辐照对肉品品质影响及控制研究进展

（1.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉 430070；2.武汉设计工程学院食品与生物科技学院，湖北武汉 430205）

摘要：辐照是一种非常高效的冷杀菌技术，在食品保鲜领域具有很好的应用前景，特别是像肉品等易腐败食品。但是到目前为止辐照杀菌技术在肉制品实际生产中的应用还很少，其主要原因是辐照对肉制品品质会造成一定程度的破坏，如颜色、风味、质构的劣变，这些直接影响到消费者对辐照肉制品的可接受度。本文系统综述了辐照处理对肉品色泽、风味、质构以及营养成分的影响及国内外相关研究进展，并对其控制的可行性进行了探讨，以期为辐照技术在肉制品保鲜领域的研究及实际应用提供理论指导。

关键词：辐照；肉制品；色泽；风味；营养成分；质构；控制措施

肉类食品营养丰富，味道鲜美，能提供人体所需要的蛋白质、脂肪、无机盐和维生素等，是人类膳食的主要来源之一。但肉类食品在生产加工运输和贮藏过程中易受微生物污染，而辐照处理则是控制肉制品微生物污染最有效的方式。目前食品辐照技术有γ射线辐照、X射线辐照和电子束辐照3 种，其中又以γ射线和电子束辐照为主。γ射线辐照源包括 60Co和 137Cs，电子束则由电子加速器产生。但由于γ射线辐照比电子束辐照具有更强的穿透力，所以在肉品领域γ射线辐照杀菌效率更高，而电子束处理常见于谷物或其他低密度食品杀菌。虽然，研究公认辐照可以有效杀灭或减少肉中的食源性致病微生物和寄生虫，但是到目前为止辐照技术在肉类食品中的应用却还受到很大程度的限制。其原因主要在于辐照处理在杀死肉品中微生物的同时，也会使肉品感官品质变差，主要表现在辐照对肉品风味、色泽、营养性、质构的影响，其中最主要的是风味和色泽劣变，这在很大程度上会影响消费者对辐照肉类食品的接受程度。因此，辐照技术在肉品保鲜方面还没有被广泛应用。目前，我国批准可以辐照处理的肉食品主要包括生鲜猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉、鸭肉以及香肠6 种 [1]。辐照技术在肉制品领域的应用有着非常广阔的前景。

鉴于辐照处理会对肉制品的品质产生一系列影响，本文主要从肉品色泽、风味、营养成分和质构这4 个方面，综述辐照对肉制品品质的影响及控制方法的研究进展，以期为肉品辐照科学研究和企业生产提供参考。

1 辐照对肉品色泽的影响及控制措施

色泽是肉品的一个非常重要的感官指标，会直接影响消费者对其认可性。辐照对肉品色泽的影响，主要是辐照能够使得肉品的颜色加深或变暗。研究发现在5 kGy剂量条件下辐照处理新鲜猪肉和牛肉，能够使牛肉颜色变成棕色，猪肉呈现亮红色 [2]。辐照对肉品色泽的影响主要是通过影响血红素的存在状态，特别是血红素铁的价态而实现。Millar等 [3]研究发现随着γ射线辐照剂量增加，牛肉中MbO 2的色泽会逐渐由亮红色向棕色转变，最后变成绿色。Brewer [2]进一步研究发现当逐渐增大辐照剂量使牛肉的色泽由亮红色转变成绿色时，这个过程中有约50%的卟啉环被破坏。de la Paz Xavier等 [4]研究发现，50 kGy以上的电离辐照能完全破坏肌红蛋白（myoglobin，Mb）。Ahn等 [5]研究发现辐照处理火鸡胸肉，能够使肌肉产生一定量的CO气体，并伴随有氧化还原电位（oxidation-reduction potential，ORP）的降低和强还原剂如水合电子的生成，这些还原性物质都能够还原MbFe 3+使之生成MbFe 2+，进而使火鸡胸肉颜色加深。

从以上研究情况可以看出，辐照对肉品色泽的影响主要与辐照前肌红蛋白的存在状态、含量以及辐照处理产生的活性配体种类有关。

不同类型肌肉辐照处理后颜色变化不同，主要是与肌肉中肌红蛋白含量以及肌红蛋白的状态有关。肌肉中肌红蛋白的存在状态通常有脱氧肌红蛋白（MbFe 2+）、高铁肌红蛋白（MbFe 3+）、氧合肌红蛋白（MbO 2）及超铁肌红蛋白（MbFe 4+=O）4 种，四者之间通过氧化还原反应进行转化。辐照处理可以通过诱导肌肉内部产生自由基催化肌红蛋白发生相应变化。如果肌肉中的肌红蛋白主要是以MbFe 3+形态存在，辐照处理可以将其氧化成MbO 2，从而引起肌肉红度值a*值的升高；但如果肉品中肌红蛋白主要是以MbO 2的形式存在，则辐照处理后会转变成MbFe 3+，这就导致了a*值的降低。这些变化与辐照剂量的大小也有密切关系。Nanke等 [6]对火鸡肉、猪肉、牛肉在不同剂量条件下辐照处理，研究颜色变化情况时发现，无骨猪排和牛腰肉在1.5～3.0 kGy范围内随着辐照剂量增加a*值下降，当辐照剂量超过4.5 kGy，随着辐照剂量增加a*值又开始逐渐升高，但是火鸡肉色泽随着辐照剂量升高，a*值一直升高。Millar等 [3]研究发现辐照均会使牛肉、羊肉和猪肉的红色加深，但是这种红色加深的程度随物种、肌肉类型的不同而不同，其中牛肉在辐照后色泽变暗，这与羊肉和猪肉呈现的类似红色明显不同。

在肉品辐照过程中由于基质和环境气氛的不同，各种各样的活性配体（配合基）不同程度地产生，这些活性配体进一步与肉品中肌红蛋白和血红素发生结合，使得肉品色泽发生改变。表1详细列出了不同活性配体与不同肌红蛋白的键合类型及对肉品色泽的影响。

