宰后放置時間對牛肉勻漿物熱誘導凝膠特性的影響

劉 萌,余小領,王紫燕

(河南科技學院食品學院,河南新鄉 453003)

宰后放置時間對牛肉勻漿物熱誘導凝膠特性的影響

劉 萌,余小領*,王紫燕

(河南科技學院食品學院,河南新鄉 453003)

通過對宰后1、2、3、4、5d的牛肉勻漿物的可溶性蛋白質濃度、凝膠的保水特性、凝膠強度及質構特性等指標的測定,研究宰后放置不同時間對牛背最長肌勻漿物熱誘導凝膠特性的影響。結果表明,勻漿物的蛋白質濃度與凝膠保水性隨放置時間呈現相同的先降后升的變化趨勢,而凝膠強度、脫水率、硬度、粘性與咀嚼性則呈現相反的先升后降趨勢。宰后放置時間較短時(1～3d),凝膠彈性呈現先升后降的顯著變化,當放置較長時間(≥4d),彈性值有所回升,但變化并不顯著。宰后放置較短時間(1～3d),內聚性隨宰后時間的增加顯著降低,宰后放置較長時間(≥4d),內聚性增加并趨于穩定。由此可知,宰后放置不同時間對牛肉勻漿物的凝膠特性影響較大,且各指標隨宰后時間的變化趨勢存在明顯的相關性,可為凝膠類肉制品生產的原料選擇提供理論依據。

牛肉勻漿物,凝膠特性,宰后放置時間

牛肉具有高蛋白質、低脂肪、低膽固醇、營養豐富、肉質鮮美等特點,是一種營養價值較高的保健型肉食品,深受國際國內市場的青睞[1-2]。隨著生活水平的提高,人們對牛肉的消費需求量日益增加。肌肉蛋白質形成熱誘導凝膠的特性是肉制品加工的重要特性,在很大程度上決定了肉糜類和重組類肉制品的質地、外觀和出品率等[3]。肌肉蛋白質凝膠的功能特性主要包括凝膠的保水性、凝膠強度和質構特性。其中,保水性影響肉制品的風味、營養成分、多汁性、嫩度等感官品質,與肉制品的出品率和經濟效益關系密切。凝膠的質構特性和凝膠強度是考察肌肉蛋白質凝固狀況的重要參數。肌肉蛋白質形成凝膠的過程比較復雜,除受蛋白質結構特征和分子特征影響外,加工條件、環境因素及其它成分相互作用也會導致凝膠特性發生變化[4]。

目前國內外關于肌肉凝膠特性的報道很多,大多致力于研究凝膠的形成機理[5-6]以及凝膠特性的影響因素(如肌肉類型[7]、pH[8-9]、溫度[10]、離子強度[11]、多聚磷酸鹽[12]等)。這些研究往往將肌肉提取分成若干成分,單獨進行成膠實驗,或者依據溶解特性將蛋白(如鹽溶蛋白)提取出來進行單獨的凝膠實驗,而對宰后時間沒有限制,導致不同的研究者得到的結論有很大差異。有報道指出,肉的成熟程度影響凝膠特性[13],我們的前期研究也發現,宰后不同時間豬肉勻漿物凝膠特性差異顯著[3]。然而大多研究關注的是宰后成熟對牛肉食用品質的影響,關于宰后放置時間對牛肉凝膠特性的影響研究鮮見報道。因此,本實驗以牛背最長肌為原料,研究宰后放置不同時間牛肉勻漿物的可溶性蛋白質濃度、凝膠的保水特性、凝膠強度及質構特性等指標的變化趨勢,探討宰后放置時間對牛肉勻漿物凝膠特性的影響,以期為凝膠類肉制品生產的原料選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選擇常規屠宰工藝屠宰后的牛胴體(河南新鄉衛輝市世魁清真肉業有限公司提供),在屠宰后45min內從胴體上分割兩條背最長肌作為實驗材料。剔除可見脂肪和結締組織,將每條牛背最長肌分割成質量為(100±5)g的小肉塊若干份,在0～4℃條件下貯存。然后分別于宰后1、2、3、4、5、6d取樣,進行相關指標的測定。

