脂类氧化；抗氧化剂

肉是健康饮食的重要组成部分，是蛋白质、矿物质、维生素和其他微量元素的重要来源之一。肉最重要的3个属性是外观、物性和风味。消费者对肉的购买欲受外观特别是颜色的影响远远大于其他品质因素，这是因为顾客把颜色作为评判肉新鲜卫生与否的标准[1-3]。肉品在没有腐败的情况下，颜色已经变暗、变褐导致销售困难，从而给生产厂家和销售商造成巨大的经济损失，所以延长肉品颜色的货架期已经成为肉类工业一个主要目标。以下就几种肉品护色保鲜技术最新研究进展进行综述分析。

1 肉的颜色及变色机理

肉的颜色主要是由肌红蛋白决定的，肌红蛋白主要有3种氧化还原形态，即脱氧肌红蛋白(DMb，呈紫红色)、氧合肌红蛋白(OMb，呈亮红色)和正铁肌红蛋白(MMb，呈褐色)，这3种形态对应肌红蛋白中心铁原子的3种配位结构，当配位部位为空时形成脱氧肌红蛋白，被O2占据时形成氧合肌红蛋白，被水占据时形成正铁肌红蛋白。此外肌红蛋白还有另外一种化学状态——碳氧肌红蛋白(COMb，呈亮红色)。肉的颜色用a*值表征(a*代表有色物质的红绿偏向，正值越大越偏向红色)，肉类产品呈现吸引人的红色是由于O2与肌红蛋白结合生成了氧合肌红蛋白，而正铁肌红蛋白的大量积累则导致a*值下降从而使肉发生褐变[2]。当正铁肌红蛋白含量达到20%时消费者即可辨别出来[4]，超过40%时将会拒绝购买[5]。研究证明正铁肌红蛋白含量的增加与脂肪氧化有着紧密的联系[6-7]。故肌红蛋白呈现的数量和化学状态以及肉中其他组分的化学物理条件共同决定了肉表面的颜色[8]。

2 肉的护色技术

2.1 气调包装技术

2.1.1 高氧气调包装技术

为了得到消费者满意的颜色，肉及肉制品最常采用的包装是高氧气调(HiOx-MAP，70%～80% O2)[9]。高氧条件下，氧气易和肌红蛋白结合生成氧合肌红蛋白，抑制正铁肌红蛋白的形成和厌氧菌的繁殖；低氧条件下，肌红蛋白主要以脱氧肌红蛋白(DMb)的形式存在，DMb稳定性差，同时铁原子的第6个配位体被水分子占据，故低氧分压下肉品氧化生成褐色的正铁肌红蛋白的反应加快。Mancini等[10]发现聚氯乙烯(PVC)包装的牛肉馅饼在储存期间平均a*值约为13，而高氧气调包装下其a*值超过20；Martinez等[11]报道香肠在前8d中a*值随O2含量增加而增大，其中80% O2条件下的a*值最大，第8天达到10，颜色鲜红。这是因为正铁肌红蛋白的含量随着氧气体积分数的增加出现了明显的下降趋势[11-12]。

但是氧气的存在引发了脂类氧化，其产生的自由基诱导生成醛类物质，使肉产生腐败难闻气味的同时也改变了肉的颜色[13]；氧气还给微生物的迅速繁殖创造了有利条件，微生物的大量繁殖导致肉品pH值下降，低pH值环境又加速正铁肌红蛋白(褐色)的生成。所以高氧气调包装的肉品在储藏后期颜色急剧褐变[11]。John等[14]报道80% O2条件下的牛排前14d能维持鲜红的颜色，21d后a*值降到7.6，出现褐色的外观。

除此之外，高氧气调还存在一个安全隐患，即高氧气调包装的肉品在烹调时颜色会提前发生褐变。 Santos等[15]发现猪排烹调至中心温度达到55℃时，PVC包装的猪排呈轻微的粉红色，而高氧气调包装的猪排颜色处于白色和灰白色之间，显示了过早褐变；Suman等[16]报道真空包装的牛排烹调至中心温度为71℃时只达到半分熟，中心略微粉红，而高氧气调下的肉品中心和表面已均为褐色；John等[14]发现高氧气调下的肉制品内部温度达到57℃就已经完全褐变，而该温度尚未达到卫生安全标准，但是一般消费者烹调肉品往往是根据肉表面的颜色来判断肉的生熟程度从而掌握烹制时间，这点似乎被很多研究者所忽略。

