高压结合热处理对猪肉色泽的影响

黄　甜，严　成，黄业传，孙　娟（西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳621010）

高压结合热处理对猪肉色泽的影响

黄甜，严成*，黄业传，孙娟
（西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳621010）

为研究不同温度（20～60℃）下不同压力（200～500MPa）处理10～20min对猪肉色泽的影响，以猪背最长肌为原料，以肉色参数红度（a*）、黄度（b*）、亮度（L*）和总色差（△E）为指标，在预备实验基础上采用响应面法分析。结果表明：对L*值、b*值、△E而言，压力是影响它们的最显著因素，而温度是影响a*值的最显著因素；其中压力和温度对肉色参数a*值、△E的影响均有显著（p＜0.05）交互作用，且影响a*值的临界压力随温度的升高呈线性下降趋势，影响△E的临界压力随温度的升高呈线性上升趋势；压力和保压时间肉色参数△E有显著（p＜0.05）交互作用，影响△E的临界压力随保压时间的延长呈线性下降趋势。因此，在猪肉压力处理过程中，将处理条件控制在压力为350MPa，温度为40℃，保压时间为15min左右时，能够较好地保持色泽。

高压，热处理，猪肉，色泽

高压技术早在100多年前就在食品中得到应用和研究［1］。对很多食品的处理表明，高压能最大限度的保留食物的色、香、味及营养成分，且提高食物的品质，如肉的嫩度［2-3］，但高压也会对食品品质造成不利影响，如一定的压力会使肉中脂肪发生氧化［4-7］和色泽变化［8-12］。

猪肉肉色是直接反映猪肉品质的一项重要感官指标［13-14］，如新鲜的猪背脊肉呈浅粉色，而较差的猪肉呈灰白色［15］，不同颜色影响消费者选择肉品的接受性。高压处理引起肉色改变主要反映在颜色参数a*、b*、L*和△E的变化上［16］。高压在肉制品中的应用一般都结合低温热处理联合进行，以杀灭一些耐压微生物，这方面的研究也较多［17-18］。但高压结合热处理对肉色影响的相关报道却很少，特别是其对猪肉是否存在显著影响，有待深入研究。

因此本实验以肉色参数a*、b*、L*和△E为测定指标，与未处理原料肉作对照，研究不同温度（20～60℃）下不同压力（200～500MPa）处理10～20min对猪肉色泽的影响，以期为高压结合热处理在肉制品中的进一步应用提供理论基础。

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，为同批饲养，宰杀后冷却，取背最长肌约1kg，快速运回实验室，按20g/份分装于真空透明封装袋中，于-18℃保藏待用，原料肉使用前需在4℃下解冻24h。

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；DZ400-DZ（2L）真空封装机成都瑞昌仪器制造有限公司；NH300电脑色差仪（光源为D65，相当于色温为6500K的白昼光） 深圳市三恩驰科技有限公司。

1.2压力处理

超高压处理装置的参数设置为：最高工作压力为800MPa，升压速度约50MPa/s，卸压速度约100MPa/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按照设定的温度、压力和时间进行处理。

1.3颜色测定

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（总色差，它表示色差偏移的方向，△E值越大说明色差越大）与a*、b*、L*之间存在如下关系：△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［16］。每组样品重复测定4次。

1.4响应曲面实验方法

在预备实验的基础上以肉色参数a*、b*、L*和△E为评价指标，研究压力、温度、保压时间（保压时间是指压力达到设定值后保持的时间）对背最长肌颜色的影响做响应面实验，本实验在预备实验基础上运用Box-Behnken中心组合实验设计原理［19］，设计得到实验组数为17，其中包括5个0水平点，响应面实验因素水平见表1。

表1　响应面实验因素水平表Table 1　Factors and levels of RSM experiment

1.5数据分析

所有颜色参数值结果利用统计软件SPSS 13.0计算其平均值和标准误差，响应曲面实验结果利用最小二乘法进行二次多项式回归统计分析［20］，其基本模型如下：Y=β0+∑βiXi+∑βiiXii2+∑βijXiXj，其中β0，βi，βii，βij是回归系数；Xi，Xj代表不同自变量；Y代表响应变量。

