李成梁，靳國(guó)鋒,*，馬素敏，何立超，馬美湖

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院，湖北 武漢 430205）

輻照對(duì)肉品品質(zhì)影響及控制研究進(jìn)展

李成梁1，靳國(guó)鋒1,*，馬素敏1，何立超2，馬美湖1

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院，湖北 武漢 430205）

輻照是一種非常高效的冷殺菌技術(shù)，在食品保鮮領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，特別是像肉品等易腐敗食品。但是到目前為止輻照殺菌技術(shù)在肉制品實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用還很少，其主要原因是輻照對(duì)肉制品品質(zhì)會(huì)造成一定程度的破壞，如顏色、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)的劣變，這些直接影響到消費(fèi)者對(duì)輻照肉制品的可接受度。本文系統(tǒng)綜述了輻照處理對(duì)肉品色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)以及營(yíng)養(yǎng)成分的影響及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，并對(duì)其控制的可行性進(jìn)行了探討，以期為輻照技術(shù)在肉制品保鮮領(lǐng)域的研究及實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

輻照；肉制品；色澤；風(fēng)味；營(yíng)養(yǎng)成分；質(zhì)構(gòu)；控制措施

肉類食品營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美，能提供人體所需要的蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽和維生素等，是人類膳食的主要來(lái)源之一。但肉類食品在生產(chǎn)加工運(yùn)輸和貯藏過(guò)程中易受微生物污染，而輻照處理則是控制肉制品微生物污染最有效的方式。目前食品輻照技術(shù)有γ射線輻照、X射線輻照和電子束輻照3 種，其中又以γ射線和電子束輻照為主。γ射線輻照源包括60Co和137Cs，電子束則由電子加速器產(chǎn)生。但由于γ射線輻照比電子束輻照具有更強(qiáng)的穿透力，所以在肉品領(lǐng)域γ射線輻照殺菌效率更高，而電子束處理常見(jiàn)于谷物或其他低密度食品殺菌。雖然，研究公認(rèn)輻照可以有效殺滅或減少肉中的食源性致病微生物和寄生蟲，但是到目前為止輻照技術(shù)在肉類食品中的應(yīng)用卻還受到很大程度的限制。其原因主要在于輻照處理在殺死肉品中微生物的同時(shí)，也會(huì)使肉品感官品質(zhì)變差，主要表現(xiàn)在輻照對(duì)肉品風(fēng)味、色澤、營(yíng)養(yǎng)性、質(zhì)構(gòu)的影響，其中最主要的是風(fēng)味和色澤劣變，這在很大程度上會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)輻照肉類食品的接受程度。因此，輻照技術(shù)在肉品保鮮方面還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)批準(zhǔn)可以輻照處理的肉食品主要包括生鮮豬肉、牛肉、羊肉、雞肉、鴨肉以及香腸6 種[1]。輻照技術(shù)在肉制品領(lǐng)域的應(yīng)用有著非常廣闊的前景。

鑒于輻照處理會(huì)對(duì)肉制品的品質(zhì)產(chǎn)生一系列影響，本文主要從肉品色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分和質(zhì)構(gòu)這4 個(gè)方面，綜述輻照對(duì)肉制品品質(zhì)的影響及控制方法的研究進(jìn)展，以期為肉品輻照科學(xué)研究和企業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 輻照對(duì)肉品色澤的影響及控制措施

1.1 輻照對(duì)肉制品色澤的影響

色澤是肉品的一個(gè)非常重要的感官指標(biāo)，會(huì)直接影響消費(fèi)者對(duì)其認(rèn)可性。輻照對(duì)肉品色澤的影響，主要是輻照能夠使得肉品的顏色加深或變暗。研究發(fā)現(xiàn)在5 kGy劑量條件下輻照處理新鮮豬肉和牛肉，能夠使牛肉顏色變成棕色，豬肉呈現(xiàn)亮紅色[2]。輻照對(duì)肉品色澤的影響主要是通過(guò)影響血紅素的存在狀態(tài)，特別是血紅素鐵的價(jià)態(tài)而實(shí)現(xiàn)。Millar等[3]研究發(fā)現(xiàn)隨著γ射線輻照劑量增加，牛肉中MbO2的色澤會(huì)逐漸由亮紅色向棕色轉(zhuǎn)變，最后變成綠色。Brewer[2]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)逐漸增大輻照劑量使牛肉的色澤由亮紅色轉(zhuǎn)變成綠色時(shí)，這個(gè)過(guò)程中有約50%的卟啉環(huán)被破壞。de la Paz Xavier等[4]研究發(fā)現(xiàn)，50 kGy以上的電離輻照能完全破壞肌紅蛋白（myoglobin，Mb）。Ahn等[5]研究發(fā)現(xiàn)輻照處理火雞胸肉，能夠使肌肉產(chǎn)生一定量的CO氣體，并伴隨有氧化還原電位（oxidation-reduction potential，ORP）的降低和強(qiáng)還原劑如水合電子的生成，這些還原性物質(zhì)都能夠還原MbFe3+使之生成MbFe2+，進(jìn)而使火雞胸肉顏色加深。

