滚揉腌制对调理牛肉嫩度影响的研究

　　摘要：为改善调理牛肉的嫩度，该实验对比了三种滚揉腌制方式（常压滚揉腌制、脉动真空滚揉腌制、真空滚揉腌制）对调理牛肉的嫩化效果。以静置腌制作为对照，以剪切力、pH值、出品率、肌纤维微观结构、水分迁移规律及蛋白质二级结构作为考察指标进行试验，结果显示，真空滚揉腌制后，调理牛肉的剪切力值最小为4.59，与对照组相比降低了58%，pH值、出品率均明显提高（P＜0.05）。调理牛肉中水分稳定性提高，肌原纤维结构碎片化程度更大，蛋白质二级结构中α-螺旋含量增加，使其凝胶网络结构更加稳定。综上，真空滚揉腌制技术更适合于改善调理牛肉嫩度，该研究为滚揉嫩化技术在调理牛肉上的应用提供一定的理论依据，并为调理牛肉的加工实践提供指导。

　　关键词：滚揉腌制；调理牛肉；嫩度；剪切力；微观结构

　　引言

　　随着生活水平的不断提高与饮食观念的转变，人们对肉制品的追求不仅仅限于营养健康、卫生安全方面，还特别注重肉制品的口感风味、感官质地。而牛肉中蛋白质含量高、脂肪含量低，且富含维生素、矿物质及人体所需要的一切必须氨基酸等特点，使得牛肉和牛肉制品越来越受消费者的欢迎。然而普通新鲜牛肉的烹饪方式复杂，家庭制作口味不佳，且现代人们普遍进入快节奏生活模式，对所需求的食品更加偏重于便捷性、安全性、营养性，使得食品工业开发新的营养美味、方便快捷、易于处理的牛肉制品成为近年来的关注热点，针对此种现象加工成调理牛肉制品是这些冷鲜肉类目前较受欢迎的处理方式。由于牛肉肌纤维较粗，使得牛肉及牛肉制品嫩度较差、不易咀嚼、牛肉产品开发受限，为了迎合市场需求，需要通过一定的嫩化处理来改善肉质。牛肉的嫩度主要受其年龄、性别、品种等宰前因素决定，但也可在宰后成熟的过程中通过人工嫩化处理有效改善

　　牛肉嫩度，目前常见的人工嫩化技术有物理嫩化技术，如低温吊挂自动排酸法、电刺激嫩化法、超声波嫩化法；化学嫩化技术，如钙盐嫩化法、多聚磷酸盐嫩化法、有机酸嫩化法；生物嫩化技术，如外源酶嫩化法。

　　调理牛肉制品是将原料肉通过腌制、滚揉、添加适量的调味料及品质改良剂等辅料，经适当加工处理后，快速冻结或冷藏并在低温状态下贮存、运输和销售的冷鲜肉类制品。已有研究表明滚揉是牛排生产中的关键加工工艺。史培磊等对鹅肉进行滚揉腌制发现滚揉腌制后可显著提高鹅肉食用品质，改善肉嫩度。李鹏等对鸭肉采用不同滚揉腌制处理发现超声波辅助变压滚揉能加快鸭肉腌制速率、改善嫩度并提高保水性。以上说明滚揉可明显改善肉制品品质与嫩度，因此本实验利用不同的滚揉腌制方式来处理调理牛肉，通过测定其剪切力、PH值、出品率、肌纤维微观结构、自旋驰豫时间T2、蛋白质二级结构等指标来对其嫩度的影响进行探究，为滚揉嫩化技术在调理牛肉上的应用提供一定的理论依据，并为调理牛肉的加工实践提供指导，具有一定的实际意义。

　　1  材料与方法

　　碎牛肉块；黑胡椒粉、食盐、姜粉、鸡精等香辛料；转谷酰胺转氨酶；酪蛋白酸钠；复合磷酸钠（焦：三：六=4:3:3）、大豆分离蛋白、卡拉胶。

　　1.2  仪器与设备

　　JA3CC3N 型电子天平；3000型沃-布剪切仪；NMI20-015V-I低场核磁共振分析仪；BZSQ-II型注射器；BVR-J60型卧式真空滚揉机；Quanta 250FEG 型扫描电镜；TENSORⅡ型傅里叶红外光谱仪；Precision 型PH计。

