梁榮蓉，張一敏，毛衍偉，楊嘯吟，朱立賢，董鵬程，羅 欣*

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安 271018）

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，牛肉的消費(fèi)量快速增長(zhǎng)。近年來我國(guó)消費(fèi)者尤其是逐漸擴(kuò)大的中產(chǎn)階級(jí)群體對(duì)牛排、牛肉餅、漢堡包、燒烤牛肉等西式牛肉制品的消費(fèi)越來越多，對(duì)牛肉品質(zhì)和安全的要求也越來越高。

加熱作為一種古老的食品加工手段，目前依然是食用肉類前殺滅微生物和致病菌、保證肉品食品安全的重要手段[1]。正常生鮮肉和非腌制類肉制品在加熱過程中，肌紅蛋白發(fā)生熱變性，熟制結(jié)束時(shí)，肉色由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)槭烊獾淖睾稚?。這已是大眾熟知的現(xiàn)象。因此，日常烹飪過程中，消費(fèi)者通常通過觀察肉品中心色澤的變化判斷熟制是否完成，認(rèn)為中心為棕褐色表示肉品已熟制完好，微生物安全性高；而中心若有紅色或粉色則表示肉品尚未完成熟制，安全不能保證，因而還需要進(jìn)一步熟制加工[2-3]。然而，這種感官判斷方法并不準(zhǔn)確。因?yàn)槭烊馍珴墒芎芏嘁蛩赜绊懀獾牟课?、pH值、包裝方式、加熱方式及生產(chǎn)過程中的不同處理等均會(huì)影響熟肉的色澤[1,4]。不同的條件會(huì)使熟肉出現(xiàn)不同的肉色問題。其中，提前褐變（premature browning，PMB）現(xiàn)象和持續(xù)粉色（persistent pinking，PP）現(xiàn)象是牛肉熟制過程中常見的2 個(gè)肉色問題。出現(xiàn)PMB現(xiàn)象的牛肉在中心溫度低于71 ℃時(shí)便會(huì)出現(xiàn)熟制結(jié)束的褐色，而存在PP現(xiàn)象的牛肉加熱至中心溫度71 ℃甚至更高時(shí)，中心仍為粉紅色，呈現(xiàn)熟制不全的肉色。這2 種肉色問題容易誤導(dǎo)消費(fèi)者判斷，造成食品安全問題或者產(chǎn)品品質(zhì)下降，甚至使產(chǎn)品遭到消費(fèi)者的拒絕。因此，諸多學(xué)者認(rèn)為不能以熟肉中心棕褐色的出現(xiàn)作為牛肉熟制完成的標(biāo)志。

本文綜述了牛肉熟制過程中肌紅蛋白和相應(yīng)肉色的變化，闡述熟制牛肉常見的肉色問題和影響熟制牛肉肉色的主要因素，并針對(duì)當(dāng)前問題提出展望，以期為我國(guó)日益增長(zhǎng)的牛肉消費(fèi)提供安全保障和生產(chǎn)指導(dǎo)。

1 肉中肌紅蛋白在加熱過程中的變化

肌紅蛋白是肉的主要色素蛋白，在生鮮肉中主要以氧合肌紅蛋白（oxymyoglobin，OxyMb）、脫氧肌紅蛋白（deoxymyoglobin，DeoxyMb）和高鐵肌紅蛋白（metmyoglobin，MetMb）這3 種形式存在（圖1）。

圖1 肌紅蛋白不同化學(xué)狀態(tài)、相互轉(zhuǎn)變規(guī)律及其熱敏性和熱變性產(chǎn)物示意圖[3]Fig. 1 A schematic representation of characteristics of myoglobin pigments in meat, their dynamic relationships, and denatured products formed during cooking[3]

活體中，由于肌肉中MetMb還原系統(tǒng)的存在，肌紅蛋白以O(shè)xyMb和DeoxyMb的形式存在。而動(dòng)物屠宰后，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，MetMb還原力逐漸降低，在自由基等作用下，肌紅蛋白逐漸被氧化成MetMb，形成3 種肌紅蛋白同時(shí)存在的狀態(tài)[3]。