從以上研究情況可以看出，輻照對(duì)肉品色澤的影響主要與輻照前肌紅蛋白的存在狀態(tài)、含量以及輻照處理產(chǎn)生的活性配體種類有關(guān)。

1.1.1 肌紅蛋白狀態(tài)及含量

不同類型肌肉輻照處理后顏色變化不同，主要是與肌肉中肌紅蛋白含量以及肌紅蛋白的狀態(tài)有關(guān)。肌肉中肌紅蛋白的存在狀態(tài)通常有脫氧肌紅蛋白（MbFe2+）、高鐵肌紅蛋白（MbFe3+）、氧合肌紅蛋白（MbO2）及超鐵肌紅蛋白（MbFe4+=O）4 種，四者之間通過(guò)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。輻照處理可以通過(guò)誘導(dǎo)肌肉內(nèi)部產(chǎn)生自由基催化肌紅蛋白發(fā)生相應(yīng)變化。如果肌肉中的肌紅蛋白主要是以MbFe3+形態(tài)存在，輻照處理可以將其氧化成MbO2，從而引起肌肉紅度值a*值的升高；但如果肉品中肌紅蛋白主要是以MbO2的形式存在，則輻照處理后會(huì)轉(zhuǎn)變成MbFe3+，這就導(dǎo)致了a*值的降低。這些變化與輻照劑量的大小也有密切關(guān)系。Nanke等[6]對(duì)火雞肉、豬肉、牛肉在不同劑量條件下輻照處理，研究顏色變化情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，無(wú)骨豬排和牛腰肉在1.5～3.0 kGy范圍內(nèi)隨著輻照劑量增加a*值下降，當(dāng)輻照劑量超過(guò)4.5 kGy，隨著輻照劑量增加a*值又開(kāi)始逐漸升高，但是火雞肉色澤隨著輻照劑量升高，a*值一直升高。Millar等[3]研究發(fā)現(xiàn)輻照均會(huì)使牛肉、羊肉和豬肉的紅色加深，但是這種紅色加深的程度隨物種、肌肉類型的不同而不同，其中牛肉在輻照后色澤變暗，這與羊肉和豬肉呈現(xiàn)的類似紅色明顯不同。

1.1.2 輻照配體種類

在肉品輻照過(guò)程中由于基質(zhì)和環(huán)境氣氛的不同，各種各樣的活性配體（配合基）不同程度地產(chǎn)生，這些活性配體進(jìn)一步與肉品中肌紅蛋白和血紅素發(fā)生結(jié)合，使得肉品色澤發(fā)生改變。表1詳細(xì)列出了不同活性配體與不同肌紅蛋白的鍵合類型及對(duì)肉品色澤的影響。

表1 不同狀態(tài)的肌紅蛋白對(duì)應(yīng)肉制品色澤Table 1 Characteristics of various states of myoglobin

肉制品輻照過(guò)程中，環(huán)境或肉品產(chǎn)生的可以與肌紅蛋白結(jié)合的活性配體主要有兩大類。一類是氣體型配體，比如O3和CO，其中O3的形成主要與輻照肉品所處氣調(diào)包裝環(huán)境有關(guān)，CO則主要是由于輻照過(guò)程中肉品組分變化而形成。肉品在輻照過(guò)程中包裝環(huán)境里的O2能夠部分轉(zhuǎn)變?yōu)镺3，當(dāng)輻照使肉品包裝環(huán)境中產(chǎn)生O3時(shí)，O3能夠?qū)bO2氧化為MbFe3+，從而使肉品顏色呈現(xiàn)棕色[7]；CO活性配體主要是由肉品中蛋白質(zhì)經(jīng)輻解產(chǎn)生，有高還原性，它能與肌紅蛋白中的血紅素結(jié)合生成一氧化碳肌紅蛋白，使肌肉的色澤呈現(xiàn)亮紅（粉紅）色，a*值升高[8-9]。另一類是水輻解產(chǎn)生的活性配體，比如·OH、H2O2和水電子（eaq－）等活性配體，這些配體與肌紅蛋白相互作用也會(huì)對(duì)肉品色澤產(chǎn)生影響。Giddings等[10]研究發(fā)現(xiàn)在有氧的條件下對(duì)MbFe3+水溶液進(jìn)行輻照處理，MbFe3+可以與水輻解（water radiolysis）產(chǎn)生的H2O2反應(yīng)生成超鐵肌紅蛋白。水輻解過(guò)程中也產(chǎn)生了一些羥自由基，而這些自由基可以重新在水油乳化體系中結(jié)合產(chǎn)生H2O2，由此進(jìn)一步與MbFe3+反應(yīng)生成超鐵肌紅蛋白。