　　1.3  试验方法

　　1.3.1  工艺流程

　　原辅材料的选择→原料肉的处理→腌制液配制→原辅料填充→腌制滚揉→装模成型→冷冻→成品→贮藏

　　1.3.2  基本配方

　　牛肉100g，加入的辅料以肉重的百分比计：食盐1.5%，白砂糖2.0%，黑胡椒粉0.4%，鸡精0.2%，姜粉0.1%，异抗坏血酸钠0.16%，冰水30%，酪蛋白酸钠0.07%，卡拉胶0.21%，转谷酰胺转氨酶0.7%，复合磷酸盐0.3%，大豆分离蛋白3%。

　　1.3.3  操作要点

　　取1kg碎牛肉块，用冰水溶液将食盐、鸡精、复合磷酸盐、酪蛋白酸钠等腌料充分溶解制成腌制液，用盐水注射机注射120%的腌制液，之后将转谷酰胺转氨酶、大豆分离蛋白原辅料与牛肉肉块混合均匀，按照以下4种方式进行处理：

　　（1）静置腌制：在0-8℃温度下，静置腌制8h作为对照。

　　（2）常压滚揉腌制：在0-8℃温度下，采用滚揉-静置-滚揉的单向循环间歇式方法进行滚揉8h（滚揉20min，静置10min）。

　　（3）脉动真空滚揉腌制：在0-8℃温度下，采用滚揉-静置-滚揉的单向循环间歇式方法进行滚揉 8h（滚揉20min，静置10min），其中滚揉时真空度设定为0.08MPa，静置时使体系压力自然恢复为常压。

　　（4）真空滚揉腌制：在0-8℃温度下，采用滚揉-静置-滚揉的单向循环间歇式方法进行滚揉8h（滚揉20min，静置10min），滚揉时真空度设定为0.08MPa。

　　处理结束后对各处理组肉样进行装模，模具需先放入0-4℃冰箱中静置反应4h后再放在-30℃的冰箱中进行速冻，速冻后真空包装，最后将包装好的牛肉冷冻保藏。

　　1.4  单因素实验设计

　　固定其他工艺条件和试验配方，对肉块进行3种机械滚揉处理的单因素试验：以不进行滚揉处理的静置腌制为对照组，其他组分别采用常压滚揉腌制、真空滚揉腌制、脉动真空滚揉腌制的方式按照工艺流程对肉样进行处理。

　　1.5  指标测定

　　1.5.1  剪切力的测定

　　参照孔保华等的方法并做改动，沿生肉肌纤维方向取直径1cm左右的的肉柱，垂直于肌纤维方向用嫩度计对每个肉柱进行剪切试验并记录剪切阻力的值，操作过程中注意避免结缔组织和脂肪组织，每组测量取样6个以上，之后取平均数即为所测肉柱剪切力值。

　　1.5.2  pH的测定

　　pH值的测定按照GB/T 9695.5-2008《肉与肉制品pH测定》进行。

　　1.5.3  出品率的测定

　　肉样经过预处理后称量其重量计为 m1，经滚揉腌制处理制成制品后称量其重量计为m2。其出品率计算公式为：

　　                           （1）

　　1.5.4  LF-NMR对驰豫时间T2的测定

　　参照李雪蕊等的方法并稍做改动，称取2.0-2.1g长条肉样于样品管中，放入核磁管底部，之后利用分析仪进行测定，测试时的参数设定：质子共振频率为 22MHz，测量温度为32℃，采样频率为200KHz，回波个数为10000，回波时间为 0.25ms，偏移频率为777.097KHz，射频延为0.080ms，累加次数为16。横向驰豫时间T2用CPMG序列进行测量。

