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摘 要：超高压作为一种新型冷杀菌技术，不仅具有杀菌、灭酶、保留产品特色风味和色泽等特点，还可以显著改善肉制品的质构和保油保水性，可以生产适合厌食症患者食用的新型口感的低温凝胶类肉制品，这是通过对蛋白质等肌肉化学组成分的高压修饰实现的。本文对超高压技术的原理进行简单介绍，并综述了超高压对肉及肉制品各组织结构（肌肉组织、结缔组织和脂肪组织）及化学成分（水分及蛋白质）影响的研究进展，旨在为该新技术在肉及肉制品中的应用提供相应理论参考。
关键词：超高压；肉及肉制品；组织结构；化学成分
中图分类号：TS251 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）06-0033-06
超高压技术（ultra-high pressure processing，UHP），又名高压技术（high pressure processing，HPP）或高静水压技术（high hydrostatic pressure，HHP），是一种新型的冷杀菌技术，其处理温度远低于热处理温度，不仅可以防止食品中的热敏性成分遭到破坏及抑制褐变反应的发生，还可以延长食品的货架期及确保食品的原有风味、色泽和营养价值[1-2]。
肉主要包括禽肉和畜肉，国内市场上畜肉以猪肉为主，而禽肉中以鸡肉的比例最高，因其高蛋白、低脂肪和高营养而深受消费者喜爱，近几年来，我国肉及肉制品的消费呈现逐年上升的趋势[3]。需要指出的是，在日本和美国等发达国家中，以鸡肉和火鸡肉为主的白肉消费量已经远超过红肉[4]。
近几年，欧美等国家纷纷采用新型保鲜技术以延长肉制品的货架期，常见的有气调包装、辐射保鲜、栅栏技术和超高压技术等[5-6]。而我国在这方面只有初步的研究，用超高压技术致力于我国低温肉制品的精深加工有着很大的发展空间，开展高压导致肌肉组织结构变化和肌肉蛋白化学组成分修饰的作用机理等相关的理论研究可为实际生产提供一定依据。
1 超高压工作机理
为阐明超高压对肌肉组分的作用机理，一般研究是通过模拟压强由常压的0.1MPa升高到400MPa，温度由243K升高到348K条件下了解水的热力学性质、结构及移动或扩散性质。结果表明：在相同的温度下，随着压强的增大，水分子间的氧原子与氢原子的距离减小，使得水分子间的氢键作用力逐渐增强，反之则会减弱；在较高温度时，水的扩散系数会随着压强的增大而减小，并且温度越高这种变化趋势越显著。此外，在过冷水中，伴随着压强的增大，水的扩散系数呈现增大的趋势[2-3]。经超高压处理的肉及肉制品存在着一些特点，例如超高压处理过程会对非共价键（例如氢键、二硫键和离子键）产生影响，而对共价键影响很小，这从某种程度上有利于肉及其制品保持固有的优良品质[7-8]。
2 超高压对肉及肉制品组织结构的影响
肉胴体由肌肉组织、脂肪组织、结缔组织和骨骼组织4大部分组成，这些组织的构造及含量会直接影响到肉品的质量和价值，其中以肌肉组织和结缔组织的影响最大，所以研究超高压作用对肉及肉制品组织结构变化的影响有着重要意义，彼此间的相互作用关系可以为实际应用提供参考[9]。Cassens等[10]研究发现，影响嫩度的重要因素之一是肌肉的质地，其主要是由肌肉中结缔组织、肌原纤维和肌浆等的蛋白质成分、含量与化学结构状态所决定。通过研究超高压处理前后嫩度的改变值来判断肌肉中蛋白质成分及含量的大致变化。
2.1 对肌肉组织的影响
2.1.1 对肌纤维的影响
肌纤维是肉的基本组成物质，由于肌细胞具有细且长的特点而得名。从组织学角度考虑，肌纤维越细，则肌纤维的密度就越大，其系水能力则越强，这可直接表现在肉制品的嫩度上。因此，肌纤维直径变粗会导致其密度的降低，这是导致肉质粗硬的主要原因。相关研究表明，肌纤维的直径和密度决定了肌肉组织内的结构差异，而超高压的使用会对鸭胸肉及腿肉的品质特性产生直接的影响[11]。经超高压处理，肌肉纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维的崩解和肌纤维蛋白解离成小片段现象的产生会造成肌肉剪切力的下降，即提高了肉的嫩度。