2.1.2 一氧化碳气调包装技术

CO对脱氧肌红蛋白的亲合力远远大于O2，故生成比氧合肌红蛋白更加稳定的碳氧肌红蛋白，使肉产生吸引人的樱桃色。在无氧混合气体中充入少量CO(≤0.4%)形成的CO气调(CO-MAP)有非常好的护色效果，研究发现相比HiOx-MAP，CO-MAP包装的肉品拥有更大的a*值且颜色稳定[17-18]；Mancini等[19]发现高氧气调下牛排的a*值第5天达到28.5，但是第9天又下降到24.5；而CO气调下牛排a*值第5天可达到34.3，且一直保持稳定。而且CO-MAP还可以抵抗高浓度CO2引起的变色，甚至在有氧环境中，CO的存在可以增强肌红蛋白的还原[20]。

但是当碳氧肌红蛋白暴露在无CO的气氛中，CO将会从肌红蛋白中分解出来，成为游离状态[3]。CO的毒性及所生成的碳氧肌红蛋白的稳定性导致其在食品包装的运用过程中存在争议[21-22]。

此外，Santos等[15]报道CO气调包装的猪排烹调至中心温度达到82℃依然保持红色，这种未熟的颜色会干扰消费者烹饪时对肉品生熟程度的掌控，甚至会对肉品的安全性产生怀疑。

2.2 真空包装技术

对精选肉进行真空包装兴起于20世纪中期[23]。真空包装操作简单容易控制，且包装的肉品有较长的货架期，颜色稳定。但是真空包装下肌红蛋白主要以脱氧肌红蛋白的形式存在，颜色呈暗红色或紫色，使消费者无法接受。为了使真空包装的肉品呈现令人满意的红色，目前采用的改进方法是CO预处理和热收缩薄膜包装。

Aspé等[24]研究了CO预处理和薄膜性质对真空包装牛排品质的影响。因为CO的使用有争议，现在只讨论没有进行预处理的牛排。实验发现热收缩膜真空包装和非热收缩膜真空包装的牛排前6周颜色无明显不同，但是第7周非热收缩薄膜包装的牛排a*值开始下降，而热收缩薄膜包装的牛排颜色一直保持稳定。这可能是因为非热收缩薄膜导致真空袋内氧气残留，而热收缩使袋子体积突然减小，薄膜紧紧贴附肉表面，迫使残留氧气渗透到肉深层并与肌红蛋白结合生成氧合肌红蛋白，避免了肉表面氧气的聚集，从而降低氧合肌红蛋白向正铁肌红蛋白的转化速率。

但是真空包装并非适用于所有产品。Gill[25]指出整个胴体或切块产品不能采用真空包装，因为真空包装时薄膜无法贴近所有表面。此外，比较薄的切片对压力很敏感，真空包装容易损坏切片并造成产品分开困难。

2.3 辐照杀菌技术

辐照是一种新型冷杀菌技术，对减少肉及肉制品病原体非常有效。此技术可以在室温或更低温度下进行，从而使食品营养价值和物理化学性质得到很好的保存[26]。Cava等[27]报道真空包装的干腌火腿辐照后a*值大于未受辐照的火腿，且火腿表面颜色依赖于辐照剂量，a*值随着剂量的增加而增加。但是辐照肉品颜色变红的原因并不清晰，Nam等[28]将火鸡辐照后a*值的增加归因于COMb的形成。另一方面，Kim等[29]发现辐照明显降低了80% O2条件下牛排的a*值，并且经磷酸钙强化的肉品a*值损失最少，这是因为电离辐照产生的自由基能直接或间接氧化肌红蛋白，使肉由明亮的樱桃红色变成暗红色，而磷酸盐强化对强氧化条件下的肌红蛋白起稳定作用。研究证明辐照会增强自由基反应，可能导致肉品颜色褐变[29-31]、脂类氧化或辐照味生成，使消费者产生肉品品质劣变的消极反应[32]。由此可见，辐照效果和肉品的抗氧化稳定性有关。并且研究发现受辐照的肌肉组织发生脂类氧化的容易程度和变化的强烈程度依赖于组织的内源特性(脂肪含量、脂肪酸分布、细胞膜磷脂组成和肌肉中抗氧化剂浓度)和外源特性(辐照剂量水平、包装和贮存条件)[33]。

