?？颂m,左惠心,余群力,*,韓 玲，趙索南,石紅梅

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070; 2.青海省海北州畜牧獸醫(yī)科研所,青海海北 812200; 3.甘南州畜牧科學研究所,甘肅合作 747000)

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不同保水性牦牛肉品質(zhì)比較及肌原纖維蛋白凝膠特性分析

牛克蘭1,左惠心1,余群力1,*,韓 玲1，趙索南2,石紅梅3

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070; 2.青海省海北州畜牧獸醫(yī)科研所,青海海北 812200; 3.甘南州畜牧科學研究所,甘肅合作 747000)

為探討宰后不同保水性牦牛肉品質(zhì)及肌原纖維蛋白凝膠特性變化,本實驗利用聚類分析選取低汁液損失率組(n=6)(汁液損失率<1.5%)和高汁液損失率組(n=10)(汁液損失率≥1.5%),比較兩組品質(zhì)和蛋白凝膠特性。結(jié)果表明:保水性差的牦牛肉宰后pH較低,CIEL*較高,CIEa*較低,總蛋白和肌原纖維蛋白更易變性。牦牛肉肌原纖維蛋白凝膠硬度及保水性在pH7.0,離子強度0.6 mol/L,溫度70 ℃下最優(yōu),且保水性好的肌肉凝膠硬度和保水性更佳?？傊?水分可顯著的改善牦牛肉品質(zhì)及肉糜蛋白的凝膠特性。

牦牛肉,保水性,品質(zhì),肌原纖維蛋白,凝膠特性

牦牛是我國特有的優(yōu)勢畜種,常年生長在高海拔、低氣壓、水質(zhì)礦化度高、低污染的天然草場上,具有肉質(zhì)鮮美、高蛋白、低脂肪、低熱量等特性,是人類當前需求的天然綠色食品之一[1],是中國最重要畜牧業(yè)資源中的一種,驅(qū)動著很多重大的科學研究與資源管理。近年來,它的各種加工產(chǎn)品成為民眾家庭餐桌市場的新寵。因此開發(fā)其潛在利用價值具有重大意義。

鮮肉制品加工特性及其影響因素的研究越來越受到許多學者的青睞。Sun等[2]指出肌肉中的水分,蛋白含量,pH是影響其產(chǎn)品質(zhì)量特性的重要因素。Huff等[3]認為鮮肉中保持水分的能力(Water holding capacity,WHC)是原料肉及其加工產(chǎn)品最重要的質(zhì)量特性之一。黃明杰等[4]指出水分的高低直接會影響肉制品的質(zhì)地、嫩度、切片性、彈性、口感、出品率等質(zhì)量指標,也影響了肉類企業(yè)的經(jīng)濟效益。萬發(fā)春[5]認為保水性好的牛肉加工后產(chǎn)量較高、色澤好,而保水性差會導致牛肉營養(yǎng)成分流失、熟調(diào)食品發(fā)干乏味、適口性變差且食用價值低。然而,肌肉中保水性的研究還很缺乏,因此在牦牛肉中繼續(xù)探討是有必要的。另外,肉糜蛋白受熱形成的凝膠會決定產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)構(gòu)、黏著力及保水性等特性。杜杰等[6]指出肉糜蛋白凝膠粘彈性,保水性會嚴重影響牛排等調(diào)理制品的品質(zhì)。如何改善肉制品的凝膠品質(zhì)是肉類工業(yè)研究的重要課題。朱君[7]探討了膳食纖維對肌原纖維蛋白凝膠及香腸性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)一定量的膳食纖維添加可提高豬肉肌原纖維蛋白凝膠的硬度和保水性。Takahashi等[8]探討了各種蛋白酶抑制劑對方頭魚魚糜凝膠形成能力的影響,發(fā)現(xiàn)魚糜差的凝膠形成能力除了與環(huán)境及加工條件有關(guān),還重要是蛋白大量降解的結(jié)果,熱激活內(nèi)源性蛋白酶促進蛋白質(zhì)水解甚至會導致凝膠劣化。然而,目前針對凝膠特性研究報道在魚類豬肉類較多,有關(guān)牦牛肉肌原纖維蛋白凝膠特性研究還鮮見報道,尤其是水分對研發(fā)新型牦牛肉蛋白產(chǎn)品影響的研究仍是一片空白。因此,本實驗通過比較不同保水性牦牛肉汁液損失,pH,肉色,蛋白溶解性及不同因素(pH,離子強度,溫度)下肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性,來揭示水分在牦牛肉制品加工中的重要性,以期為各種牦牛肉制品加工提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗肉樣 采自青海百德食品有限公司。在屠宰場隨機選取4～6歲健康無病、體重300 kg牦牛16頭,按照《牛屠宰操作規(guī)程》[9]進行屠宰,采背最長肌去除表面脂肪、筋腱、污血等雜物,一部分現(xiàn)場測定,另一部分液氮保存運往實驗室,-80 ℃的冰箱保存,待測。