1.2 輻照肉制品色澤變化控制

前面綜述輻照會(huì)使肉制品色澤變差，影響肉品的感官品質(zhì)。因此，肉制品輻照處理的時(shí)候，必須要采用一定的措施來(lái)控制輻照過(guò)程中肉品色澤的劣變。目前對(duì)輻照肉制品色澤的控制措施主要有以下幾個(gè)方面。

1.2.1 氣調(diào)包裝

一直以來(lái)，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)改變被輻照肉制品所處的氣體環(huán)境可以改善肉品質(zhì)量。在N2環(huán)境或者真空條件下對(duì)肉制品進(jìn)行輻照可以明顯改善其色澤。Satterlee等[11]研究低劑量γ射線輻照對(duì)牛肉中MbFe3+的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在氮?dú)猸h(huán)境中MbFe3+更容易發(fā)生變化生成類似MbO2的色素物質(zhì)，從而使得牛肉呈現(xiàn)鮮紅色。而在普通空氣包裝和氧氣包裝的情況下，輻照牛肉紅色色澤的產(chǎn)生分別受到輕微和嚴(yán)重抑制。Luchsinger等[12]發(fā)現(xiàn)真空包裝后對(duì)無(wú)骨豬排進(jìn)行輻照處理，其顏色變的更加鮮紅，而在有氧包裝條件下豬排接受輻照后色澤則變差。處理控制肉品包裝環(huán)境中的氧氣濃度外，在肉品包裝環(huán)境中充入CO，也可以改善輻照肉品的色澤[13]。Kusmider等[14]采用氣調(diào)包裝（modified atmosphere packaging，MAP）-CO包裝牛肉后再進(jìn)行輻照，發(fā)現(xiàn)牛肉的顏色相比對(duì)照組（不充CO）會(huì)得到很大改善。Krause等[15]研究比較了MAP-CO包裝與有氧包裝對(duì)肉制品輻照后色澤的影響，發(fā)現(xiàn)MAPCO包裝可以使肉品在冷凍貯藏過(guò)程中呈現(xiàn)更為穩(wěn)定的紅色。但是Zhou Cunliu等[16]研究指出在肉品包裝中充入CO除了可以與肌紅蛋白結(jié)合生成一氧化碳肌紅蛋白改善肉品色澤外，還可能與肉品體系中其他還原性物質(zhì)如組氨酸、半胱氨酸等協(xié)同穩(wěn)定肉品的色澤，但這還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

1.2.2 貯藏溫度

溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率與進(jìn)程的重要因素。研究顯示，在低溫條件下對(duì)肉品進(jìn)行輻照可以顯著降低輻照對(duì)肉制品色澤、風(fēng)味的影響。Javanmard等[17]研究了不同γ射線輻照劑量和冷凍低溫處理對(duì)肉雞貨架期和感官質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)這種輻照與低溫相結(jié)合的處理方法在顯著控制肉雞細(xì)菌侵染的同時(shí)，對(duì)雞肉的色澤以及其他感官指標(biāo)沒(méi)有顯著影響。這可能是因?yàn)橐恍┳杂苫鏞2-·和·OH需要獲取足夠的激活能量才能進(jìn)一步參與反應(yīng)生成次級(jí)產(chǎn)物；溫度也影響了肉品基質(zhì)的黏度和水的流動(dòng)性，低溫處理能夠在一定程度上限制水電子擴(kuò)散并維持肉品色澤[3]。

1.2.3 pH值

pH值也是影響肉品色澤的重要因素，輻照肉品所處環(huán)境的pH值也是影響肉制品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。肉品中還有大量水分，經(jīng)過(guò)輻照處理后會(huì)形成大量eaq-，這些eaq-會(huì)催化肌紅蛋白反應(yīng)，會(huì)使肌肉的色澤發(fā)生不同變化[3]。通常在酸性條件下，H+可以淬滅水輻解產(chǎn)生的eaq-，而在堿性條件下eaq-則不容易被淬滅。Satterlee等[18]模擬不同pH值環(huán)境的MbFe3+和MbO2，然后對(duì)其進(jìn)行輻照處理，發(fā)現(xiàn)在pH 6.0時(shí)紅色色素形成的很少，在pH 7.5、8.5的時(shí)候大量形成。Nam等[19]發(fā)現(xiàn)輻照處理黑干肉（dark, firm and dry muscle，DFD）和白肌肉（pale, soft and exudative muscle，PSE）生豬肉后，低pH值的PSE型生豬肉具有高的L*值，而DFD型生豬肉的L*值則比較低；而且輻照能夠改善PSE生豬肉蒼白色的色澤，并且配合有氧包裝條件可以使紅色色澤變得穩(wěn)定。

