FSAP | 河南农业大学赵改名教授、王可博士：乳酸注射液对牦牛肉褐变的影响

河南农业大学食品科学技术学院赵改名教授（第一作者）、王可博士（通信作者）等探讨乳酸嫩化牦牛肉过程中色泽褐变的原因，并进一步探讨其褐变机理。通过测定注射不同量乳酸后牦牛肉的高铁肌红蛋白（metmyhemoglobin，MetMb）含量、pH值、亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）、MetMb还原酶（MetMb reductase activity，MRA）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）活性，筛选出导致牛肉褐变的关键点，解释牦牛褐变的原因，为乳酸溶液在肉制品嫩化中的应用提供理论参考。

Introduction

牦牛广泛分布于我国高原地区，其肉具有营养丰富、绿色健康的优点。牛肉的嫩度是消费者选择和判断的重要依据。研究发现，乳酸溶液对肉类具有显著的嫩化作用，并且能够促进肉色改善。由于乳酸存在于人和动物体内，因此乳酸作为嫩化剂不会造成安全问题，是一种相对绿色的嫩化剂。但在实验过程中，经乳酸注射后，牛肉褐变，类似的现象在其他研究中也有发生。由于肉色在一定程度上对肉质起重要作用，因此使用乳酸嫩化对牛肉带来的问题也不容忽视，找到问题的原因并加以避免十分必要。

肌红蛋白（myoglobin，Mb）是主要的肌浆蛋白，是影响牛肉色泽的主要原因，在不同包装系统贮藏和销售的鲜肉中，Mb以脱氧肌红蛋白（deoxymyoglobin，DeoMb）、氧合肌红蛋白（oxymyoglobin，OxyMb）、碳氧肌红蛋白（carboxymyoglobin，COMb）和MetMb 4 种氧化还原状态的一种形式存在，3 种Mb氧化为三价铁会形成棕色的MetMb。MetMb的形成导致鲜肉的棕色。牛肉色泽由表面Mb的主要形态决定。由MetMb形成导致的表面变色会影响消费者的购买决策。当牛肉表面的MetMb含量占总Mb的30%～40%时，消费者会失去购买欲望。因此，MetMb含量的标准可以代表肉类的色泽和消费者的选择性。研究表明，不合适的加工和贮藏温度会影响肉的色泽。pH值对Mb的氧化有重要影响，主要影响肉色的稳定性。包装、抗氧化剂和脂质氧化等其他因素都会影响肉的色泽。总的来说，影响肉色变化的因素很多，注射乳酸溶液后牛肉褐变的原因尚不清楚，但其不良影响一直困扰着企业和销售商。

Results and Discussion

本研究的目的是找出乳酸浓度和乳酸注射量对肉色褐变的促进作用。为了更清晰地显示肉色褐变的程度，选择几个有代表性的样品。其中，空白对照、0.3 mol/L 50%、0.4 mol/L 1%组的色泽都是正常的，仍然保持鲜肉的色泽，但0.4 mol/L 50%、0.4 mol/L 2.5%、0.4 mol/L 5%组分离出棕色，且色泽相似，相应的MetMb含量和色泽评分也与肉的色泽吻合较好。其中，在注射浓度为0.3～0.4 mol/L，注射量为肉质量的1%～2.5%时，肉的色泽发生了显著的褐变，充分证明了本研究的论点。在乳酸注射实验中，乳酸浓度和注射量是影响牦牛肉色的关键，其中pH值是主要原因之一，pH值的变化影响线粒体的作用，进而影响牦牛肉中MetMb的含量。在pH 5.6下，线粒体会消耗氧气，促进DeoMb形成，然后迅速氧化为MetMb。主要原因是在pH 5.6时线粒体的耗氧能力显著增加。而此时DeoMb极易变为MetMb状态，DeoMb比OxyMb具有更快的氧化速率，在缺氧条件下，DeoMb很容易被氧化为MetMb。根据本研究，pH 7.4时肌球蛋白的稳定性远高于pH 5.6，这导致肉中MetMb快速生成和积累，预期会导致MetMb含量显著增加。然而，由于氧化还原体系平衡被破坏，MetMb形成变得不可逆，进而导致MetMb含量显著增加。MetMb还原酶测定也充分证明了这一推断，测定结果显示，牛肉中的MetMb还原酶几乎失活，主要原因是在牛被屠宰后，随着时间的延长，MetMb还原酶逐渐失活，牦牛肉中的MRA、MetMb还原酶在贮藏近1 个月后逐渐失去活性。数据表明，在乳酸浓度为0.4 mol / L，体积为肉质量的0～10%的条件下，MRA均小于0.5 U，基本失活。由于pH值持续降低，线粒体呼吸受到抑制，MetMb不再快速增加，最终趋于稳定。因此，当乳酸浓度为0.4 mol/L时，随着注射量超过肉质量的2.5%，肉色褐变后趋于稳定状态，根据感官评价，此时的肉的色泽是不能接受的。综上，本实验确定了牦牛肉乳酸注射后肉色褐变的关键参数。在对牛肉进行乳酸嫩化的研究中，可以此为关键点避免肉色泽褐变，使牛肉在达到嫩化效果的同时获得了良好的肉色。