需要指出的是，鸡胸肉和鸡腿肉肌纤维直径的变化趋势与肌纤维密度的变化趋势相反。例如，体型小且体质量小的鸡种肌纤维直径细，而体型大且体质量大的鸡种，其肌纤维的直径粗。同一鸡种的胸肌，其肌纤维的密度比腿肌高，且存在极显著的差异；而腿肌纤维比胸肌纤维粗，从而导致了腿肌纤维的密度比胸肌要低[11]。这就对超高压使用条件提出了一定的要求，针对不同的肉，应根据其体型、体质量及不同部位考虑适合的超高压工作条件。
肌纤维通常可分为红肌纤维（慢收缩氧化酵解型）、白肌纤维（快收缩酵解型）和中间型纤维（快收缩氧化酵解型）3种[12]。红肌纤维由于其氧化型的纤维肌浆中含有较多的线粒体且红肌血球素含量较高而显示红色；中间型纤维呈现粉红色，其具有氧化能力和酵解代谢能力；白肌纤维呈现白色，其含有少量的细胞色素和肌血球素。一般认为，红肌纤维与肉质的嫩度呈现正相关，红肌纤维中肌红蛋白的含量较高，其代谢和贮存脂肪的能力较强，尤其是脂类物质，而白肌纤维与肉质嫩度呈现负相关。
虽然肉的颜色对肉的营养价值和风味并无很大影响，但为一项十分重要的评价指标。这是因为肉色是肌肉生理学、生物化学及微生物学变化的外部表现，肉色不同直接反应了肌肉中红肌纤维和白肌纤维含量的不同。
实验研究表明，当超高压的压力范围在200～350MPa之间时，肉色亮度值增大（L*），这与白肌纤维的变化有密切关系，还可能是由于肌红蛋白中的珠蛋白发生变性或者亚铁血红素会失去或被取代所致[13]；当超高压的压力范围超过400MPa时，肉的红色会减弱（a*），这是由于红肌纤维中的亚铁肌红蛋白会因氧化而变成高铁肌红蛋白[14]。
2.1.2 对肌原纤维的影响 肌原纤维是肌细胞独有的细胞器，约占肌纤维固形成分的60%～70%，是肌肉的伸缩装置。由于超高压是作用于肌原纤维而不是结缔组织的微观结构，因此这样的嫩化机理给实际研究提出了很多潜在方案，例如高压（150MPa）结合加热（55～60℃）对抵抗收缩带来的肉质硬化是十分有效的，所以说，当考虑使用超高压来解决肉嫩度问题时，不仅要考虑肉本身肌原纤维的性质特点，还要考虑温度等外界因素会对嫩度产生的影响[14]。
Ma等[15]研究发现，以高于400MPa处理，牛肉色泽发生变化显著变化，肌动球蛋白在200MPa变性，而肌红蛋白在400MPa变性。因此，过高压处理会极大削弱购买力。但是僵直前的牛肉如果以100～150MPa处理，不会引起色泽变化，而且肉质显著变嫩；以100～200MPa在室温50～60℃条件下高压处理，僵直后的肉都会发生嫩化。在考虑到对高品质牛肉需求量持续增加以及现在的高压设备等成本不断降低的背景下。适当高压处理的牛肉应具有良好市场前景。
2.2 对结缔组织的影响
结缔组织由胶原纤维组成，而胶原纤维是由胶原蛋白组成的，分散在肌肉肌纤维骨架的四周。肌肉结缔组织的稳定性与胶原蛋白的交联和胶原纤维的尺寸与排列有关[16]。如果胶原纤维的排列趋向规则化，则非还原性的交联会不断增多，使得肌内膜中的胶原蛋白分子更加稳固，热溶解性的胶原蛋白数量迅速下降，导致肌肉的嫩度下降，使得肉难以消化和水解[12]。马汉军等[17]研究牛肉发现，压力为常压时，40℃热处理后有43%的肌球蛋白发生变性，而胶原蛋白和肌动蛋白却不受任何影响，而经200MPa压力处理后，差示扫描量热仪扫描图谱上显示，肌动蛋白和胶原蛋白的两个波峰合并为一个温度范围较宽的波峰，此时采用的起始温度为50.1℃；当处理压强为400MPa时，肌动蛋白的波峰消失，同时，肌球蛋白会形成一个新的波峰；当压力增加至600MPa和800MPa时，新形成的波峰和胶原蛋白的波峰仍然可见。早在1999年，Angupanich等[18]采用火鸡肉研究时，研究结果相似，说明该结果不受原料肉种类的影响，鸡肉也应该呈现类似变化。
当胶原纤维聚集成束时，赖氨酰氧化酶氧化赖氨酸或者由羟赖氨酸形成的醛赖氨酸和醛羟赖氨酸残基会形成交联结构[19]。当胶原蛋白的分子头尾形成侧向排列且以1/4的距离错开时，醛赖氨酸和醛羟赖氨酸会同邻近分子的肽酰醛基或者（羟）赖氨酸发生作用。当醛赖氨酸形成醛亚胺交联时，醛羟赖氨酸会形成酮胺交联[20]。席夫碱基双键的作用，刚开始发生的交联是还原性的，而这种交联是在两个胶原蛋白分子间形成的，所以这种交联会随着时间推移而消失，由非还原性的交联所代替[21]。而由于非还原性交联时由3个胶原蛋白分子间形成的，这样可以使胶原纤维的网状结构更为稳定[22]。
2.3 对脂肪组织的影响
脂肪组织主要分布在肌束和肌纤维间，肌内的脂肪沉积会直接表现为肉的大理石花纹形状。加热或高压处理过程中，沉积在肌内的脂肪能从肌纤维间融化出来，使得肉质鲜嫩且多汁，有助于口感。