1.2.4 抗氧化劑

抗氧化劑能有效抑制并消除輻照肉制品產(chǎn)生的自由基，從而延緩了肉制品蛋白質(zhì)、脂肪氧化，起到對(duì)肉品色澤的保護(hù)[20]。Ismail等[21]發(fā)現(xiàn)未添加抗氧化劑的牛肉輻照后a*值顯著降低，但如果輻照前在肉中添加了抗壞血酸和α-生育酚，牛肉的紅色都能得到很好的保護(hù)。這主要是抗壞血酸和α-生育酚導(dǎo)致ORP的降低，并通過(guò)電子傳遞加速了MbFe3+的還原，致使牛肉中肌紅蛋白的三價(jià)鐵轉(zhuǎn)變?yōu)槎r(jià)鐵還原態(tài)的結(jié)果。Ahn等[22]也研究了抗壞血酸和其他的抗氧化劑對(duì)輻照牛肉色澤改善的效果，研究結(jié)果表明，抗壞血酸明顯改善了輻照牛肉的色澤，使之a(chǎn)*值升高。近年來(lái)隨著化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物質(zhì)材料中越來(lái)越多的活性化學(xué)成分被人們研究開(kāi)發(fā)出來(lái)，一些具有自由基清除活性的化合物逐漸被研究者們用于控制肉品的氧化，比如迷迭香提取物、葡萄籽提取物、中草藥提取物等。Mohamed等[23]發(fā)現(xiàn)在牛肉中添加中草藥提取物，可以防止牛肉在輻照（4.5 kGy）過(guò)程中顏色變深。Sánchez-Escalante等[24]報(bào)道了迷迭香（主要活性成分為肌肽）和抗壞血酸能有效地抑制新鮮牛肉在輻照過(guò)程中MbFe3+的合成，可以很好地保護(hù)新鮮牛肉餡餅的紅色色澤。

不同抗氧化劑由于其抗氧化機(jī)制及抗氧化能力大小存在差異，其對(duì)輻照肉制品中的護(hù)色效果也存在差異。Nam等[25-26]發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用芝麻酚對(duì)輻照牛肉的色澤不能起到很好的護(hù)色作用，但是當(dāng)將芝麻酚與生育酚配合使用時(shí)就會(huì)對(duì)輻照牛肉起到很好的護(hù)色效果。Hwang等[27]也研究發(fā)現(xiàn)艾蒿能和抗壞血酸協(xié)同抑制輻照雞肉火腿的脂肪氧化和保護(hù)色澤。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)不同肉制品輻照程度和工藝控制而言，選擇合適的抗氧化劑顯得至關(guān)重要。

2 輻照對(duì)肉品風(fēng)味的影響

輻照處理除了會(huì)影響肉品色澤外，還會(huì)對(duì)其風(fēng)味產(chǎn)生重要影響，使其產(chǎn)生令消費(fèi)者不愿意接受的“輻照味”，這成為制約輻照技術(shù)在肉制品中應(yīng)用的最關(guān)鍵因素。關(guān)于肉品輻照后會(huì)產(chǎn)生“輻照味”，研究認(rèn)為輻照對(duì)肉品風(fēng)味的影響主要有兩方面：一方面輻照會(huì)使肉制品中的一些含硫氨基酸分解產(chǎn)生NH3、H2S、酰胺等一些有不良?xì)馕兜幕衔铮欢禽椪找矔?huì)使脂質(zhì)發(fā)生氧化分解產(chǎn)生一些異味化合物[28]。

2.1 脂肪氧化與輻照異味

肉品中的脂肪氧化可以形成大量揮發(fā)性化合物的結(jié)論已得到廣大研究者的認(rèn)可。因此，大多數(shù)研究者也認(rèn)為輻照肉制品的脂肪氧化與輻照異味的形成密切相關(guān)。通常，輻照處理豬肉火腿會(huì)誘導(dǎo)其脂肪產(chǎn)生大量的脂質(zhì)自由基，使其發(fā)生氧化，并進(jìn)一步使肉品產(chǎn)生令人不愉快的氣味。但Ahn等[29]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)輻照處理豬肉餡餅，不管其脂肪氧化的程度多大，都有明顯輻照異味產(chǎn)生，且脂肪氧化的氣味與輻照肉品的輻照味是明顯不同的，這表明輻照引起的脂肪氧化并不是產(chǎn)生肉品輻照味的主要原因。這表明輻照異味很可能來(lái)源于肌肉，特別是水溶性的蛋白質(zhì)，而輻照導(dǎo)致的蛋白質(zhì)側(cè)鏈氧化或者蛋白骨架的斷裂，很可能是形成肉品輻照味的重要途徑。

