低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮對(duì)豬肉品質(zhì)的影響

王靜帆，黃峰，沈青山，溫彥濤，郭志剛，景曉亮，張春暉

低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮對(duì)豬肉品質(zhì)的影響

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2江蘇超悅農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇泰興 225400

明確不同低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮條件對(duì)豬肉持水性、嫩度等食用品質(zhì)的影響，從水分分布、肌纖維結(jié)構(gòu)及膠原蛋白溶解方面揭示其潛在機(jī)理，為應(yīng)用低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮加工豬肉提供理論基礎(chǔ)。以豬背最長(zhǎng)肌為試驗(yàn)材料，經(jīng)不同低溫（55℃和60℃）長(zhǎng)時(shí)（4、8和24 h）加熱處理后，檢測(cè)蒸煮損失、體積收縮率、低場(chǎng)核磁共振波譜、氫質(zhì)子成像、色差和剪切力，分析豬肉持水性、色澤和嫩度等品質(zhì)特征；通過組織切片觀察豬肉肌原纖維和結(jié)締組織的變化，分析蛋白質(zhì)表面疏水性和膠原蛋白含量及熱溶解性變化。隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)與溫度的升高，低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮處理對(duì)豬肉食用品質(zhì)的影響逐漸增大，破壞肌纖維結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)蛋白質(zhì)熱變性程度，具體表現(xiàn)為：蒸煮損失顯著增大（＜0.05），體積收縮變大，不易流動(dòng)水2弛豫時(shí)間左移（＜0.05），且含量顯著減少（＜0.05）。*值明顯增大（＜0.05），肌原纖維收縮，肌內(nèi)結(jié)締組織逐漸溶解，肌纖維結(jié)構(gòu)被破壞；蛋白質(zhì)表面疏水性增大（＜0.05）；膠原蛋白含量減少（＜0.05），溶解度增大。相對(duì)加熱時(shí)間而言，加熱溫度對(duì)肉品食用品質(zhì)和蛋白變性程度影響更為顯著，延長(zhǎng)加熱時(shí)間可在一定程度上降低這種影響。加熱溫度不同，肉品的縱向收縮率變化更為顯著，可能與不同溫度下膠原蛋白尤其是不溶性膠原蛋白變性程度不同有關(guān)。

豬肉；低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮；肌原纖維；肌內(nèi)結(jié)締組織；蛋白變性

