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研究主要内容及研究背景

这篇文章题为《Dielectric Barrier Discharge Cold Plasma Treatment of Pork Loin: Effects on Muscle Physicochemical Properties and Emulsifying Properties of Pork Myofibrillar Protein》，发表于《LWT - Food Science and Technology》（2022年第162期，文章编号113484），文章在线出版时间为2022年4月23日。本研究的主要作者包括来自多个机构的研究人员：Ji Luo（安徽师范大学生命科学学院和江苏省农业科学院农产品加工研究所）、Weimin Xu（江苏省农业科学院农产品加工研究所）、Qiang Liu（南京财经大学食品科学与工程学院）、Ye Zou（江苏省农业科学院农产品加工研究所）、Daoying Wang（江苏省农业科学院农产品加工研究所，对应作者），以及Jianhao Zhang（南京农业大学食品科技学院，对应作者）。

1. 研究背景与目的 本研究属于肉品加工和食品理化特性研究领域。介电阻挡放电冷等离子体（Dielectric Barrier Discharge Cold Plasma，DBD-CP）作为一种新型加工技术，近年来在肉品杀菌、保鲜及功能特性调控等领域受到关注。然而，关于DBD-CP在促使肌原纤维蛋白（Myofibrillar Protein，MP）氧化的作用机制、其对肌肉品质（包括嫩度和乳化性能）的影响研究仍存在不足。已有研究表明冷等离子体能生成活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）和活性氮（Reactive Nitrogen Species, RNS）等活性物质，这些物质可能影响蛋白质结构功能和肉制品的感官品质。本研究旨在探讨DBD-CP在不同电压处理水平下对猪里脊肌肉的理化特性和MP乳化性能的影响，为开发基于冷等离子体的肉品功能改善加工技术提供科学理论依据。

研究方法与流程

1. 研究设计与材料

   • 研究对象包括取自同一批次6月龄90千克左右的太湖黑猪第八胸椎处的腰大肌肉样品。样本在屠宰后48小时被真空包装并冷冻保存（-18℃）。
   • 提取肌原纤维蛋白采用磷酸盐缓冲体系的溶解和离心方法，并使用Bradford法测定蛋白浓度。

2. 冷等离子体处理 研究中DBD-CP处理装置包括交流耐压测试设备、铝制电极和聚丙烯介质屏障等组件，样品分别在50 kV、60 kV、70 kV电压范围内处理。

3. 主要实验方法

   • 颜色与pH测定：采用色差计测定L*（亮度）、a*（红度）和b*（黄度）值；pH通过肉与蒸馏水混合后的匀浆测定。
   • 剪切力与肌原纤维碎裂指数（MFI）测定：剪切力利用数显肌肉嫩度计测定；MFI通过检测540 nm处吸光度值计算。
   • 肌原纤维蛋白氧化与乳化性能：氧化水平分别通过羰基含量和总巯基含量测定，乳化性能通过乳化活性指数（EAI）与乳化稳定指数（ESI）评估。
   • 微观结构观察：透射电子显微镜（TEM）用于分析处理肉样中肌原纤维的微观变化。
   • 数据分析：利用SPSS软件进行单因素方差分析和Duncan多重比较分析显著性水平（p<0.05）。

研究主要发现与结果分析

1. 冷等离子体产生活性物质的光谱分析 在200–1100 nm波长范围内，DBD处理产生的活性气体在光谱中观察到主要包括N2、N2+和O2的激发特征。这些活性物质可能是氧化反应和质构变化的重要原因。

2. 肉质的颜色与pH变化 研究发现，随着处理电压的增加，a*值显著降低，表明肉的红度减弱，与肌红蛋白（Myoglobin, Mb）氧化形成正铁肌红蛋白（MetMb）有关。此外，pH值也随着电压增加显著降低，可能与酸性物质生成有关。

3. 嫩度与MFI 剪切力在高强度电压（70 kV）下显著降低，同时MFI显著升高，表示肌肉嫩度得到增强。这可能与DBD-CP处理引发的I带、Z线和M线的断裂及肌原纤维蛋白降解相关。

4. 氧化水平与乳化性能 随处理电压增加，蛋白羰基含量显著升高，而总巯基含量显著下降。这表明高电压促进MP氧化。高电压处理（70 kV）情况下，EAI和ESI分别提高66.67%和54.21%，表明乳化性能被显著改善，这可能与蛋白质构象松散和疏水基团暴露相关。

5. 肌肉微观结构 TEM图像显示，未经处理的样本中A带、I带等结构清晰可见，而70 kV处理后Z线断裂变得显著，M线模糊。这表明DBD-CP处理改变了肌肉的微结构，可能进一步导致嫩化效应。

研究结论与科学价值

本研究系统评估了DBD-CP对猪里脊肉质和MP乳化性能的影响，发现DBD-CP处理能够： - 促进Mb氧化，降低肉标色，改善乳化功能； - 增加MP的氧化程度，同时改善油脂结合能力； - 通过破坏肌纤维结构提高肉制品的嫩度；

DBD-CP作为一种非热加工技术，具有改善肉制品功能特性的潜在应用价值。然而，未来研究需权衡蛋白质过度氧化可能对品质产生的负面影响。

研究亮点及意义

1. 创新性：研究首次系统探索了DBD-CP处理电压对MP乳化功能的影响规律。
2. 应用潜力：为冷等离子体技术在肉制品加工中的应用提供理论基础。
3. 多维度分析体系：从理化特性、分子水平氧化、微结构及机能性综合分析机制。

本研究揭示了冷等离子体技术的广泛应用潜力，为肉类加工行业提供了新思路，也为进一步研究提供了基础数据和重要启示。