维普资讯 http://www.cqvip.com 肌肉颜色变化的机理及其控制方法初探 王永辉马俪珍山西农业大学食品科学与工程学院 太谷030801 摘要通过对肌肉中的色素物质肌红蛋白的结构、性质及其颜色变化的机理分析,从而对肌肉颜色的变化 进行适当控制。同时,采用一些方法:气凋贮藏和添加一些抗氧化物质(vc、VE)对肌肉进行护色,来延长肌 肉颜色的稳定期。 关键词肌红蛋白 氧合肌红蛋白 高铁肌红蛋白 Study on mechanism of color changes of muscle and possible control method Abstract Through analyzing the structure and properties of rnyoglobin in rnu ̄lse and related color change mecha— nism,the author systematically studied the methods to extend the color stable phase of meat products by adding different kinds of antioxidants such as Vitamin C and Vitamin E etc.or modified gas storage. Key word myoglobin oxymyoglobin metmyoglobin 肉及肉制品的色泽和色泽稳定性对消费者和零 部被埋在分子的内部,不与水接触。在分子表面的 售商而言具有重要的意义,通过对肌肉颜色的感官 侧链亲水基团正好与水分子结合,使肌红蛋白成为 分析可以简单快捷地判定肉的新鲜度和食用安全 可溶性蛋白质。它的三级结构如图1所示。 性。肉的颜色实质上是内在特性的外在表现,与肉 的其它品质如保水性、pH值、肉的风味和肉的营 养品质等都有直接的关系。 D 肉的颜色是由肌肉中的色素物质肌红蛋白和血 红蛋白的含量与变化状态所决定。影响肌肉颜色的 A 因素很多,主要有种类、品种、年龄、性别、饲养 情况、肌肉的部位和宰后变化等。其中宰后变化则 是我们食品科学研究的重点。实际上,如果宰后放 图1 血程度良好的情况下,肌肉从鲜亮的樱桃红色变为 血红素是由原卟啉与Fe离子络合而成,有很 褐色主要是由于氧合肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋 强的着色力。因此,由于它的存在,肌肉和血液都 白以及肌问脂肪发生脂质氧化等的综合作用的结 呈红色。其中的铁离子居于卟啉环的中心,有6个 果。因此。肌肉颜色的变化主要取决于肌红蛋白的 配位键,4个与四吡咯环的N原子相连,另两个沿 含量和其所处的状态。 垂直于卟啉面的轴分布在环面的上下。铁原子可以 是亚铁Fe2 或高铁Fen氧化态,相应的血红索称 1肌红蛋白的性质与结构 为亚铁血红素和高铁血红素。相应的肌红蛋白称为 肌红蛋白存在于肌浆中,占肌纤维质量的 亚铁肌红蛋白和高铁肌红蛋白。其中只有亚铁态的 0.8%,肌红蛋白是由一条多肽链和一个辅基血红 蛋白质才能结合02。血红素的结构图2所示。 素所构成。相对分子质量约为16 800,含153个氨 2肌红蛋白与q结合的机理 基酸残基。研究表明,肌红蛋白的整个分子显得十 分致密结实,分子内部只有一个能容纳4个水分子 作为辅基的血红素非共价地结合于肌红蛋白分 的空间。含亲水基团侧链的氨基酸残基几乎全部分 子的疏水空穴中,血红素的Fe2 可以结合一 布在分子的外表面,疏水侧链的氨基酸残基几乎全 个氧分子,同时肌红蛋白的构象也发生了变化。通 常情况下,02分子与Fe2 紧密接触能使二价铁离 -攻关项目:山西省科技攻关项目“冷却羊肉产业化技术研究”资助,项目编号033067。 18 2006年第4期总第300期 维普资讯 http://www.cqvip.com l圭l 2 子氧化成三价铁离子。研究表明游离的亚铁血红素 很容易被氧化成高铁血红素。但是在肌红蛋白分子 内部的疏水环境中,血红素Fe2 则不易被氧化。 当结合o2时发生暂时性电子重排,氧被释放后铁 仍处于亚铁态,能与另一o2分子结合。这主要是 多肽微环境保护血红素铁免遭氧化。在这种情况下 肌红蛋白为氧合肌红蛋白。如被氧化成 时为 氧化肌红蛋白,进而肌肉的颜色也有一个变化过 程,由暗红色变为紫红色再变为红褐色。