Chriki等[23]研究发现，随着肌内脂肪含量的上升，嫩度也会得到改善，这得依赖于两方面的作用：一是油脂分子含量升高有利于咀嚼，使口感变软；二是肌纤维束间化学键能较高的部分天然交联结构被蛋白分子-脂肪分子间的交联所替代，有利于咀嚼作用切断肌纤维。马汉军等[24]研究发现了超高压对脂肪的影响及作用，室温下，伴随着处理压力的上升，硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值会缓慢增加，当压力高于400MPa时，则会快速增加，达到800MPa时会达到最高值。当在40℃和60℃温度下处理时，其变化的趋势与室温下压力处理时的结果相似，只是温度和压力的结合处理会造成脂肪氧化程度的剧烈性。70℃与60℃条件下的压力处理，其变化规律相似，只是与对照组相比，在200MPa压力时，TBA值会突然升高。
3 超高压对肉及肉制品主要化学组成分的影响
肉及肉制品是由水分、蛋白质、维生素及其他的微量物质所组成的复杂生物系统，高压处理对各种化学组成分尤其是水分子和肌肉蛋白质分子的分子构象、空间结构排布以及体系微环境的修饰显著影响肉复杂系统的加工特性、出品率和食用品质。
3.1 对水分的影响
系水力（water holding capacity，WHC）是评价肉品质的一项重要指标，可以用来衡量肉在贮藏、加工及烹调过程中对液体成分的保持程度，肉系水能力的强弱会直接影响到肉的质地、营养成分及多汁性等食用品质[25]。
解冻是指冻结肉及其制品中的冰晶融化成水并被肉吸收而恢复到冻结前新鲜状态的过程，高压处理会影响水分子的相转变。超高压低温解冻的原理是当处理压力增大时水分子的冰点温度下降，210MPa处理条件下水分子在零下22℃仍然以液态存在，即使温度继续降低水转变为冰，冰晶体体积也要显著小于常压下形成的冰晶体[26]。该高压低温解冻现象具有重要的现实意义：实现在更低温度下（-20～0℃）解冻样品，而且实现肉样的超快速（ultrarapid）均匀解冻，可以在更低温度下保存肉类食品，冻藏、解冻和反复冻融等操作对肉制品质构等食用品质的影响显著降低[27]。肉及其制品中冻结的固相水可以在一定的超高压压力作用下转化为液态水。在5℃条件下以200MPa处理30min可以使-10～30℃的冰融化，但要注意的是，为了防止解冻过程中的再结晶，在施压过程中应该进行适度加热[28]。应用超高压解冻肉及其制品的时间较传统方法更为简短且更加高效，解冻时间通常为传统方法的1/20[29]。据报道，目前日本利用超高压解冻鱼肉已有很多实例。但需要指出的是日本生产的高压解冻装置比较复杂，是以冻结肉为负极，-3℃的库内温度，6～10A的直流电流流过冻肉，12h左右达到库温，物料处于半解冻状态[30]。 超高压除能有效解冻外，超高压技术还能应用在肉的冻结中，可以更快的冻结样品（先200MPa高压处理，待样品温度降至-20℃此时仍以液相形式存在，然后突然降压）[31]。变压冻结是指水的冰点会随着超高压压力的增大而降低，当食品中的水分最初在高压下处于0℃以下的液态时，压力的突然释放会导致高度的过冷状态而使得大量晶核的快速形成。从理论上来说，变压冻结会产生高达22℃的过冷状态，而从实际情况中得到，过冷每上升1℃，晶核的形成速度就会增加10倍。因此，变压冻结存在着可获得均匀且晶核生成快速的特点，且几乎一致的成核条件及非常大的过冷度，使得冰晶尺寸较小而均匀，这样对肌肉的微观结构影响不大。所以，这对获得高质量的冻结肉及其肉制品是具有重要意义的[32-35]。
3.2 对蛋白质的影响
3.2.1 对蛋白质溶解度的影响
食品中的蛋白质具有良好的溶解性，这对食品的稳定性及风味等是具有良好的影响。蛋白质的溶解性取决于蛋白质的水合作用，这是通过蛋白质一级分子结构以及广泛的侧链氨基酸残基上的功能基团（离子化、极性甚至部分非极性基团）和水分子（偶极-偶极或氢键相互作用）相互作用形成的。
经超高压处理的蛋白质会发生不同的相互作用，所以，超高压处理过程中压力大小的不同会对蛋白质结构产生不同的影响。例如，当压力小于150MPa时，低聚蛋白质的结构就会易发生解离；当压力大于150MPa时，蛋白质易发生解离，同时，分离后的低聚体亚单位易重新结合；当压力为400MPa时，部分蛋白亚基易发生凝聚。一般情况下，当超高压的压力为100～200MPa时，蛋白质的变化是可逆的；当压力>300MPa时，蛋白质会发生氢键断裂，发生的变性是不可逆的，这样蛋白质的三级结构遭到了破坏[36]。