0 引言

【研究意義】蒸煮是中式肉制品最常用的一種加工方法。中式傳統(tǒng)蒸煮通常在沸水中加熱30 min至2 h，這種熱加工方法存在肉制品水分損失高、出品率低的缺點(diǎn)，且易造成嫩度及色澤不佳。低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮（Low-temperature long-time cooking，LTLT cooking）通常指在50—65℃對(duì)原料肉進(jìn)行從幾小時(shí)到幾天不等的恒溫?zé)崽幚?，近年?lái)在肉品加工中應(yīng)用廣泛[1]。目前已有研究表明，低溫長(zhǎng)時(shí)烹飪能顯著改善肉制品嫩度、持水性及感官品質(zhì)，提高出品率[2]。探討55℃和60℃不同低溫長(zhǎng)時(shí)加熱條件下，肌纖維及結(jié)締組織蛋白變化情況對(duì)肉品品質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)的影響，揭示低溫長(zhǎng)時(shí)加熱對(duì)豬肉品質(zhì)的改善機(jī)理，為應(yīng)用低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮加工豬肉提供理論基礎(chǔ)。【前人研究進(jìn)展】有研究表明，低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，肉的持水性、嫩度、色澤等品質(zhì)的變化可能由肌原纖維結(jié)構(gòu)變化、肌纖維及結(jié)締組織中蛋白質(zhì)變性和水解等一系列復(fù)雜作用導(dǎo)致[2]。肌球蛋白是肌原纖維中主要組分之一，肌球蛋白熱穩(wěn)定性較差，其40℃即開始變性[3]。肌內(nèi)結(jié)締組織的主要組分是膠原蛋白，由原膠原分子通過共價(jià)交聯(lián)聚合而得[4]。加熱溫度升高至58℃左右，膠原蛋白熱變性，其結(jié)構(gòu)由完整的三螺旋結(jié)構(gòu)變?yōu)殡S機(jī)卷曲狀結(jié)構(gòu)（無(wú)定形）[5]。然而在低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，盡管未達(dá)到蛋白變性溫度，但是隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，有些蛋白質(zhì)含量也會(huì)逐漸降低。在常規(guī)加熱過程中，肌肉結(jié)構(gòu)的收縮主要分為兩階段，其中橫向收縮主要發(fā)生在40—60℃時(shí)，增大了肌纖維與肌內(nèi)膜之間的間隙，肌肉大量失水；60—70℃時(shí)肌內(nèi)結(jié)締組織（intramuscular connective tissue，IMCT）與肌纖維協(xié)同收縮造成肌肉縱向收縮，隨溫度升高，收縮作用增強(qiáng)，進(jìn)一步增大蒸煮損失[6]。低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮因溫度低造成的有限縱向收縮可能正是其較常規(guī)加熱蒸煮損失更少的原因[7]。目前，關(guān)于肌內(nèi)結(jié)締組織在加熱過程中的水分作用機(jī)制存在一定爭(zhēng)議。有學(xué)者認(rèn)為蛋白變性使肌原纖維結(jié)構(gòu)的硬度增加及膠原纖維收縮，對(duì)肌纖維中的水分產(chǎn)生一種擠出作用，導(dǎo)致了蒸煮損失的形成，降低了肉的嫩度[8]；但是也有學(xué)者認(rèn)為肌內(nèi)結(jié)締組織可以在一定程度上防止肌纖維水分的蒸發(fā)和外滲，即結(jié)締組織含量越豐富的肌肉，其持水力也越強(qiáng)[1]，且有研究表明在59℃時(shí)，肌束膜溶解凝膠化，有助于提高肉制品的保水作用[9]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】雖然近年來(lái)關(guān)于低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮的研究十分廣泛，但是不同加熱條件下，肌肉微觀結(jié)構(gòu)如肌纖維及肌內(nèi)結(jié)締組織的變化對(duì)肉品持水性等品質(zhì)的影響機(jī)制尚不完全明確。關(guān)于膠原蛋白變性溫度前后，低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，豬肉蛋白質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)及持水性等品質(zhì)變化的相關(guān)研究工作仍需進(jìn)一步開展。【擬解決的關(guān)鍵問題】結(jié)合前人研究基礎(chǔ)[10]及預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，基于57℃開始出現(xiàn)膠原纖維收縮[11]，不同加熱時(shí)間豬肉肌纖維及結(jié)締組織變性情況不同[12]，本研究以豬背最長(zhǎng)肌（）為研究對(duì)象，選取55℃和60℃為不同加熱溫度，4、8和24 h為不同加熱時(shí)間，研究肉制品持水性等品質(zhì)、結(jié)構(gòu)、肌纖維及結(jié)締組織蛋白變性情況，為應(yīng)用低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮加工豬肉提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2019年在農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料：購(gòu)于北京幸福榮耀超市（農(nóng)大南路店），取6頭4℃條件下冷卻24 h的豬左側(cè)胴體的背最長(zhǎng)?。s2.5 kg）。

試劑：天狼猩紅染色試劑盒，北京中科萬(wàn)邦生物科技有限公司；磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、無(wú)水乙醇、二甲苯、氯胺T、一水檸檬酸、乙酸鈉等（均為分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；溴酚藍(lán)，美國(guó)Amersco公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MesoMR23-060H-I低場(chǎng)核磁共振分析及成像系統(tǒng)，上海紐邁電子科技有限公司；CR-400色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司；T6紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TESTO735型溫度儀，德國(guó)德圖儀器有限公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；RW20數(shù)顯形頂置式均質(zhì)機(jī)，德國(guó)艾卡儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備 6條豬背最長(zhǎng)肌去除可見脂肪及結(jié)締組織，使用前在4℃條件下平衡30 min，分割前用廚房用紙擦干，每條背最長(zhǎng)肌均切出6塊75 g左右的肉塊，放入聚乙烯蒸煮袋中抽真空。將肉塊對(duì)應(yīng)放入不同加熱溫度55℃和60℃的水浴鍋中，加熱4、8和24 h，每個(gè)處理為6塊肉樣，加熱結(jié)束后的肉塊在冰水中浸泡5 min以終止反應(yīng)。