表1 不同状态的肌红蛋白对应肉制品色泽
Table 1 Characteristics of various states of myoglobin

注：NO*为亚硝基未成键配体单元。

色素配体键合类型球蛋白状态血红素环状态铁的价态肉品颜色脱氧肌红蛋白H 2O离子键天然完整Fe 2+紫红色氧合肌红蛋白:O 2共价键天然完整Fe 2+鲜红色高铁肌红蛋白离子键天然完整Fe 3+棕色超铁肌红蛋白O共价键天然完整Fe 4+红色肌球蛋白血色原共价键变性完整Fe 2+暗红色高铁肌红蛋白血色原H 2O离子键变性完整Fe 3+棕色（有时灰色）一氧化碳肌红蛋白CO:共价键天然完整Fe 2+亮红色亚硝基肌红蛋白NO*共价键天然完整Fe 2+亮红色亚硝基高铁肌红蛋白NO*共价键天然完整Fe 3+深红（红棕）色亚硝基肌色原NO*共价键变性完整，但一个双键已被饱和Fe 2+亮红色硫代肌绿蛋白HS共价键天然完整，但一个双键已被饱和Fe 2+绿色高硫代肌绿蛋白HS离子键天然完整，但一个双键已被饱和Fe 3+红色胆绿蛋白·OOH离子键或共价键天然完整，但一个双键已被饱和Fe 2+或Fe 3+绿色氯铁胆绿素H 2O离子键不存在卟啉环被破坏Fe 3+绿色

肉制品辐照过程中，环境或肉品产生的可以与肌红蛋白结合的活性配体主要有两大类。一类是气体型配体，比如O 3和CO，其中O 3的形成主要与辐照肉品所处气调包装环境有关，CO则主要是由于辐照过程中肉品组分变化而形成。肉品在辐照过程中包装环境里的O 2能够部分转变为O 3，当辐照使肉品包装环境中产生O 3时，O 3能够将MbO 2氧化为MbFe 3+，从而使肉品颜色呈现棕色 [7]；CO活性配体主要是由肉品中蛋白质经辐解产生，有高还原性，它能与肌红蛋白中的血红素结合生成一氧化碳肌红蛋白，使肌肉的色泽呈现亮红（粉红）色，a*值升高 [8-9]。另一类是水辐解产生的活性配体，比如·OH、H 2O 2和水电子（eaq －）等活性配体，这些配体与肌红蛋白相互作用也会对肉品色泽产生影响。Giddings等 [10]研究发现在有氧的条件下对MbFe 3+水溶液进行辐照处理，MbFe 3+可以与水辐解（water radiolysis）产生的H 2O 2反应生成超铁肌红蛋白。水辐解过程中也产生了一些羟自由基，而这些自由基可以重新在水油乳化体系中结合产生H 2O 2，由此进一步与MbFe 3+反应生成超铁肌红蛋白。

前面综述辐照会使肉制品色泽变差，影响肉品的感官品质。因此，肉制品辐照处理的时候，必须要采用一定的措施来控制辐照过程中肉品色泽的劣变。目前对辐照肉制品色泽的控制措施主要有以下几个方面。

一直以来，人们就已经发现改变被辐照肉制品所处的气体环境可以改善肉品质量。在N 2环境或者真空条件下对肉制品进行辐照可以明显改善其色泽。Satterlee等 [11]研究低剂量γ射线辐照对牛肉中MbFe 3+的影响时发现，在氮气环境中MbFe 3+更容易发生变化生成类似MbO 2的色素物质，从而使得牛肉呈现鲜红色。而在普通空气包装和氧气包装的情况下，辐照牛肉红色色泽的产生分别受到轻微和严重抑制。Luchsinger等 [12]发现真空包装后对无骨猪排进行辐照处理，其颜色变的更加鲜红，而在有氧包装条件下猪排接受辐照后色泽则变差。处理控制肉品包装环境中的氧气浓度外，在肉品包装环境中充入CO，也可以改善辐照肉品的色泽 [13]。Kusmider等 [14]采用气调包装（modified atmosphere packaging，MAP）-CO包装牛肉后再进行辐照，发现牛肉的颜色相比对照组（不充CO）会得到很大改善。Krause等 [15]研究比较了MAP-CO包装与有氧包装对肉制品辐照后色泽的影响，发现MAPCO包装可以使肉品在冷冻贮藏过程中呈现更为稳定的红色。但是Zhou Cunliu等 [16]研究指出在肉品包装中充入CO除了可以与肌红蛋白结合生成一氧化碳肌红蛋白改善肉品色泽外，还可能与肉品体系中其他还原性物质如组氨酸、半胱氨酸等协同稳定肉品的色泽，但这还需要进一步研究证实。

温度是影响化学反应速率与进程的重要因素。研究显示，在低温条件下对肉品进行辐照可以显著降低辐照对肉制品色泽、风味的影响。Javanmard等 [17]研究了不同γ射线辐照剂量和冷冻低温处理对肉鸡货架期和感官质量的影响，发现这种辐照与低温相结合的处理方法在显著控制肉鸡细菌侵染的同时，对鸡肉的色泽以及其他感官指标没有显著影响。这可能是因为一些自由基如O 2 -·和·OH需要获取足够的激活能量才能进一步参与反应生成次级产物；温度也影响了肉品基质的黏度和水的流动性，低温处理能够在一定程度上限制水电子扩散并维持肉品色泽 [3]。

pH值也是影响肉品色泽的重要因素，辐照肉品所处环境的pH值也是影响肉制品质量的关键因素之一。肉品中还有大量水分，经过辐照处理后会形成大量eaq -，这些eaq -会催化肌红蛋白反应，会使肌肉的色泽发生不同变化 [3]。通常在酸性条件下，H +可以淬灭水辐解产生的eaq -，而在碱性条件下eaq -则不容易被淬灭。Satterlee等 [18]模拟不同pH值环境的MbFe 3+和MbO 2，然后对其进行辐照处理，发现在pH 6.0时红色色素形成的很少，在pH 7.5、8.5的时候大量形成。Nam等 [19]发现辐照处理黑干肉（dark, firm and dry muscle，DFD）和白肌肉（pale, soft and exudative muscle，PSE）生猪肉后，低pH值的PSE型生猪肉具有高的L*值，而DFD型生猪肉的L*值则比较低；而且辐照能够改善PSE生猪肉苍白色的色泽，并且配合有氧包装条件可以使红色色泽变得稳定。