在肉的熟制過程中，肌紅蛋白受熱變性，使肉色呈現(xiàn)熟肉色澤。蛋白熱變性發(fā)生在特定溫度范圍內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)肌紅蛋白在55～65 ℃之間開始熱變性，75～80 ℃時(shí)大部分變性，并且隨著溫度的升高，變性程度逐漸增大[5]。所以，隨著加熱溫度的升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，熟肉肉色褐變程度逐漸增加。而3 種狀態(tài)的肌紅蛋白加熱后所呈現(xiàn)的肉色不同，這導(dǎo)致熟肉色澤在不同情況下存在差異。MetMb在熱變性后形成高鐵血色原，使肉呈現(xiàn)棕褐色，而處于還原態(tài)的DeoxyMb和OxyMb加熱后形成亞鐵血色原，肉色偏紅，其中DeoxyMb熱變性后的紅度值（a*）最高。肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)對(duì)熟肉肉色有重要影響。亞鐵血色原可以被加熱過程中產(chǎn)生的大量自由基或脂肪氧化的次級(jí)產(chǎn)物氧化為高鐵血色原，使熟肉色澤最終變?yōu)樽睾稚?。所以，肉品熟制前肌紅蛋白的化學(xué)狀態(tài)和各狀態(tài)的比例對(duì)熟肉色澤有重要影響[1]。

同時(shí)，3 種狀態(tài)肌紅蛋白的熱敏性不同，導(dǎo)致不同狀態(tài)肌紅蛋白的變性溫度范圍存在差異，這進(jìn)一步影響了熟肉的肉色化學(xué)變化。許多研究發(fā)現(xiàn)3 種肌紅蛋白的熱敏性順序?yàn)镸etMb＞OxyMb＞DeoxyMb（圖1）。DeoxyMb的熱穩(wěn)定性最高，MetMb最差、加熱最容易變性[3,6]。研究發(fā)現(xiàn)含有DeoxyMb的牛肉餅加熱至55、65 ℃和75 ℃后的a*值均高于MetMb和OxyMb含量較高的牛肉餅，而肌紅蛋白為MetMb和OxyMb的牛肉餅在加熱至55 ℃時(shí)，肉色就已褐變[5]；這說明DeoxyMb具有更高的熱穩(wěn)定性，PMB現(xiàn)象發(fā)生率低。研究還發(fā)現(xiàn)MetMb、OxyMb和DeoxyMb的熱穩(wěn)定性均隨著pH值的升高而增大，但相同pH值條件下，DeoxyMb的熱穩(wěn)定性高于MetMb和OxyMb[5]。然而，Sepe等[7]采用差示掃描量熱法測(cè)定牛肉在pH 5.6時(shí)的熱容發(fā)現(xiàn)，3 種肌紅蛋白的熱敏性順序?yàn)镸etMb＞DeoxyMb＞OxyMb，這與上述研究結(jié)果不同。該結(jié)果可能與測(cè)定方法的不同有關(guān)。

還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，不同物種間肌紅蛋白的熱敏性也存在差異，原因是不同物種間肌紅蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)不同[10]（表1），繼而導(dǎo)致三級(jí)結(jié)構(gòu)的差異[9]。Ueki等[10]研究了3 種非常相近的金槍魚中肌紅蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)與其熱穩(wěn)定性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)雖然大眼金槍魚、黃鰭金槍魚和藍(lán)鰭金槍中肌紅蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的相似度在95%以上，但是三者肌紅蛋白熱穩(wěn)定性也不同，大眼金槍魚肌紅蛋白熱穩(wěn)定性最低。其他研究也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)論[11]。

此外，在一氧化碳（CO）氣調(diào)包裝條件下，肌紅蛋白以碳氧肌紅蛋白（carboxymyoglobin，COMb）形式存在，其熱穩(wěn)定性高于以上3 種肌紅蛋白[12-13]。當(dāng)加熱至中心溫度為71.1 ℃時(shí)，DeoxyMb的變性比例為58%，而COMb的變性程度僅為49%[12]。

表1 不同物種間肌紅蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)序列的相似性[10]Table 1 Percentage sequence similarities between red meat and poultry myoglobins[10]

2 熟制牛肉存在的肉色問題

正常牛肉在未完全熟制時(shí)，中心肉色仍為紅色，熟制完全時(shí)，中心肉色變?yōu)楹稚▓D2）。而熟制牛肉目前存在兩大主要肉色問題是PMB和PP[1,3-4,8,14]（圖3、4）。除這2 個(gè)主要問題外，還存在熟制牛肉肉色恢復(fù)的問題，即完全熟制的牛肉肉色又逐漸恢復(fù)至紅色或者紅色又逐漸增強(qiáng)的現(xiàn)象（圖5）。

圖2 正常牛肉加熱至中心溫度為55 ℃和72 ℃時(shí)的肉色Fig. 2 Color of normal cooked beef at center temperature of 55 and 72 ℃

圖3 牛肉餅加熱至中心溫度72 ℃和55 ℃時(shí)的PMB現(xiàn)象Fig. 3 Premature browning of beef patties at center temperature of 55 and 72 ℃