牛血清白蛋白 購自北京奧博星生物技術有限公司；氯化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、無水硫酸銅、四水合酒石酸鉀納、氫氧化鈉、鹽酸(分析純) 購自天津市科密歐化學試劑有限公司；TA XT-Plus型質構分析儀 英國Stable Micro System公司；3-18K型冷凍離心機德國SIGMA公司；Ultra Turrax T25數顯型高速分散機 德國IKA公司；WFJ7200型分光光度計 尤尼科上海儀器有限公司；DELTA320型pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；BS223S型電子分析天平 上海天平儀器廠；HH-4型數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 肌肉勻漿物的制備 參照Lesiów等[14]的方法制備勻漿物,并稍作改動如下:將肉樣剪碎,準確稱量后加入3倍體積0.67mol/L的NaCl溶液,并進行勻漿處理(8000r/min,3×20s),再用0.1mol/L HCl或NaOH將勻漿物的pH調整到6.33,然后將勻漿物分裝到50mL離心管中,在0～4℃冰箱中靜置過夜,取上清液進行蛋白質濃度的測定。

1.2.2 可溶性蛋白含量的測定 采用雙縮脲法[15]測定蛋白濃度。

1.2.3 熱誘導凝膠的制備 參照王祎娟[3]的方法制備凝膠,并加以改進如下:將制備好的牛肉勻漿物從冰箱取出,置于恒溫水浴鍋中加熱,以1℃/min的速率從30℃梯度上升至70℃,并在70℃保溫30min,取出離心管冰浴條件下保溫1h即得凝膠,然后置于0～4℃條件下貯存備用。測定指標前將凝膠從冰箱取出,在室溫下放置30min后再進行凝膠脫水率、保水性、凝膠強度及質構特性的測定。

1.2.4 凝膠脫水率(Purge Loss)測定 將凝膠從4℃冰箱取出,準確稱量后,用濾紙吸出凝膠滲出的水分,記錄除水前后離心管與凝膠的總重以及空離心管的重量,按照公式(1)計算凝膠脫水率。每個樣品測定6個重復。

式中:W1為除水后凝膠和離心管總重；W2為除水前凝膠和離心管總重；W為離心管重。

1.2.5 凝膠保水性測定 參照Kocher等的離心法[16]測定凝膠的保水性(WHC,waterholdingcapacity)。將制備好的凝膠準確稱重后,于4℃條件下以8000r/min離心10min,用濾紙吸出多余的水分,記錄離心前后離心管與凝膠的總重以及空離心管的重量。按照公式(2)計算凝膠保水性。每個樣品測定6個重復。

式中:W1為離心后凝膠和離心管總重,g；W2為離心前凝膠和離心管總重,g；W為離心管重,g。

1.2.6 凝膠強度(GelStrength)測定 參考簡華君[17]的方法并作稍加修改。測量參數設定:探頭型號:P/0.5R,測前速率1.0mm/s,測試速率0.5mm/s,測后速率1.0mm/s,穿刺測試距離8mm,感應力5g。然后用質構儀自帶的軟件進行分析并計算凝膠強度(g)。每個處理測定6個重復。

1.2.7 凝膠質構特性測定 參考Kristensen[18]的方法并稍加修改,采用TAXT-PLUS質構儀的TPA模式對牛肉勻漿物凝膠的質構特性進行測定。測量參數設定:探頭型號:P/0.5R,測前速率2.0mm/s,測試速率1.0mm/s,測后速率2.0mm/s,穿刺測試距離10mm,感應力5g。每個處理測定6個重復。各質構參數及定義如下:

硬度(Hardness):樣品達到一定形變所必須的力,指第一次穿沖樣品時的壓力峰值,g。

彈性(Springiness):變形樣品在去除變形力后恢復到變形前的條件下的高度或體積比率,表示為第二次穿刺的測量高度同第一次測量高度的商值。

內聚性(Cohesiveness):指樣品抵御第二次穿刺變形而相對于第一次探頭穿刺的程度,表示為第二次穿刺的用功面積除以第一次的用功面積的商值。

粘性(Gumminess):該值模擬表示將半固體樣品破裂成吞咽時的穩定狀態所需的能量,表示為(硬度×內聚性),g。

咀嚼性(Chewiness):該值模擬表示將半固體樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需的能量,表示為(硬度×內聚性×彈性),g。