XHF-D型高速分散器內(nèi)切式勻漿儀 浙江寧波新芝生物科技股份有限公司;TA.XT Express型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司;TXF200-S12型可編程恒溫循環(huán)水浴 英國Grant公司;756P型紫外-可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司;TGL-16M型高速臺式冷凍離心機 長沙湘儀有限公司;pH S2-25型酸度計 上海雷磁公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 加壓失水率 采用經(jīng)Franco等[10]改進的加壓濾紙法測定。用取樣器取10 g成熟肉樣,準確稱取其質(zhì)量W1,用雙層紗布將肉樣包裹,并在肉樣上下各墊18層濾紙,然后置于鋼環(huán)式膨脹壓縮儀平臺上,加壓35 kg,保持此壓力5 min后,立即稱質(zhì)量W2,按公式(1)計算加壓失水率。

加壓失水率(%)=(W1-W2)/W1×100

式(1)

式中:W1指壓前肉樣質(zhì)量(g);W2指壓后肉樣質(zhì)量(g)。

1.2.2 蒸煮損失率 取肉樣稱質(zhì)量m1,然后放入蒸煮袋并密封,恒溫水浴,待肉樣中心溫度達70 ℃并保持20 min,取出冷卻至室溫,稱質(zhì)量m2,按式(2)計算蒸煮損失率。

蒸煮損失率(%)=(m1-m2)/m1×100

式(2)

式中:m2指蒸煮后的肉樣質(zhì)量(g);m1指蒸煮前的肉樣質(zhì)量(g)。

1.2.3 滴水損失率 參照Bowker[11]相應(yīng)的方法測定。剪取10 g左右的牦牛背最長肌肉樣,拿回型針和絲線將肉樣吊在聚氯乙烯袋并系緊袋口,懸掛于0～4 ℃冰箱24 h后,用濾紙吸去肉樣表面水分稱重,并按式(3)計算滴水損失率。

滴水損失率(%)=(m1-m2)/m1×100

式(3)

式中:m2指懸掛24 h后的肉樣質(zhì)量(g);m1指冷卻結(jié)束后肉樣的初始質(zhì)量(g)。

1.2.4 貯藏損失 參照Aaslyng[12]相應(yīng)的方法測定。取鮮肉樣稱其質(zhì)量m1,裝入聚氯乙烯袋,然后在4 ℃條件下貯藏一定的時間稱其質(zhì)量m2,并按式(4)計算貯藏損失率。

貯藏損失率(%)=(m1-m2)/m1×100

式(4)

式中:m2指貯藏后的肉樣質(zhì)量(g);m1指貯藏前肉樣的初始質(zhì)量(g)。

1.2.5 pH和肉色 用便攜式pH計,直接插入牦牛胴體背最長肌肉樣進行測定,每塊肉樣重復三次,記錄數(shù)據(jù)。用色差儀測定肉樣的CIEL*(亮度)、CIEa*(紅度)、CIEb*(黃度),平行測定3次,求其平均值。

1.2.6 蛋白質(zhì)溶解性 肌漿蛋白質(zhì)溶解性:參照Joo等[13]的方法測定。1 g肉樣加10 mL冰冷的0.025 mol/L磷酸鉀緩沖液(pH7.2),冰浴條件下10000 r/min勻漿20 s,勻漿3次,4 ℃搖動抽提12 h。1500 r/min離心20 min,上清液用雙縮脲法測定蛋白含量。

總蛋白質(zhì)溶解性:1 g肉樣加20 mL冰冷的1.1 mol/L碘化鉀在0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液(pH7.2),冰浴條件下10000 r/min勻漿20 s,勻漿3次,4 ℃搖動抽提12 h。1500 r/min離心20 min,上清用雙縮脲法測定。肌原纖維蛋白質(zhì)溶解性為總蛋白溶解性與肌漿蛋白質(zhì)溶解性的差值。

