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不同加工条件下牛肉肌内胶原蛋白特性变化及其对品质影响研究

常海军  
【摘要】:肉的可接受性是肉类生产者和消费者共同关注的一个属性,又称为肉的食用品质,其中,嫩度被认为是最重要的食用品质之一,是决定肉品质的重要指标。肉的嫩度由两大主要成分决定,即肌原纤维蛋白起作用的收缩组织和胶原蛋白构成的“背景嫩度”,胶原蛋白成分对肉嫩度等品质的影响受宰后不同加工条件的影响。本研究以牛半腱肌肉为原料,用差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和质构分析(TPA)等方法研究了加热、超声波、弱有机酸结合NaCl腌制和超高压四种加工条件对肌内胶原蛋白特性及其肉嫩度等品质的影响,探讨和阐明了不同加工条件下牛肉肌内胶原蛋白特性变化与肉嫩度等品质之间的关系,从而为牛肉生产和加工提供理论指导。本研究共包括四个部分,具体研究内容和结果如下: 1.蒸煮与微波加热对牛肉肌内胶原蛋白及其肉品质的影响 比较研究了水浴和微波加热过程中,不同加热终点温度(40-90℃)牛半腱肌肉胶原蛋白特性变化对肉嫩度等品质的影响。结果表明:在两种加热方法中,随着加热终点温度的升高,牛半腱肌肉蒸煮损失和剪切力值增加(P0.05)。温度60℃和65℃分别是影响水浴和微波加热牛肉质构特性的关键加热温度。胶原蛋白的含量随着加热终点温度的升高呈递增趋势。 在水浴和微波加热过程中,牛肉肌内膜含量随温度的升高而降低。微波加热过程中肌束膜含量随加热温度的升高而递增(P0.05),而水浴加热过程中肌束膜含量无明显变化。微波加热对牛肉肌内膜热稳定的影响小于水浴加热;在两种加热过程中,60℃是影响牛肉肌束膜和肌内膜最大热变性温度的关键加热温度。加热过程中肌束膜和肌内膜受到不同程度的破坏,肌束膜厚度降低且出现颗粒化现象,胶原纤维结构发生凝聚和明胶化变化。微波加热对牛半腱肌肉微观结构的影响小于水浴加热。相关性分析表明热处理导致结缔组织胶原蛋白热稳定性降低,对肉品质及质构特性产生显著影响(P0.05)。 2.低频高强度超声处理对牛肉肌内胶原蛋白及其肉品质的影响 研究了牛半腱肌肉在室温下经低频高强度超声(40kHz,1500W)处理不同时间(10~60min)过程中肌内胶原蛋白特性的变化以及对肉品质的影响。研究结果表明:超声处理对肉蒸煮损失无显著影响,牛半腱肌肉剪切力值降低(P0.05)。超声对牛肉亮度L*和红色度a*无显著影响,而处理30min时黄色度b*发生显著变化(P0.05)。超声波处理后,牛肉硬度、弹性、凝聚性、胶黏性和咀嚼性有显著变化(P0.05),而对黏着性和回弹性影响不显著。由于超声波的“空化”作用破坏了细胞和溶酶体的结构,利于p-半乳糖苷酶和p-葡糖醛酸酶的释放,促进了肌间蛋白多糖的降解,弱化了肌内结缔组织的结构,降低剪切力值,提高了肉的嫩度。 超声处理对胶原蛋白含量和溶解性影响较小,特别是对不溶性胶原蛋白含量无显著影响,而显著影响胶原蛋白的热稳定性(P0.05)。牛肉经超声处理后,由于肌纤维发生收缩而导致与肌内膜分离,肌束膜和肌内膜结构发生改变,随着超声处理时间的延长,肌内胶原纤维发生收缩、变性和聚集现象,高强度超声处理可以显著影响肌束膜和肌内膜等肉的微观结构和胶原纤维的组织排列。超声处理后,牛肉肌纤维直径和肌束膜厚度降低(P0.05),在一定程度上反映了超声处理可改善肌肉“背景嫩度”,本研究所用超声处理对肉可起到一定的嫩化效果。低频高强度超声处理过程中牛肉肌内胶原蛋白热力特性以及肌间蛋白多糖的降解变化对肉嫩度等品质和质构特性有显著影响。 