1.3.2 蒸煮損失的測(cè)定 蒸煮前擦干肉塊表面水分并準(zhǔn)確稱重（精確至0.01 g），蒸煮完成終止反應(yīng)后，輕輕擦干肉樣表面水分并準(zhǔn)確稱重。按照如下公式計(jì)算肉樣的蒸煮損失率。

式中，1為蒸煮前肉樣質(zhì)量（g），2為蒸煮后肉樣質(zhì)量（g）。

1.3.3 剪切力的測(cè)定 參考Wang等[13]的方法，將蒸煮后的肉樣順肌纖維方向切成1 cm×1 cm×4 cm大小的肉條，4℃靜置過夜，以TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行測(cè)定。探頭型號(hào)BSW，探測(cè)器從阻力點(diǎn)降低25 mm，測(cè)前速度5 mm?s-1，進(jìn)刀速度10 mm?s-1，測(cè)后速度10 mm?s-1，每塊肉樣至少平行測(cè)量3次，結(jié)果為6塊肉樣重復(fù)測(cè)量結(jié)果的平均值。

1.3.4 色澤的測(cè)定 用CR-400色差儀測(cè)定肉樣中心的亮度值*、紅度值*和黃度值*。每塊肉樣平行測(cè)定5次，結(jié)果為6塊肉樣重復(fù)測(cè)量結(jié)果的平均值。參照WANG等[14]的方法，總色差按照如下公式計(jì)算。

1.3.5 體積收縮率的測(cè)定 體積收縮率的測(cè)定參照KONG等[15]的方法，并稍作修改。肉樣的長(zhǎng)度a、寬度b和高度c均通過Image-Pro Plus 6.0軟件進(jìn)行測(cè)量。

式中，1、1和1分別為蒸煮前肉樣的長(zhǎng)度、寬度和高度（cm）；2、2和2分別為蒸煮后肉樣的長(zhǎng)度、寬度和高度（cm）?？v向?yàn)轫樇±w維方向；橫向?yàn)榇怪庇诩±w維方向。

1.3.6 水分分布及組成測(cè)定 參照WANG等[14]的方法，使用低場(chǎng)核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）分析系統(tǒng)測(cè)定T弛豫時(shí)間，采用CPMG脈沖序列進(jìn)行波譜測(cè)定。測(cè)定條件如下：共振頻率，23.39 MHz；采樣頻率，286.1954 kHz；采樣點(diǎn)數(shù)384 996；重復(fù)時(shí)間3 000 ms；回波個(gè)數(shù)2 000；90脈沖時(shí)間為17 μs；180脈沖時(shí)間為35 μs；累加次數(shù)為4次。反演得到2反演圖譜。

1.3.7 氫質(zhì)子密度成像測(cè)定（magnetic resonance imaging，MRI） 將試驗(yàn)樣品放入永磁場(chǎng)的射頻線圈中心，使用低場(chǎng)核磁共振分析及成像系統(tǒng)測(cè)定樣品的氫質(zhì)子密度，分析水分的空間分布情況。采用MSE成像序列進(jìn)行測(cè)定，主要參數(shù)設(shè)置為：中心頻率23.319 MHz，回波時(shí)間20 ms，重復(fù)時(shí)間3 000 ms，視野寬度為：橫向50 mm，縱向50 mm，重復(fù)掃描4次。經(jīng)過濾波處理及偽彩處理得到最終圖像。

1.3.8 組織結(jié)構(gòu)觀察 參照LI等[16]的方法，采用天狼星紅染色法對(duì)肉樣切片進(jìn)行組織學(xué)觀察，取樣后，將組織放入包埋模中，進(jìn)行梯度乙醇（70%、80%、90%、95%、100%）脫水，二甲苯透明后，浸蠟包埋，冷凍切片后進(jìn)行4 μm切片，烤片后按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行天狼星紅染色，倒置顯微鏡下觀察。