圖4 DFD牛肉完全熟制后的PP現(xiàn)象Fig. 4 Persistent pinking of fully cooked DFD beef

圖5 全熟牛肉餅切開20 min后的回色現(xiàn)象Fig. 5 Color reversion of fully cooked beef patties after 20 min storage

2.1 熟制牛肉PMB現(xiàn)象

2.1.1 PMB現(xiàn)象概述

熟制牛肉PMB現(xiàn)象是指牛肉（指攪碎牛肉、牛排或燒烤牛肉）在加熱至中心溫度低于71 ℃時(shí)，肌紅蛋白發(fā)生提前變性，肉色提前呈現(xiàn)棕褐色，產(chǎn)生牛肉熟制完成的假象[15]（圖3）。這使消費(fèi)者在烹飪過程中誤認(rèn)為牛肉已完成熟制，熱殺菌已充分，但實(shí)際中心溫度并未達(dá)到殺菌要求，因而，增加了大腸桿菌O157∶H7等食源性致病菌感染的幾率[16]。有些PMB現(xiàn)象在加熱至中心溫度55 ℃時(shí)就能發(fā)生，而該溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大腸桿菌O157∶H7的熱致死溫度71 ℃[5]。PMB現(xiàn)象發(fā)生率較高。據(jù)報(bào)道美國(guó)大約50%的攪碎牛肉會(huì)發(fā)生PMB現(xiàn)象[2]。。

對(duì)于牛排類產(chǎn)品，微生物污染大部分發(fā)生在肉品表面，中心部分污染的可能性較小。因而，只要熱處理能殺滅表面微生物，該類產(chǎn)品就可以在“三成熟”或者“五成熟”的條件下安全食用[3]。然而，對(duì)于絞碎牛肉、注射腌制類和其他加工類牛肉制品，在加工的過程中產(chǎn)品內(nèi)部感染微生物，因此熟制過程中必須進(jìn)行充分加熱以保證殺死其中的致病菌。美國(guó)農(nóng)業(yè)部（United States Department of Agriculture，USDA）（2005）為保證肉類食用安全，建議牛排和燒烤牛肉熟制中心溫度需達(dá)到62.8 ℃，而絞碎牛肉和豬肉的熟制中心中溫度則需達(dá)到71.1 ℃[17]。

盡管USDA、聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）和世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）等要求攪碎牛肉的熟制中心溫度需達(dá)到71.1 ℃以確保殺死肉中感染的大腸桿菌O157∶H7等致病菌，并建議肉類熟制過程中檢測(cè)中心溫度[18-20]。但是70%以上的美國(guó)消費(fèi)者在烹飪過程中并未使用溫度計(jì)，仍然依靠對(duì)肉色的肉眼觀察來判斷肉的成熟度[21]。我國(guó)牛肉制品的傳統(tǒng)消費(fèi)模式是醬牛肉[22]。由于煮制時(shí)間較長(zhǎng)消費(fèi)者不會(huì)注意到PMB現(xiàn)象，因而鮮見對(duì)PMB現(xiàn)象的研究報(bào)道，該問題也尚未引起國(guó)人注意，國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)也并未針對(duì)此問題出臺(tái)相關(guān)規(guī)定。因此，相對(duì)于美國(guó)消費(fèi)者，我國(guó)消費(fèi)者烹飪過程中更缺少使用溫度計(jì)檢測(cè)肉品中心溫度的意識(shí)和習(xí)慣。幾乎所有消費(fèi)者都會(huì)通過觀察中心肉色和烹飪時(shí)汁液顏色的變化來判定牛肉熟制程度。因此，PMB現(xiàn)象使絞碎牛肉等加工類制品存在較大安全隱患。而更令人擔(dān)憂的是，Olsen等[23]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于全熟的漢堡包，消費(fèi)者更青睞于未全熟的漢堡包。這對(duì)存在PMB現(xiàn)象的牛肉來說，無疑更增加了食品安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著我國(guó)漢堡包等西式牛肉制品消費(fèi)的增長(zhǎng)，以上肉色問題也將廣泛存在，成為影響我國(guó)食品安全的重要因素。