2.4 抗氧化剂技术

实验发现肉品脂类氧化产生的自由基能诱发氧合肌红蛋白氧化生成正铁肌红蛋白[34]，从而导致a*值下降[35]。而抗氧化剂的使用能有效抑制脂类氧化，继而抑制正铁肌红蛋白的形成[36]。

2.4.1 合成抗氧化剂

为了延缓或使肉的氧化变质程度最小，过去几十年中肉品生产厂家一直使用合成抗氧化剂，但合成抗氧化剂被怀疑具有潜在的致癌性[37]。消费者的觉醒和健康意识的加强对使用合成抗氧化剂构成了压力[38]，近几年国外肉品生产商开始偏爱使用来自植物的天然抗氧化剂[39]。

2.4.2 天然抗氧化剂

2.4.2.1 天然抗氧化剂的护色效果

有抗氧化能力的植物或其提取物如草药和香料在食品中的运用已有多个世纪了，利用其抗氧属性可以提高食品感官特征，延长货架期[40]。Tanabe等[41]评估了22种草药的抗氧化活性，如薄荷芬芳科植物、鼠尾草、百里香、桂皮、黑白胡椒等提取物，测试显示所有草药均能抑制脂类氧化；研究也证明脂肪氧化和肉品的颜色变化有紧密联系。Djenane等[42]发现α-生育酚、牛磺酸、迷迭香这3种抗氧化剂与VC复合有效延缓了高氧气调下牛排硫代巴比妥酸反应值(TBARS)的积累和正铁肌红蛋白的形成，其中迷迭香和VC混合处理组的牛排储存29d后a*值仍能达到16，相当于未使用抗氧化剂组存放12d的a*值；Naveena等[43]报道用抗氧化剂处理的牛肉其TBARS值明显低于未使用抗氧化剂组，乳酸、丁香和VC混合处理的牛肉陈列3d后显示强烈的红色，a*值达到14，而未使用抗氧化剂组的a*呈下降趋势。

2.4.2.2 天然抗氧化剂的使用效果

Stodolak等[44]发现植酸有效地减少了生肉糜中TBARS值的积累，植酸处理使生牛肉的正铁肌红蛋白水平明显低于空白处理组，而对生猪肉的颜色无影响；Estévez等[45]研究发现迷迭香精油对猪肉肠抗氧化能力的影响取决于精油的添加浓度和猪肉本身的特性。迷迭香精油作用于自由散养猪的肌肉组织，浓度越高效果越好；而对集中放养猪的肌肉组织，低浓度精油显示抗氧化效果，高浓度反而起促氧化作用。不同饲养方式导致的膳食差异使两种香肠组分(脂肪酸和生育酚)不同，肌肉中生育酚和多不饱和脂肪酸含量会影响迷迭香的活性使其产生抗氧化或促氧化作用，而且浓度越高促氧化活性越强。此外，抗氧化剂活性也受肉品初始氧化状态影响。在高氧化不稳定系统中，植物多酚类等抗氧化剂自身组分被氧化从而活性下降，而氧化产物又作为促氧化剂促进氧化反应的进行[46]。

2.4.2.3 天然抗氧化剂的应用前景

草药香料等植物提取物已受到众多研究者的青睐，并在食品领域中得到了广泛应用；而从大量食物蛋白如乳蛋白、大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等中制备的肽类物质通过淬灭自由基、螯合过渡金属离子，同样表现出高效的抗氧化活性[47]。Djenane等[48]报道了从骨骼肌中提取的肌肽运用于新鲜牛排有效延缓了肉的氧化变质及正铁肌红蛋白的生成，而多数活性肽对肌红蛋白作用效果的研究比较缺乏，对肉品颜色影响尚不清楚，然而活性肽的高抗氧化性使其在肉品护色方面具有一定的研究前景。

目前对天然抗氧化剂的研究已经不限于单一抗氧化剂，而是研究多种抗氧化剂之间的复合作用。Georgantelis等[38]发现壳聚糖与迷迭香或α-生育酚混合比三者单独使用对脂类和颜色的抗氧化效果要好，显示了协同作用，而Liu等[49]报道肌肽、VE和茶多酚这3种抗氧化剂两两之间呈现拮抗作用。