1.3.9 蛋白質(zhì)表面疏水性測(cè)定 參照MITRA等[17]的方法，取2 g肉樣加入20 mL的20 mmol?L-1磷酸緩沖液（pH 6），用高速均質(zhì)機(jī)在20 600 r/min下均質(zhì)30 s，雙縮脲法測(cè)定均質(zhì)后樣品蛋白濃度，用磷酸緩沖液將蛋白濃度調(diào)整為5 mg?mL-1。取1 mL稀釋后的蛋白溶液加入200 μL的溴酚藍(lán)（BPB，1 mg?mL-1）溶液，充分混合。以磷酸緩沖液中直接加入BPB溶液作為對(duì)照組。對(duì)照組和樣品組均置于室溫下震蕩10 min，然后在4℃條件下離心（2 000×）15 min。取上清液以磷酸緩沖液稀釋10倍，磷酸鹽緩沖液為空白，在595 nm處測(cè)定吸光度。以結(jié)合態(tài)BPB為指標(biāo)測(cè)定表面疏水性。

式中：（control）為空白組吸光度；（sample）為樣品組吸光度。

1.3.10 膠原蛋白含量及熱溶解性測(cè)定 參照STARKEY等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定?？偰z原蛋白含量：分別取冷凍干燥的肉樣粉末0.1 g，加入3 mL 3.5 mmol?L-1H2SO4，在105℃烘箱中消化16 h。消化后的樣品加水至50 mL后過濾。取1 mL濾液加入3.75 mL水和0.25 mL 1.5 mol?L-1NaOH。取0.5 mL溶液測(cè)定羥脯氨酸含量。

熱溶性膠原蛋白含量：分別取冷凍干燥的肉樣粉末1.5 g，加入10 mL蒸餾水后，80℃水浴加熱2 h，加熱過程中每30 min振蕩一次。加熱后的樣品在室溫下振蕩（1 500×）15 min后過濾。上清液中加入3 mL 3.5 mmol?L-1H2SO4，在105℃烘箱中消化16 h，消化后的樣品加水至10 mL。1 mL稀釋后的樣品加入1 mL NaOH，取0.5 mL溶液測(cè)定羥脯氨酸含量。

羥脯氨酸含量的測(cè)定：0.5 mL待測(cè)溶液中加入0.25 mL氧化劑（50 mmol?L-1氯胺T，156 mmol?L-1一水檸檬酸，375 mmol?L-1NaOH，661 mmol?L-1乙酸鈉溶于29%正丙醇）混勻后室溫下放置20 min，然后加入0.25 mL顯色劑（246 mmol?L-1對(duì)二甲氨基苯甲醛溶于35%高氯酸和65%異丙醇）。樣品混勻后在60℃水浴中保溫15 min。加熱結(jié)束后流水冷卻3 min以終止反應(yīng)，在558 nm處測(cè)定吸光度。

式中，為羥脯氨酸含量（μg）；為取樣質(zhì)量（g）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)利用IBM SPSS Statistics 19統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行顯著性分析（＜0.05），不同加熱時(shí)間處理組間采用鄧肯氏多重比較分析法，不同加熱溫度處理組間采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析法，除特殊說(shuō)明外，指標(biāo)測(cè)定均為6次重復(fù)測(cè)定結(jié)果，表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。

2 結(jié)果

2.1 不同加熱處理對(duì)肉品品質(zhì)的影響

2.1.1 蒸煮損失 由圖1可知，在相同加熱時(shí)間下，55℃組肉樣蒸煮損失率均顯著低于60℃組（＜0.05）。在相同加熱溫度下，隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，肉樣蒸煮損失均呈增加趨勢(shì)。與加熱時(shí)間4 h組相比，24 h組蒸煮損失顯著增大（＜0.05）。

不同大寫字母表示相同加熱時(shí)間下，不同加熱溫度之間差異顯著（P＜0.05）；不同小寫字母表示相同加熱溫度下，不同加熱時(shí)間之間差異顯著（P＜0.05）。下同