2.1.2 PMB現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)制

PMB現(xiàn)象受加熱前肌紅蛋白化學(xué)狀態(tài)和牛肉pH值的影響[2,5,23]。當(dāng)加熱前牛肉中MetMb和OxyMb的比例較高時(shí)，絞碎牛肉就極易產(chǎn)生PMB現(xiàn)象。這是因?yàn)橄鄬?duì)于DeoxyMb，MetMb和OxyMb的熱不穩(wěn)定性較低，在加熱至中心溫度低于71.1 ℃時(shí)已發(fā)生變性，使肉色提前呈現(xiàn)褐色，出現(xiàn)PMB現(xiàn)象[1,24]。而當(dāng)DeoxyMb和COMb含量較高時(shí)，則很少存在PMB現(xiàn)象。MetMb的積累是由肌紅蛋白氧化造成的[25]，因而加熱前有利于MetMb形成的因素均易導(dǎo)致PMB現(xiàn)象的產(chǎn)生[3,26]。Hunt等[26]嘗試在牛肉餅中添加還原劑次硫酸鈉和氧化劑亞鐵氰化鉀以調(diào)節(jié)肌紅蛋白的3 種狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)肌紅蛋白的3 種狀態(tài)可以改變熟肉的色澤。因而確認(rèn)熟肉肉色的差異是由3 種不同狀態(tài)肌紅蛋白的比例決定，并建議要盡量維持肉中MetMb還原力以保證正常的熟肉肉色 。同時(shí)，Suman等[1]認(rèn)為牛肉pH值、肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)和加熱終點(diǎn)溫度的共同作用影響了PMB現(xiàn)象。

2.1.3 PMB現(xiàn)象的控制措施

目前，在PMB現(xiàn)象的改善措施方面，學(xué)者們已經(jīng)進(jìn)行大量研究。許多研究從降低或避免肌紅蛋白氧化角度出發(fā)，采用添加抗氧化劑的方法來改善PMB現(xiàn)象并取得了一定效果，如添加或注射異抗壞血酸鈉、抗壞血酸鈉[26]、甲殼胺[27]、殼聚糖和琥珀酸鹽[4,25]等。Phillips等[28]在牛肉餅中添加0.04%異抗壞血酸，在貯藏58 h后加熱至中心溫度為60～66 ℃時(shí)顯著提升了肉餅熟制后的a*值，但是對(duì)加熱至中心溫度為71、77 ℃牛肉餅的中心肉色沒有改善效果。Sepe等[7]在牛肉餅中添加異抗壞血酸鈉、異抗壞血酸、抗壞血酸和抗壞血酸鈉等還原劑，發(fā)現(xiàn)這些還原劑的添加降低了脂肪氧化水平，提高了原料肉的總還原力及肉餅熟制后的a*值，其中異抗壞血酸鈉和抗壞血酸對(duì)牛肉餅熟制后a*值的改善效果較好。Suman等[8]在大塊牛肉中注射乳酸溶液并結(jié)合CO氣調(diào)包裝有效減少了PMB現(xiàn)象。Ramanathan等[4]在牛背最長(zhǎng)肌牛排中注射2.5%的琥珀酸鹽顯著改善了熟制牛肉肉色，原因可能是琥珀酸鹽在提高牛肉pH值的同時(shí)提高了MetMb還原力。

但是有些抗氧化劑如VE、乳酸、抗壞血酸棕櫚酸鹽并不能阻止PMB現(xiàn)象的發(fā)生[29]，有些抗氧化劑的作用還受到包裝方式的影響，如高氧氣調(diào)包裝和真空包裝等。Mancini等[29]發(fā)現(xiàn)在有氧托盤包裝和高氧氣調(diào)包裝（80% O2＋20% CO2）條件下，乳酸僅能夠改善絞碎牛肉生鮮肉的表面肉色，但是對(duì)牛肉餅熟制后的中心肉色沒有顯著影響；而在真空包裝和CO氣調(diào)包裝條件下乳酸卻能改善熟肉肉色[30]。S?rheim等[30]嘗試在有氧條件下（肌紅蛋白以O(shè)xyMb為主）向新絞碎的牛肉中添加迷迭香提取物、抗壞血酸、乳酸鈉、磷酸鹽和越橘汁等食品添加成分，發(fā)現(xiàn)當(dāng)牛肉餅中心溫度達(dá)到62 ℃時(shí)，由于磷酸鹽提高了牛肉的pH值，其能在一定程度上降低PMB現(xiàn)象，而除磷酸鹽外的其他添加成分并未降低漢堡包的PMB現(xiàn)象；而在真空包裝條件下（肌紅蛋白以DeoxyMb為主）牛肉經(jīng)過相同的處理，在加熱中心溫度至62、69、75 ℃時(shí)并未出現(xiàn)PMB現(xiàn)象。這說明真空包裝方式可以有效抑制PMB現(xiàn)象，因此認(rèn)為無氧包裝是避免PMB現(xiàn)象的有效措施。

