前沿应用|低场核磁共振二维谱技术揭示西藏猪肉在储存过程中的水分迁移规律及蛋白质结构变化
西藏猪是我国特有的高原地方品种,具有抗病耐寒、肉质优良等优势,但主产区位于偏远山区,传统保藏技术落后,导致其在储存运输过程中易因水分流失出现品质劣变,制约了产业发展。
高氧气调包装(HiOxMAP)虽能改善肉色稳定性、延长货架期,但其可能导致脂质和蛋白质氧化变性,进而降低肉的保水能力(WHC),传统HiOxMAP 因过度氧化已不再适合维持肉类 WHC。
目前关于气调包装在西藏猪肉储存中的应用报道有限,因此探究不同氧气浓度气调包装对西藏猪肉水分状态和蛋白质特性的影响,对解决其 “储运难” 问题、推动产业发展具有重要意义。
低场核磁共振(LF-NMR)技术作为一种新型、快速、无损的检测手段,尤其二维T1-T2技术能更详细准确地揭示肉类水分状态,为研究西藏猪肉储存过程中的水分迁移和蛋白质变化提供了有效方法。
图1:新鲜猪肉及经不同氧浓度气调包装与空气包装冷藏7天后的猪肉的二维T1-T2谱
图1为不同包装条件下猪肉的T?-T?弛豫谱图,用于分析西藏猪肉(TP)和杜洛克猪(DLY)在不同氧气浓度气调包装(MAP)及空气包装(Air)下的水分状态分布及迁移规律,具体描述如下:
横轴(T?弛豫时间)
反映水分子的横向弛豫特性,与水分子在肌纤维中的 “束缚程度” 相关,数值越小表明水分越 “固定”(如结合水),越大则表示水分越 “自由”(如游离水);
纵轴(T?弛豫时间)
反映水分子的纵向弛豫特性,与水分子和周围环境的能量交换效率相关,数值越大表明水分子流动性越强。
颜色与信号强度
颜色越深(如红色)表示该区域水分信号强度越高,对应水分含量或流动性越强;颜色越浅(如蓝色)则信号越弱。
不同包装条件下的谱图特征
新鲜猪肉(Fresh)
TP 与 DLY 共性
主要信号集中在左下区域(短 T?、短 T?),对应结合水(P?)和不易流动水(P?),表明新鲜猪肉中水分主要与蛋白质紧密结合,自由水(P?)含量极低(未检测到)。
TP 的信号强度略高于 DLY,暗示其初始水分与蛋白质结合更充分。
空气包装(Air)
TP 与 DLY 差异
DLY:
信号向右上区域(长 T?、长 T?)扩散,出现明显自由水(P?)信号(颜色偏红),表明水分从束缚态向自由态迁移,保水能力下降;
P?区域面积较大,说明蛋白质氧化严重,肌纤维结构破坏导致水分流失。
TP:
自由水(P?)信号较弱,主要信号仍集中在中左下区域(中短 T?、T?),表明其水分迁移程度较低,蛋白质结构稳定性更优。
气调包装(MAP 40、MAP 60、MAP 80)
随氧气浓度升高的变化趋势
MAP 40(40% O?):
TP 和 DLY 的信号均集中在中左下区域,自由水(P?)信号微弱,表明低氧环境有效抑制水分迁移,维持水—蛋白结合。
MAP 60(60% O?):
DLY 开始出现轻微自由水信号(P?区域颜色略加深),而 TP 的信号仍以 P?、P?为主,显示 TP 对中等氧浓度的耐受性更强。
MAP 80(80% O?):
DLY:自由水(P?)信号显著增强(大面积红色区域),T?和 T?明显延长,表明高氧环境加剧蛋白质氧化,导致水分大量流失。
TP:自由水信号虽有增加,但强度和面积均小于 DLY,证实其抗氧化能力更强,水分保留更稳定。
关键结论与数据对比
水分存在形式分布
结合水(P?):各组间无显著差异,因结合水紧密吸附于蛋白质结构,迁移性最低。
不易流动水(P?):随氧气浓度升高,P?向 P?转化,MAP 80 组转化最明显(DLY 的 P?比例下降至 94.17%,TP 至 94.43%)。
自由水(P?):Air 和 MAP 80 组的 P?比例最高(DLY 在 Air 组达 3.00%,TP 在 MAP 80 组为 2.50%),与离心损失、烹饪损失等保水指标呈正相关。
品种差异的核心原因
TP 的肌内脂肪含量更高,可能通过物理屏障作用减少水分迁移,同时其蛋白质结构(如 α- 螺旋和 β- 折叠含量更高)更稳定,抵抗氧化破坏的能力更强,从而抑制自由水生成。
气调包装优化方向
低氧浓度(40%-60% O?)可显著延缓水分流失,其中 MAP 40 对 DLY 的保水效果最佳,MAP 60 对 TP 更适配,而高氧(80% O?)加剧品质劣变,需避免。
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参考资料:
Chen, Y., Yang, C., Yang, Y., Lin, H., Cui, L., Zhen, Z., Li, X., Zhang, C., Li, X., Li, J. Evaluation of the water state and protein characteristics of Tibetan pork under the storage conditions of modified atmosphere packaging: Effect of oxygen concentration. Food Chemistry: X, 2024, 24: 101825.
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