2.2 蛋白質(zhì)、氨基酸分解與輻照異味

蛋白質(zhì)是肉品中除水分之外的最主要成分，也是肉品的最主要可食部分。肉品在輻照過(guò)程中產(chǎn)生大量的活性自由基，比如·OH、eaq－以及脂質(zhì)自由基，這些自由基都會(huì)攻擊肌肉蛋白質(zhì)，引起蛋白質(zhì)多肽鏈上共價(jià)鍵的不可逆斷裂，形成小肽或其他化合物[30]。由自由基誘導(dǎo)蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)生輻照異味主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：輻照使蛋白骨架斷裂產(chǎn)生揮發(fā)性、半揮發(fā)性或非揮發(fā)性風(fēng)味化合物，如羰基、硫醇、亞砜類化合物；輻照使蛋白質(zhì)側(cè)鏈氧化形成砜類等化合物等[31]；蛋白質(zhì)輻解產(chǎn)物能夠與肉品中的其他化合物進(jìn)一步反應(yīng)生成一些具有揮發(fā)性氣味的化合物。目前，有關(guān)肉品中氨基酸的側(cè)鏈經(jīng)輻照降解所形成的各種揮發(fā)性化合物的信息已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道，特別是一些含硫氨基酸[21,32]。但是肉品在輻照過(guò)程中，有關(guān)蛋白質(zhì)降解形成的半揮發(fā)性或非揮發(fā)性化合物的相關(guān)信息卻非常少[33]，這些化合物形成的機(jī)理和對(duì)輻照味的貢獻(xiàn)亟需研究。

2.3 異味的控制

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)肉品輻照異味的控制方法主要有：添加抗氧化劑以消除異味；物理性吸附去除異味；氣調(diào)包裝。

2.3.1 抗氧化劑用于異味消除

抗氧化劑是清除自由基的有效試劑，肉品中添加抗氧化劑可以有效清除肉品輻照過(guò)程中產(chǎn)生的各種自由基，進(jìn)而控制了輻照肉品中蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的氧化，從而有效控制輻照異味的形成。郭淑珍等[34]探究了不同抗氧化劑控制熟五花肉輻照異味的能力，結(jié)果顯示特丁基對(duì)苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）的消除異味最好，TBHQ與茶多酚的抗氧化能力接近。Schevey等[35]也研究發(fā)現(xiàn)添加抗氧化劑可以顯著控制牛肉輻照過(guò)程中輻照異味的形成。除了抗氧化劑外，其他傳統(tǒng)原料如豆醬由于其出色的抗氧化能力也用于輻照熟肉制品的異味控制。研究發(fā)現(xiàn)，豆醬被添加至生牛肉餡餅后能延緩電子束輻射處理后的牛肉餡餅的脂肪氧化，使之貨架期延長(zhǎng)10 d，并且真空包裝和豆醬相結(jié)合的處理方法能顯著抑制輻照異味的形成[36-37]。

2.3.2 異味的物理性吸附

除了抗氧化物質(zhì)可以消除輻照異味之外，一些具有高比表面積的活性吸附材料也常被用于肉制品輻照異味的控制，常見(jiàn)的活性吸附劑有活性炭、二氧化硅、氧化鋁和沸石等[38]。Kim等[39]采用活性炭包裝生鮮豬肉，然后再進(jìn)行輻照，發(fā)現(xiàn)活性炭可以顯著吸附豬肉輻照產(chǎn)生的輻照異味；與對(duì)照組相比，采用活性炭包裝的豬肉經(jīng)輻照后產(chǎn)生的含硫化合物如二甲基二硫醚的含量明顯降低，且除對(duì)含硫揮發(fā)性氣味化合物有顯著吸附作用外，活性炭也可有效吸附豬肉輻照產(chǎn)生的直鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳烴、支鏈低級(jí)醇等小分子揮發(fā)物。耿勝榮等[40]等研究發(fā)現(xiàn)在0～4 ℃條件下，以ZnCl2/ZnO復(fù)合材料包裝的豬肉接受2.8 kGy輻照后，其輻照異味被有效控制。

2.3.3 包裝控制

包裝控制異味主要是通過(guò)包裝來(lái)控制輻照肉品輻照過(guò)程中蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的氧化，并且在降低輻照及貯藏過(guò)程中冷卻肉的脂肪氧化程度方面，真空包裝要優(yōu)于有氧包裝。張海偉等[41]研究了不同包裝形式結(jié)合抗氧化劑對(duì)輻照冷卻豬肉糜（豬五花肉）中脂肪氧化的抑制作用，并發(fā)現(xiàn)真空包裝能顯著抑制輻照冷卻肉的脂肪氧化。但Zhao等[42]采用1 kGy低劑量電子束輻照小包裝新鮮豬肉，包裝條件分為真空、72% CO2、50% CO2、25% CO2、空氣，輻照后2～4 ℃條件下貯藏14 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著包裝袋內(nèi)O2含量的增加，其風(fēng)味均無(wú)明顯變化。

3 輻照對(duì)肉品營(yíng)養(yǎng)成分的影響

輻照處理肉制品在有效殺死腐敗或致病微生物的同時(shí)，也會(huì)對(duì)肉品營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)生影響。但與其他加入化學(xué)添加劑、熱處理、干燥和冷凍等方法相比影響要小的多。研究表明，只有在高劑量輻照條件下，肉品品質(zhì)才會(huì)有所變化。經(jīng)10 kGy及以下輻照劑量處理后，肉品不會(huì)出現(xiàn)明顯的營(yíng)養(yǎng)變化[43]。