2.2 熟制牛肉肉色PP現(xiàn)象

2.2.1 PP現(xiàn) 象概述

PP現(xiàn)象是指牛肉加熱至熟制中心溫度（71.1 ℃）時(shí)，肉色仍然呈現(xiàn)紅色或粉紅色，需要更高的溫度或更長(zhǎng)的熟制時(shí)間才能形成正常熟肉色澤的現(xiàn)象[1]（圖4）。該類牛肉在西方國(guó)家被稱作“hard-to-cook”牛肉，PP現(xiàn)象在西方國(guó)家比PMB現(xiàn)象更常見[5]。PP現(xiàn)象造成了牛肉熟制不充分的假象，因而烹飪時(shí)消費(fèi)者會(huì)認(rèn)為熟制不充分或仍存在安全風(fēng)險(xiǎn)，從而選擇繼續(xù)加熱，而額外的熱處理會(huì)降低肉的嫩度、保水性和感官特性，造成食用品質(zhì)下降，同時(shí)浪費(fèi)大量能源。因此，PMB現(xiàn)象是肉品安全問題，而PP現(xiàn)象則是典型的肉品質(zhì)量問題，即由于過度加熱導(dǎo)致的牛肉食用品質(zhì)降低。

2.2.2 PP現(xiàn)象產(chǎn)生機(jī)制

許多原因可以導(dǎo)致PP現(xiàn)象，原料肉的高pH值（pH＞5.7）是造成PP現(xiàn)象的首要原因[3,14]。研究認(rèn)為，高pH值原料肉中肌紅蛋白的熱變性程度降低，導(dǎo)致牛肉達(dá)到熟制中心溫度71.1 ℃時(shí)，切面顏色依然為紅色或粉色[3,6,14,31]。DFD牛肉（pH＞6.1）加熱過程中PP現(xiàn)象較為常見。高pH值造成肌紅蛋白熱變性程度降低的原因可能是，當(dāng)pH值高于6.2時(shí)，肌纖維持水能力較強(qiáng)，肌纖維間存在更多的水分，阻止了氧的傳輸，并維持了耗氧酶的活性，使更多的肌紅蛋白處于DeoxyMb狀態(tài)，而此狀態(tài)的肌紅蛋白熱敏性最低[32-33]，易形成“hard-to-cook”牛肉，出現(xiàn)PP現(xiàn)象。

此外，Claus[6]還認(rèn)為肉中肌紅蛋白含量也是PP現(xiàn)象發(fā)生的一個(gè)重要因素。他認(rèn)為牛肉在加熱充分的條件下仍然會(huì)有少量肌紅蛋白未變性，如果肌紅蛋白含量高，則熟制結(jié)束后未變性的肌紅蛋白量就高，熟制后的肉色就會(huì)偏紅，從而呈現(xiàn)PP現(xiàn)象。

2.2.3 PP現(xiàn)象的控制措施

在PP現(xiàn)象的改善措施方面也已有許多研究。大部分研究是通過添加某種成分降低原料肉pH值來改善熟肉色澤。Moiseev等[34]發(fā)現(xiàn)在使用DFD牛肉制作的肉餅中添加微膠囊化乳酸能顯著提高肌紅蛋白的變性程度，形成可接受的肉色，而添加CaO雖然提高了肌紅蛋白的變性程度但是造成過度氧化，添加焦糖色素?zé)o改善效果。同時(shí)，Apple[35]、Nair[36]和Sawyer[37]等的研究也證實(shí)添加乳酸是控制DFD牛肉PP現(xiàn)象的可行措施之一，通過降低DFD牛肉的pH值改善生鮮肉色和熟肉肉色。

2.3 全熟牛肉肉色恢復(fù)問題

除PMB、PP現(xiàn)象外，熟制牛肉肉色還存在全熟牛肉肉色恢復(fù)問題[38]。當(dāng)牛肉餅在烤爐或者煎烤爐上熟制全熟后，切面顏色呈現(xiàn)熟肉的棕褐色，然而當(dāng)其置于冷藏條件下并暴露于有氧環(huán)境中時(shí)，牛肉會(huì)恢復(fù)成紅色。其發(fā)生的原因可能是加熱過程中肌紅蛋白變性不充分和還原態(tài)亞鐵血色原的積累[6]，并受牛肉pH值、MetMb還原力和肌紅蛋白化學(xué)狀態(tài)等因素的影響。與PMB現(xiàn)象不同，全熟牛肉肉色恢復(fù)現(xiàn)象僅屬于肉色問題，與食品安全無關(guān)。

3 影響熟制牛肉肉色的因素

以上3 種熟制牛肉肉色問題受很多因素影響，最主要的影響因素包括肌紅蛋白含量、肌紅蛋白化學(xué)狀態(tài)、牛肉pH值[4]、MetMb還原力、加熱溫度和時(shí)間、包裝方式、貯藏溫度和時(shí)間、氧氣消耗速率、微生物數(shù)量和添加劑等[1-4,6,14]。以上因素通過改變加熱前或者加熱過程中肌紅蛋白的狀態(tài)，進(jìn)而改變熟制后的肉色[3]。