抗氧化剂能有效抑制并消除辐照肉制品产生的自由基，从而延缓了肉制品蛋白质、脂肪氧化，起到对肉品色泽的保护 [20]。Ismail等 [21]发现未添加抗氧化剂的牛肉辐照后a*值显著降低，但如果辐照前在肉中添加了抗坏血酸和α-生育酚，牛肉的红色都能得到很好的保护。这主要是抗坏血酸和α-生育酚导致ORP的降低，并通过电子传递加速了MbFe 3+的还原，致使牛肉中肌红蛋白的三价铁转变为二价铁还原态的结果。Ahn等 [22]也研究了抗坏血酸和其他的抗氧化剂对辐照牛肉色泽改善的效果，研究结果表明，抗坏血酸明显改善了辐照牛肉的色泽，使之a*值升高。近年来随着化学技术的发展，生物质材料中越来越多的活性化学成分被人们研究开发出来，一些具有自由基清除活性的化合物逐渐被研究者们用于控制肉品的氧化，比如迷迭香提取物、葡萄籽提取物、中草药提取物等。Mohamed等 [23]发现在牛肉中添加中草药提取物，可以防止牛肉在辐照（4.5 kGy）过程中颜色变深。Sánchez-Escalante等 [24]报道了迷迭香（主要活性成分为肌肽）和抗坏血酸能有效地抑制新鲜牛肉在辐照过程中MbFe 3+的合成，可以很好地保护新鲜牛肉馅饼的红色色泽。

不同抗氧化剂由于其抗氧化机制及抗氧化能力大小存在差异，其对辐照肉制品中的护色效果也存在差异。Nam等 [25-26]发现单独使用芝麻酚对辐照牛肉的色泽不能起到很好的护色作用，但是当将芝麻酚与生育酚配合使用时就会对辐照牛肉起到很好的护色效果。Hwang等 [27]也研究发现艾蒿能和抗坏血酸协同抑制辐照鸡肉火腿的脂肪氧化和保护色泽。因此，在实际生产过程中，对不同肉制品辐照程度和工艺控制而言，选择合适的抗氧化剂显得至关重要。

2 辐照对肉品风味的影响

辐照处理除了会影响肉品色泽外，还会对其风味产生重要影响，使其产生令消费者不愿意接受的“辐照味”，这成为制约辐照技术在肉制品中应用的最关键因素。关于肉品辐照后会产生“辐照味”，研究认为辐照对肉品风味的影响主要有两方面：一方面辐照会使肉制品中的一些含硫氨基酸分解产生NH 3、H 2S、酰胺等一些有不良气味的化合物；二是辐照也会使脂质发生氧化分解产生一些异味化合物 [28]。

肉品中的脂肪氧化可以形成大量挥发性化合物的结论已得到广大研究者的认可。因此，大多数研究者也认为辐照肉制品的脂肪氧化与辐照异味的形成密切相关。通常，辐照处理猪肉火腿会诱导其脂肪产生大量的脂质自由基，使其发生氧化，并进一步使肉品产生令人不愉快的气味。但Ahn等 [29]进一步研究发现辐照处理猪肉馅饼，不管其脂肪氧化的程度多大，都有明显辐照异味产生，且脂肪氧化的气味与辐照肉品的辐照味是明显不同的，这表明辐照引起的脂肪氧化并不是产生肉品辐照味的主要原因。这表明辐照异味很可能来源于肌肉，特别是水溶性的蛋白质，而辐照导致的蛋白质侧链氧化或者蛋白骨架的断裂，很可能是形成肉品辐照味的重要途径。

蛋白质是肉品中除水分之外的最主要成分，也是肉品的最主要可食部分。肉品在辐照过程中产生大量的活性自由基，比如·OH、eaq －以及脂质自由基，这些自由基都会攻击肌肉蛋白质，引起蛋白质多肽链上共价键的不可逆断裂，形成小肽或其他化合物 [30]。由自由基诱导蛋白质氧化产生辐照异味主要表现在以下3 个方面：辐照使蛋白骨架断裂产生挥发性、半挥发性或非挥发性风味化合物，如羰基、硫醇、亚砜类化合物；辐照使蛋白质侧链氧化形成砜类等化合物等 [31]；蛋白质辐解产物能够与肉品中的其他化合物进一步反应生成一些具有挥发性气味的化合物。目前，有关肉品中氨基酸的侧链经辐照降解所形成的各种挥发性化合物的信息已经有文献报道，特别是一些含硫氨基酸 [21,32]。但是肉品在辐照过程中，有关蛋白质降解形成的半挥发性或非挥发性化合物的相关信息却非常少 [33]，这些化合物形成的机理和对辐照味的贡献亟需研究。

目前国内外对肉品辐照异味的控制方法主要有：添加抗氧化剂以消除异味；物理性吸附去除异味；气调包装。

抗氧化剂是清除自由基的有效试剂，肉品中添加抗氧化剂可以有效清除肉品辐照过程中产生的各种自由基，进而控制了辐照肉品中蛋白质、脂质的氧化，从而有效控制辐照异味的形成。郭淑珍等 [34]探究了不同抗氧化剂控制熟五花肉辐照异味的能力，结果显示特丁基对苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）的消除异味最好，TBHQ与茶多酚的抗氧化能力接近。Schevey等 [35]也研究发现添加抗氧化剂可以显著控制牛肉辐照过程中辐照异味的形成。除了抗氧化剂外，其他传统原料如豆酱由于其出色的抗氧化能力也用于辐照熟肉制品的异味控制。研究发现，豆酱被添加至生牛肉馅饼后能延缓电子束辐射处理后的牛肉馅饼的脂肪氧化，使之货架期延长10 d，并且真空包装和豆酱相结合的处理方法能显著抑制辐照异味的形成 [36-37]。

