高强度超声处理对PSE与RFN猪里脊重组腌制蒸煮制品工艺特性的影响：原料品质主导与超声干预的有限性

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Effects of Ultrasound Treatments on the Technological Characteristics of Restructured Cured Cooked Products Elaborated With Pale, Soft and Exudative Pork Loins

　　

本研究评估了高强度超声处理（声强为192或301 W/cm²，20 KHz，处理时间至多15 min）对不同品质等级猪里脊制成的重组腌制蒸煮制品工艺特性的影响。猪肉品质等级为红粉色、坚实且非渗出性（reddish-pink, firm, and non-exudative，RFN）和苍白、松软且渗出性（pale, soft, and exudative，PSE）。肉品质等级是影响产品特性的主要因素。与PSE里脊制品相比，RFN里脊制品具有更高的水分含量（76.08% vs. 75.37%）和pH值（6.30 vs. 6.12），并降低了蒸煮损失（cooking loss，4.34% vs. 6.28%）和再热损失（reheating loss，4.74% vs. 6.23%）（p < 0.05）。相反，PSE基制品所有质构属性（硬度、内聚性、弹性、黏附性和咀嚼性）值均较低（p < 0.05），残留亚硝酸盐含量也较低（26.72 vs. 52.26 mg/kg）（p < 0.05）。使用PSE里脊导致产品比RFN里脊产品具有更亮的颜色（L* 61.19 vs. 59.04）和更偏黄粉色的色调（h 55.80° vs. 53.22°）（p < 0.05）。脂质氧化（lipid oxidation）未受超声处理或肉品质等级影响（p > 0.05）。超声时间仅影响质构剖面（p < 0.05），无论超声功率如何，处理10 min均导致较低的硬度和咀嚼性值。总体而言，结果表明重组蒸煮猪里脊的工艺品质主要受原料品质而非超声应用影响。在所评估条件下，超声对产品功能性的影响有限，且不足以克服与使用PSE肉相关的工艺限制。实际应用：本研究表明，根据品质等级选择猪肉比应用高强度超声改善重组腌制蒸煮制品质量更有效。在所评估条件下，超声对产品功能性的影响有限，且未能克服与PSE肉相关的加工劣势。采用原料品质分级方案可帮助加工者获得更一致的产品品质，并减少制造及后续产品使用过程中的损失。

研究背景与问题：猪肉加工是全球食品工业的重要部门，腌制肉制品因即食、风味温和而广受欢迎。巴西相关产品按原料分为“Presunto cozido”（蒸煮火腿）、“Apresuntado”（重组蒸煮火腿）和“Fiambres”（午餐肉）。近年来，产业界引入以猪里脊和/或猪里脊肉为原料的fiambre型产品，因这些部位天然脂肪较低而具有更强营养吸引力。在蒸煮腌制肉制品生产过程中，原料品质同时影响产品质量和加工经济效率。近几十年来，为满足消费者对瘦肉需求而进行的强化遗传选择增加了异常猪肉的发生率。PSE（pale, soft, and exudative，苍白、松软、渗出性）肉是重要且常见的品质缺陷，与正常RFN（reddish-pink, firm, and non-exudative，红粉色、坚实、非渗出性）肉相对。巴西屠宰场PSE猪肉发生率可达40%，且火腿和里脊等最有价值切块也最易受影响。PSE肉损害蛋白质功能，用于蒸煮腌制产品时与颜色苍白、持水性（water-holding capacity，WHC）低、蒸煮得率降低、质地颗粒化和脆性及整体一致性差等缺陷相关。水分和可溶性成分损失还会造成技术、感官和经济问题，如包装内过多汁液影响消费者感知，切片后水分损失给零售商带来经济损失，冷冻即食餐中解冻和再热损失（reheating loss，RHL）可导致质地恶化。因此，基于工艺品质的原料预分级对产业有价值，但巴西屠宰场未常规按肉品质分级。另一方面，非热技术、尤其超声受到关注，高强度超声（high-intensity ultrasound）因空化效应和机械作用可能增强传质、盐扩散和微结构修饰，改善某些应用中的得率和质构。然而，效果高度依赖功率/强度、时间、温度、应用阶段和产品配方。因此，本研究旨在评估超声处理参数（时间和功率）对不同品质等级（PSE和RFN）猪里脊制成的重组蒸煮腌制产品工艺特性的影响，以确定该技术能否减轻原料变异性对最终产品技术性能的影响。研究得出，肉品质等级是主要影响因素，超声应用无论功率和时间均不足以克服PSE肉相关技术限制；PSE肉对多个品质属性产生负面影响，但超声时间影响质构，表明超声可能促进蛋白质基质结构修饰。从实践角度看，高强超声在缓解PSE肉相关技术缺陷方面效果有限，识别并按品质等级分类猪肉仍是减少原料变异性、保证加工肉制品品质和技术性能一致性的关键策略。

研究人员采用的主要关键技术方法（不超过250字）：样本来源为巴西Lavras, MG的商业屠宰场和肉类加工厂Nutrili Alimentos Ltda.，在联邦检验局监管下获得猪里脊（M. Longissimus lumborum）；屠宰后24 h取冷却胴体里脊，按Torres Filho等标准分类，选取8条PSE（L* = 55.96 ± 1.35，DL = 7.49% ± 1.04%）和8条RFN（L* = 51.56 ± 1.30，DL = 3.46% ± 1.25%）。产品按商业“Apresuntados”配方制成肉糜，经真空滚揉15 min后，用高强超声处理器（20 kHz，13-mm钛探头，255或400 W，对应声强192或301 W/cm²）处理5、10或15 min，间接水浴控温。随后4°C腌制16 h，80°C水浴加热至中心72°C，冷却并4°C贮藏24 h。分析包括近似组成、pH、WHC相关损失、质构剖面分析（texture profile analysis，TPA）、仪器色泽、脂质氧化和残留亚硝酸盐（NO₂R）。统计采用2×2×4裂区因子设计、方差分析和Tukey检验（5%），四批真重复，共64个实验单元。