目前，关于超高压对肉中蛋白质的作用已有很多研究。有相关报道指出，经超高压处理过的纤维肌动蛋白和球状肌动蛋白容易发生解聚，此外，肌原纤维蛋白的溶解性也会得到提高。
3.2.2 对蛋白质凝胶形成能力和凝胶特性的影响
凝胶性是蛋白质中最重要的功能特性之一，其类型主要取决于凝胶的分子形状。经超高压处理后蛋白质的胶体溶液会受到破坏，蛋白质会因分子内或分子间的交联而形成大小不同性质差异显著的聚集体，从而改变了蛋白质的凝胶特性。此外，蛋白质分子的二硫键会发生部分的断裂，巯基含量有所上升，体系中氢键和疏水交联以及二硫键的比例变化就有可能对蛋白质的凝胶特性起到改善作用。
与加热后蛋白质所形成的凝胶进行比较，经超高压处理的蛋白质所形成的凝胶会更透明、柔软、光滑，而且更富有弹性。但需要注意的是，超高压处理蛋白质要考虑温度、压力及处理时间这些因素及它们的相互作用。例如，随着超高压压力的增加，蛋白质凝胶的强度会随着温度的上升而增加[37]。
通过调整高压作用参数或者高压结合不同的热处理方式，可以得到所需质地特征的新型口感肉制品。最近开展的一项研究发现，高压可以生产厌食症患者所需的肉类食品（即以高压方法生产软的猪肉糜类制品）。厌食症是一种心理疾病，治疗困难，患者可以选择的食品种类也很少。Tokifuji等[38]将猪肉加入一定比例的水（肉糜：水为1：0.5或1：1）和食盐（最终盐质量分数为1.5%），绞碎混匀，先400MPa高压20min，然后煮熟（蒸汽加热使样品中心温度达到80℃）。与只加热的对照组相比，得到的高压猪肉糜热凝胶软而且黏附性低（图1），扫描电镜结果表明肌球蛋白纤丝形成的网络结构细腻，光滑有弹性（图2）。
感官评定和可视荧光检查发现高压组肉糜凝胶容易吞咽，而且在咽喉部几乎没有残留，非常适合厌食症患者（图3），目前该专利食品已被授权用于厌食症患者临床使用。
1：0.5H、1：1H表示肉/水为1：0.5和1：1的热诱导凝胶，1：0.5PH和1：1PH分别表示肉/水为1：0.5和1：1的高压-热诱导凝胶。下同。字母不同表示差异显著。
a.表示热诱导的肌球蛋白纤丝（94～95℃条件下加热10min，直至中心温度达到80℃）；b.表示高压-热诱导肌球蛋白纤丝（（17±2）℃下，400MPa作用20min）；c.表示高压-热诱导肌球蛋白纤丝（（17±2）℃下，400MPa作用20min），且快速加热至温度达到80℃；d.表示肉/水为1：1的热诱导凝胶；e.表示肉/水为1：1的高压诱导凝胶；f.表示肉/水为1：1的高压-热诱导凝胶。
3.2.3 对蛋白质乳化能力和乳化稳定性的影响
蛋白质形成稳定乳状液的形成主要通过表面吸附以降低表面张力和通过空间作用力及静电结合等方式形成高弹性保护膜来实现。经超高压处理过后的蛋白之所以能有均质的特点，这是由于超高压作用过程具有巨大的剪切、碰击作用及空穴效应，加上蛋白质大分子复杂的多级结构，其乳化作用就易受到高压均质的显著影响。采用合适的加工条件和高压技术可以显著改善肉糜体系中肌球蛋白、肌原纤维蛋白的乳化能力和乳化稳定性，但目前仅有少数几个科研机构开展了初步研究，相关研究值得深入[38]。
3.3 对肌肉组织蛋白酶的影响
酶在肉中是一个十分重要的概念，例如，在肉的成熟嫩化过程中，内源蛋白酶起着巨大的作用；宰后可以通过加入木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等外源蛋白酶来提高肉品品质[39]。所以说，研究超高压对酶的影响具有重要的实际意义。
超高压处理不仅能使一些酶失活，也会激活一些在常压下受抑制的酶[40]。Ashie等[41]研究发现，胰蛋白酶在高压处理后会失活，而嗜热菌蛋白酶在高压下则会被激活。蛋白质的三级结构是形成酶活性的关键所在，而超高压能导致三级结构的丧失，从而使酶活性中心氨基酸组成发生改变或者活性中心发生丧失，这样就会改变酶的催化活性。超高压处理结合酶解技术不仅可以改善蛋白质的功能特性，还能促成多种生物活性肽的形成[42]。 4 展 望
