王 琦，靳 燁

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

高壓水沖擊波加工在改善肉類品質(zhì)方面的應(yīng)用

王 琦，靳 燁*

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

HDP（Hydrodynamic pressure processing）技術(shù)是一項(xiàng)用于改善肉品嫩度、提高肉品安全性、延長肉品貨架期的新興技術(shù)。HDP技術(shù)通過使肌肉結(jié)構(gòu)物理性斷裂從而使肉得到嫩化，并且它作為一種非熱處理可殺死肉中非致病細(xì)菌，降低肉中微生物菌落數(shù)，從而延長肉品的貨架期。

高壓水沖擊波加工技術(shù)，肉品，嫩化，安全性

高壓水沖擊波加工即HDP技術(shù)，俗稱水下爆炸技術(shù)，是指在水下引發(fā)炸藥發(fā)生爆炸后利用其產(chǎn)生的高能沖擊波來改善肉的嫩度和安全性［2］。去骨原料肉中含有一定量的水分和非溶解空氣，水分的含量占到75%以上，因此去骨原料肉和水一樣具有一定的壓縮功能和聲學(xué)特性。在水下的高能沖擊波遇到具有不同聲學(xué)特點(diǎn)的物體就會(huì)發(fā)生反射，因此，去骨原料肉非常適合用HDP技術(shù)進(jìn)行嫩化處理。其具體的操作過程是：將真空封裝好的肉置于充滿水的直徑約1.22m，容量為1060L由吸震緩沖架支撐著的不銹鋼桶內(nèi)，裝肉完畢后即在桶內(nèi)適宜位置填裝適量炸藥，然后封蓋并鎖緊設(shè)有防護(hù)扣的圓拱形蓋，引爆炸藥后HDP操作即可完成，經(jīng)過HDP處理的肉質(zhì)瞬間由韌變嫩［2］。此爆炸必須是在充滿水的密封容器中進(jìn)行，高能炸藥在水下引爆后能產(chǎn)生一個(gè)超音速的沖擊波，這個(gè)沖擊波通過液體媒介和真空包裝最終作用于待處理的肉樣。沖擊波在不到1ms的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生70～100MPa的壓力，瞬時(shí)作用于待處理的肉樣，使得肉由韌變嫩。其作用原理簡單的來說就是利用爆炸產(chǎn)生的流體的動(dòng)力對(duì)液體中的固形物施加一個(gè)瞬間壓力，利用這個(gè)壓力使得肉的嫩度得到改善并且有滅菌作用，提高了肉品的安全性。盡管Batsanov對(duì)沖擊波引起的溫度升高之間關(guān)系的研究表明，壓力每升高100MPa可導(dǎo)致溫度升高2～3℃，但壓力的釋放也會(huì)導(dǎo)致溫度的下降，且產(chǎn)生的壓力小于100MPa，水和肉的溫度基本沒有升高，因此HDP技術(shù)又是一種非熱處理過程［17］。目前廣泛使用的HDP發(fā)生裝置主要有三種，一種是較大的塑料桶形容器（Plasitic explosive container，PEC），在塑料容器底部設(shè)置一個(gè)鋼質(zhì)的反射盤，肉放置在鋼制反射盤上，將炸藥吊在容器中央之后用蓋子將桶封閉。另一種是一個(gè)固定的具有商業(yè)雛形容量為1060L的鋼制容器，此容器中可安裝4個(gè)或者8個(gè)沖擊波緩沖吸收器，還有一種是一個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)型容量為54L的鋼制容器。

1 HDP技術(shù)對(duì)肉的嫩化作用

HDP技術(shù)可用于肉的嫩化是由Solomon和Long在1995年首次經(jīng)過實(shí)驗(yàn)提出的［2］。經(jīng)過不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有很多有關(guān)用HDP技術(shù)改善肉嫩度的報(bào)道。肉的嫩度是一個(gè)復(fù)雜的風(fēng)味特性，它很大程度上受到尸僵后酮體的收縮狀況、肌肉蛋白的水解作用、肌纖維微觀組織結(jié)構(gòu)的完整性和結(jié)締組織的多少，以及他們之間相互作用的影響。肉的嫩度同時(shí)也代表了肉的品質(zhì)和質(zhì)地，決定著肉的烹調(diào)和加工后最終的感官品質(zhì)，是消費(fèi)者選擇肉和肉制品的首要衡量標(biāo)準(zhǔn)。

HDP技術(shù)對(duì)肉質(zhì)嫩化的作用原理是由于高壓沖擊波把大多數(shù)肌纖維結(jié)構(gòu)打斷使肌纖維物理性斷裂，肉質(zhì)剪切力就會(huì)隨之減小。1998年Solomon的研究小組首次證明了HDP技術(shù)的嫩化作用是使肌原纖維結(jié)構(gòu)、肌肉的完整性和結(jié)締組織復(fù)雜性破壞而得以產(chǎn)生的［4］。Zukerman和 Solomon（1998），Eastridgu和Zukerman等（1997）都曾經(jīng)利用電子傳感顯微鏡觀察證明：HDP技術(shù)之所以能使肉嫩化是由于它能夠把肌纖維結(jié)構(gòu)中的肌節(jié)打斷［4］，這項(xiàng)研究結(jié)果目前已經(jīng)得到國外諸多學(xué)者的普遍肯定。Bowker等人對(duì)Brahman牛腿肉進(jìn)行HDP處理后用SDS-PAGE法測(cè)定肌原纖維碎片中蛋白質(zhì)的含量，結(jié)果表明經(jīng)HDP處理后肌原纖維中蛋白質(zhì)的含量也有顯著增加（P＜0.05），增加了100～110kDa［19］。