3.1 蛋白質(zhì)與氨基酸

肉品中蛋白質(zhì)分子經(jīng)輻照后結(jié)構(gòu)可能遭到破壞，發(fā)生脫氨脫羧、硫氫基的氧化、交聯(lián)降解等作用，從而使蛋白質(zhì)降解[44]。Ahn等[45]發(fā)現(xiàn)不管在何種包裝條件下，用4.5 kGy輻照處理均可使豬肉中產(chǎn)生含硫揮發(fā)性化合物，如二硫化碳、甲硫醇、二甲基硫醚、硫代乙酸甲酯、二甲基二硫醚等。研究發(fā)現(xiàn)，肉品中含硫氨基酸和芳香族氨基酸（比如胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸）相較于其他類型氨基酸一般更容易受輻照影響，芳香族氨基酸中吲哚環(huán)遇輻照產(chǎn)生的活性氧自由基攻擊時(shí)易開(kāi)環(huán)而損失[46-47]。在無(wú)氧條件下，肉品中的含硫氨基酸遭受輻照后易形成硫化氫等硫化物；而在有氧存在時(shí)輻照所形成的胺類化合物和硫酸含量會(huì)增加。

但研究表明，經(jīng)適宜劑量（50 kGy以下）輻照的食品，蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分無(wú)明顯變化，氨基酸組分穩(wěn)定。經(jīng)7 kGy輻照的臘牛肉，其蛋白質(zhì)的損失僅為0.2%，影響較小[48]。Lacroix等[49]報(bào)道，在6 kGy輻照條件下輻照新鮮豬瘦肉，樣品中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的二硫化物的生成，在貯藏期間也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)巰基和二硫化物含量的波動(dòng)。

3.2 脂質(zhì)

肉制品中的脂質(zhì)成分被人體攝入以后參與生理代謝并扮演重要功能。肉品中多不飽和脂肪酸如亞麻油酸和花生四烯酸是人體必需脂肪酸，它們也參與轉(zhuǎn)運(yùn)脂溶性的維生素如VA、VD、VE和VK。磷脂和膽固醇也是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要營(yíng)養(yǎng)成分。通常，脂肪分子經(jīng)輻照后通常會(huì)發(fā)生氧化，形成不同類型的脂肪氧化產(chǎn)物，主要與脂肪的種類、飽和程度、輻照劑量、氧氣含量等條件有關(guān)。

3.2.1 脂肪（脂肪酸）被氧化

飽和脂肪一般是穩(wěn)定的，不飽和脂肪易氧化，氧化程度與輻照劑量成正比[46]。輻照導(dǎo)致肉品中脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致了必需脂肪酸和一些脂溶性維生素的損失，并進(jìn)一步引起風(fēng)味劣變。許多研究人員探究了輻照對(duì)肉制品脂質(zhì)氧化的影響。Xiao Shan等[44]發(fā)現(xiàn)經(jīng)3 kGy的低劑量處理的雞大腿肉在冷凍7 d的時(shí)間內(nèi)，脂質(zhì)氧化程度逐漸加深。這主要是因?yàn)殡u大腿肉中含近75%的水分，而水輻解產(chǎn)生的大量自由基如·OH、·H、H3O+改變了不飽和脂肪酸或甘油三酯的結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)了脂質(zhì)的氧化。Abedi等[28]發(fā)現(xiàn)經(jīng)γ射線輻照后，乳液型牛肉火腿中油酸和亞麻油酸含量下降，并且在貯藏過(guò)程中含量更低。研究結(jié)果表明，6～8 kGy輻照劑量處理能促進(jìn)脂質(zhì)氧化，2～4 kGy輻照劑量處理不會(huì)對(duì)脂質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)造成破壞。

3.2.2 反式脂肪酸形成

研究發(fā)現(xiàn)，肉制品經(jīng)輻照所產(chǎn)生的反式脂肪酸含量與輻照劑量、貯藏時(shí)間、脂肪酸種類、肌肉部位等因素密切相關(guān)。Fan等[50]則探究了碎瘦牛肉和法蘭克福香腸經(jīng)輻照所產(chǎn)生的反式脂肪酸的變化情況。當(dāng)以1 kGy輻照劑量處理肉制品時(shí)，肉品中反式脂肪酸含量不發(fā)生改變；而當(dāng)以5 kGy輻照劑量處理肉制品時(shí)，反式脂肪酸含量提升明顯，但與其他加工方式如熱加工法相比，輻照所引起的反式脂肪酸含量增加影響忽略不計(jì)。Yilmaz等[51]也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以3 kGy的劑量處理碎牛肉時(shí)，反式脂肪酸含量從7.0%增加至9.4%。但Chen等[52]則報(bào)道，當(dāng)輻照劑量低于3.2 kGy時(shí)，牛肉半腱肌中C18∶1反式脂肪酸含量無(wú)明顯變化，并且輻照后C16∶1反式脂肪酸含量下降。因此，盡管輻照并不引起明顯的脂質(zhì)化學(xué)變化和營(yíng)養(yǎng)損失，但是輻照后所引起的反式脂肪酸的升高應(yīng)引起足夠重視，未來(lái)需要更多研究對(duì)不同肉制品優(yōu)化輻照工藝控制。