除了抗氧化物质可以消除辐照异味之外，一些具有高比表面积的活性吸附材料也常被用于肉制品辐照异味的控制，常见的活性吸附剂有活性炭、二氧化硅、氧化铝和沸石等 [38]。Kim等 [39]采用活性炭包装生鲜猪肉，然后再进行辐照，发现活性炭可以显著吸附猪肉辐照产生的辐照异味；与对照组相比，采用活性炭包装的猪肉经辐照后产生的含硫化合物如二甲基二硫醚的含量明显降低，且除对含硫挥发性气味化合物有显著吸附作用外，活性炭也可有效吸附猪肉辐照产生的直链烷烃、环烷烃、芳烃、支链低级醇等小分子挥发物。耿胜荣等 [40]等研究发现在0～4 ℃条件下，以ZnCl 2/ZnO复合材料包装的猪肉接受2.8 kGy辐照后，其辐照异味被有效控制。

包装控制异味主要是通过包装来控制辐照肉品辐照过程中蛋白质、脂质的氧化，并且在降低辐照及贮藏过程中冷却肉的脂肪氧化程度方面，真空包装要优于有氧包装。张海伟等 [41]研究了不同包装形式结合抗氧化剂对辐照冷却猪肉糜（猪五花肉）中脂肪氧化的抑制作用，并发现真空包装能显著抑制辐照冷却肉的脂肪氧化。但Zhao等 [42]采用1 kGy低剂量电子束辐照小包装新鲜猪肉，包装条件分为真空、72% CO 2、50% CO 2、25% CO 2、空气，辐照后2～4 ℃条件下贮藏14 d，结果发现，随着包装袋内O 2含量的增加，其风味均无明显变化。

3 辐照对肉品营养成分的影响

辐照处理肉制品在有效杀死腐败或致病微生物的同时，也会对肉品营养成分产生影响。但与其他加入化学添加剂、热处理、干燥和冷冻等方法相比影响要小的多。研究表明，只有在高剂量辐照条件下，肉品品质才会有所变化。经10 kGy及以下辐照剂量处理后，肉品不会出现明显的营养变化 [43]。

肉品中蛋白质分子经辐照后结构可能遭到破坏，发生脱氨脱羧、硫氢基的氧化、交联降解等作用，从而使蛋白质降解 [44]。Ahn等 [45]发现不管在何种包装条件下，用4.5 kGy辐照处理均可使猪肉中产生含硫挥发性化合物，如二硫化碳、甲硫醇、二甲基硫醚、硫代乙酸甲酯、二甲基二硫醚等。研究发现，肉品中含硫氨基酸和芳香族氨基酸（比如胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸）相较于其他类型氨基酸一般更容易受辐照影响，芳香族氨基酸中吲哚环遇辐照产生的活性氧自由基攻击时易开环而损失 [46-47]。在无氧条件下，肉品中的含硫氨基酸遭受辐照后易形成硫化氢等硫化物；而在有氧存在时辐照所形成的胺类化合物和硫酸含量会增加。

但研究表明，经适宜剂量（50 kGy以下）辐照的食品，蛋白质营养成分无明显变化，氨基酸组分稳定。经7 kGy辐照的腊牛肉，其蛋白质的损失仅为0.2%，影响较小 [48]。Lacroix等 [49]报道，在6 kGy辐照条件下辐照新鲜猪瘦肉，样品中没有发现明显的二硫化物的生成，在贮藏期间也没有发现巯基和二硫化物含量的波动。

肉制品中的脂质成分被人体摄入以后参与生理代谢并扮演重要功能。肉品中多不饱和脂肪酸如亚麻油酸和花生四烯酸是人体必需脂肪酸，它们也参与转运脂溶性的维生素如VA、VD、VE和VK。磷脂和胆固醇也是组成细胞结构的重要营养成分。通常，脂肪分子经辐照后通常会发生氧化，形成不同类型的脂肪氧化产物，主要与脂肪的种类、饱和程度、辐照剂量、氧气含量等条件有关。

饱和脂肪一般是稳定的，不饱和脂肪易氧化，氧化程度与辐照剂量成正比 [46]。辐照导致肉品中脂质发生过氧化反应，从而导致了必需脂肪酸和一些脂溶性维生素的损失，并进一步引起风味劣变。许多研究人员探究了辐照对肉制品脂质氧化的影响。Xiao Shan等 [44]发现经3 kGy的低剂量处理的鸡大腿肉在冷冻7 d的时间内，脂质氧化程度逐渐加深。这主要是因为鸡大腿肉中含近75%的水分，而水辐解产生的大量自由基如·OH、·H、H 3O +改变了不饱和脂肪酸或甘油三酯的结构，诱导了脂质的氧化。Abedi等 [28]发现经γ射线辐照后，乳液型牛肉火腿中油酸和亚麻油酸含量下降，并且在贮藏过程中含量更低。研究结果表明，6～8 kGy辐照剂量处理能促进脂质氧化，2～4 kGy辐照剂量处理不会对脂质的分子结构造成破坏。

研究发现，肉制品经辐照所产生的反式脂肪酸含量与辐照剂量、贮藏时间、脂肪酸种类、肌肉部位等因素密切相关。Fan等 [50]则探究了碎瘦牛肉和法兰克福香肠经辐照所产生的反式脂肪酸的变化情况。当以1 kGy辐照剂量处理肉制品时，肉品中反式脂肪酸含量不发生改变；而当以5 kGy辐照剂量处理肉制品时，反式脂肪酸含量提升明显，但与其他加工方式如热加工法相比，辐照所引起的反式脂肪酸含量增加影响忽略不计。Yilmaz等 [51]也发现，当以3 kGy的剂量处理碎牛肉时，反式脂肪酸含量从7.0%增加至9.4%。但Chen等 [52]则报道，当辐照剂量低于3.2 kGy时，牛肉半腱肌中C 18∶1反式脂肪酸含量无明显变化，并且辐照后C 16∶1反式脂肪酸含量下降。因此，尽管辐照并不引起明显的脂质化学变化和营养损失，但是辐照后所引起的反式脂肪酸的升高应引起足够重视，未来需要更多研究对不同肉制品优化辐照工艺控制。