1.2.7 肌原纖維蛋白提取 肌原纖維蛋白提取參考Xiong等[14]的方法。具體操作過程為:樣品于4 ℃下解凍后,加入8倍體積的分離緩沖液A(0.1 mol·L-1KCl,10 mmol·L-1K2HPO4,2 mmol·L-1MgCl2,l mmol·L-1乙二醇雙(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA),pH7.0)高速勻漿30 s,于4 ℃下2000×g離心15 min,重復以上步驟2次,得到粗肌原纖維蛋白。再用4倍體積分離緩沖液B(0.1 mol·L-1NaCl,1 mmol/L NaN3)溶液勻漿2000×g離心15 min,重復以上步驟2次,得到純肌原纖維蛋白。48 h內(nèi)用完。蛋白質(zhì)濃度采用雙縮脲法測定,牛血清白蛋白作為標準蛋白。

1.2.8 熱誘導凝膠制備 將提取出肌原纖維蛋白沉淀溶于一定量的不同濃度NaCl磷酸鹽緩沖液,調(diào)整蛋白質(zhì)濃度40 mg·mL-1。用1 mol·L-1NaOH或HCl將體系調(diào)整至實驗所需pH,分裝離心管中,置于水浴中加熱,由25 ℃以1 ℃·min-1線性分別升溫至55、60、65、70、75 ℃,保溫20 min使之形成凝膠,冷卻后存放于4 ℃冰箱過夜,待測其他指標。

1.2.9 凝膠保水性測定 熱誘導凝膠的保水性的測定參照Kocher[15]的方法,凝膠保水性按公式(5)計算。

WHC(%)=(W1-W)/(W2-W)×100

式(5)

式中:W1為離心管+除去水分后凝膠的質(zhì)量(g);W2為離心管+含水分的凝膠的總質(zhì)量(g);W為離心管的質(zhì)量(g)。

1.2.10 凝膠彈性測定 將肌原纖維蛋白凝膠樣品從4 ℃取出在室溫下平衡30 min,使用質(zhì)構(gòu)分析儀測定其硬度。測定前吸去樣品表面水分。參數(shù)設(shè)定:探頭為P/50,測前速度1.0 mm·s-1,測試速度0.5 mm·s-1,測后速度1.0 mm·s-1,壓縮比:50%,觸發(fā)力為auto,數(shù)據(jù)獲取速率200 PPs[16]。

1.2.11 不同因素下肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的測定 測定不同pH(5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5)、離子強度(NaCl濃度分別為 0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mol/L)、熱誘導溫度(55、60、65、70、75 ℃)下兩組肉肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性,觀察其變化。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

每次實驗3個平行樣,重復測定3次,結(jié)果取平均值。用Microsoft Office 2007的Excel軟件計算出平均數(shù)和標準誤差,用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行聚類和差異顯著性分析及獨立樣本t檢驗,組內(nèi)顯著性差異值為p<0.05,組間顯著性差異值p<0.01。并用Origin 7.5軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚類分析結(jié)果

如圖1所示,以宰后牦牛肉背最長肌的加壓損失,蒸煮損失,滴水損失,貯藏損失為變量對16頭牦牛進行了類平均法聚類分析。16個樣品被分為低汁液損失率組(n=6,汁液損失<1.5%)和高汁液損失率組(n=10,汁液損失≥1.5%)。兩組的汁液損失率變異范圍分別是0.33%～0.79%和1.83%～3.25%。

圖1 類平均法聚類樹圖Fig.1 Dendrogram obtained using average linkage

2.2 pH和肉色分析

由表1可以看出,低汁液損失率組的pH顯著高于高汁液損失率組(p<0.05)。造成pH差異的原因可能是宰前個體的抗應(yīng)激能力不同。較高強度的應(yīng)激會導致宰后早期肌肉糖酵解加快,pH快速下降。高汁液損失率組的pH偏低,可能就是由于這類牦牛肉的抗應(yīng)激能力差造成的。另外,高汁液損失率組的亮度值顯著高于低汁液損失率組(p<0.05),紅度值顯著低于低汁液損失率組(p<0.05)。這是因為在此生理環(huán)境下其肌原纖維間的靜電斥力作用變?nèi)?肌原纖維粗絲與細絲的間距變小,與此同時高汁液損失組肉的肌漿蛋白變性沉聚到肌原纖維上,這造成了肌原纖維的折光性與表面的散光性增強[17]。照射到肌肉表面的光,一方面由于大量散射而未能進入組織內(nèi)部;另一方面,由于肌原纖維的折射率增大(大于肌質(zhì)的折射率),進入肌肉組織的光可以經(jīng)一系列折射重新返回肉的表面,這兩種效應(yīng)協(xié)同作用[18]使低pH肉表現(xiàn)出高CIEL*的外觀。相反,較高pH的肌肉組織內(nèi),光線能進入到肌肉組織深處,被肌肉內(nèi)的發(fā)色團(肌紅蛋白及其衍生物)選擇性的吸收,因此肌肉外表較暗。