这主要是 氧合肌红蛋白为紫红色,而氧化肌红蛋白为红褐 色,当肌肉中的氧化肌红蛋白超过5O%时,肌肉 的颜色变为褐色。其反应机理如图3所示。 Globin Gl—N 通过以上对肌肉中色素蛋白质的分析,可知肌 肉颜色的变化是由于肌红蛋白的变化而引起的。肌 红蛋白结合氧气可产生氧合肌红蛋白,这时肌肉呈 鲜红色;而一但转化成高铁肌红蛋白时,肌肉的色 泽效果就会很差,呈褐色。这样就会严重影响肌肉 的感观品质,同时也能影响到肌肉的其它品质。因 此,如何阻止高铁肌红蛋白的产生和减少它的数量 则是我们对肌肉颜色变化控制的关键。研究表明, 影响高铁肌红蛋白产生的因素有以下几个方面,肌 肉的贮藏温度和pH值、氧分压的大小、氧化物质 的产生和在宰后微生物侵染程度等。 3.1贮藏的温度和pH值 任何生物生化变化都与温度和pH值有关。因 此,控制温度和调节pH值,可以控制生物生化变 化的速度和进程;同时,也能够起到抑制微生物的 生长繁殖。同样,肌肉颜色的变化也可控制温度和 调节pH值达到所要求的目的。调整温度和pH值 到最适温度和最适pH值可以加速生物生化变化, 从而,提高了肌肉颜色的变化速率。相反,降低温 度和调节pH值也能降低反应的速率。延缓肌肉颜 色的变化速率。因此,为了延长肌肉的货架期,可 以控制肌肉的温度和其所处环境的pH值。 3.2氧分压 肌肉中氧分压的大小与高铁肌红蛋白的产生有 非常直接的关系。早在1937年,就有人对冷却肉 变色问题进行了研究,发现MMb并不是首先在肉 的表面形成,而是首先在接近肉表层的地方形成; 同时在对血红蛋白、肌红蛋白研究中发现,血红素 在氧分压明显低于大气中的氧分压时,其氧化速度 最快。而且实验也证实了,当把肉纵向切开时,从 切面可以看到三层不同的颜色:与空气直接接触的 表层为鲜红色(MbO2的颜色);下层由于没有氧 气,为暗紫色(Mb的颜色);在表层和下层之间, 有一薄的褐色层(MMb的颜色),这主要是由于 氧分压较低造成的。目前,研究表明,当氧分压低 于1333.22Pa时,最易发生氧合肌红蛋白的氧化, 产生高铁肌红蛋白。这主要是由于氧分压较低时, 二者与氧的结合能力急剧下降,肌红蛋白迅速脱氧 合,变成还原型肌红蛋白,由于还原型肌红蛋白极 不稳定,会被迅速氧化生成褐色的高铁肌红蛋白, 从而使冷却肉表面变为难以接受的棕褐色。 而当氧分压达到13KPa时,高铁肌红蛋白就 很难合成。这可能是由于肌红蛋白与氧气结合成较 为稳定的氧合肌红蛋白(MbO2),而不会迅速产生 高铁肌红蛋白。因此,足够的氧分压是保持肌肉新 鲜颜色的重要因素。但是,氧分压越高,肌肉中不 饱和脂肪酸越易氧化,导致肌肉的酸败变质。因 而,在利用高氧分压保持肌肉新鲜颜色的同时,要 配合使用一些护色剂如VC、VE和茶多酚等抗氧 化剂,抑制不饱和脂肪酸的氧化酸败。 3.3抗氧化物质 肉中的脂肪主要由甘油三酯、磷脂和胆固醇三 者组成。尽管磷脂只占肉中脂肪总量的极少部分, 大约为0.5%~1%,但是鲜肉中的脂肪氧化主要 发生在膜的磷脂上,磷脂是肉组织中膜双层上的主 要组成物质。另外,甘油三酯和磷脂都是由一个甘 2006年第4期总第300期 】9 维普资讯 http://www.cqvip.com 油骨架与脂肪酸相连,所连的脂肪酸可以是饱和或 不饱和的。饱和脂肪酸的烃链上没有双键,而不饱 和脂肪酸的烃链上有数量不等的双键,所结合的脂 肪酸的不饱和度决定了膜的流动性。不饱和键越 多,脂肪就越容易被氧化。 肉中的脂肪氧化不仅会使冷却肉产生氧化异 昧,使肉品质下降,同时,脂肪氧化和冷却肉的褪 色之间也存在着密切的关系。许多研究表明,脂肪 氧化过程中产生的自由基可破坏肉中的色素,使肉 变色。而冷却肉变色后产生的Fe3 又是脂肪氧化 的催化剂。Hutchins(1967) 研究发现。生肉中 MMb的积累和脂肪氧化之问的相关系数达到了 r=0.73;Greene(1969)Is]用PC;(没食子酸丙酯) 和BHA(丁基羟基茴香醚)来防止冷却牛肉馅氧 化时发现,PG和BHA不仅抑制了牛肉馅脂肪氧 化和酸败味的产生,而且还使牛肉馅保持鲜红色的 时间明显比对照组延长,Greene(1971) 进一步 实验表明,用抗坏血酸结合PC;和BHA使用,在 抑制肉中脂肪氧化的同时,可以明显抑制由于色素 氧化而导致的冷却肉褪色。 同时,肌肉中氧合肌红蛋白向氧化肌红蛋白的 转变过程,本身就是氧化反应。是由于二价铁离子 被氧化成三价铁离子,从而生成了高铁肌红蛋白, 使肌肉呈现褐色。因此,抗氧化物质的存在,可以 抑制高铁肌红蛋白的产生。