有實(shí)驗(yàn)表明：若借助于HDP技術(shù)對(duì)肉進(jìn)行嫩化處理，可將比較韌的生鮮肉原有的最小極限剪切力值6～8kg瞬間降至3～4kg或更小。經(jīng)過電子顯微鏡觀察，以HDP技術(shù)處理過的生鮮肉的肌纖維橫、豎組織有60%～80%的已裂開。而通常情況下，肌纖維只要有20%的斷裂程度，肉質(zhì)就已經(jīng)達(dá)嫩化標(biāo)準(zhǔn)［2］。Solomon等人對(duì)冷卻牛排以及解凍牛排進(jìn)行HDP處理實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果表明經(jīng)HDP技術(shù)處理后的冷卻牛排以及解凍牛排的嫩度都有顯著的增加（P＜0.05），不經(jīng)HDP處理的冷凍牛排的剪切力為6.5kg，經(jīng)HDP處理后剪切力可下降到3.6kg，經(jīng)HDP處理的解凍牛排的剪切力也可比對(duì)照組下降2.9kg［15］。Callahan等利用不銹鋼反射容器對(duì)牛半腱肌進(jìn)行HDP處理，結(jié)果表明其嫩度有明顯的改善，下降了0.37kg（P＜0.05）。這些結(jié)果都表明，HDP技術(shù)是一種非常有效的嫩化肉質(zhì)的方法［3］。

2 HDP技術(shù)在改善肉的安全性方面的應(yīng)用

通常用的肉類保鮮工藝（例如：加熱、冷凍、干燥、腌制、發(fā)酵、使用化學(xué)防腐劑）會(huì)影響到產(chǎn)品的新鮮度和品質(zhì)。目前在肉品保鮮方面大多數(shù)商家都添加人工合成防腐劑，這些防腐劑大多數(shù)都是通過延緩或完全抑制食品中的腐敗或病原微生物而起到保鮮作用的。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者更傾向于購買一些新鮮的、防腐劑添加量少的、安全性更高的肉制品。在過去的幾年中，為了滿足消費(fèi)者對(duì)于新鮮、高品質(zhì)、安全的食品的需求，曾出現(xiàn)過一些非熱處理技術(shù)。這些技術(shù)必須對(duì)致病菌和腐敗菌有致命的傷害，同時(shí)還必須能保持食品的新鮮度。但是往往這些方法都存在著一些局限性，有的成本太高，有的對(duì)肉質(zhì)的改善效果不穩(wěn)定，有的添加劑則對(duì)肉的風(fēng)味有影響。而HDP處理技術(shù)作為一種非熱處理，為同時(shí)提高肉安全性和品質(zhì)提供了新的途徑。

隨著HDP技術(shù)在肉質(zhì)嫩化技術(shù)中研究的不斷深入，對(duì)HDP技術(shù)殺菌作用的研究也取得了一些成果。Williams-campbell和Solomon通過傳統(tǒng)的微生物計(jì)數(shù)法對(duì)經(jīng)過HDP技術(shù)處理后的碎牛肉和燉牛肉中的腐敗菌數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明HDP可以使碎牛肉和燉牛肉片中的腐敗菌從 1logcfu/g下降到2.5logcfu/g，且經(jīng)過HDP處理后的燉牛肉的風(fēng)味與對(duì)照組（未經(jīng)任何處理）牛肉沒有差別。隨后Williams-Campbell又測(cè)量了經(jīng)過HDP技術(shù)處理后的碎牛肉、整塊牛肌和豬肉中的腐敗菌的數(shù)目，結(jié)果表明：用HDP處理碎牛肉、整塊牛肌和豬肉中的腐敗菌可下降2logcfu/g～3logcfu/g［8］。Patel等利用更精確的方法——實(shí)時(shí)分子標(biāo)記PCR法，快速檢測(cè)經(jīng)HDP處理后雞肉中的沙門氏菌的數(shù)目，結(jié)果表明經(jīng)HDP處理后雞肉中幾乎未檢測(cè)出沙門氏菌［20］。Holzer在測(cè)定經(jīng)過HDP處理后微生物數(shù)目的研究表明：HDP處理可以使牛肉中微生物群落迅速降低1.5logcfu/g［8］。Podolak在利用牛后腿肉經(jīng)HDP處理后檢測(cè)其中O157∶H7數(shù)目，對(duì)照組未經(jīng)過HDP處理的O157∶H7數(shù)目為 1.29×103、2.88×104、2.19× 106cfu/g。經(jīng)過HDP處理后O157∶H7數(shù)目有明顯下降，為9.12×102、2.40×104、1.91×106cfu/g［16］。這些結(jié)果都充分表明，HDP技術(shù)在嫩化肉的同時(shí)不但可以有效減少各類肉中的腐敗菌數(shù)目，還能有效減少肉中微生物群落數(shù)量。