3.1 牛肉pH值

在生鮮肉中pH值對(duì)肉色具有重要影響。pH值的變化能夠?qū)е录±w維之間空隙和肌纖維結(jié)構(gòu)的變化，影響光的折射和投射，進(jìn)而影響生鮮肉的外觀色澤。同時(shí)，動(dòng)物宰后pH值的下降速率和極限pH值對(duì)肌紅蛋白的穩(wěn)定性和功能也有重要影響，肌紅蛋白在pH 7.4時(shí)的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于pH 5.6時(shí)的穩(wěn)定性[39]。

同樣，pH值對(duì)牛肉熟制后的肉色也有重要影響，不同pH值牛肉熟制時(shí)的色澤變化不同。Brewer等[40]發(fā)現(xiàn)，pH值為5.75、5.5和5.2的絞碎牛肉加熱出現(xiàn)褐變的中心溫度分別為70、67 ℃和58 ℃；高于正常pH值范圍的牛肉更易出現(xiàn)PP現(xiàn)象，而低pH值則更易出現(xiàn)PMB現(xiàn)象。Hunt等[5]發(fā)現(xiàn)MetMb、OxyMb和DeoxyMb的熱穩(wěn)定性均隨pH值的升高而增強(qiáng)。許多研究也發(fā)現(xiàn)，肌紅蛋白在pH 5.4時(shí)的熱穩(wěn)定性較低，而在pH 6.0時(shí)的熱穩(wěn)定性較高[1,35,41-42]。Moiseev等[34]發(fā)現(xiàn)高pH值（pH 6.6）牛肉餅在加熱時(shí)，肌紅蛋白的熱變性程度較低，熟制后中心色澤a*值大于正常pH值（pH 5.7）組。Mancini等[43]在豬肉中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。高pH值豬肉熟制后a*值高于正常pH值豬肉。因此，高pH值牛肉容易出現(xiàn)PP現(xiàn)象，需要更長(zhǎng)的加熱時(shí)間使肉色呈現(xiàn)正常熟肉的色澤；而低于正常pH值的牛肉則容易出現(xiàn)PMB現(xiàn)象。這可能是因?yàn)樵先獾膒H值影響了加熱過程中高鐵血色原的形成。

3.2 MetMb還原力

MetMb還原力是指肉中能夠維持肌紅蛋白處于還原態(tài)的能力，包括酶促能力和非酶促能力。肉在宰后短期時(shí)間內(nèi)尚具有較高的MetMb還原力，因而能維持肌紅蛋白處于還原態(tài)，呈現(xiàn)新鮮肉色。然而，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，肌肉中MetMb還原力逐漸降低，造成MetMb的不斷積累和肉色褐變[6]，當(dāng)MetMb積累到30%～40%時(shí)，肉色便呈現(xiàn)肉眼可見的褐色。生鮮肉中MetMb的積累易造成熟肉PMB現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，原料肉中還原力的高低對(duì)PMB現(xiàn)象有重要影響。Hunt等[26]通過調(diào)節(jié)牛肉肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)肌紅蛋白被氧化處理后更易發(fā)生PMB現(xiàn)象，而當(dāng)肌紅蛋白處于還原態(tài)時(shí)，絞碎牛肉熟制后的肉色為正常色。因此，他們認(rèn)為有助于提高M(jìn)etMb還原力的因素均會(huì)促使熟制牛肉肉色呈現(xiàn)正常色[28]。

3.3 脂質(zhì)氧化

脂肪氧化是促進(jìn)肌紅蛋白氧化的重要途徑。肉在貯藏和加工過程中，脂肪不斷發(fā)生氧化，產(chǎn)生許多二級(jí)氧化產(chǎn)物。而二級(jí)氧化產(chǎn)物容易與肉中肌紅蛋白和其他蛋白結(jié)合，進(jìn)一步引起蛋白氧化，最終導(dǎo)致MetMb形成[8]。其中，4-羥基壬烯醛（4-hydroxynonenal，HNE）是最為活躍的物質(zhì)之一。它可與蛋白質(zhì)分子中的組氨酸、賴氨酸及精氨酸等氨基酸殘基結(jié)合，促進(jìn)蛋白氧化，并能使某些酶類失活[44]。許多體外實(shí)驗(yàn)已驗(yàn)證HNE加快了肌紅蛋白的氧化[45]。Naveena等[46]提取火雞肉和雞肉中的肌紅蛋白，與不同pH值體系（pH 5.8、7.4）的HNE進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在pH值為7.4時(shí)，HNE與肌紅蛋白64位和93位組氨酸共價(jià)結(jié)合，在pH值為5.8時(shí)，僅與64位組氨酸進(jìn)行共價(jià)結(jié)合。這說明HNE通過與肌紅蛋白分子上組氨酸的共價(jià)修飾促進(jìn)了肌紅蛋白氧化，并且氧化程度受到pH值影響。以上脂肪氧化產(chǎn)物對(duì)肌紅蛋白氧化的研究均為體外實(shí)驗(yàn)。然而，牛肉是一個(gè)非常復(fù)雜的體系。除了HNE外，其他眾多的脂肪氧化產(chǎn)物是如何氧化肌紅蛋白進(jìn)而影響熟制牛肉肉色的問題尚需進(jìn)一步探究。