我国作为肉类食品生产和消费大国，在发展肉制品精深加工方面与国外发达国家还存在较大距离[43]。超高压技术具有多方面的优势，有很大的开发潜能，非常适合健康型的高附加值低温肉制品的生产。尽管目前有不少高压延长货架期的报道，但其对肌原纤维蛋白的凝胶、乳化等加工特性以及对肉制品化学成分及组成等影响的了解还远远不够，相关研究亟待完善。
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关键词：超高压；肉及肉制品；组织结构；化学成分
中图分类号：TS251 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）06-0033-06
超高压技术（ultra-high pressure processing，UHP），又名高压技术（high pressure processing，HPP）或高静水压技术（high hydrostatic pressure，HHP），是一种新型的冷杀菌技术，其处理温度远低于热处理温度，不仅可以防止食品中的热敏性成分遭到破坏及抑制褐变反应的发生，还可以延长食品的货架期及确保食品的原有风味、色泽和营养价值[1-2]。
肉主要包括禽肉和畜肉，国内市场上畜肉以猪肉为主，而禽肉中以鸡肉的比例最高，因其高蛋白、低脂肪和高营养而深受消费者喜爱，近几年来，我国肉及肉制品的消费呈现逐年上升的趋势[3]。需要指出的是，在日本和美国等发达国家中，以鸡肉和火鸡肉为主的白肉消费量已经远超过红肉[4]。
近几年，欧美等国家纷纷采用新型保鲜技术以延长肉制品的货架期，常见的有气调包装、辐射保鲜、栅栏技术和超高压技术等[5-6]。而我国在这方面只有初步的研究，用超高压技术致力于我国低温肉制品的精深加工有着很大的发展空间，开展高压导致肌肉组织结构变化和肌肉蛋白化学组成分修饰的作用机理等相关的理论研究可为实际生产提供一定依据。
1 超高压工作机理
为阐明超高压对肌肉组分的作用机理，一般研究是通过模拟压强由常压的0.1MPa升高到400MPa，温度由243K升高到348K条件下了解水的热力学性质、结构及移动或扩散性质。结果表明：在相同的温度下，随着压强的增大，水分子间的氧原子与氢原子的距离减小，使得水分子间的氢键作用力逐渐增强，反之则会减弱；在较高温度时，水的扩散系数会随着压强的增大而减小，并且温度越高这种变化趋势越显著。此外，在过冷水中，伴随着压强的增大，水的扩散系数呈现增大的趋势[2-3]。经超高压处理的肉及肉制品存在着一些特点，例如超高压处理过程会对非共价键（例如氢键、二硫键和离子键）产生影响，而对共价键影响很小，这从某种程度上有利于肉及其制品保持固有的优良品质[7-8]。
2 超高压对肉及肉制品组织结构的影响
肉胴体由肌肉组织、脂肪组织、结缔组织和骨骼组织4大部分组成，这些组织的构造及含量会直接影响到肉品的质量和价值，其中以肌肉组织和结缔组织的影响最大，所以研究超高压作用对肉及肉制品组织结构变化的影响有着重要意义，彼此间的相互作用关系可以为实际应用提供参考[9]。Cassens等[10]研究发现，影响嫩度的重要因素之一是肌肉的质地，其主要是由肌肉中结缔组织、肌原纤维和肌浆等的蛋白质成分、含量与化学结构状态所决定。通过研究超高压处理前后嫩度的改变值来判断肌肉中蛋白质成分及含量的大致变化。
2.1 对肌肉组织的影响
2.1.1 对肌纤维的影响
肌纤维是肉的基本组成物质，由于肌细胞具有细且长的特点而得名。从组织学角度考虑，肌纤维越细，则肌纤维的密度就越大，其系水能力则越强，这可直接表现在肉制品的嫩度上。因此，肌纤维直径变粗会导致其密度的降低，这是导致肉质粗硬的主要原因。相关研究表明，肌纤维的直径和密度决定了肌肉组织内的结构差异，而超高压的使用会对鸭胸肉及腿肉的品质特性产生直接的影响[11]。经超高压处理，肌肉纤维内肌动蛋白和肌球蛋白的结合解离，肌纤维的崩解和肌纤维蛋白解离成小片段现象的产生会造成肌肉剪切力的下降，即提高了肉的嫩度。
需要指出的是，鸡胸肉和鸡腿肉肌纤维直径的变化趋势与肌纤维密度的变化趋势相反。例如，体型小且体质量小的鸡种肌纤维直径细，而体型大且体质量大的鸡种，其肌纤维的直径粗。同一鸡种的胸肌，其肌纤维的密度比腿肌高，且存在极显著的差异；而腿肌纤维比胸肌纤维粗，从而导致了腿肌纤维的密度比胸肌要低[11]。这就对超高压使用条件提出了一定的要求，针对不同的肉，应根据其体型、体质量及不同部位考虑适合的超高压工作条件。