在肌肉中本身就存在内 源性抗氧化物质。或者在肌肉中添加一些抗氧化物 质,如内源性生育酚(VE)和抗坏血酸(VC)等 还原性物质就可以阻止或抑制其反应。最终,达到 肌肉护色的目的。 3.4微生物 微生物是造成冷却肉变质的最主要原因。冷却 肉中的好氧性微生物在对数生长期时,其数量增加 极快,耗氧量大增,从而使氧分压降低,促进了 MMb的形成。造成肉的好氧性微生物主要有 假单胞菌属的一些细菌、无色杆菌等,它们的生长 繁殖使肉表面的氧分压降低,使肉变质的同时也使 肉表面褪色。因此,好氧性细菌数量足够多时可引 起肉表面的氧分压降低,从而促进了高铁肌红蛋白 的形成,但是,当细菌的数量非常多时,这些细菌 会阻止氧气到达冷却肉的表面,使冷却肉表面处于 无氧状态,此时,形成的高铁肌红蛋白就会被肉本 身含有的高铁肌红蛋白还原酶缓慢地还原成暗紫色 的还原型肌红蛋白,牛肉糜在冰箱中放置时间过久 20 2006年第4期总第300期 后常常会出现这种情况。购买的牛肉糜常会在5~ 7d内转变为褐色,随后,随着细菌数量的增多, 牛肉糜又会转变为红色,虽然此时肉色较好,但肉 会发粘、出现异味而不能食用。除了细菌引起的冷 却肉表面褪色外,一些细菌在生长繁殖过程中的副 产物会氧化肌红蛋白中心的铁原子,并结合在血红 索中心的自由结合位点而使冷却肉变色。最常见的 细菌副产物为硫化氢(H2S)和过氧化氢( 02), 它们与不稳定的肌红蛋白结合,分别生成硫肌红蛋 白和绿胆蛋白而使肉变色。真空包装的冷却肉中有 时虽然产生硫化氢的细菌只占总细菌数的1%~ 10%,但却可引起包装内的冷却肉表面发绿,这种 情况常发生在高pH的肉(pH高于6.O),而且这 种细菌常可在低氧分压下生长,最常见的这种使真 空包装的肉发绿的细菌为Pseudomonas mephitiea。 当真空包装袋打开后,绿色的硫肌红蛋白会与氧发 生氧合而产生红色的氧合硫肌红蛋白,但此时肉会 出现类似于臭鸡蛋的异昧。 4控制方法 鉴于以上对肌红蛋白的结构、性质及影响因素 等分析的基础上,我们可采用控制氧气与肌红蛋白 的接触或者在屠宰后的肌肉中添加抗氧化物质,抑 制或阻止高铁肌红蛋白的产生等方法,对肌肉颜色 的变化进行有效的控制。因此,我们可采用气调贮 藏和添加抗氧化物质的方法,来改善肌肉的色泽。 4.1 气调贮藏 马俪珍等人研究表明,气调贮藏不仅可以对肌 肉起到很好的护色作用,达到延长货架期的效果。 而且,还可保证肌肉的卫生质量。通过研究,在气 调包装中一般采用o2+N +CO2的混合气体,同 时也加入极少量的CO,02的作用为与肌红蛋白合 成氧合肌红蛋白,使肉呈红色。同时氧气又有抑制 厌氧菌的作用。而CO也可以与肌红蛋白发生反 应,产生一氧化碳肌红蛋白,其颜色呈诱人的樱桃 红色,且稳定性耍比氧合肌红蛋白的稳定性好。 C02对微生物主要起抑制作用,这样可大大改善肌 肉的感观品质,而且也延长了肌肉的货架期。 4.2抗氧化物质 研究表明,向肌肉中添加VC、VE或两者混合 使用可以阻断氧合肌红蛋白向氧化肌红蛋白的反 应。其机理是VC、VE可与肌肉中的自由基发生作 维普资讯 http://www.cqvip.com 产品开发・试验研究 肉粪工业 翘 t 关于发酵肉制品的研究 王仲礼赵晓红山东轻工业学院 山东济南 250100 摘要介绍了发酵肉制品中常用微生物的种类和性质,其具有降低pH值、减少、改善组织与风味、促进发 色、防止氧化变色、减少亚硝胺的生成、抑制病原微生物的生长以及产生毒素等作用。简述了国外改进发酵香肠生 产工艺、筛选和构建具有优良性的微生物菌种的研究及国内关于发酵香肠的研究。认为在西式发酵香肠的基础上 结合传统发酵加工技术,利用乳酸发酵剂制作适合中式风味的发酵香肠及肉制品是我国今后的发展趋势。 关键词发酵肉制品 发酵香肠微生物 Study Oil fermented meat products Abstract The article described SOme commonly adopted microbes in fermented meat products and their functional properties such aS decreasing the pH value,retardign the growth of spoilage microorganisms,improving the texture,color nad flavor Of fermented meat products。