2.1.2 剪切力 剪切力變化主要受肌纖維和肌內(nèi)結(jié)締組織蛋白的變性收縮影響[19-20]。豬肉加熱時(shí)肌節(jié)收縮導(dǎo)致水分流出，剪切力因此增加，嫩度降低[9]。本試驗(yàn)中，隨著蒸煮損失增加，剪切力未產(chǎn)生顯著變化（圖2），可能是由于加熱導(dǎo)致肌內(nèi)結(jié)締組織溶解，含量降低，溶解性增強(qiáng)。

圖2 不同加熱處理對(duì)豬肉剪切力的影響

2.1.3 色澤 色澤是肉制品重要的食用品質(zhì)之一，肉品的色澤與其持水性具有一定的相關(guān)性[9]，可以反應(yīng)肉制品的熟度[21]。由表1可知，加熱溫度和時(shí)間對(duì)肉制品的色澤有重要影響。在相同加熱時(shí)間條件下，60℃組樣品*值均顯著高于55℃組（＜0.05），*值越高說(shuō)明肉色越黃。*值升高可能是由脂肪氧化和蛋白變性導(dǎo)致[22]，這與蛋白表面疏水性的結(jié)果一致。

表1 不同加熱處理對(duì)豬肉色澤的影響

同一行中不同大寫字母表示相同加熱時(shí)間下，不同加熱溫度之間差異顯著（＜0.05）；不同小寫字母表示相同加熱溫度下，不同加熱時(shí)間之間差異顯著（＜0.05）。下同

Different capital letters indicate significantly differences among different heating temperatures and the same heating time (＜0.05); Different lowercase letters indicate significantly differences among same heating temperature and different heating time (＜0.05). The same as below

2.1.4 體積收縮率 由圖3可知，較加熱溫度而言，加熱時(shí)間對(duì)縱向收縮率的影響更大，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，60℃組縱向收縮率（順肌纖維方向）顯著增加（＜0.05）。加熱過程中，與蒸煮損失結(jié)果一致，體積收縮主要發(fā)生在加熱前期；且與橫向收縮相比，縱向收縮變化更為顯著。

2.1.5 水分分布及組成 不同溫度-時(shí)間組合下肉樣的水分分布和組成如表2所示。通過低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以定量分析肌肉中的結(jié)合水（21）、不易流動(dòng)水（22）和自由水（23）的水分分布和組成[23]。2弛豫時(shí)間表示氫質(zhì)子在肉樣中所處環(huán)境，積分面積表示肉樣在相應(yīng)弛豫時(shí)間段的信號(hào)量。從顯著性分析結(jié)果來(lái)看，加熱溫度對(duì)水分組成和分布的影響大于加熱時(shí)間。與55℃組相比，60℃組弛豫時(shí)間22顯著減?。ǎ?.05），這可能與不同溫度下加熱過程中肌原纖維蛋白質(zhì)的熱變性程度不同有關(guān)。

圖3 不同加熱處理對(duì)豬肉體積收縮率的影響

表2 不同加熱處理下肉品水分分布和組成

2.2 不同加熱處理對(duì)肉品結(jié)構(gòu)影響

2.2.1 肉品水分分布 通過核磁共振成像技術(shù)將氫質(zhì)子信號(hào)轉(zhuǎn)換為氫質(zhì)子密度加權(quán)偽彩圖，可以直觀反應(yīng)水分在肉樣中的空間分布情況。圖譜中的藍(lán)色區(qū)域代表氫質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)度較低，代表結(jié)合水；紅色區(qū)域代表氫質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)度較高，代表不易流動(dòng)水和自由水[24]。由圖4可知，相同溫度下，加熱至8 h時(shí)，紅褐色大幅度減少，表明在低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮的前期，豬肉水分流失更為嚴(yán)重，不易流動(dòng)水和自由水大量流失，與失水形成蒸煮損失主要發(fā)生在加熱前期結(jié)果一致。

圖4 不同加熱處理肉樣的氫質(zhì)子密度成像測(cè)定

2.2.2 組織結(jié)構(gòu)變化 天狼星紅染色結(jié)果如圖5所示。天狼星紅染色法將肌內(nèi)結(jié)締組織染為紅色，較粗的為肌束膜，包裹在肌纖維外層的為肌內(nèi)膜。相同加熱溫度下，隨著加熱時(shí)間延長(zhǎng)，肉樣中肌原纖維收縮，肌纖維直徑減小，肌纖維之間的空隙也逐漸增大，這與體積收縮率的結(jié)果相一致。相同加熱時(shí)間下，60℃組的肌內(nèi)結(jié)締組織的溶解現(xiàn)象更明顯（圖5）。