A. MRA；B. LDH活性。

图1 不同注射量对肉色的影响（注射量低于肉质量10%）

a.空白对照；b. 0.3 mol/L 50%；c. 0.4 mol/L 50%；d. 0.4 mol/L 1%；e. 0.4 mol/L 2.5%；f. 0.4 mol/L 5%。

图2 注射乳酸后牛肉色泽对比

Conclusion

在注射量相同的情况下，注射0.4 mol/L乳酸溶液可以使牦牛肉色突然变黄，在该注射浓度下，注射体积达到肉质量2.5%时，肉色会突然变黄。但若继续注入乳酸，肉质色泽趋于稳定。因此，在实际应用中使用乳酸嫩肉时，应注意乳酸的浓度和用量。

Abstract

During the lactic acid tenderization process of yak meat, an observable phenomenon is the color browning. To delve into the underlying causes and devise solutions, this study meticulously injected varying concentrations and volumes of lactic acid into yak meat samples, the freshness and color appearance of the meat were assessed by measuring metmyoglobin (MetMb) content, color parameters, lipid oxidation levels, and conducting sensory evaluations. Furthermore, the mechanisms behind the color alterations were elucidated by quantifying the activity of MetMb reductase and lactate dehydrogenase (LDH). The results indicated that when lactic acid was introduced at a concentration of 0.4 mol/L, accompanied by an injection volume equivalent to 2.5% of the meat weight, yak meat underwent a marked browning. This transformation was primarily attributed to the diminished MetMb reductase activity. Under specific pH conditions, augmented mitochondrial respiration fosters the formation of MetMb, culminating in its substantial accumulation and subsequently altering the color of the yak meat. Conclusively, this research underscores that the combined factor of injecting lactic acid at a concentration of 0.4 mol/L and a volume corresponding to 2.5% of the meat weight serves as a crucial catalyst for the browning of yak meat, emphasizing the need for careful regulation of these parameters during the tenderization process.

作者介绍

赵改名教授

河南农业大学食品科学技术学院 党委书记

赵改名，教授，河南农业大学食品科学技术学院党委书记。1985年毕业于河南农业大学畜牧专业，2004年南京农业大学食品科学专业毕业取得博士学位。大学毕业后一直在河南农业大学工作。长期从事肉品科学研究，任国家肉牛牦牛产业技术体系岗位专家，先后承担国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家公益性行业（农业）重大科研专项和河南省重大科研专项等课题20余项，获省部级科技成果奖7 项，国家授权专利7 项，发表科技论文200余篇，出版著作8 部。

王可 讲师

河南农业大学食品科学技术学院

王可，男，工学博士，现为河南农业大学食品科学技术学院教师，主要研究方向为肉品加工与质量安全控制。以第一作者身份发表SCI论文11 篇，其中一区Top文章9 篇，中文核心期刊6 篇，主持2023年国家资助博士后研究人员计划项目。

文章内容由作者团队提供。

编辑：阎一鸣； 责任编辑：刘莉