and minimizign the formation of nitrosamine but undesired producign of toxins etc. Then it briefly introduced the improved processign technology of fermented sausage and rdated starter culture isolation and purification tcehnology abroad nad at the 8alTle time reviewed the domestic studies of fermentde sausage+Based on all these information,it was ocncluded that by modifying western—style fermented asusage making technology with local tradition— al characteristics,i.e.to make Chinese—style fermentde sausage by inoculation of lactic acid culture was probably the development trend in the near future. Key words fermented meat products fermented sausage microbes 发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,利 肠为经细菌作用,pH<5.3,经干燥除去15%的水 用微生物的发酵作用,产生具有特殊风味、色泽和质 分,最终水分与蛋白质之比不超过3.7:l的碎肉制 地,且具有较长保存期的肉制品。在欧美等国,发酵 品。 肉制品主要指干或半干香肠,人们只是根据香肠最 干香肠是意大利香肠的变种,起源于欧洲南部, 终的干燥程度来划分二者。干香肠为经细菌作用。 主要用猪肉,调味料较多,未经烟熏或煮制,其代表 pH<5.3,再经干燥除去25%--50%的水分,最终水 为Genoa salmi。半干香肠为德国香肠的变种,起源 分与蛋白质之比不超过2.3:1的碎肉制品。半干香 于北欧,采用传统的烟熏和煮制工艺。它含有牛肉 用,或可以还原高铁肌红蛋白为氧合肌红蛋白。从 6 Baran.W.L.。Kraft.A.A.。and Walker.H.W.1969.Effect 而减少或阻断高铁肌红蛋白的含量。同时也可阻断 of carbon dioxide nad vacuLIlTI packaging on color and hacte— 不饱和脂肪酸的氧化酸败,延长肉的保质期。 ira count on meat.J.Milk and Fmd Tech.33:77. 参考文献 7 Hutchins.B.K.。liu。T.H.P.and Watts.B.M.1967.Effect l王镜岩,朱圣庚,徐长法主编.生物化学,高等教育出版 of additives and refrigeration on reducing activity,metmyo— 社. globin and malonaldehyde of r&w ground beef.J.Food.Sci. 2孔保华,马俪珍主编.肉品科学与技术,中国轻工业出版 32:214. 社,2003. 8 Greene.B.E.1969.Lipid oxidation and pigment changes in 3马俪珍等.不同的气调包装方式对冷却猪肉在冷藏过程 raw beef.J.Fcxxt Sci+34:110. 中的理化及感官特性的影响.农业工程学报,2003,(2) 9 Greene.B.E..IN—May I-bin and Zipser.M.W.1971.Re- 4竺尚武.肌肉食品中内源性生育酚的抗氧化作用.肉类 tardation ofoxidative color changes in raw ground beef.J. 工业,2004,(6) Food Sci.36:940. 5戴瑞彤,南庆贤.抗氧化剂对冷却牛肉护色效果的研究, (收稿日期2005—11.28) 食品工业科技,2001,(4) 2006年第4期总第300期 21