Bao Yulong等[47]研究氣調(diào)包裝中不同氧氣比例對(duì)牛肉脂肪氧化、蛋白氧化和最終加熱后PMB現(xiàn)象的影響，發(fā)現(xiàn)隨著包裝氣體中氧氣比例從20%升高至80%，牛肉的脂肪和蛋白氧化加劇，PMB現(xiàn)象更加明顯，說明脂肪氧化可能加劇了PMB現(xiàn)象。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，80%高氧氣調(diào)包裝條件下，雪花牛肉的脂肪和蛋白氧化程度顯著高于真空包裝和CO氣調(diào)包裝，且雪花牛肉的肉色在貯藏期內(nèi)發(fā)生快速褐變，貯藏12 d時(shí)MetMb含量超過40%[48-49]。這可能是雪花牛肉冷藏過程中80%高氧氣調(diào)包裝促進(jìn)了脂質(zhì)氧化，而脂質(zhì)氧化又促進(jìn)了肌紅蛋白的氧化。

3.4 肉的包裝方式

包裝方式對(duì)牛肉熟制后的肉色有顯著影響。不同的包裝方式使肌紅蛋白處于不同的化學(xué)狀態(tài)，而不同狀態(tài)的肌紅蛋白熱敏感性不同，因此，包裝方式對(duì)熟制牛肉肉色有顯著影響[34]。研究發(fā)現(xiàn)，真空包裝的零售絞碎牛肉和CO氣調(diào)包裝（0.4% CO＋19.6% CO2＋80% N2）絞碎牛肉（脂肪含量為15%）或牛排，加熱前肌紅蛋白分別主要以DeoxyMb和COMb的形式存在，兩者加熱后肉色a*值較高，PMB現(xiàn)象較少出現(xiàn)；而高氧氣調(diào)包裝（80% O2＋20% CO2）條件下，OxyMb比例較高，氧氣滲透深度更深，在較低溫度下就會(huì)發(fā)生變性，因而更容易出現(xiàn)PMB現(xiàn)象[50]。Mancini等[29]在研究乳酸處理和氣調(diào)包裝對(duì)牛肉餅色澤的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)了與Suman等[8]相似的結(jié)論，高氧氣調(diào)包裝增加了PMB現(xiàn)象發(fā)生率，而真空包裝和CO氣調(diào)包裝有效降低了牛肉餅PMB現(xiàn)象發(fā)生率。而事實(shí)上，Bao Yulong等[47]通過比較不同O2含量的氣調(diào)包裝對(duì)熟制肉色的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)20% O2的低氧條件下，PMB現(xiàn)象就已出現(xiàn)，O2濃度越高PMB現(xiàn)象越明顯。所以，目前包裝方式中的高氧氣調(diào)包裝（O2濃度＞60%）被認(rèn)為是導(dǎo)致PMB現(xiàn)象出現(xiàn)的重要因素，而真空包裝和CO氣調(diào)包裝將是絞碎牛肉制品避免PMB現(xiàn)象的有效方式。

目前，80% O2＋20% N2的高氧氣調(diào)包裝已作為常見包裝方式廣泛應(yīng)用于生鮮肉的保鮮、護(hù)色和貨架期延長(zhǎng)等領(lǐng)域[51-53]。但是該包裝條件下牛肉加熱后極易出現(xiàn)PMB現(xiàn)象[23,28]，因此，在此包裝條件下的絞碎牛肉熟制時(shí)務(wù)必要使中心溫度達(dá)到71 ℃以保證消費(fèi)者的食用安全性。同時(shí)，開發(fā)高氧包裝條件下有效的PMB現(xiàn)象改善措施也頗為重要。