表1 不同保水性牦牛肉pH和肉色比較
Table 1 Comparison of pH and color between different both drip loss groups

特性高汁液損失組低汁液損失組pH658±024b680±029aCIEL?3806±052a3194±036bCIEa?2266±025b2460±033aCIEb?933±029a848±025a

注:同一行內(nèi)不同字母表示差異顯著(p<0.05),表2同。

2.3 汁液損失率和蛋白質(zhì)溶解性

從表2可以看到,兩組間汁液損失存在顯著差異(p<0.05),高汁液損失率組的加壓損失、蒸煮損失、滴水損失、貯藏損失分別高于低汁液損失率組4.4%、2.61%、1.49%、1.43%。低汁液損失組的蛋白溶解性均高于高汁液損失組。兩組間總蛋白的溶解性和肌原纖維蛋白的溶解性差異顯著(p<0.05)。肌漿蛋白的溶解性差異不顯著。先前的研究表明,細胞內(nèi)蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)提供了維持水分的空間[19]。當?shù)鞍踪|(zhì)變性后,尤其是一些維持細胞骨架結(jié)構(gòu)的連接蛋白,如肌間線蛋白、伴肌動蛋白、紐蛋白等的變性會導致汁液損失增加[20]。以上不同保水性組間蛋白溶解性的差異這可能是宰后早期肌肉的低pH和高溫導致蛋白變性,使其溶解性下降進而導致汁液損失率增大。

表2 組間汁液損失率和蛋白質(zhì)溶解性比較
Table 2 Comparison of water-holding capacity and protein solubility between both drip loss groups

指標高汁液損失組低汁液損失組加壓損失(%)1877±067a1337±012b蒸煮損失(%)2246±053a1985±015b滴水損失(%)329±011a180±014b貯藏損失(%)204±021a061±028b總蛋白溶解性(mg/g)18500±052b18967±037a肌漿蛋白溶解性(mg/g)7226±044a7335±035a肌原纖維蛋白溶解性(mg/g)11274±081b11641±035a

2.4 pH對肌原纖維蛋白凝膠硬度及保水性的影響

pH對肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響如圖2所示,可以看出,兩組中凝膠硬度隨pH增大呈先下降后升高再下降的趨勢。這是因為pH的改變使得蛋白質(zhì)側(cè)鏈氨基酸殘基的解離狀態(tài)發(fā)生了變化,繼而改變了蛋白質(zhì)分子之間的靜電相互作用[21]。在pH7.0時,凝膠硬度達最大值,兩組中分別為107.26 g和135.97 g(p<0.05),且低汁液損失組極顯著的高于高汁液損失組(p<0.01),這說明保水性好的肉加工后肉的質(zhì)地彈性好;在pH6.0時,凝膠硬度最小(p>0.05);凝膠保水性隨pH升高增大,當pH7.0時,增長趨于平穩(wěn),且在pH7.0以上,兩組間差異極顯著(p<0.01);當pH在肌原纖維蛋白等電點附近時,由于蛋白質(zhì)分子間的結(jié)合作用較強,蛋白質(zhì)與水的作用較弱,凝膠保水性最差(p<0.05)。當pH偏離肌原纖維蛋白質(zhì)等電點時,蛋白側(cè)鏈基團的凈負電荷數(shù)增加,分子間的排斥作用變大,同時凈電荷的增加為環(huán)境中的水分子提供更多的氫鍵結(jié)合位點,增大了水合作用表面積,凝膠保水性提高[22-23]。

圖2 pH對肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性的影響Fig.2 Effects of pH on textual properties of MPI gels注:小寫字母代表組內(nèi)差異顯著性(p<0.05),大寫字母代表組間差異顯著性(p<0.01),圖3、圖4同。