与蛋白质和脂质易受自由基攻击不同，在通常情况下，糖类对射线是相当稳定的，只有在大剂量的照射下，辐照才会引起糖类的氧化和降解。值得一提的是，虽然肉中碳水化合物含量非常少，但随着低脂食品特别是低脂肉制品的兴起，多糖如亲水胶体作为优秀的肉品质地改良剂而被越来越多地被添加到肉制品当中，而辐照对食用胶的稳定性和理化性质的变化也是值得关注的问题。在许多体外实验中，研究人员发现辐照能影响多糖的结构与功能特性 [53-54]。徐振林 [55]采用5～100 kGy的辐照剂量处理魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM），发现研究表明辐照处理后引起KGM长链分子上糖苷键的断裂，黏度随着辐照剂量的增加而显著下降，且KGM分子质量也随着辐照剂量的增加而下降。但辐照并未对KGM的热性能造成显著影响，对KGM辐照前后的酶解结果表明，辐照提高了KGM对β-葡甘聚糖酶的敏感性，从一定程度上促进了酶解效果。Aliste等 [56]发现辐照过后琼脂、海藻酸盐和卡拉胶这3 种食用胶的黏度都下降，但这些多糖添加至肉制品中的浓度普遍比较低（≤2%），所以对辐照后的终产品的稳定性影响不大。

而肉制品所含维生素种类众多，尤其其中的丰富的B族维生素是人们日常膳食的重要来源，辐照对维生素影响也较为复杂。辐照对维生素的损失程度则受辐照剂量、温度、包装形式等因素制约。一般而言，低温和无氧环境下维生素对辐照敏感性较低，但并不是所有的维生素都具有相同的辐照敏感性。通常情况下，维生素对辐照敏感性大小如下：VB 1＞抗坏血酸＞VB 6＞核黄素＞叶酸＞VB 12＞烟酸＞VE＞胡萝卜素＞VA＞VK＞VD [57]。研究表明，肉品中维生素在辐照中的稳定性和肉品本身油脂和脂肪酸含量密切相关，并且肉品中的水分子辐解产生的H 2O 2也会在一定程度上对维生素造成破坏。维生素的损失率随着辐照剂量增大、温度升高而增大 [44]。但总体来说，辐照后肉品中水溶性维生素损失较多，但与热加工法的损失可比拟。

4 辐照对肉品质构的影响

辐照通过影响有关蛋白的水解，直接影响了肌原纤维、结缔组织（胶原纤维）的结构，从而进一步引起肉品质构的变化，而最主要的变化就是肉品嫩度发生改变。辐照对肉品质构影响的程度则取决于辐照剂量、温度、pH值、包装形式、贮藏时间、肌肉类型与含水量。不同种类或不同状态蛋白质的辐照敏感性各不相同。在含水量比较高的肉制品中，肌肉蛋白对辐照的敏感性较高，蛋白质接受高剂量辐照后会发生聚合作用；而在含水量比较低的情况下，蛋白质经过辐照后则倾向于蛋白质多肽链的断裂，但这种情况下，由于水分子电离出的自由基迁移受限，因此辐照对肉制品质构影响程度较小。

辐照可以使肉制品发生物理性的肌肉崩塌，导致肌肉组织嫩度上升。这主要是由于辐照使肌肉中钙蛋白酶抑制蛋白（calpastatin）钝化实现的，从而使得钙激活中性蛋白酶（μ-calpain）水解多肽链。Yook等 [58]研究发现，辐照可以使牛肉肌肉中的肌束发生断裂，嫩度增加。Kuttinarayanan等 [59]也发现，以2.5 kGy剂量辐照处理牛肉能够使其嫩度增加，并且还发现辐照和电刺激对牛肉嫩度的改善具有协同作用。但值得一提的是，残留钙蛋白酶（calpain）对蛋白质水解程度的高低对肉制品货架期造成直接影响，并且宰后嫩化成熟的终止方式的选择对新鲜肉制品显得尤其重要。Losty等 [60]就研究发现在70 ℃条件下，相比效率更高的热烫处理而言，碎牛肉样品单纯依靠辐照（20～60 kGy）只能钝化75%的残留钙蛋白酶。但辐照（45～52 kGy）与热烫处理（65 ℃或75 ℃）结合的方法可以破坏掉牛肉样品中残留的95%以上的钙蛋白酶。

但受其他因素的影响，如辐照源、被辐照部位和肉品被保藏的状态（冷藏或冷冻），肌肉组织嫩度反而会因辐照而下降。Yoon [61]的研究结果则表明，以低剂量（2.2～2.9 kGy）辐照后的鸡肉质地明显变硬，嫩度下降。这可能是两个方面原因造成的：辐照使得鸡肉骨骼肌中的肌原纤维单元变小，并引起肌节宽度的收缩；辐照使鸡肉蛋白质发生聚集效应，同时伴随着高分子蛋白基团的产生、蛋白质溶解性的降低。Lacroix等 [49]就发现以高剂量（20 kGy）处理后的新鲜猪瘦肉呈现出更弱的质构状态，这表现为辐照后滴水和蒸煮损失的增加，从而进一步导致肉品嫩度降低。另外还有研究表明在低剂量（1.5 kGy）辐照条件下，带骨猪排也表现出嫩度的下降 [62]。然而，关于低剂量辐照是否能够引起猪肉本身蛋白结构的破坏，仍需要更多的研究。

5 结语

食品辐照加工应用广泛，食品种类多，具有安全可靠、无污染、无残留，可以最大限度地保持食品原有的色、香、味、加工方式多样化的优点。辐照作为一种高效绿色的冷灭菌方式，对肉制品品质相比其他加工方式而言影响很小。食品辐照特别是肉制品辐照的商业化目前处在快速发展的阶段，还面临人才短缺和管理及宣传等诸多问题，相信随着研究的深入、法规标准的完善，肉制品辐照技术有广阔的发展前景。

[1] 冯敏, 朱佳廷, 刘春泉. 国内外辐照食品现状及我国的发展对策[J]. 江苏农业科学, 2007 (5): 212-215. DOI:10.3969/j.issn.1002-1302.2007.05.072.

