包装方法及贮藏时间对冷藏期间碎牛肉脂质部分脂肪酸谱和氧化稳定性的影响

《Applied Sciences》：Effect of Packaging Method and Storage Time on Fatty Acid Profile and Oxidative Stability of Ground Beef Lipid Fraction During Refrigerated Storage

　　

本研究评估了包装方法和贮藏时间对碎牛肉在21天贮藏期（0–4 °C）内脂肪酸谱和脂质稳定性的影响。碎牛肉在真空包装（VP）和气调包装（MAP 80% O₂/20% CO₂以及MAP 50% O₂/50% CO₂）下进行包装。贮藏期间脂质氧化持续进行，尤其在MAP 80/20样品中，21天后硫代巴比妥酸反应物（TBARS）达到3.46 mg MDA/kg产品，而VP样品为0.45 mg MDA/kg产品。红色度（a^*）在MAP样品中下降，但在VP中保持稳定。酸值升高，VP中达到4.35 mg KOH/g脂肪，MAP 50/50中达到3.62 mg KOH/g脂肪。尽管发生氧化变化，脂肪酸谱保持相对稳定，饱和脂肪酸（SFA）占52–56%，油酸（C18:1n-9）（33.85–38.99%）占主导。VP最有效地限制了次级脂质氧化产物的形成，表现为较低的TBARS值，而MAP在贮藏期间促进了脂质过氧化。这些发现突显了包装方法和贮藏时长对碎牛肉质量和稳定性的综合影响。

**研究背景与问题**
碎牛肉是全球消费最广泛的红肉制品之一，其绞碎过程显著破坏肌肉组织并增加氧气暴露面积，导致脂质氧化和微生物腐败风险加剧。脂质氧化是限制鲜肉货架期的主要因素，生成氢过氧化物和丙二醛（MDA）等次级产物，引发风味劣变、色泽变暗（高铁肌红蛋白形成）及营养损失。包装方法直接影响氧化稳定性：真空包装（VP）通过减少氧气延缓氧化，但导致脱氧肌红蛋白形成的紫红色；高氧气调包装（MAP）虽能维持鲜红色（氧合肌红蛋白），却加速脂质氧化。现有研究多集中于整块肌肉或牛排，对碎牛肉脂质部分的综合评估较少，尤其缺乏将传统氧化指标、脂肪酸谱、氧化动力学和差示扫描量热（DSC）热特性相结合的系统分析。因此，本研究旨在探讨VP和两种MAP气体组成（80% O₂/20% CO₂和50% O₂/50% CO₂）对碎牛肉21天冷藏期间脂质氧化、脂肪酸组成、氧化动力学及熔化行为的影响，为工业包装策略优化提供依据。论文发表在《Applied Sciences》。

**关键技术方法**
研究人员从三个独立生产批次获取标准化碎牛肉（脂肪含量约18–20%），采用以下主要方法：① 真空包装（VP）和两种气调包装（MAP 80/20和MAP 50/50）处理样品，在0、7、14、21天（3.2 °C ± 0.7 °C）进行分析；② 使用气相色谱（GC）测定脂肪酸组成；③ 应用非等温压力差示扫描量热（PDSC）评估氧化动力学参数（活化能Ea╱反应速率常数k）；④ 采用差示扫描量热（DSC）表征脂肪熔化特性；⑤ 通过硫代巴比妥酸反应物（TBARS）和酸值（AV）测定氧化程度，并检测颜色参数（L^*a^*b^*）、pH、滴漏损失等品质指标。

**研究结果**
- **3.1 MAP包装气体组成变化**：贮藏期间，MAP 80/20和MAP 50/50中O₂含量显著下降（p ≤ 0.05），CO₂含量显著上升，高氧MAP中O₂下降更明显，归因于脂质氧化和肌红蛋白氧化消耗氧气及微生物代谢。
- **3.2 碎牛肉品质特性**：TBARS值在MAP样品中显著升高（MAP 80/20在21天达3.46 mg MDA/kg），VP样品保持低水平（0.45 mg MDA/kg）；红色度（a^*）在MAP中下降，VP中稳定；pH在MAP 50/50和VP中降低，MAP 80/20略升；滴漏损失随时间增加，VP初期高但后期低；持水力（WHC）和热滴漏受包装影响较小。
- **3.3 脂肪含量与脂肪酸谱**：脂肪含量16.17–20.46%，主要脂肪酸为油酸（C18:1n-9）、棕榈酸（C16:0）和硬脂酸（C18:0），饱和脂肪酸（SFA）占52–56%，单不饱和脂肪酸（MUFA）42–46%，多不饱和脂肪酸（PUFA）2%。尽管TBARS显著增加，脂肪酸比例相对稳定，仅出现轻微波动，表明氧化产物生成未显著改变主要脂肪酸相对比例。
- **3.4 氧化动力学与熔化特性**：PDSC分析显示，初始活化能（Ea）约81 kJ/mol；第7天MAP 80/20中Ea最低，随后增加至21天最高，反映易氧化脂质优先消耗后剩余基质抗性增强；MAP 50/50中Ea始终较低。DSC曲线在?0.9 °C至43.5 °C间呈现四个热事件，包装方法和贮藏时间未显著影响熔化曲线，表明甘油三酯（TAG）基质未发生实质性改变。
- **3.5 酸值**：酸值（AV）随时间增加，VP中最高（21天达4.35 mg KOH/g脂肪），MAP 50/50中最低（3.62 mg KOH/g脂肪），MAP 50/50中CO₂可能抑制水解酶活性，延缓游离脂肪酸（FFA）释放。

**讨论与结论**
研究讨论指出，VP最有效地限制TBARS升高和颜色劣变，但酸值较高，提示水解反应独立于氧化过程；高氧MAP（80/20）加速脂质过氧化和颜色衰退，适合短期展示；MAP 50/50作为中间选项，在氧化稳定性与颜色吸引力间取得平衡。脂肪酸谱和DSC曲线的稳定性表明，在21天贮藏期内氧化反应未显著改变脂质组成和热行为。研究局限性在于未评估微生物质量，未来需结合微生物学分析。结论部分翻译如下：
包装方法和贮藏时间影响含约18–20%脂肪的碎牛肉品质参数，包括氧化稳定性。脂质氧化在贮藏期间进行，但强度取决于包装类型。高氧MAP（80% O₂/20% CO₂）促进最快氧化变化，表现为TBARS升高和红色度（a^*）下降；VP在21天贮藏中最有效地限制TBARS增加并维持颜色稳定性。尽管氧化标记物增加，总体脂肪酸组成和DSC熔化特性保持相对稳定，表明在本研究条件下氧化变化未显著改变比例脂肪酸谱或甘油三酯基质。从实践角度，碎牛肉包装选择应平衡零售颜色吸引力、氧化稳定性和预期贮藏期。高氧MAP适用于短期零售展示，而VP在长期冷藏中提供更佳保护。MAP 50/50可减少氧化变化，作为中间选项。这些结果有助于制定优化货架期和保持碎牛肉质量的包装策略。