　　1.5.5  扫描电镜（SEM）对微观结构的测定

　　参考刘兵等的方法，将样品切成厚度约1～2mm的小薄片后浸泡在pH6.8、体积分数2.5%的戊二醛溶液内过夜固定，再用pH6.8、浓度0.1mol/L磷酸盐缓冲液洗涤样品3次，每次10min，然后将样品依次用体积分数为50％、70％、80％、90％、100％的乙醇溶液浸泡进行脱水处理，每次10min，其中100％乙醇为二次脱水处理，需重复操作3次。之后在氯仿中浸泡脱脂1h后用1：1的乙醇与叔丁醇溶液置换一次，最后放入冷冻干燥仪中进行干燥，测定时喷金检测即可。

　　1.5.6  FT-IR对蛋白质二级结构的测定

　　利用傅里叶红外光谱仪测定肌原纤维蛋白的二级结构，参考辜雪冬等的方法，将调理牛肉经冷冻干燥后制成粉末并过200目试验筛，准确称量样品2mg，加溴化钾100mg，用研钵充分研磨成均匀粉末，压制成1mm薄片后用中红外光谱进行分析，同时以溴化钾做空白，试验参数设定:扫描波数范围为4000～500cm-1，分辨率为4cm-1，每次测定前需扣除空气背景光谱，每个样品平行测定3次。分析时对各样品的子峰进行确认并对酰胺Ⅰ谱带二阶求导数及高斯去卷积后用PeakFit v4.软件对曲线进行多次拟合，直至拟合相关系数R2不小于0.99且稳定不再变化为止。各特征子峰与二级结构间的对应关系为:1600～1639cm-1为β-折叠；1640～1650cm-1为无规卷曲；1651～1660cm-1为α-螺旋；1661～1700cm-1为β-转角。

　　1.6  数据处理与分析

　　数据采用SPSS 16.0 软件系统进行分析，各因素对实验指标的影响采用单因素方差分析并进行Duncan法多重比较，显著差异水平（P＜0.05），结果以平均数±标准差(M±SD)表示。

　　2  结果与分析

表1  不同滚揉腌制方式对调理牛肉剪切力的影响

　　注：数据表示形式为M±SD，同一列中不同小写字母上标表示不同滚揉腌制方式间差异显著（p＜0.05）

　　剪切力是评价肉类制品嫩度的一个重要指标，在一定范围内其值越小表明肉的嫩度越好。由表1可知，滚揉腌制可以显著降低调理牛肉的剪切力，这与Zhu ChaoZhi等研究调理猪排的结果相似，各处理组间均存在显著性差异(P＜0.05)，其中真空滚揉腌制组的剪切力最小，与对照组相比降低了6.33N/Kg。真空滚揉处理对调理牛肉的嫩度产生了积极影响，这是因为滚揉利用物理机械力作用使肉的组织结构受到破坏、肌原纤维断裂，同时促进了肉中内源蛋白酶对肌纤维蛋白和细胞骨架蛋白的降解作用，从而改善了肉的嫩。

　　2.2  滚揉腌制对调理牛肉pH的影响

表2  不同滚揉腌制方式对调理牛肉pH值的影响

　　注：数据表示形式为M±SD，同一列中不同小写字母上标表示不同滚揉腌制方式间差异显著（p＜0.05）

　　pH值直接影响肉的嫩度和持水力。由表2可知，与对照组相比，滚揉腌制处理可以明显提高调理牛肉pH值(P＜0.05)，其中常压处理组与脉动处理组间差异不显著，真空处理组与其他处理组间差异显著(P＜0.05)，说明真空滚揉处理对调理牛肉pH值影响最大，这可能是由于真空环境使肌纤维扩张促进了肉结构的松弛，利于磷酸盐等碱性物质的快速渗透并达到平衡，提高了肉的pH值。这与苑瑞生研究发现滚揉后鸡肉调理制品pH值呈升高趋势结果一致。

　　2.3  滚揉腌制对调理牛肉出品率的影响

表3  不同滚揉腌制方式对调理牛肉出品率的影响

　　注：数据表示形式为M±SD，同一列中不同小写字母上标表示不同滚揉腌制方式间差异显著（p＜0.05）

　　调理牛肉的保水性与出品率密切相关，由表 3 可知，与对照组静置腌制相比较，滚揉腌制处理可以明显提高调理牛肉出品率，且各处理组之间存在显著性差异（p＜0.05），其中真空滚揉处理组出品率最高，与对照组相比提高了11.15%，这是因为真空环境下肉块内外压力差的存在使肌纤维结构松弛，空间增大，有利于水分和溶质在肌肉组织间快速均匀分布，从而使保水性增强，出品率显著提高。