肌纤维通常可分为红肌纤维（慢收缩氧化酵解型）、白肌纤维（快收缩酵解型）和中间型纤维（快收缩氧化酵解型）3种[12]。红肌纤维由于其氧化型的纤维肌浆中含有较多的线粒体且红肌血球素含量较高而显示红色；中间型纤维呈现粉红色，其具有氧化能力和酵解代谢能力；白肌纤维呈现白色，其含有少量的细胞色素和肌血球素。一般认为，红肌纤维与肉质的嫩度呈现正相关，红肌纤维中肌红蛋白的含量较高，其代谢和贮存脂肪的能力较强，尤其是脂类物质，而白肌纤维与肉质嫩度呈现负相关。
虽然肉的颜色对肉的营养价值和风味并无很大影响，但为一项十分重要的评价指标。这是因为肉色是肌肉生理学、生物化学及微生物学变化的外部表现，肉色不同直接反应了肌肉中红肌纤维和白肌纤维含量的不同。
实验研究表明，当超高压的压力范围在200～350MPa之间时，肉色亮度值增大（L*），这与白肌纤维的变化有密切关系，还可能是由于肌红蛋白中的珠蛋白发生变性或者亚铁血红素会失去或被取代所致[13]；当超高压的压力范围超过400MPa时，肉的红色会减弱（a*），这是由于红肌纤维中的亚铁肌红蛋白会因氧化而变成高铁肌红蛋白[14]。
2.1.2 对肌原纤维的影响 肌原纤维是肌细胞独有的细胞器，约占肌纤维固形成分的60%～70%，是肌肉的伸缩装置。由于超高压是作用于肌原纤维而不是结缔组织的微观结构，因此这样的嫩化机理给实际研究提出了很多潜在方案，例如高压（150MPa）结合加热（55～60℃）对抵抗收缩带来的肉质硬化是十分有效的，所以说，当考虑使用超高压来解决肉嫩度问题时，不仅要考虑肉本身肌原纤维的性质特点，还要考虑温度等外界因素会对嫩度产生的影响[14]。
Ma等[15]研究发现，以高于400MPa处理，牛肉色泽发生变化显著变化，肌动球蛋白在200MPa变性，而肌红蛋白在400MPa变性。因此，过高压处理会极大削弱购买力。但是僵直前的牛肉如果以100～150MPa处理，不会引起色泽变化，而且肉质显著变嫩；以100～200MPa在室温50～60℃条件下高压处理，僵直后的肉都会发生嫩化。在考虑到对高品质牛肉需求量持续增加以及现在的高压设备等成本不断降低的背景下。适当高压处理的牛肉应具有良好市场前景。
2.2 对结缔组织的影响
结缔组织由胶原纤维组成，而胶原纤维是由胶原蛋白组成的，分散在肌肉肌纤维骨架的四周。肌肉结缔组织的稳定性与胶原蛋白的交联和胶原纤维的尺寸与排列有关[16]。如果胶原纤维的排列趋向规则化，则非还原性的交联会不断增多，使得肌内膜中的胶原蛋白分子更加稳固，热溶解性的胶原蛋白数量迅速下降，导致肌肉的嫩度下降，使得肉难以消化和水解[12]。马汉军等[17]研究牛肉发现，压力为常压时，40℃热处理后有43%的肌球蛋白发生变性，而胶原蛋白和肌动蛋白却不受任何影响，而经200MPa压力处理后，差示扫描量热仪扫描图谱上显示，肌动蛋白和胶原蛋白的两个波峰合并为一个温度范围较宽的波峰，此时采用的起始温度为50.1℃；当处理压强为400MPa时，肌动蛋白的波峰消失，同时，肌球蛋白会形成一个新的波峰；当压力增加至600MPa和800MPa时，新形成的波峰和胶原蛋白的波峰仍然可见。早在1999年，Angupanich等[18]采用火鸡肉研究时，研究结果相似，说明该结果不受原料肉种类的影响，鸡肉也应该呈现类似变化。
当胶原纤维聚集成束时，赖氨酰氧化酶氧化赖氨酸或者由羟赖氨酸形成的醛赖氨酸和醛羟赖氨酸残基会形成交联结构[19]。当胶原蛋白的分子头尾形成侧向排列且以1/4的距离错开时，醛赖氨酸和醛羟赖氨酸会同邻近分子的肽酰醛基或者（羟）赖氨酸发生作用。当醛赖氨酸形成醛亚胺交联时，醛羟赖氨酸会形成酮胺交联[20]。席夫碱基双键的作用，刚开始发生的交联是还原性的，而这种交联是在两个胶原蛋白分子间形成的，所以这种交联会随着时间推移而消失，由非还原性的交联所代替[21]。而由于非还原性交联时由3个胶原蛋白分子间形成的，这样可以使胶原纤维的网状结构更为稳定[22]。
2.3 对脂肪组织的影响
脂肪组织主要分布在肌束和肌纤维间，肌内的脂肪沉积会直接表现为肉的大理石花纹形状。加热或高压处理过程中，沉积在肌内的脂肪能从肌纤维间融化出来，使得肉质鲜嫩且多汁，有助于口感。