3.5 加熱溫度與加熱方式

加熱時(shí)肌紅蛋白發(fā)生變性，使牛肉熟制后顏色褐變。一般情況下，隨著加熱溫度的升高，肌紅蛋白變性程度逐漸增加，熟制后牛肉a*值逐漸降低。研究發(fā)現(xiàn)，牛排加熱至中心溫度75 ℃以上時(shí)，肉色將會(huì)因?yàn)榧〖t蛋白的熱變性發(fā)生顯著變化[40]。同時(shí)，Brewer等[40]還發(fā)現(xiàn)，加熱終點(diǎn)溫度和原料肉pH值對(duì)熟制后肉色存在顯著影響，隨著原料肉pH值的升高，加熱至褐變時(shí)的終點(diǎn)溫度也不斷升高；而加熱速率對(duì)熟制肉色沒有影響。Suman等[27]研究發(fā)現(xiàn)加熱至中心溫度66 ℃和71 ℃對(duì)高氧包裝條件下牛肉PMB現(xiàn)象沒有顯著影響，但真空包裝和CO氣調(diào)包裝下牛肉餅的褐變程度隨著加熱溫度的升高而增大。

3.6 抗氧化劑或者促氧化劑

抗氧化劑可以促進(jìn)生鮮肉中肌紅蛋白以還原態(tài)的OxyMb或者DeoxyMb存在，使肉呈現(xiàn)鮮紅色或者紫紅色[54-56]。如食品抗氧化劑異抗壞血酸鹽[7]、琥珀酸鹽[4]和乳酸[7]可以使肉中的大多數(shù)肌紅蛋白處于還原態(tài)，增加了加熱時(shí)的熱穩(wěn)定性，在一定程度上避免了PMB現(xiàn)象。但是，有些抗氧化劑并不能阻止PMB現(xiàn)象。相反，一些促氧化劑則會(huì)促進(jìn)MetMb的形成，使肉加熱時(shí)容易出現(xiàn)PMB現(xiàn)象[8]。

3.7 其他因素

冷凍、解凍、冷藏方式、原料肉的部位等因素也會(huì)影響肌紅蛋白的熱穩(wěn)定性，進(jìn)而影響熟肉色澤。Bigner-George等[17]發(fā)現(xiàn)冷凍后牛肉餅更容易發(fā)生PMB現(xiàn)象，這可能是由于冷凍容易導(dǎo)致MetMb還原力降低和不飽和脂肪酸氧化，并進(jìn)一步促進(jìn)肌紅蛋白氧化和肉色褐變；Suman等[1]發(fā)現(xiàn)未經(jīng)解凍直接熟制的牛肉餅較解凍后熟制的肉餅PMB發(fā)生率顯著降低。解凍時(shí)間對(duì)PMB現(xiàn)象也有影響，長(zhǎng)時(shí)間解凍比短時(shí)解凍的牛肉餅更容易發(fā)生PMB現(xiàn)象。不同部位原料肉也會(huì)影響熟制后的顏色，相對(duì)于牛腰大肌，采用牛背最長(zhǎng)肌制作的牛肉餅更容易發(fā)生PMB現(xiàn)象[56]，這可能是不同部位原料肉的肉色穩(wěn)定性存在差異的原因[52]。

4 結(jié) 語(yǔ)

影響熟制牛肉PMB現(xiàn)象、PP現(xiàn)象和肉色恢復(fù)現(xiàn)象的因素眾多，機(jī)制復(fù)雜。國(guó)外學(xué)者在熟制牛肉肉色控制技術(shù)開發(fā)方面已進(jìn)行了許多研究，然而我國(guó)對(duì)此領(lǐng)域的研究尚屬于空白，相關(guān)控制技術(shù)匱乏。因此，為保證消費(fèi)者的健康和食品安全，建議我國(guó)消費(fèi)者烹飪牛肉時(shí)也嘗試使用溫度計(jì)來檢測(cè)中心溫度，保證中心溫度達(dá)到71.1 ℃以上，殺死肉中致病微生物，保證消費(fèi)者食用安全，而不能單靠肉眼對(duì)肉色和肉汁顏色的變化來判斷熟制程度。同時(shí)，開發(fā)有效的熟肉色澤控制技術(shù)可以有效避免以上肉色問題。

近年來，蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)已廣泛用來研究生鮮肉的宰后變化以及與嫩度、肉色、保水性等品質(zhì)相關(guān)的內(nèi)容，并獲得了大量信息。然而，熟肉加工過程中的蛋白組學(xué)研究卻很少。加熱會(huì)使蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生蛋白修飾、氧化、變性和聚集等反應(yīng)，而肌紅蛋白的變性使空間結(jié)構(gòu)打開，氨基酸殘基暴露，使其更容易被氧化，這些變化將直接影響牛肉熟制后的肉色[57]。因此，借鑒蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等先進(jìn)分析方法探討熟制牛肉肉色變化的分子機(jī)制，可為熟制牛肉肉色的改善提供理論依據(jù)。