研究结果：

3.1 Chemical Composition（化学组成）：通过近似组成分析，只有肉品质等级显著影响（p < 0.05）所评估参数，超声功率和处理时间无显著影响（p > 0.05）。RFN肉制产品水分含量更高、脂肪含量更低，而蛋白质、灰分和碳水化合物在RFN与PSE产品间无显著差异。该结果说明原料品质主要影响与保水相关的技术属性，对蛋白质和矿物质含量影响有限。

3.2 pH and Mass Losses（pH与质量损失）：pH和质量损失参数仅受肉品质等级显著影响。RFN肉产品的pH高于PSE肉产品，且蒸煮损失（cooking loss，CL）、析水（syneresis）和RHL更低；PSE基产品则表现出更高的蒸煮损失、析水和再热损失。可表达水分（expressible moisture，EM）和冻融损失（freeze–thaw loss，FTL）未受任何评估因素显著影响。讨论指出，PSE肉宰后快速糖酵解导致高温下pH快速下降，损害蛋白质功能，使蛋白基质结构稳定性降低，因此蒸煮和再热时水分损失增加。超声未显著改善水损失，可能因本研究中超声为间接处理，探头位于真空包装样品上方5 cm并浸于冷水，报告的声强对应探头发射表面而非到达肉糜的有效强度，水柱、包装材料和肉糜本身均造成衰减。此外，1.8%盐可能已充分提取和溶解肌原纤维蛋白，配方中木薯淀粉、卡拉胶和大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）等增补剂也可能补偿PSE肉缺陷；超声前仅滚揉15 min、随后16 h静置可能不足以使超声诱导的蛋白质功能变化转化为持水性显著提升。

3.3 Texture Profile Analysis（质构剖面分析）：TPA显示，肉品质等级显著影响所有质构属性。RFN肉制品的硬度、黏附性、内聚性、弹性和咀嚼性均高于PSE肉制品。PSE肉早期蛋白质变性损害连续稳定蛋白网络形成，降低产品内聚性和坚实度。超声时间仅显著影响硬度和咀嚼性，处理10 min时硬度和咀嚼性较低，且不受功率水平影响。讨论认为，超声可能通过声空化机械效应改变肌原纤维蛋白结构组织，引起蛋白结构部分破坏、分子间相互作用改变及热加工后肉凝胶重排；但蒸煮腌制肉制品中超声对质构的影响似乎弱于乳化体系。

3.4 Lipid Oxidation, Residual Nitrite, and Instrumental Color（脂质氧化、残留亚硝酸盐与仪器色泽）：硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值未受任何评估因素影响，说明在本研究功率和时间范围内，PSE肉或超声处理均不足以诱导新制蒸煮腌制产品脂质氧化。残留亚硝酸盐（NO₂R）在RFN肉制品中显著高于PSE肉制品；PSE基产品NO₂R较低可能与其较低pH有关，因为酸性条件有利于亚硝酸盐转化为一氧化氮（NO）。PSE产品NO₂R约比RFN产品低49%，但两者均低于巴西法规150 mg/kg最大残留限量。超声未显著改变NO₂R。色泽指标仅受原料品质等级显著影响：PSE里脊制品比RFN制品更亮（L*更高）、色调更偏黄粉色（h更高），仪器腌制色指标R_{650/570 nm}更低，但仍处于King等认为的“优良腌制色感知”范围2.0–2.6。超声未显著影响色泽指标。讨论指出，PSE肉宰后pH快速下降导致蛋白变性、光散射增加，使肉色更苍白；文献对PSE肉颜色影响结果不完全一致，且超声对色泽的效果可能依赖配方组成、肉品质及肉基质蛋白与添加物间相互作用。

讨论总结与结论翻译：讨论部分强调，本研究条件下，原料猪肉品质等级是决定重组蒸煮猪里脊工艺品质的主要因素，而超声应用对产品功能性影响有限。超声的潜在积极作用通常与肌原纤维蛋白结构修饰、蛋白提取增强、二级结构转变（α-螺旋→β-折叠）、二硫键形成及更致密均匀凝胶网络形成有关，从而可能提高蛋白—水相互作用、WHC并降低蒸煮损失；但本研究中间接超声处理、有效强度衰减、较高盐浓度、增补剂、滚揉和静置条件等可能共同限制了超声效果。质构方面，10 min超声处理降低硬度和咀嚼性，提示超声可能改变蛋白基质结构。脂质氧化未受PSE肉或超声影响；NO₂R和色泽主要受原料品质影响，超声未产生一致变化。结论翻译如下：本研究结果表明，猪肉品质等级是影响重组蒸煮猪里脊品质的主要因素，而超声应用，无论所采用功率水平和处理时间如何，均不足以克服与PSE肉相关的工艺限制。使用PSE肉对若干品质属性产生负面影响，证实了与该肉品状况相关的蛋白质功能性降低所带来的不利影响。然而，超声处理时间影响质构属性，表明超声可能促进蛋白质基质的结构修饰。从实践角度看，高强度超声在减轻蒸煮腌制制品中与PSE肉相关的工艺缺陷方面似乎效果有限，即使在含有常规盐水平和功能性增补剂配方的产品中也是如此。因此，基于品质等级对猪肉进行识别和分类仍是减少原料变异性并确保加工肉制品品质和技术性能一致性的必要策略。