2.3 不同加熱組合處理對(duì)肉品蛋白質(zhì)變性影響

2.3.1 蛋白質(zhì)表面疏水性 蛋白質(zhì)表面疏水性是常用的測(cè)量蛋白變性程度的指標(biāo)，溴酚藍(lán)與疏水基團(tuán)定向結(jié)合，結(jié)合態(tài)溴酚藍(lán)含量越高，即蛋白質(zhì)的表面疏水性越高，變性越嚴(yán)重。由圖6可知，蛋白表面疏水性受加熱時(shí)間和溫度的顯著影響（＜0.05）。加熱4 h和8 h時(shí)，60℃組顯著高于55℃組（＜0.05），加熱24 h時(shí)，60℃組與55℃組蛋白質(zhì)表面疏水性無(wú)顯著性差異。

圖5 不同加熱處理肉樣的組織切片

2.3.2 膠原蛋白含量及熱溶解性 由表3可知，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，肉制品中總膠原蛋白含量顯著減少（＜0.05），熱溶性膠原蛋白含量顯著增加（＜0.05），膠原蛋白的溶解度逐漸增加，而8 h組與24 h組則無(wú)顯著差異，這與蒸煮損失主要形成于加熱前期的結(jié)果一致。加熱前期，60℃組總膠原蛋白含量顯著低于55℃組，表明在加熱前期，溫度對(duì)膠原蛋白變性的影響較大；而24 h組則無(wú)顯著差異，表明通過延長(zhǎng)加熱時(shí)間，可以降低總膠原蛋白含量對(duì)肉制品持水性、嫩度等品質(zhì)的影響。

圖6 不同加熱處理對(duì)蛋白質(zhì)表面疏水性的影響

表3 不同加熱處理對(duì)膠原蛋白的影響

3 討論

3.1 加熱處理影響肉品持水性

蛋白質(zhì)在低溫長(zhǎng)時(shí)加熱過程中發(fā)生熱變性，肌纖維及肌內(nèi)結(jié)締組織收縮，體積收縮增大，部分可溶性蛋白和水分以蒸煮損失形式滲出[25]，肉品持水性下降。在低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，蛋白質(zhì)受熱變性，分子構(gòu)象發(fā)生變化，蛋白質(zhì)亞基之間的氫鍵斷裂，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)舒展，起初包裹在內(nèi)部的疏水殘基暴露出來(lái)[26]，降低了蛋白質(zhì)的水合能力，表面疏水性逐漸增高，蛋白質(zhì)變性程度增加。肌內(nèi)結(jié)締組織中的膠原蛋白發(fā)生不可逆的改變，由于氫鍵斷裂，蛋白質(zhì)和水分的相互作用降低，肌原纖維結(jié)構(gòu)變得松散，熱溶解性逐漸增大，膠原纖維收縮，肌纖維直徑減小，肌肉發(fā)生體積收縮，尤其是縱向收縮，從而增加肌原纖維內(nèi)的水分流失[20]。核磁共振分析結(jié)果與蛋白質(zhì)變性情況一致，即蛋白質(zhì)的熱收縮將主要存在于肌原纖維間隙中的不易流動(dòng)水?dāng)D出[27]，所以MRI圖中肉樣中的紅色區(qū)域逐漸減少，不易流動(dòng)水含量減少，22減??；由于水-蛋白質(zhì)氫鍵鍵能較大而滯留的不易流動(dòng)水中，氫質(zhì)子受束縛較大，自由度較小，所以22左移減小。由于蛋白質(zhì)熱變性，肌纖維結(jié)構(gòu)被破壞，體積收縮加劇，蒸煮損失逐漸增大，肉品持水性下降。