3.3 糖類與維生素

3.3.1 糖類

與蛋白質(zhì)和脂質(zhì)易受自由基攻擊不同，在通常情況下，糖類對(duì)射線是相當(dāng)穩(wěn)定的，只有在大劑量的照射下，輻照才會(huì)引起糖類的氧化和降解。值得一提的是，雖然肉中碳水化合物含量非常少，但隨著低脂食品特別是低脂肉制品的興起，多糖如親水膠體作為優(yōu)秀的肉品質(zhì)地改良劑而被越來(lái)越多地被添加到肉制品當(dāng)中，而輻照對(duì)食用膠的穩(wěn)定性和理化性質(zhì)的變化也是值得關(guān)注的問(wèn)題。在許多體外實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)輻照能影響多糖的結(jié)構(gòu)與功能特性[53-54]。徐振林[55]采用5～100 kGy的輻照劑量處理魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM），發(fā)現(xiàn)研究表明輻照處理后引起KGM長(zhǎng)鏈分子上糖苷鍵的斷裂，黏度隨著輻照劑量的增加而顯著下降，且KGM分子質(zhì)量也隨著輻照劑量的增加而下降。但輻照并未對(duì)KGM的熱性能造成顯著影響，對(duì)KGM輻照前后的酶解結(jié)果表明，輻照提高了KGM對(duì)β-葡甘聚糖酶的敏感性，從一定程度上促進(jìn)了酶解效果。Aliste等[56]發(fā)現(xiàn)輻照過(guò)后瓊脂、海藻酸鹽和卡拉膠這3 種食用膠的黏度都下降，但這些多糖添加至肉制品中的濃度普遍比較低（≤2%），所以對(duì)輻照后的終產(chǎn)品的穩(wěn)定性影響不大。

3.3.2 維生素

而肉制品所含維生素種類眾多，尤其其中的豐富的B族維生素是人們?nèi)粘Ｉ攀车闹匾獊?lái)源，輻照對(duì)維生素影響也較為復(fù)雜。輻照對(duì)維生素的損失程度則受輻照劑量、溫度、包裝形式等因素制約。一般而言，低溫和無(wú)氧環(huán)境下維生素對(duì)輻照敏感性較低，但并不是所有的維生素都具有相同的輻照敏感性。通常情況下，維生素對(duì)輻照敏感性大小如下：VB1＞抗壞血酸＞VB6＞核黃素＞葉酸＞VB12＞煙酸＞VE＞胡蘿卜素＞VA＞VK＞VD[57]。研究表明，肉品中維生素在輻照中的穩(wěn)定性和肉品本身油脂和脂肪酸含量密切相關(guān)，并且肉品中的水分子輻解產(chǎn)生的H2O2也會(huì)在一定程度上對(duì)維生素造成破壞。維生素的損失率隨著輻照劑量增大、溫度升高而增大[44]。但總體來(lái)說(shuō)，輻照后肉品中水溶性維生素?fù)p失較多，但與熱加工法的損失可比擬。

4 輻照對(duì)肉品質(zhì)構(gòu)的影響

輻照通過(guò)影響有關(guān)蛋白的水解，直接影響了肌原纖維、結(jié)締組織（膠原纖維）的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步引起肉品質(zhì)構(gòu)的變化，而最主要的變化就是肉品嫩度發(fā)生改變。輻照對(duì)肉品質(zhì)構(gòu)影響的程度則取決于輻照劑量、溫度、pH值、包裝形式、貯藏時(shí)間、肌肉類型與含水量。不同種類或不同狀態(tài)蛋白質(zhì)的輻照敏感性各不相同。在含水量比較高的肉制品中，肌肉蛋白對(duì)輻照的敏感性較高，蛋白質(zhì)接受高劑量輻照后會(huì)發(fā)生聚合作用；而在含水量比較低的情況下，蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)輻照后則傾向于蛋白質(zhì)多肽鏈的斷裂，但這種情況下，由于水分子電離出的自由基遷移受限，因此輻照對(duì)肉制品質(zhì)構(gòu)影響程度較小。

