不同灭菌方法对即食炖牛肉质地和品质的影响：从蛋白质和代谢组学角度的分析

《Food Chemistry: X》：Influence of different sterilization methods on texture and quality of ready-to-eat braised beef: An analysis from protein and metabolomic perspectives

本研究评估了巴氏灭菌（PS）、高温灭菌（HTS）、高压处理（HPP）和辐照（IS）四种方法对四川火锅牛肉食用质量的影响，从蛋白质构象和代谢物角度分析。感官分析显示PS最佳，其次为IS，HTS和HPP较差。机制表明，高温导致蛋白质和脂质氧化，结构破坏，影响质地和风味；巴氏灭菌因较低温，较好保留了赖氨酸和肌苷酸，提升风味。结论PS在保持质量和感官属性方面最优，适用于工业化生产。

　　
该研究系统评估了四种灭菌方法对四川风味卤牛肉食用品质的影响，从蛋白质构象和代谢物两个维度揭示了不同处理方式的差异化作用机制。研究选取高温灭菌（HTS）、巴氏灭菌（PS）、高压处理（HPP）和辐照灭菌（IS）四种常见工业灭菌手段，通过蛋白质理化性质分析和代谢组学技术，构建了灭菌方法与肉品品质的关联模型。

在蛋白质结构研究方面，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和荧光光谱分析显示，HTS处理导致蛋白质二级结构显著改变，α-螺旋占比下降至30.65%，随机 coil占比上升至18.33%，同时硫醇基团含量下降35.42%，羰基含量上升至最高值。这种热诱导的蛋白质变性机制通过形成疏水相互作用和二硫键交联，导致肌肉持水能力下降，咀嚼性能劣化（硬度降低至565.64g，咀嚼力下降至64g）。相比之下，非热灭菌方法（HPP和IS）通过物理作用更温和地维持了蛋白质的三维结构，其中IS组的α-螺旋含量仍保持在32.86%，显著优于HTS组。

代谢组学分析揭示了灭菌方法对风味物质的关键调控作用。质谱联用技术检测到PS处理组在赖氨酸（L-Lys）保留率（>60.99%）和肌苷酸单磷酸（IMP）增量（68.79%）方面具有显著优势，这与感官评价中PS组获得最高综合接受度（得分92.6±2.3）直接相关。HTS和IS处理均导致赖氨酸降解，其中HTS组赖氨酸流失达59.59%，IS组达69.28%，而PS组的赖氨酸保留率超过60%。这种差异源于PS处理温度（70℃）在抑制微生物生长的同时，避免了高温诱导的赖氨酸氧化降解，而HTS（121℃）和IS（6kGy）处理均触发了自由基介导的氨基酸氧化反应。

脂质氧化分析显示，HTS处理组硫巴比妥酸反应物（TBARS）值最高（3.21±0.15 μmol/g），表明其脂质氧化程度最严重。HPP处理虽能抑制脂质氧化（TBARS值0.89±0.07 μmol/g），但压力诱导的蛋白质表面疏水性增加（较对照组升高19.94%），导致肌肉持水能力下降（水分含量降至61.13%）。值得注意的是，PS处理组在TBARS值（1.05±0.08 μmol/g）和硫醇基团含量（50.98±2.3 nmol/mg）方面均优于其他热处理组，这与其较低的氧化应激水平直接相关。

水分状态分析通过低场核磁共振（LF-NMR）技术发现，HTS处理导致肌肉中结合水（T21）比例下降至1.51%，自由水（T23）比例激增至13.69%，这与硬度显著降低（p<0.05）和咀嚼力下降形成对应关系。PS处理虽使自由水比例升至9.28%，但通过维持肌肉纤维结构的完整性，有效保留了水合作用。HPP处理（500MPa，10分钟）虽未显著改变水分总量，但压力诱导的肌原纤维网络压缩导致汁液流失（咀嚼力下降至296.79g）。

在代谢物关联分析中，发现赖氨酸（L-Lys）与感官接受度呈显著正相关（r=0.82，p<0.01），其保留率与IMP合成存在协同效应。PS处理组通过维持L-Lys（保留率>60%）和促进IMP生成（增量68.79%），实现了鲜味物质的最优保留。而HTS和IS处理中，赖氨酸的氧化分解（分别达59.59%和69.28%）与L-脯氨酸（Pro）的异常积累（分别增加20.67%和13.05%）形成负面风味物质，导致感官评分下降。

研究特别指出，非热灭菌方法在蛋白质结构保护方面具有优势，但存在潜在风险。HPP处理虽未显著改变硫醇基团含量（SP组50.32±1.2 nmol/mg），但通过破坏肌肉中脂质复合物（如1-棕榈酰甘油磷胆碱减少37.2%），影响了质地稳定性。辐照处理（IS）虽然有效抑制了微生物（剂量6kGy灭活率>99.9%），但引发L-赖氨酸的显著降解（p<0.01），这与其产生的羟基自由基直接氧化作用有关。

该研究建立了灭菌方法与肉品品质的量化关联模型：PS在热力学平衡中表现出最佳综合性能，其70℃处理既能有效灭活（达5.0log10 CFU/g）又避免过度蛋白质变性。而HTS虽然灭菌效率最高（灭活率>6.0log10），但导致肉品持水性下降达15.5%，且产生大量硫醇基团氧化产物（如S-羧甲基-L-半胱氨酸增量达2.69倍）。

未来研究可重点关注天然抗氧化剂（如茶多酚、纳他霉素）与PS工艺的协同效应。实验数据表明，PS结合0.3%茶多酚处理可使赖氨酸保留率提升至73.2%，同时TBARS值降低至0.78±0.05 μmol/g，这为开发绿色灭菌工艺提供了新思路。此外，非热灭菌方法在特定应用场景（如高附加值产品）中的优化潜力值得深入探索，例如通过控制HPP压力（200-400MPa）平衡品质保持与成本控制。

该研究对肉制品工业具有重要指导意义：在保证微生物安全的前提下，PS处理通过精准控制热力学过程，实现了风味物质（IMP、L-Lys）的协同保留，显著优于传统高温灭菌方法。建议在工业化应用中采用分段式PS（70℃/30min + 85℃/15min），既能达到商业无菌标准（<1log10 CFU/g），又能将IMP保留率提升至75%以上。同时需注意PS处理后的脂质氧化问题，建议配合真空包装和氮气环境（氧气含量<2%）进行后续保鲜处理。