Chriki等[23]研究发现，随着肌内脂肪含量的上升，嫩度也会得到改善，这得依赖于两方面的作用：一是油脂分子含量升高有利于咀嚼，使口感变软；二是肌纤维束间化学键能较高的部分天然交联结构被蛋白分子-脂肪分子间的交联所替代，有利于咀嚼作用切断肌纤维。马汉军等[24]研究发现了超高压对脂肪的影响及作用，室温下，伴随着处理压力的上升，硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）值会缓慢增加，当压力高于400MPa时，则会快速增加，达到800MPa时会达到最高值。当在40℃和60℃温度下处理时，其变化的趋势与室温下压力处理时的结果相似，只是温度和压力的结合处理会造成脂肪氧化程度的剧烈性。70℃与60℃条件下的压力处理，其变化规律相似，只是与对照组相比，在200MPa压力时，TBA值会突然升高。
3 超高压对肉及肉制品主要化学组成分的影响
肉及肉制品是由水分、蛋白质、维生素及其他的微量物质所组成的复杂生物系统，高压处理对各种化学组成分尤其是水分子和肌肉蛋白质分子的分子构象、空间结构排布以及体系微环境的修饰显著影响肉复杂系统的加工特性、出品率和食用品质。
3.1 对水分的影响
系水力（water holding capacity，WHC）是评价肉品质的一项重要指标，可以用来衡量肉在贮藏、加工及烹调过程中对液体成分的保持程度，肉系水能力的强弱会直接影响到肉的质地、营养成分及多汁性等食用品质[25]。
解冻是指冻结肉及其制品中的冰晶融化成水并被肉吸收而恢复到冻结前新鲜状态的过程，高压处理会影响水分子的相转变。超高压低温解冻的原理是当处理压力增大时水分子的冰点温度下降，210MPa处理条件下水分子在零下22℃仍然以液态存在，即使温度继续降低水转变为冰，冰晶体体积也要显著小于常压下形成的冰晶体[26]。该高压低温解冻现象具有重要的现实意义：实现在更低温度下（-20～0℃）解冻样品，而且实现肉样的超快速（ultrarapid）均匀解冻，可以在更低温度下保存肉类食品，冻藏、解冻和反复冻融等操作对肉制品质构等食用品质的影响显著降低[27]。肉及其制品中冻结的固相水可以在一定的超高压压力作用下转化为液态水。在5℃条件下以200MPa处理30min可以使-10～30℃的冰融化，但要注意的是，为了防止解冻过程中的再结晶，在施压过程中应该进行适度加热[28]。应用超高压解冻肉及其制品的时间较传统方法更为简短且更加高效，解冻时间通常为传统方法的1/20[29]。据报道，目前日本利用超高压解冻鱼肉已有很多实例。但需要指出的是日本生产的高压解冻装置比较复杂，是以冻结肉为负极，-3℃的库内温度，6～10A的直流电流流过冻肉，12h左右达到库温，物料处于半解冻状态[30]。 超高压除能有效解冻外，超高压技术还能应用在肉的冻结中，可以更快的冻结样品（先200MPa高压处理，待样品温度降至-20℃此时仍以液相形式存在，然后突然降压）[31]。变压冻结是指水的冰点会随着超高压压力的增大而降低，当食品中的水分最初在高压下处于0℃以下的液态时，压力的突然释放会导致高度的过冷状态而使得大量晶核的快速形成。从理论上来说，变压冻结会产生高达22℃的过冷状态，而从实际情况中得到，过冷每上升1℃，晶核的形成速度就会增加10倍。因此，变压冻结存在着可获得均匀且晶核生成快速的特点，且几乎一致的成核条件及非常大的过冷度，使得冰晶尺寸较小而均匀，这样对肌肉的微观结构影响不大。所以，这对获得高质量的冻结肉及其肉制品是具有重要意义的[32-35]。
3.2 对蛋白质的影响
3.2.1 对蛋白质溶解度的影响
食品中的蛋白质具有良好的溶解性，这对食品的稳定性及风味等是具有良好的影响。蛋白质的溶解性取决于蛋白质的水合作用，这是通过蛋白质一级分子结构以及广泛的侧链氨基酸残基上的功能基团（离子化、极性甚至部分非极性基团）和水分子（偶极-偶极或氢键相互作用）相互作用形成的。
经超高压处理的蛋白质会发生不同的相互作用，所以，超高压处理过程中压力大小的不同会对蛋白质结构产生不同的影响。例如，当压力小于150MPa时，低聚蛋白质的结构就会易发生解离；当压力大于150MPa时，蛋白质易发生解离，同时，分离后的低聚体亚单位易重新结合；当压力为400MPa时，部分蛋白亚基易发生凝聚。一般情况下，当超高压的压力为100～200MPa时，蛋白质的变化是可逆的；当压力>300MPa时，蛋白质会发生氢键断裂，发生的变性是不可逆的，这样蛋白质的三级结构遭到了破坏[36]。
目前，关于超高压对肉中蛋白质的作用已有很多研究。有相关报道指出，经超高压处理过的纤维肌动蛋白和球状肌动蛋白容易发生解聚，此外，肌原纤维蛋白的溶解性也会得到提高。