3 HDP技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用

HDP技術(shù)不僅可以應(yīng)用于鮮肉、冷卻肉、解凍肉的嫩化，也可以應(yīng)用于一些肉制品，但HDP技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用還不是非常廣泛。應(yīng)用于肉質(zhì)品時(shí)其嫩化和殺菌效果與在原料肉中能達(dá)到基本相同的效果。其嫩化原理也是通過改善肉中蛋白質(zhì)的功能結(jié)構(gòu)來達(dá)到嫩化效果。目前有關(guān)于這種技術(shù)在即食法蘭克福香腸（frankfurter）中有應(yīng)用報(bào)道［7］，其方法是先用HDP技術(shù)對(duì)原料肉進(jìn)行處理，之后將HDP處理后的原料肉灌注到腸衣中，并測(cè)定法蘭克福香腸熟制后的剪切力，結(jié)果表明經(jīng)過HDP處理后的法蘭克福香腸的嫩度得到有效改善。Patel等在法蘭克福香腸表面接種了含有5種單核李斯特桿菌的混合液，之后用抗菌劑和HDP聯(lián)用對(duì)香腸進(jìn)行處理，測(cè)定其中單核李斯特菌的殘留數(shù)目。結(jié)果表明，經(jīng)過抑菌劑和HDP技術(shù)聯(lián)用處理后的香腸表面的李斯特桿菌數(shù)目明顯少于只經(jīng)過抗菌劑處理的樣品（下降了2logcfu/g）［7］。這表明經(jīng)過HDP處理后的肉制品的嫩度和安全性都有了提高。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中HDP技術(shù)均是對(duì)肉制品中的原料肉進(jìn)行處理后再將其制成成品。

4 HDP技術(shù)的前景與展望

在不斷的實(shí)驗(yàn)過程中HDP開發(fā)者們了解到，HDP技術(shù)對(duì)肉的嫩化作用和殺菌作用還與很多因素有關(guān)，比如沖擊波容器的構(gòu)造、類型、使用炸藥的數(shù)量、炸藥放置的位置、炸藥的形狀以及是否在沖擊波發(fā)生容器中安裝沖擊波緩沖吸收器等［2］。這些因素都直接或間接地影響著HDP的嫩化和殺菌效果。

HDP技術(shù)有著潛在的發(fā)展需求以及良好的市場(chǎng)前景。在1997年國外相關(guān)研究者就已經(jīng)開始論證并開發(fā)HDP技術(shù)，經(jīng)過將近10余年的發(fā)展，HDP技術(shù)也日趨成熟。它有著作用時(shí)間迅速、非熱處理、嫩化肉的同時(shí)還可以殺菌并延長肉的貨架期等眾多優(yōu)點(diǎn)，符合我國肉類產(chǎn)業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。我國年產(chǎn)牛肉600萬t以上，批銷商們?yōu)橹苻D(zhuǎn)處理這些牛肉，通常要耗費(fèi)大量電能冷凍冷藏轉(zhuǎn)存半個(gè)月左右時(shí)間，若采用HDP技術(shù)對(duì)這些牛肉中的一半予以轉(zhuǎn)嫩處理，轉(zhuǎn)存老化時(shí)間可縮減至一周左右，可以節(jié)省大量能源、物力和財(cái)力。隨著人們追求更優(yōu)質(zhì)更健康更安全食品主需求日益增多，HDP技術(shù)以其在肉質(zhì)保鮮過程中不添加任何食品防腐劑，不破壞食品原有感官特性和營養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)，因而會(huì)越來越受到廣大生產(chǎn)者和消費(fèi)者的青睞。除了可以提高肉的嫩度和安全性之外，HDP技術(shù)還可以為生產(chǎn)商帶來很多益處，比如可以增加蛋白質(zhì)的功能性［2］，縮短加工時(shí)間（腌制時(shí)間，鹽分平衡時(shí)間），還可以節(jié)省更多成本等。

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Hydrodynamic pressure processing to improve meat quality and safety

WANG Qi，JIN Ye*
（College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China）

Hydrodynamic pressure processing（HDP）is a new method to improve meat quality and safety.The instantaneous tenderizing that is observed in HDP-treated meat is most likely due to the direct physical disruption that occurs within and between myofibrils due to the high-pressure shock wave.As a kind of nonthermal process，HDP processing can also reduce bacterial population and microbial flora in meat.

hydrodynamic；pressure processing；meat；tenderization；safety

TS251.1

A

1002-0306（2011）02-0422-03

2009-12-07 *通訊聯(lián)系人

王琦（1985-），女，研究生，研究方向：畜產(chǎn)品加工及安全生產(chǎn)。