2.5 離子強度對肌原纖維蛋白凝膠硬度及保水性的影響

由圖3可知,當離子強度小于0.6 mol/L時,凝膠硬度隨離子強度的增加而增大,在離子強度為0.6 mol/L時硬度達到最大,以后硬度逐漸降低,且不同保水組間在離子強度大于等于0.6 mol/L時差異極顯著(p<0.01)。這是因為肌原纖維蛋白是鹽溶蛋白,離子濃度較低時,處于溶解狀態(tài)的肌原纖維蛋白較少,蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)作用力較弱,因而凝膠強度弱;離子強度較高時,肌原纖維蛋白溶解多,蛋白質(zhì)分子鏈展開,疏水基團暴露,疏水相互作用較大,分子間相互吸引作用增強,能夠快速聚集形成硬度較大的凝膠。但鹽濃度過高,可能蛋白質(zhì)發(fā)生了鹽析現(xiàn)象,導致凝膠強度降低[24]。兩組中凝膠的保水性隨離子強度的增加而增加,在離子強度為0.6 mol/L時,凝膠保水性趨于緩和。在NaCl濃度較低時,肌原纖維蛋白的狀態(tài)是不溶解的肌纖絲,處于溶解狀態(tài)的蛋白不足以形成致密的凝膠網(wǎng)絡(luò),不能有效地保留水分;在NaCl濃度較高時,蛋白質(zhì)充分溶解,加熱形成復雜的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以保留住更多網(wǎng)絡(luò)中的水分,凝膠的保水性變大[25]。

圖3 離子強度對肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性影響Fig.3 Effects of ionic strength on textual properties of MPI gels

2.6 溫度對肌原纖維蛋白凝膠硬度及保水性的影響

圖4 溫度對肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性影響Fig.4 Effects of temperature on textual properties of MPI gels

從圖4可以看出,兩組中凝膠硬度隨溫度上升而增大,在70 ℃時硬度達最大(p<0.05),隨后不再增加。這可能是因為低溫時其蛋白尚未發(fā)生明顯變性,體系屬于溶膠狀態(tài),因此其凝膠彈性極低且沒有顯著性差異。在60～70 ℃時,蛋白發(fā)生大量變性,交聯(lián)能力增強,因此其凝膠彈性顯著增加。在較低溫度55 ℃條件下凝膠保水性最高,兩組中分別為85.55%、88.15%。隨著溫度進一步升高,保水性顯著下降(p<0.05),其趨勢與前人研究相似[26]。且在70 ℃后兩組間差異極顯著(p<0.01),這說明肌肉中的水分對蛋白與水分之間作用影響顯著。

3 結(jié)論

由實驗結(jié)果可得知,保水性差的牦牛肉宰后pH低、亮度值高、紅度值低,總蛋白和肌原纖維蛋白溶解性低,變性程度大。牦牛肉凝膠彈性和保水性在pH7.0,離子強度0.6 mol/L,溫度70 ℃下,較優(yōu),且保水性好的牦牛肉凝膠硬度和保水性更佳。可見,水分能顯著的提高肌肉品質(zhì)及肉糜蛋白凝膠硬度和保水性。因此,進一步研究肌肉中的保水機制對肉制品加工業(yè)具有重大意義。

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Comparison of yak meat quality with different water-holding capacity and analysis for characteristics of myofibrillar protein isolate gel

NIU Ke-lan1,ZUO Hui-xin1,YU Qun-li1,*,HAN Ling1,ZHAO Suo-nan2,SHI Hong-mei3

(1.College of Food Science and Engineering Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.Haibei Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science Qinghai,Haibei 812200,China; 3.Gannan Institute of Animal Science and Veterinary,Hezuo 747000,China)

To explore the change of yak meat quality with different WHC and characteristics of myofibrillar protein isolate gel,sixteen pieces of yak meat were divided into lower(n=6,loss<1.5%)and higher(n=10,loss≥1.5%)drip loss group by cluster analysis. The quality and gel properties were compared. The results indicated:the poor WHC meat had lower pH value,CIEa*value and higher CIEL*value when compared with the lower drip loss group. Total protein and myofibrillar protein were denatured more easily than that from that lower loss group. On the other hand,the characteristics of myofibrillar proteins gel of lower drip loss group was better than those of high drip loss group under the best gel environmental conditions(pH7.0,ionic strength(0.6 mol/L NaCl)and temperature of 70 ℃). In conclusion,the water can markedly improve the quality of yak meat and gel properties of meat protein.

yak meat;water holding capacity;quality;myofibrillar proteins;gel characteristics

2016-07-08

?？颂m(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學，E-mail：kelann@126.com。

*通訊作者:余群力(1962-)，男，博士，教授，研究方向：動物性食品營養(yǎng)工程，E-mail：yuqunlihl@163.com。

甘肅省重大科技專項(143NKDP020)；國家自然基金(31460402)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(肉牛牦牛)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系自助項目(CARS-38)。

TS251.4

A

1002-0306(2016)23-0081-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.007