2　结果与分析

响应面实验方案及结果见表2。

表2　响应面方案及响应值（x±SD，n=4）Table 2　Program of RSM and response value（x±SD，n=4）

2.1a*值的响应面分析

利用软件Design-Expert 8.0，对表2中的数据进行分析，可得关于a*的二次多项回归方程：a*=+44.177-0.093×A-0.757×B+0.189×C+5.133E-004×AB+1.040E-003×AC-2.700E-003×BC+7.333E-005×A2+6.850E-003×B2-0.023×C2。模型的F检验结果极显著（p＜0.01），失拟性检验不显著（p=0.1363），决定系数（R-squared）和校正系数（AdjR-squared）分别为0.9675，0.9257，信噪比（Adeq Precision）为17.577，大于临界值4，证明此模型可靠性高，可充分地反映各变量之间的关系［19］。模型中一次项因素A（压力）、B（温度）和C（保压时间）对a*值影响极显著（p＜0.01），因素A、B二次项对a*值影响也极显著（p＜0.01）。因素B（温度）的一次项和二次项的F值都最大，且压力与温度的交互作用对a*值的影响极显著（p＜0.01），因此可以看出，就a*值而言，温度是对其影响最显著的因素，其可能原因是温度引起显示肉色红度（a*值）的高铁肌红蛋白色素等的明显变化。在对原料肉的处理过程中，各处理因素都是同时在起作用，因此研究它们的交互作用对生产及储藏过程中保存猪肉色泽有一定的指导意义。响应实验中评价两实验因素对响应变量交互作用最常用的方法是通过回归模型绘制响应曲面，从它们的形状可反映出两实验因素之间的交互作用显著与否［21-22］。图1是固定保压时间为15min时压力和温度对a*值的响应曲面。

图1　压力和温度对a*值交互影响的响应曲面Fig.1　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on a*values

从图1可以明显地看出压力和温度对a*值的影响具有明显的交互作用。处理温度范围内，a*值随压力先减小再增加，因此存在一个临界值。该临界值是与原料肉的a*值较接近的，因此在压力处理猪肉过程中应尽量把条件控制在这个范围内，影响a*值的压力临界值随温度的升高而减小，当处理温度为20℃，处理压力的临界值约为459MPa；当温度升高到30℃时，压力临界值减小到了424MPa；温度继续升高到60℃，此时压力临界值减小到了约319MPa，这说明升高处理温度能减小使a*值变化的临界压力。关于不同温度下压力对a*影响的临界值结果如表3所示。

表3　不同温度下压力对a*影响的临界值Table 3　Pressure critical values influencing a*values under the conditions of different temperatures

将表3中的压力临界值对温度进行线性回归分析，即可看出处理压力对a*值影响的临界值随处理温度的升高呈线性下降趋势（y=-3.50x+529.0，R2= 1.0）。此外，在处理压力为200～500MPa之间，温度对a*值的影响也存在临界值，且在这压力范围内，温度临界值随着压力的增大逐渐减小，其压力对温度临界值进行线性回归分析结果（y=-0.0446x+59.857，R2=0.9624）表明温度影响a*值临界值随着压力的增大基本呈直线减小趋势。以上结论与Mussa［23］、Christiane［24］、Carlez等［26］所发表的压力为350～500MPa处理肉时a*减小结论一致。在处理过程中，a*值的变化是由于肌内肌红蛋白色素变化引起的。在实际生活中，对原料肉进行适当的高压及加热结合处理，能在保证猪肉色泽鲜红的前提下有效的延长其储存时间。

2.2b*值的响应面分析

根据表2中的数据由软件得：b*=-4.573+0.0545× A+0.031×B+0.176×C-1.308E-004×AB-2.933E-004× AC+1.375E-003×BC-4.015E-005×A2+5.725E-004× B2-2.940E-003×C2。模型的F检验结果极显著（p＜0.01），失拟性检验不显著（p=0.3417），决定系数和校正系数分别为0.9817、0.9581。一次项中因素A和因素B对b*值影响极显著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C对b*值影响是不显著的；二次项中只有因素A对b*值影响是显著的；各因素的交互影响均不显著。因素A的一次项和二次项的F值都最大，因此就b*值而言，压力是对其影响最显著的因素，可能原因是高压会引起显示肉色黄度（b*值）的色素蛋白结构及含量的显著变化［25］。