　　2.4  滚揉腌制对调理牛肉水分分布的影响

图1 不同滚揉腌制方式对调理牛肉T2分布的影响

　　横向弛豫时间T2因其变化范围广，对多相态敏感而被广泛应用于肉类科学中，依据样品中水分子的横向弛豫时间T2不同，可对样品中水分与食品的结合情况和自由移动程度进行区分。如图1所示，LF-NMR的T2弛豫图通常分为3个区段，其中0.01～10ms的区段是与蛋白质、脂肪等大分子物质紧密结合的结合水（T2b）；10～100ms的区段是分布在肌原纤维内部的不易流动水（T21）；100～1000ms的区段是分布在肌原纤维网络外的自由水（T22）。从图中可以看出，T21在所有处理中最高，说明不易流动水是肉制品中三种水的主要成分，T2b在不同处理间变化不明显，这反映了与肌肉蛋白紧密结合的结合水的稳定性，而T21和T22在不同处理条件下变化较大，且与对照组相比T21和T22均向快的弛豫时间移动，其中真空滚揉腌制组相对于其它处理组的弛豫时间T2最短，T21峰值最高，T22峰值最低，这可能是经过真空滚揉腌制处理后肌纤维变松弛并产生空隙增强了肌原纤维内部物质与水分的交互作用使得部分自由水转化为不易流动水。

　　2.5  滚揉腌制对调理牛肉微观结构的影响

图2  不同滚揉腌制方式对调理牛肉微观结构的影响

　　不同滚揉腌制处理下调理牛肉微观结构如图2所示，在高倍电镜下放大1000倍观察可知，未经处理的对照组的肌纤维排列整齐且纤维直径大于所有实验组，经过处理后的实验组肌纤维均受到不同程度的破损、断裂，形成更加细微、碎片化的纤维结构，其中脉动滚揉组与真空滚揉组效果较为明显直观，且真空滚揉组形成的碎片化结构最多，说明真空滚揉处理后的调理牛肉嫩度最好，这与剪切力测定结果相一致。

　　2.6  滚揉腌制对调理牛肉蛋白质二级结构的影响

表4  不同滚揉腌制方式对调理牛肉蛋白质二级结构的影响

　　注：数据表示形式为M±SD，同一列中不同小写字母上标表示不同滚揉腌制方式间差异显著（p＜0.05）

　　蛋白质是构成肉的一个重要品质指标，由表4可知，经过不同滚揉腌制处理后，与对照组相比α-螺旋、β-折叠、无规卷曲含量均有所增加，β-转角含量有所减少，但各处理组间的β-折叠、无规卷曲含量差异不显著（p＞0.05），真空处理组除了与脉动处理组β-转角含量差异不显著外与其他处理组间的α-螺旋、β-转角含量均差异显著（p＜0.05）。说明真空滚揉处理使α-螺旋含量增多、β-转角含量减少进而增强了蛋白质内部的氢键作用力，使蛋白趋于更加稳定的状态，从而能够笼络更多的水分子，这可能是因为机械活动增强了滚揉前聚集的蛋白质结构的展开和蛋白质的溶解。

　　3  结论

　　采用四种不同的方法即静置腌制、常压滚揉腌制、脉动真空滚揉腌制和真空滚揉腌制对调理牛肉进行加工处理后发现：真空滚揉腌制处理后的剪切力、pH 值、出品率与其他组相比均存在显著性差异（p＜0.05）。经真空滚揉处理的肉品的弛豫时间T2最短，肉中水分更加趋于稳定，肌纤维破坏程度最大，蛋白质二级结构更加稳定。以上说明真空滚揉腌制技术可作为一种有效的方法用于改善调理牛肉的嫩度，为牛肉制品嫩化技术的研究提供了参考和理论依据。然而，滚揉嫩化处理后调理牛肉制品的感官品质与市场的受欢迎程度还需要进一步的研究。