本研究中加熱溫度對(duì)肉制品蒸煮損失的影響大于加熱時(shí)間，55℃與60℃組間蒸煮損失的差異可能與膠原蛋白的變性主要發(fā)生在57℃有關(guān)[2]。當(dāng)加熱溫度處于50—60℃時(shí)，隨著溫度的升高，肌纖維直徑顯著減小，肌纖維的橫向收縮更明顯；而當(dāng)加熱溫度高于60℃時(shí)，順肌纖維方向的收縮較為顯著，這可能與肌球蛋白和膠原蛋白的變性溫度不同有關(guān)，肌球蛋白的變性溫度為50—60℃，膠原蛋白的變性溫度為60—70℃[5,27]。60℃組蛋白變性程度更大，肉樣組織結(jié)構(gòu)受損更嚴(yán)重。加熱后期，55℃組的肉樣結(jié)構(gòu)完整性更好，持水性也更強(qiáng)，表明完整的肌束膜結(jié)構(gòu)可以在一定程度上降低肉樣的汁液損失。

失水形成蒸煮損失的過程主要集中在前4 h，這與CHRISTENSEN等[11]和ZIELBAUER等[7]的研究結(jié)果一致。可能是由于肉制品的溫度上升主要在前4 h，達(dá)到蛋白質(zhì)的熱變性溫度，蛋白表面疏水性增加，肌內(nèi)結(jié)締組織熱溶解性增強(qiáng)，肌內(nèi)結(jié)締組織收縮，蒸煮損失增大?？偰z原蛋白含量的減少，可能與加熱過程中蒸煮損失的增大有關(guān)[28]；熱溶性膠原蛋白含量的增大，可能與膠原蛋白受熱變性不斷降解有關(guān)。研究結(jié)果表明，在加熱過程中熱不溶性膠原蛋白對(duì)肉制品的持水性等品質(zhì)的影響可能更大。而隨加熱時(shí)間延長(zhǎng)，不同溫度下蛋白質(zhì)變性情況逐漸相同，即在低溫長(zhǎng)時(shí)加熱過程中，延長(zhǎng)加熱時(shí)間可以改善較低溫度加熱下蛋白變性不完全的影響。

3.2 加熱處理影響肉品剪切力和色澤

在本研究中，剪切力先上升后下降。剪切力的上升主要是由肌內(nèi)結(jié)締組織的熱收縮導(dǎo)致[29]；剪切力的下降則是由于當(dāng)加熱溫度處于55—65℃時(shí)，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，肌球蛋白發(fā)生解離，肌纖維強(qiáng)度逐漸減弱[20]；膠原蛋白變性，原膠原分子間的氫鍵發(fā)生斷裂，肌束膜和肌內(nèi)膜等肌內(nèi)結(jié)締組織完整性被破壞，并逐漸溶解。在低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，加熱時(shí)間及溫度對(duì)肉制品的嫩度均無(wú)顯著影響。優(yōu)化低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮加工參數(shù)時(shí)，可以從微生物安全角度對(duì)肉制品進(jìn)行評(píng)估調(diào)控，進(jìn)而適當(dāng)降低加熱溫度以提高肉制品的出品率。在蒸煮過程中，膠原蛋白的熱變性與肉制品的嫩度等品質(zhì)均相關(guān)。較55℃而言，60℃組熱溶性膠原蛋白含量無(wú)顯著差異，而膠原蛋白溶解度逐漸增加，這與PURSLOW[28]提出的觀點(diǎn)一致，即肌內(nèi)結(jié)締組織中的膠原蛋白分為兩部分，一部分對(duì)熱較為敏感，另一部分熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。

色澤是影響消費(fèi)者滿意度的重要指標(biāo)之一，與持水性有一定相關(guān)性，肉樣中水分分布結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響肉樣中的光學(xué)散射，進(jìn)而影響肉品的色澤[9]。*值與肉樣的結(jié)構(gòu)特征具有一定的相關(guān)性，*值和*值的變化主要與肌紅蛋白的狀態(tài)有關(guān)，結(jié)構(gòu)蛋白熱變性使肌纖維直徑減小、肌節(jié)收縮、粗細(xì)肌絲重疊部分增加，導(dǎo)致光在肉樣中的散射值增加，即亮度值增加[9]。蛋白變性情況對(duì)色澤也有影響，隨著溫度升高，肉樣中的肌紅蛋白受熱變性，3種肌紅蛋白中，高鐵肌紅蛋白比例略有增加；氧合肌紅蛋白比例顯著減少，肉品顏色發(fā)生改變[29-30]。