[2] BREWER S. Irradiation effects on meat color: a review[J]. Meat Science, 2004, 68(1): 1-17. DOI:10.1016/j.meatsci.2004.02.007.

[3] MILLAR S J, MOSS B W, STEVENSON M H. The effect of ionising radiation on the colour of beef, pork and lamb[J]. Meat Science, 2000, 55(3): 349-360. DOI:10.1016/S0309-1740(99)00164-3.

[4] de la PAZ XAVIER M, DAUBER C, MUSSIO P, et al. Use of mild irradiation doses to control pathogenic bacteria on meat trimmings for production of patties aiming at provoking minimal changes in quality attributes[J]. Meat Science, 2014, 98(3): 383-391. DOI:10.1016/ j.meatsci.2014.06.037.

[5] AHN D U, LEE E J, KOMOLPRASERT V, et al. Mechanisms and prevention of off-odor production and color changes in irradiated meat[M]. Washington, DC: Acs Symposium Series, 2004: 43-76. DOI:10.1021/bk-2004-0875.ch004.

[6] NANKE K E, SEBRANEK J G, OLSON D G. Color characteristics of irradiated aerobically packaged pork, beef, and turkey[J]. Journal of Food Science, 1999, 64(2): 272-278. DOI:10.1111/j.1365-2621.1999. tb15881.x.

[7] O’DONNELL C, TIWARI B K, CULLEN P J, et al. Ozone in food processing[M]. New York: John Wiley & Sons, 2012. DOI:10.1002/9781118307472.

[8] NAM K C, AHN D U. Carbon monoxide-heme pigment is responsible for the pink color in irradiated raw turkey breast meat[J]. Meat Science, 2002, 60(1): 25-33. DOI:10.1016/S0309-1740(01)00101-2.

[9] NAM K C, AHN D U. Mechanisms of pink color formation in irradiated precooked turkey breast meat[J]. Journal of Food Science, 2002, 67(2): 600-607. DOI:10.1111/j.1365-2621.2002.tb10645.x.

[10] GIDDINGS G G, MARKAKIS P. Characterization of the red pigments produced from ferrimyoglobin by ionizing radiation[J]. Journal of Food Science, 1972, 37(3): 361-364. DOI:10.1111/j.1365-2621.1972. tb02637.x.

[11] SATTERLEE L D, WILHELM M S, BARNHART H M. Low dose gamma irradiation of bovine metmyoglobin[J]. Journal of Food Science, 1971, 36(4): 549-551. DOI:10.1111/j.1365-2621.1971. tb15126.x.

[12] LUCHSINGER S E, KROPF D H, ZEPEDA C M G, et al. Color and oxidative rancidity of gamma and electron beam-Irradiated boneless pork chops[J]. Journal of Food Science, 1996, 61(5): 1000-1006. DOI:10.1111/j.1365-2621.1996.tb10920.x.

[13] KUDRA L L, SEBRANEK J G, DICKSON J S, et al. Control of Campylobacter jejuni in chicken breast meat by irradiation combined with modified atmosphere packaging including carbon monoxide[J]. Journal of Food Protection, 2012, 75(10): 1728-1733. DOI:10.4315/0362-028X.JFP-12-178.

[14] KUSMIDER E A, SEBRANEK J G, LONERGAN S M, et al. Effects of carbon monoxide packaging on color and lipid stability of irradiated ground beef[J]. Journal of Food Science, 2002, 67(9): 3463-3468. DOI:10.1111/j.1365-2621.2002.tb09606.x.

[15] KRAUSE T R, SEBRANEK J G, RUST R E, et al. Use of carbon monoxide packaging for improving the shelf life of pork[J]. Journal of Food Science, 2003, 68(8): 2596-2603. DOI:10.1111/J.1365-2621.2003.TB07067.X.

[16] ZHOU Cunliu, TAN Shengjiang, LI Jun, et al. A novel method to stabilize meat colour: ligand coordinating with hemin[J]. Journal of Food Science and Technology, 2014, 51(6): 1213-1217. DOI:10.1007/ s13197-012-0625-z.

[17] JAVANMARD M, ROKNI N, BOKAIE S, et al. Effects of gamma irradiation and frozen storage on microbial, chemical and sensory quality of chicken meat in Iran[J]. Food Control, 2006, 17(6): 469-473. DOI:10.1016/j.foodcont.2005.02.008.

[18] SATTERLEE L D, BROWN W D, YCOMETROS C L. Stability and characteristics of the pigment produced by gamma irradiation of metmyoglobin[J]. Journal of Food Science, 1972, 37(2): 213-217. DOI:10.1111/j.1365-2621.1972.tb05819.x.

[19] NAM K C, AHN D U, DU M, et al. Lipid oxidation, color, volatiles, and sensory characteristics of aerobically packaged and irradiated pork with different ultimate pH[J]. Journal of Food Science, 2001, 66(8): 1225-1229. DOI:10.1111/j.1365-2621.2001.tb16109.x.

[20] KIM S J, CHO A R, HAN J. Antioxidant and antimicrobial activities of leafy green vegetable extracts and their applications to meat product preservation[J]. Food Control, 2013, 29(1): 112-120. DOI:10.1016/ j.foodcont.2012.05.060.