2.3L*值的响应面分析

对L*值而言，模型的F检验结果极显著（p＜0.01），失拟性检验不显著（p=0.4149），决定系数为0.992，校正系数为0.9816，信噪比（32.414）大于临界值4，由此证明此模型可靠性高。软件根据表2中的数据分析得到关于L*的二次多项回归方程为：L*=+40.439+0.073× A+0.178×B-0.152×C-9.750E-005×AB+3.333E-004× AC-5.975E-003×BC-5.586E-005×A2+1.637E-004× B2+7.920E-003×C2；因素A（压力）和因素B（温度）的一次项对L*值影响极显著（pA＜0.0001，pB=0.0002），因素C（保压时间）对L*值影响不显著；二次项中只有因素A对L*值影响是显著的（p＜0.05）；各因素的交互影响均不显著。因素A的一次项和二次项的F值都最大，因此就L*值而言，压力是对其影响最显著（pA＜0.0001）的因素。已有研究表明，L*值在200MPa开始增加，而在300～400MPa保持不变［26-27］；压力对其影响最大的结果与Christiane、Tornberg等［28］的结论相一致，Christiane［24］的报道认为肉色L*值（亮度）的改变是由肌内表面对光的反射引起的，因为随着压力的升高肌内透明度增加；从而使肌球蛋白分子变性，即引起肉色L*值（亮度）改变。

2.4△E值的响应面分析

根据表2中数据处理分析得到：△E=+65.794-0.17869×A+0.243×B-1.343×C-3.008E-004×AB+ 1.157E-003×AC-2.500E-003×BC+2.595E-004×A2-6.075E-004×B2+0.037×C2，回归模型的F检验结果极显著（p＜0.01），失拟性检验不显著（p=0.1265），决定系数、校正系数均大于0.9（0.9800、0.9542，）信噪比（18.734）大于临界值4，证明此模型可靠性高。一次项因素A（压力）、B（温度）对△E影响极显著（p＜0.01），因素A、C二次项对△E影响极显著（p＜0.01），因素C二次项对△E影响显著（p＜0.05），压力与温度、压力与保压时间的交互作用对△E的影响显著（p＜0.05）。因素A的一次项和二次项的F值都最大，因此就△E而言，压力是对其影响最显著的因素。各实验因素对△E的影响显著性情况表明，在猪肉加工前处理过程中，压力、温度和保压时间对△E值都有较大影响（与原料肉相比），其影响规律都是非直线的。图2是固定保压时间为15min所做的压力和温度对△E的响应曲面。

图2　压力和温度对△E交互影响的响应曲面Fig.2　Response surface of the interactive effect of pressure and temperature on△E

由图2结果易知压力和温度对△E的影响具有明显的交互作用。且在交互作用下△E随压力的变化先减小再增加，因此存在一个临界值。该临界值表示与原料肉相比，总色差是最小的，因此在压力处理猪肉过程中应尽量把条件控制在这个范围内。影响△E的压力临界值随温度的升高而增大，当处理温度为20℃，处理压力的临界值约为322MPa；当温度升高到30℃时，压力临界值增大到了328MPa；温度继续升高到60℃，此时压力临界值增加到了约347MPa，这说明升高处理温度增大了使△E变化的临界压力。关于不同温度下压力对△E影响的临界值结果如表4所示。

表4　不同温度下压力对△E影响的临界值Table 4　Pressure critical values influencing△E under the conditions of different temperatures

将表中的压力临界值对温度进行线性回归分析，即可看出处理压力对△E影响的临界值随处理温度的升高呈线性上升趋势（y=0.600x+298.00，R2= 1.0）。此外，在处理压力为200～500MPa之间，温度对△E的影响也存在临界值。在对原料肉压力处理过程中，可以通过调控处理温度和压力来控制肉色中总色差的变化程度，压力超过500MPa易引起肉类及肉制品肌内脂肪氧化酸败［4-8］，从而影响其品质。图3是固定温度为40℃所做的压力和保压时间对△E的响应曲面。