3.2.2 对蛋白质凝胶形成能力和凝胶特性的影响
凝胶性是蛋白质中最重要的功能特性之一，其类型主要取决于凝胶的分子形状。经超高压处理后蛋白质的胶体溶液会受到破坏，蛋白质会因分子内或分子间的交联而形成大小不同性质差异显著的聚集体，从而改变了蛋白质的凝胶特性。此外，蛋白质分子的二硫键会发生部分的断裂，巯基含量有所上升，体系中氢键和疏水交联以及二硫键的比例变化就有可能对蛋白质的凝胶特性起到改善作用。
与加热后蛋白质所形成的凝胶进行比较，经超高压处理的蛋白质所形成的凝胶会更透明、柔软、光滑，而且更富有弹性。但需要注意的是，超高压处理蛋白质要考虑温度、压力及处理时间这些因素及它们的相互作用。例如，随着超高压压力的增加，蛋白质凝胶的强度会随着温度的上升而增加[37]。
通过调整高压作用参数或者高压结合不同的热处理方式，可以得到所需质地特征的新型口感肉制品。最近开展的一项研究发现，高压可以生产厌食症患者所需的肉类食品（即以高压方法生产软的猪肉糜类制品）。厌食症是一种心理疾病，治疗困难，患者可以选择的食品种类也很少。Tokifuji等[38]将猪肉加入一定比例的水（肉糜：水为1：0.5或1：1）和食盐（最终盐质量分数为1.5%），绞碎混匀，先400MPa高压20min，然后煮熟（蒸汽加热使样品中心温度达到80℃）。与只加热的对照组相比，得到的高压猪肉糜热凝胶软而且黏附性低（图1），扫描电镜结果表明肌球蛋白纤丝形成的网络结构细腻，光滑有弹性（图2）。
感官评定和可视荧光检查发现高压组肉糜凝胶容易吞咽，而且在咽喉部几乎没有残留，非常适合厌食症患者（图3），目前该专利食品已被授权用于厌食症患者临床使用。
1：0.5H、1：1H表示肉/水为1：0.5和1：1的热诱导凝胶，1：0.5PH和1：1PH分别表示肉/水为1：0.5和1：1的高压-热诱导凝胶。下同。字母不同表示差异显著。
a.表示热诱导的肌球蛋白纤丝（94～95℃条件下加热10min，直至中心温度达到80℃）；b.表示高压-热诱导肌球蛋白纤丝（（17±2）℃下，400MPa作用20min）；c.表示高压-热诱导肌球蛋白纤丝（（17±2）℃下，400MPa作用20min），且快速加热至温度达到80℃；d.表示肉/水为1：1的热诱导凝胶；e.表示肉/水为1：1的高压诱导凝胶；f.表示肉/水为1：1的高压-热诱导凝胶。
3.2.3 对蛋白质乳化能力和乳化稳定性的影响
蛋白质形成稳定乳状液的形成主要通过表面吸附以降低表面张力和通过空间作用力及静电结合等方式形成高弹性保护膜来实现。经超高压处理过后的蛋白之所以能有均质的特点，这是由于超高压作用过程具有巨大的剪切、碰击作用及空穴效应，加上蛋白质大分子复杂的多级结构，其乳化作用就易受到高压均质的显著影响。采用合适的加工条件和高压技术可以显著改善肉糜体系中肌球蛋白、肌原纤维蛋白的乳化能力和乳化稳定性，但目前仅有少数几个科研机构开展了初步研究，相关研究值得深入[38]。
3.3 对肌肉组织蛋白酶的影响
酶在肉中是一个十分重要的概念，例如，在肉的成熟嫩化过程中，内源蛋白酶起着巨大的作用；宰后可以通过加入木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等外源蛋白酶来提高肉品品质[39]。所以说，研究超高压对酶的影响具有重要的实际意义。
超高压处理不仅能使一些酶失活，也会激活一些在常压下受抑制的酶[40]。Ashie等[41]研究发现，胰蛋白酶在高压处理后会失活，而嗜热菌蛋白酶在高压下则会被激活。蛋白质的三级结构是形成酶活性的关键所在，而超高压能导致三级结构的丧失，从而使酶活性中心氨基酸组成发生改变或者活性中心发生丧失，这样就会改变酶的催化活性。超高压处理结合酶解技术不仅可以改善蛋白质的功能特性，还能促成多种生物活性肽的形成[42]。 4 展 望
我国作为肉类食品生产和消费大国，在发展肉制品精深加工方面与国外发达国家还存在较大距离[43]。超高压技术具有多方面的优势，有很大的开发潜能，非常适合健康型的高附加值低温肉制品的生产。尽管目前有不少高压延长货架期的报道，但其对肌原纤维蛋白的凝胶、乳化等加工特性以及对肉制品化学成分及组成等影响的了解还远远不够，相关研究亟待完善。
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