除抗氧化剂之间的复合效果外，不同溶剂提取对抗氧化剂活性的影响及抗氧化剂内抗氧化活性成分等都已成为研究热点。天然抗氧化剂活性不仅依赖于其总活性成分含量，而且与它们的极性、分子结构、储存温度和食品的起始氧化状态有关[40]，故在使用时要考虑每种食品的特殊性质。在不明确多种抗氧化剂之间或抗氧化剂与食品之间相互作用的确切机制的情况下，必须要进行初步、系统的研究，根据食品的性质得出抗氧化剂的种类、配比及浓度等从而使消费者对肉品颜色达到最大满意度。

2.5 其他肉品护色技术

2.5.1 分时段包装技术

为延长鲜肉保质期并获得满意的颜色，分段包装是一种可取的方法。具体做法是肉品采用复合薄膜包装(外层薄膜可撕开)，包装内层材料透气性良好，外层为高阻隔性材料。鲜肉先进行真空包装或无氧气调包装，由于外层是高阻隔性材料，外界氧气无法进入，保证了包装内的无氧状态，有利于肉品保质，抵达零售店后移去高阻隔外层，空气中的氧气即可透过透气性良好的内层薄膜进入包装袋，与肌红蛋白结合生成氧合肌红蛋白，产生吸引人的亮红色，有利于销售。这样既延长了储运时间，又保证了鲜肉货架销售时的鲜红色。但是这种包装只限于零售，且货架期不长。

2.5.2 活性包装技术

包装材料中加入抗氧化剂、抗菌剂或其他活性剂即可成为活性包装，活性包装的材料不再是被动的对外部环境进行阻隔，而是积极发生作用。Camo等[50]发现薄荷科芬芳植物活性包装和迷迭香活性包装有效抑制了羊肉正铁肌红蛋白的形成和脂类的氧化，而且薄荷科芬芳植物活性包装的作用效果类似于直接添加大量迷迭香提取物。而活性包装技术的发展受经济和技术限制，目前只在部分国家某些特殊领域使用。

2.6 综合护色技术

2.6.1 辐照与抗氧化剂协同护色技术

2.6.2 高氧与抗氧化剂协同护色技术

高氧气调和多种天然抗氧化剂结合生成并稳定氧合肌红蛋白是现今国际上的趋势。Djenane等[52]证明了高氧气调下使用VC和迷迭香明显减少了正铁肌红蛋白的生成，稳定了颜色。Camo等[50]发现70% O2/20% CO2包装下的羊肉a*值在第13天达到6，而气调和迷迭香结合可以使肉的a*值达到10以上。

3 展 望

目前来自香辛料等天然抗氧化剂在肉类食品中的应用已成为国内外研究热点，抗氧化剂很好地弥补了高氧气调存在的氧化问题，而且特定的抗氧化剂能很好地阻止光照引起的副反应。我国天然香料资源丰富，如能将其广泛运用于肉制品中，可以相应减少甚至不加入化学添加剂，不仅绿色天然，而且能增加肉品的营养价值。此外，抗氧化肽因来源丰富和高抗氧化活性使其在肉品护色保鲜领域值得进一步关注。

通过分析肉品护色保鲜的最新研究情况，发现肉品护色保鲜领域存在着一些空白空间，如抗氧化剂的添加弥补了高氧气调易氧化的缺陷，但是高氧引起烹调时肉品提前褐变的现象还没有引起足够重视。其次，光照是引起氧化的另一大因素，研究表明紫外是引起光氧化的主要因素[53]，但是很少有人针对性地研究抗氧化剂与光照之间的关系，光稳定性良好的抗氧化剂能否抑制光照引起的副反应并不清晰，对单旋态氧抑制剂的研究也很匮乏。此外包装材料的透气性，包装袋的顶隙空间对肉品护色保鲜的研究也较少。这些方面都有待于深入研究。

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Research Progress in Color Protection Technologies for Meat Products

YING Li-sha，LIU Xing，ZHOU Xiao-qing，FU Hai-jiao，ZHANG Min*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The color of meat products is one of the most important quality attributes affecting purchase decision of consumers. In this paper, protection technologies such as modified atmosphere packaging, vacuum packaging, antioxidant and irradiation technology for the color of meat products have been discussed. The future development trends of protection technologies for the color of meat products have been proposed.

myoglobin；color；modified atmosphere packaging；lipid oxidation；antioxidant

TS251.1

A

1002-6630(2011)03-0291-05

2010-06-27

农业部公益性行业(农业)科研专项项目(200903012)

应丽莎(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为食品包装材料及技术。E-mail：yls.214@163.com

*通信作者：张敏(1975—)，男，副教授，博士，研究方向为食品包装材料及技术。E-mail：zmqx123@163.com