[21] ISMAIL H A, LEE E J, KO K Y, et al. Effects of aging time and natural antioxidants on the color, lipid oxidation and volatiles of irradiated ground beef[J]. Meat Science, 2008, 80(3): 582-591. DOI:10.1016/j.meatsci.2008.02.007.

[22] AHN D U, NAM K C. Effects of ascorbic acid and antioxidants on color, lipid oxidation and volatiles of irradiated ground beef[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2004, 71(1): 151-156. DOI:10.1016/ j.radphyschem.2004.04.012.

[23] MOHAMED H M H, MANSOUR H A, FARAG M. The use of natural herbal extracts for improving the lipid stability and sensory characteristics of irradiated ground beef[J]. Meat Science, 2011, 87(1): 33-39. DOI:10.1016/j.meatsci.2010.06.026.

[24] SÁNCHEZ-ESCALANTE A, TORRESCANO G, DJENANE D, et al. Effect of antioxidants and lighting conditions on color and lipid stability of beef patties packaged in high-oxygen modified atmosphere[J]. CYTA-Journal of Food, 2011, 9(1): 49-57. DOI:10.1080/19476330903572945.

[25] NAM K C, AHN D U. Effects of ascorbic acid and antioxidants on the color of irradiated ground beef[J]. Journal of Food Science, 2003, 68(5): 1686-1690. DOI:10.1111/j.1365-2621.2003.tb12314.x.

[26] LEE E J, AHN D U. Effect of Antioxidants on the production of offodor volatiles and lipid oxidation in irradiated turkey breast meat and meat homogenates[J]. Journal of Food Science, 2003, 68(5): 1631-1638. DOI:10.1111/j.1365-2621.2003.tb12304.x.

[27] HWANG K E, KIM H W, SONG D H, et al. Effects of antioxidant combinations on shelf stability of irradiated chicken sausage during storage[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2015, 106: 315-319. DOI:10.1016/j.radphyschem.2014.08.014.

[28] ABEDI A S, KHAKSAR R, FERDOUSI R, et al. Influence of radiation processing of cooked beef sausage on its lipids[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 2014, 91(3): 421-427. DOI:10.1007/ s11746-013-2384-z.

[29] AHN D U, JO C, DU M, et al. Quality characteristics of pork patties irradiated and stored in different packaging and storage conditions[J]. Meat Science, 2000, 56(2): 203-209. DOI:10.1016/S0309-1740(00)00044-9.

[30] ESTÉVEZ M. Protein carbonyls in meat systems: a review[J]. Meat Science, 2011, 89(3): 259-279. DOI:10.1016/j.meatsci.2011.04.025.

[31] DAVIES M J. The oxidative environment and protein damage[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 2005, 1703(2): 93-109. DOI:10.1016/j.bbapap.2004.08.007.

[32] KWON J H, NAM K C, MIN B, et al. Potential chemical markers for the identification of irradiated sausages[J]. Animal Industry Report, 2014, 660(1): 58. DOI:10.1111/j.1750-3841.2012.02864.x.

[33] KŘÍŽEK M, MATĚJKOVÁ K, VÁCHA F, et al. Effect of low-dose irradiation on biogenic amines formation in vacuum-packed trout flesh (Oncorhynchus mykiss)[J]. Food Chemistry, 2012, 132(1): 367-372. DOI:10.1016/j.foodchem.2011.10.094.

[34] 郭淑珍, 哈益明, 刘书亮, 等. 不同抗氧化剂对辐照熟五花肉脂肪氧化的影响[J]. 核农学报, 2008, 22(2): 203-205. DOI:10.11869/ hnxb.2008.02.0203.

[35] SCHEVEY C T, TOSHKOV S, BREWER M S. Effect of natural antioxidants, irradiation, and cooking on lipid oxidation in refrigerated, salted ground beef patties[J]. Journal of Food Science, 2013, 78(11): 1793-1799. DOI:10.1111/1750-3841.12276.

[36] KIM H W, HWANG K E, CHOI Y S, et al. Effect of soy sauce on lipid oxidation of irradiated pork patties[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2013, 90: 131-133. DOI:10.1016/ j.radphyschem.2013.05.002.

[37] KIM H W, LEE S Y, HWANG K E, et al. Effects of soy sauce and packaging method on volatile compounds and lipid oxidation of cooked irradiated beef patties[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2014, 103: 209-212. DOI:10.1016/j.radphyschem.2014.06.007.

[38] LEE K H, YUN H, LEE J W, et al. Volatile compounds and odor preferences of ground beef added with garlic and red wine, and irradiated with charcoal pack[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2012, 81(8): 1103-1106. DOI:10.1016/j.radphyschem.2011.10.026.

[39] KIM J H, LEE J W, SHON S H, et al. Reduction of volatile compounds and off-odor in irradiated ground pork using a charcoal packaging[J]. Journal of Muscle Foods, 2008, 19(2): 194-208. DOI:10.1111/j.1745-4573.2008.00112.x.

[40] 耿胜荣, 林若泰, 熊光权, 等. 去除冷却猪肉辐照异味方法初探[J].农业工程学报, 2009, 25(3): 258-261.

[41] 张海伟. 包装形式对辐照冷却猪肉糜脂肪氧化的影响[J]. 核农学报, 2006, 20(2): 128-131. DOI:10.3969/j.issn.1000-8551.2006.02.013.

[42] ZHAO P, ZHAO T, DOYLE M P, et al. Development of a model for evaluation of microbial cross-contamination in the kitchen[J]. Journal of Food Protection, 1998, 61(8): 960-963.

[43] KIM H W, CHOI J H, CHOI Y S, et al. Effects of kimchi and smoking on quality characteristics and shelf life of cooked sausages prepared with irradiated pork[J]. Meat Science, 2014, 96(1): 548-553. DOI:10.1016/j.meatsci.2013.08.023.

[44] XIAO S, ZHANG W G, LEE E J, et al. Effects of diet, packaging and irradiation on protein oxidation, lipid oxidation of raw broiler thigh meat[J]. Animal Industry Report, 2013, 659(1): 12. DOI:10.3382/ ps.2010-01244.