輻照可以使肉制品發(fā)生物理性的肌肉崩塌，導(dǎo)致肌肉組織嫩度上升。這主要是由于輻照使肌肉中鈣蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）鈍化實(shí)現(xiàn)的，從而使得鈣激活中性蛋白酶（μ-calpain）水解多肽鏈。Yook等[58]研究發(fā)現(xiàn)，輻照可以使牛肉肌肉中的肌束發(fā)生斷裂，嫩度增加。Kuttinarayanan等[59]也發(fā)現(xiàn)，以2.5 kGy劑量輻照處理牛肉能夠使其嫩度增加，并且還發(fā)現(xiàn)輻照和電刺激對(duì)牛肉嫩度的改善具有協(xié)同作用。但值得一提的是，殘留鈣蛋白酶（calpain）對(duì)蛋白質(zhì)水解程度的高低對(duì)肉制品貨架期造成直接影響，并且宰后嫩化成熟的終止方式的選擇對(duì)新鮮肉制品顯得尤其重要。Losty等[60]就研究發(fā)現(xiàn)在70 ℃條件下，相比效率更高的熱燙處理而言，碎牛肉樣品單純依靠輻照（20～60 kGy）只能鈍化75%的殘留鈣蛋白酶。但輻照（45～52 kGy）與熱燙處理（65 ℃或75 ℃）結(jié)合的方法可以破壞掉牛肉樣品中殘留的95%以上的鈣蛋白酶。

但受其他因素的影響，如輻照源、被輻照部位和肉品被保藏的狀態(tài)（冷藏或冷凍），肌肉組織嫩度反而會(huì)因輻照而下降。Yoon[61]的研究結(jié)果則表明，以低劑量（2.2～2.9 kGy）輻照后的雞肉質(zhì)地明顯變硬，嫩度下降。這可能是兩個(gè)方面原因造成的：輻照使得雞肉骨骼肌中的肌原纖維單元變小，并引起肌節(jié)寬度的收縮；輻照使雞肉蛋白質(zhì)發(fā)生聚集效應(yīng)，同時(shí)伴隨著高分子蛋白基團(tuán)的產(chǎn)生、蛋白質(zhì)溶解性的降低。Lacroix等[49]就發(fā)現(xiàn)以高劑量（20 kGy）處理后的新鮮豬瘦肉呈現(xiàn)出更弱的質(zhì)構(gòu)狀態(tài)，這表現(xiàn)為輻照后滴水和蒸煮損失的增加，從而進(jìn)一步導(dǎo)致肉品嫩度降低。另外還有研究表明在低劑量（1.5 kGy）輻照條件下，帶骨豬排也表現(xiàn)出嫩度的下降[62]。然而，關(guān)于低劑量輻照是否能夠引起豬肉本身蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，仍需要更多的研究。

5 結(jié) 語(yǔ)

食品輻照加工應(yīng)用廣泛，食品種類多，具有安全可靠、無(wú)污染、無(wú)殘留，可以最大限度地保持食品原有的色、香、味、加工方式多樣化的優(yōu)點(diǎn)。輻照作為一種高效綠色的冷滅菌方式，對(duì)肉制品品質(zhì)相比其他加工方式而言影響很小。食品輻照特別是肉制品輻照的商業(yè)化目前處在快速發(fā)展的階段，還面臨人才短缺和管理及宣傳等諸多問(wèn)題，相信隨著研究的深入、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完善，肉制品輻照技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。

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Progress in Understanding and Controlling the Detrimental Effects of Irradiation Treatment on Meat Quality

LI Chengliang1, JIN Guofeng1,*, MA Sumin1, HE Lichao2, MA Meihu1
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2. College of Food and Biotechnology, Wuhan Institute of Design and Science, Wuhan 430205, China)

Irradiation is a very effective method to control pathogenic microorganisms in food products, especially raw meat, which is easily spoiled. However, the detrimental effects of irradiation on flavor, color and texture are the major roadblocks for extending the shelf life and reducing pathogen loads of fresh meat, which can generate a negative impact on consumer acceptability. In this review, we provide a systematic overview of the recent understanding of the effect of irradiation on meat color, flavor, nutritional value and texture as well as corresponding quality control strategies aiming to provide a theoretic guidance for the application of irradiation in meat preservation.

irradiation; meat product; color; flavor; nutritional value; texture; control strategies

10.7506/spkx1002-6630-201621046

TS251.55

A

1002-6630（2016）21-0271-08

李成梁, 靳國(guó)鋒, 馬素敏, 等. 輻照對(duì)肉品品質(zhì)影響及控制研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(21): 271-278. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201621046. http://www.spkx.net.cn

LI Chengliang, JIN Guofeng, MA Sumin, et al. Progress in understanding and controlling the detrimental effects of irradiation treatment on meat quality[J]. Food Science, 2016, 37(21): 271-278. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621046. http://www.spkx.net.cn

2015-11-29

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31201390）

李成梁（1992—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槿馄芳庸づc質(zhì)量控制。E-mail：LCL0718@hotmail.com

*通信作者：靳國(guó)鋒（1983—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)槿馄芳庸づc質(zhì)量控制。E-mail：jgf@hzau.edu.cn