4 結(jié)論

1）豬肉在55、60℃低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，蒸煮損失、體積收縮率增大，不易流動(dòng)水含量減少，肌纖維及肌內(nèi)結(jié)締組織被破壞，肌原纖維收縮，肌內(nèi)結(jié)締組織逐漸溶解，蛋白變性，表面疏水性逐漸增高，膠原蛋白含量減少，熱溶解度逐漸增強(qiáng)。

2）肉制品的水分流失及蛋白質(zhì)熱變性的顯著變化主要集中在加熱前期，加熱溫度對(duì)肉品食用品質(zhì)和蛋白變性程度影響更為顯著（與55℃組相比，60℃組蒸煮損失、體積收縮率、*值更大，22和22顯著減少）?？梢赃M(jìn)一步研究?jī)煞N溫度下膠原蛋白變性情況差異對(duì)肉品食用品質(zhì)的影響。

3）低溫長(zhǎng)時(shí)蒸煮過程中，膠原蛋白含量減少，熱溶解性逐漸增加；加熱時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)改善較低溫度下蛋白質(zhì)變性不完全的情況，降低肌內(nèi)結(jié)締組織對(duì)肉品持水性、嫩度的影響?？梢赃M(jìn)一步研究肌內(nèi)結(jié)締組織不同含量樣品及熱不溶性膠原蛋白對(duì)肉品品質(zhì)的影響。

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The Influence of Low-Temperature and Long-Time Cooking on the Quality of Pork Products

WANG JingFan1, HUANG Feng1, SHEN QingShan1, WEN YanTao2, GUO ZhiGang2, JING XiaoLiang2, ZHANG ChunHui1

1Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2Jiangsu Chaoyue Agricultural Development Co. LTD, Taixing 225400, Jiangsu

【】The objective of this study was to investigate the effect of low-temperature and long-time (LTLT) cooking on water holding capacity (WHC) and tenderness of pork. It was expected to illustrate the potential mechanism for the change of moisture distribution, muscle fiber structure, and collagenolysis of the LTLT cooked pork, so as to provide a scientific basis for the actual industrial application. 【】The porkwas used as experimental material which was boiled at different low-temperature (55℃ and 60℃) for long-time (4 h, 8 h, and 24 h) respectively. The quality characteristics of LTLT cooked pork, including WHC, color and tenderness, were analyzed by cooking loss rate, area shrinkage, low field nuclear magnetic resonance (LF-NMR), magnetic resonance imaging (MRI), color, and Warner-Bratzler shear force. The structural changes of myofibrils and connective tissue were observed by histological analysis. Then the surface hydrophobicity, collagen content, and its thermal solubility were analyzed.【】With the increasing of heating time and temperature, the influence of LTLT cooking on the quality of pork products and the protein denaturation increased. The muscle fiber structure was damaged during heating. Specifically, the cooking loss rate and area shrinkage ratio increased significantly (＜0.05);LF-NMR and MRI analysis demonstrated that the transverse relaxation time (22) and peak area (22) decreased markedly (＜0.05); the* value increased (＜0.05). The shrinkage of myofibrils and collagen fibers in the perimysium dissolving occurred, the surface hydrophobicity enhanced significantly (＜0.05). The content of collagen decreased observably (＜0.05), while heat solubility increased.【】Compared with heating time, heating temperature had more significant effects on meat quality and protein denaturation, and these effects could be alleviated by extending the heating time. At different heating temperatures, the difference in the longitudinal shrinkage ratio was more significant, which might be caused by different denaturation of collagen, especially the insoluble collagen.

pork; low-temperature long-time cooking; myofiber; connective tissue; protein denaturation

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.017

2020-06-19；

2020-10-14

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（Y2020CG08）

王靜帆，E-mail：wangjingfansnnu3@163.com。通信作者張春暉，E-mail：dr_zch@163.com

（責(zé)任編輯 趙伶俐）