3.弱有机酸结合NaCI腌制处理对牛肉肌内胶原蛋白及其肉品质的影响 研究了牛半腱肌肉经弱有机酸(1.5%乳酸、醋酸和柠檬酸)分别结合2%NaCl于4℃腌制24 h后,肌肉胶原蛋白特性变化以及对肉嫩度等品质的影响。结果表明:弱有机酸结合NaCl腌制后,肉失水率显著增加(P0.05),而对蒸煮损失影响不显著,剪切力值均低于未处理组,另外,弱有机酸结合NaCl腌制牛肉剪切力值均高于单独酸渍处理时肉的剪切力值(P0.05)。在本研究的腌制过程中,牛半腱肌肉亮度L*增加,红色度a*减小,肉pH值降低,腌制对牛半腱肌质构有显著影响(P0.05)。 不同腌制对牛肉总胶原蛋白和不溶性胶原蛋白含量无显著影响,而可溶性胶原蛋白含量存在显著差异(P0.05)。经腌制后,结缔组织胶原蛋白部分变为热溶性成分,溶解性提高,胶原蛋白热稳定性降低,表明酸腌渍处理对肌内结缔组织结构具有弱化作用,进而可以改善肉的嫩度和质构。弱有机酸结合NaCl腌制过程中,肌束膜胶原蛋白发生变性和聚集,部分肌内膜消失;肌纤维直径和肌束膜厚度减小(P0.05);胶原纤维排列变得交互错乱,部分腌制组胶原纤维发生变性和聚集现象,并且胶原蛋白变性后在肉表面凝聚形成片状或颗粒状。本实验结果显示,弱有机酸结合NaCl腌制可以显著影响肌肉肌束膜和肌内膜中胶原纤维的微观结构,且肌内胶原蛋白溶解性和热稳定特性变化对牛半腱肌肉品质和质构特性有显著影响。 4.超高压处理对牛肉肌内胶原蛋白及其肉品质的影响 牛半腱肌肉在室温下经200-600MPa压力分别处理10mmin和20min后,研究了肌内胶原蛋白特性变化对肉品质的影响。研究结果表明:经高压处理后牛肉失水率降低,蒸煮损失增加,剪切力值降低,且高压处理20min剪切力值下降较处理10min更显著(P0.05)。高压处理过程中,肉的亮度L*和黄色度b*增加,而红色度a*降低(P0.05)。压力低于300MPa,肉pH值较对照组低,而当压力高于300MPa,pH值则升高。压力的升高导致肌肉硬度增加,当压力为300MPa,高压处理10min和20min硬度都达到最大;当压力在300MPa以上时硬度又呈下降趋势。在300MPa压力处理10min时,肌肉凝聚性和回弹性都达到最大值,尔后随着压力的升高凝聚性和回弹性都降低。 当压力低于400MPa时,p-半乳糖苷酶和p-葡糖醛酸酶的活性较高,可以水解肌内蛋白多糖,导致含量降低;而当处理压力高于400MPa时,酶活力因钝化失活。总胶原蛋白和可溶性胶原蛋白的含量随着处理压力的升高而增加(P0.05),而不溶性胶原蛋白含量随压力的升高而降低。牛肉经高压处理后,结缔组织胶原蛋白中热溶性成分增多,溶解性提高(P0.05),对肉嫩度提高和质构改善具有促进作用。本研究中高压处理对胶原蛋白的热稳定性无显著影响。 当压力高于400MPa后,肌束膜和肌内膜发生断裂。牛半腱肌肉经高压处理后,肌纤维直径极显著降低(P0.05),肌内膜表面结构破裂,蜂窝状结构消失。胶原纤维结构呈紊乱化,并发生变性和聚集现象。长时间高压处理可导致胶原蛋白的明胶化转变,从而在一定程度上可使肉的嫩度提高。本研究中高压处理显著影响肌内结缔组织胶原纤维的组织结构和胶原蛋白的溶解性以及肉的品质特性。 综上所述,本研究中不同加工条件(加热、超声波、弱有机酸结合NaCl腌制和高压)对牛半腱肌肉胶原蛋白特性的影响主要体现在对其含量和溶解性、热稳定性、胶原纤维微观组织结构和机械强度以及相关酶和蛋白多糖的作用,而胶原蛋白上述特性的变化显著影响肉的嫩度等品质以及质构特性。


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