[45] AHN D U, NAM K C, DU M, et al. Volatile production in irradiated normal, pale soft exudative (PSE) and dark firm dry (DFD) pork under different packaging and storage conditions[J]. Meat Science, 2001, 57(4): 419-426. DOI:10.1016/S0309-1740(00)00120-0.

[46] AHN D U, LEE E J, FENG X, et al. Mechanisms of volatile production from non-sulfur amino acids by irradiation[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2016, 119: 64-73. DOI:10.1016/ j.radphyschem.2015.09.008.

[47] AHN D U, LEE E J, FENG X, et al. Mechanisms of volatile production from sulfur-containing amino acids by irradiation[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2016, 119: 80-84. DOI:10.1016/ j.radphyschem.2015.09.009.

[48] 刘琳. 肉类保藏技术(六)辐照技术及其在肉类食品保藏中的应用[J]. 肉类研究, 2008 (12): 64-68. DOI:10.3969/ j.issn.1001-8123.2008.12.020.

[49] LACROIX M, SMORAGIEWICZ W, JOBIN M, et al. Protein quality and microbiological changes in aerobically-or vacuum-packaged, irradiated fresh pork loins[J]. Meat Science, 2000, 56(1): 31-39. DOI:10.1016/S0309-1740(00)00016-4.

[50] FAN X, KAYS S E. Formation of trans fatty acids in ground beef and frankfurters due to irradiation[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(2): 79-84. DOI:10.1111/j.1750-3841.2008.01024.x.

[51] YILMAZ I, GEÇGEL U. Effects of gamma irradiation on trans fatty acid composition in ground beef[J]. Food Control, 2007, 18(6): 635-638. DOI:10.1016/j.foodcont.2006.02.009.

[52] CHEN Y J, ZHOU G H, ZHU X D, et al. Effect of low dose gamma irradiation on beef quality and fatty acid composition of beef intramuscular lipid[J]. Meat Science, 2007, 75(3): 423-431. DOI:10.1016/j.meatsci.2006.08.014.

[53] ALISTE A J, del MASTRO N L. Ascorbic acid as radiation protector on polysaccharides used in food industry[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2004, 249(1): 131-133. DOI:10.1016/j.colsurfa.2004.08.064.

[54] ALIJANI S, BALAGHI S, MOHAMMADIFAR M A. Effect of gamma irradiation on rheological properties of polysaccharides exuded by A. fluccosus and A. gossypinus[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2011, 49(4): 471-479. DOI:10.1016/ j.ijbiomac.2011.05.030.

[55] 徐振林. 魔芋葡甘聚糖的辐照降解研究[J]. 农产品加工(上半月), 2006 (10): 27-29. DOI:10.3969/j.issn.1671-9646-B.2006.10.005.

[56] ALISTE A J, VIEIRA F F, DEL MASTRO N L. Radiation effects on agar, alginates and carrageenan to be used as food additives[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2000, 57(3): 305-308. DOI:10.1016/ S0969-806X(99)00471-5.

[57] PARKE D N, ROGERS R W, ALTHEN T G, et al. Review: meat irradiation[J]. The Professional Animal Scientist, 2005, 21(2): 75-80.

[58] YOOK H S, LEE J W, LEE K H, et al. Effect of gamma irradiation on the microstructure and post-mortem anaerobic metabolism of bovine muscle[J]. Radiation Physics and Chemistry, 2001, 61(2): 163-169. DOI:10.1016/S0969-806X(00)00392-3.

[59] KUTTINARAYANAN P, RAMANATHAN R. Effects of low-dose irradiation and electrical stimulation on quality parameters of beef longissimus from Bos indicus × Bos taurus bulls[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2010, 45(5): 1009-1015. DOI:10.1111/j.1365-2621.2010.02229.x.

[60] LOSTY T, ROTH J S, SHULTS G. Effect of gamma-irradiation and heating on proteolytic activity of meat samples[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1973, 21(2): 275-277. DOI:10.1021/ jf60186a016.

[61] YOON K S. Effect of gamma irradiation on the texture and microstructure of chicken breast meat[J]. Meat Science, 2003, 63(2): 273-277. DOI:10.1016/S0309-1740(02)00078-5.

[62] OHENE-ADJEI S, BERTOL T, HYUN Y, et al. Effect of vitamin E, low dose irradiation, and display time on the quality of pork[J]. Meat Science, 2004, 68(1): 19-26. DOI:10.1016/j.meatsci.2003.08.016.

Progress in Understanding and Controlling the Detrimental Effects of Irradiation Treatment on Meat Quality

LI Chengliang 1, JIN Guofeng 1,*, MA Sumin 1, HE Lichao 2, MA Meihu 1
(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2. College of Food and Biotechnology, Wuhan Institute of Design and Science, Wuhan 430205, China)

Abstract：Irradiation is a very effective method to control pathogenic microorganisms in food products, especially raw meat, which is easily spoiled. However, the detrimental effects of irradiation on flavor, color and texture are the major roadblocks for extending the shelf life and reducing pathogen loads of fresh meat, which can generate a negative impact on consumer acceptability. In this review, we provide a systematic overview of the recent understanding of the effect of irradiation on meat color, flavor, nutritional value and texture as well as corresponding quality control strategies aiming to provide a theoretic guidance for the application of irradiation in meat preservation.

Key words：irradiation; meat product; color; flavor; nutritional value; texture; control strategies

李成梁, 靳国锋, 马素敏, 等. 辐照对肉品品质影响及控制研究进展[J]. 食品科学, 2016, 37(21): 271-278. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201621046. http://www.spkx.net.cn

LI Chengliang, JIN Guofeng, MA Sumin, et al. Progress in understanding and controlling the detrimental effects of irradiation treatment on meat quality[J]. Food Science, 2016, 37(21): 271-278. (in Chinese with English abstract)

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31201390）

作者简介：李成梁（1992—），男，硕士研究生，研究方向为肉品加工与质量控制。E-mail：LCL0718@hotmail.com