图3　压力和保压时间对△E交互影响的响应曲面Fig.3　Response surface of the interactive effect of pressure and holding time on△E

从图3可以明显看出压力和保压时间对△E的影响具有明显的交互作用，且在交互作用下△E随压力的变化先减小再增加，因此存在一个临界值。该临界值表示与原料肉相比，总色差是最小的，因此在压力处理猪肉过程中应尽量把条件控制在这个范围内。影响△E的压力临界值随保压时间的延长而减小，当保压时间为10min时，处理压力的临界值约为345MPa；当保压时间延长到15min时，压力临界值减小到了334MPa；保压时间继续延长到25min，此时压力临界值减小到了约312MPa，这说明保压时间越长，压力对△E影响的临界值就越大。关于不同保压时间下压力对△E影响的临界值结果如表5所示。

表5　不同保压时间下压力对△E影响的临界值Table 5　Pressures critical values influencing△E under the conditions of different holding times

将表中的压力临界值对保压时间进行线性回归分析，即可看出处理压力对△E影响的临界值随处保压时间的延长呈线性下降趋势（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。通常对猪肉进行高压处理10～20min，能达到杀菌灭酶等目的。在该范围内处理猪肉能有效的保证其品质。综合表4、表5的结果，将处理条件控制在压力为350MPa，温度为40℃，保压时间为15min左右时，△E比较接近临界值，即总色差较小，又因在该处理条件下，a*、b*、L*值均与原料肉接近，因此，在这个处理条件下，能够较好地保持色泽。

3　结论

在高压结合热处理猪肉过程中，对a*值而言，温度对其影响最显著；对b*值、L*值、△E则是压力影响最为显著。压力和温度对a*、△E影响有显著交互作用，对b*、L*影响无交互作用；压力和温度对a*、△E的影响均存在临界值，压力对a*影响的临界值随温度的升高而都呈线性下降趋势（y=-3.50x+529.0，R2=1.0），影响△E的临界压力随温度的升高呈线性上升趋势（y=0.600x+298.00，R2=1.0）；同样压力和保压时间对△E的影响均存在临界值，压力对△E影响的临界值随保压时间的延长呈线性下降趋势（y=-2.200x+367.00，R2=1.0）。以上结论表明在猪肉压力处理过程中，将处理条件控制在压力为350MPa，温度为40℃，保压时间为15min左右时，能够较好地保持色泽。

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Combined effects of pressure and thermal treatment on pork color

HUANG Tian，YAN Cheng*，HUANG Ye-chuan，SUN Juan
（College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China）

In order to study the effect of different test conditions（200～500MPa，10～20min and 20～60℃）on the color of pork，the longissimus muscles were used.It was the color parameters redness（a*），yellowness（b*），lightness（L*）and total color difference（△E）were studied.Response surface method（RSM）was applied on the basis on the analysis of the pre-experimental results.The results of RSM showed that pressure was the most significant factor for the value of b*，L*，△E，while temperature was the most significant factor for the value of a*.Pressure and temperature had significant（p＜0.05）interactive on the value of a*and△E.Elevating temperature could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of a*.While the critical pressures influencing the value of△E linearly rised with temperature increasing.Pressure and holding times had significant（p＜0.05）interactive on the value of△E.And extending holding times could significantly and linearly decrease the treating pressures influencing the value of△E.As a conclusion，in the conditions of pressure 350MPa，temperature 40℃，holding time 15min，which could not cause significantly change in color of meat.

high pressure；thermal treatment；porks；color

TS201.1

A

1002-0306（2015）02-0085-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.009

2014-05-22

黄甜（1990-），女，在读硕士研究生，研究方向：食品应用化学。

严成（1963-），男，硕士研究生，教授，研究方向：食品深加工，功能性食品。

国家自然科学基金资助项目（31271892）；西南科技大学博士基金（12zx7110）。