1.3 數據統計分析

所有實驗均做6次平行實驗,結果表示為平均值±標準偏差。采用SPSS20.0統計分析軟件對實驗數據進行描述性分析、方差分析和多重比較,并采用Origin7.5軟件繪圖。

2 結果與討論

2.1 宰后放置時間對肌肉勻漿物中可溶性蛋白質濃度的影響

不同宰后時間牛肉勻漿物中可溶性蛋白質濃度變化見圖1。

圖1 宰后放置時間對牛肉勻漿物可溶性蛋白質濃度的影響Fig.1 Effect of postmortem chilling time on the soluble protein concentration of beef homogenate注：標有不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

由圖1可知,隨著宰后時間的延長,勻漿物中可溶性蛋白質濃度呈先降后升的趨勢。宰后第1d肌肉勻漿物的蛋白質濃度達到最大值,為5.11mg/mL；宰后第3d達到最低值,為4.25mg/mL。其中,宰后第1d與第3d、第5d與第3d的蛋白質濃度差異顯著(p<0.05),其余差異不顯著。蛋白質溶解度隨宰后時間的變化規律可能與肌肉的宰后變化密切相關,宰后早期肌肉中乳酸的積累導致pH下降,肌肉中的酸性環境會導致肌肉蛋白變性,從而引起其溶解度下降。進入成熟期后,肌肉中許多酶類對某些蛋白質有分解作用,使肽鏈解離,游離氨基酸和鹽基氮類含氮物增加,可溶性蛋白質含量增加[19]。

2.2 宰后放置時間對凝膠的保水特性的影響

不同宰后時間牛肉勻漿物凝膠的保水特性(脫水率與保水性)的變化趨勢見表1。

表1 宰后不同時間對牛肉勻漿物凝膠保水特性的影響Table 1 Effect of postmortem chilling time on the water holding capacity of beef homogenate gelation

注:數值表示為平均值±標準偏差(n=6),每行上標不同字母者差異顯著(p<0.05)。

凝膠脫水率作為凝膠重要的功能特性之一,是衡量凝膠水分截留程度的變量[4],與凝膠肉制品加工密切相關。由表1可知,隨著宰后時間的延長,凝膠脫水率呈先升后降的趨勢,其中第3d達到最大值,為32.22%。由多重比較結果可知,宰后第2～4d的脫水率差異不顯著,但顯著高于第1d和第5d的脫水率(p<0.05),而后者差異不顯著。

保水性是考察凝膠網絡結構保持水分的能力,由表1可知,宰后不同時間對凝膠保水性有顯著影響。凝膠保水性隨宰后時間的增加呈現先降后升的趨勢,宰后第1d達到最大值,為47.33%；在第3d達到最小值,為36.13%,其中,除了宰后第2d與第4d差異不顯著外,其余均差異顯著(p<0.05)。蛋白凝膠中的水分主要是通過蛋白水合作用和毛細管作用束縛在凝膠網絡中的,宰后放置較短時間時,肌肉中可溶性蛋白質濃度的下降引起蛋白質水合作用和毛細管作用下降,隨著凝膠網絡中空隙的增多,凝膠的保水力顯著降低[20]。進入成熟期后,蛋白質濃度增加,凝膠保水性隨之增加。

肌肉凝膠保水特性的變化規律與蛋白濃度呈現出極大的相關性,宰后初期(1～3d),肌肉勻漿物的蛋白質濃度隨宰后時間呈現下降趨勢,凝膠的保水性也隨之降低,而凝膠的脫水率增加；當放置較長時間時(≥4d),蛋白質濃度隨宰后時間呈現上升趨勢,凝膠保水性也隨之增加,脫水率降低。Xiong[21]等的研究表明,蛋白質濃度的增加能夠提高凝膠的保水性。徐幸蓮等[22]在研究蛋白質濃度、pH、離子強度對兔骨骼肌肌球蛋白熱凝膠特性的影響時也得到相同結論。

2.3 宰后放置時間對凝膠強度的影響

不同宰后時間牛肉勻漿物凝膠強度的變化趨勢見圖2。

圖2 宰后放置時間對牛肉勻漿物凝膠強度的影響Fig.2 Effect of postmortem chilling time on the gel strength of beef homogenate

與凝膠脫水率的結果相似,肌肉勻漿物的凝膠強度隨宰后時間整體呈現先升后降的變化趨勢(見圖2)。由圖2可知,宰后放置時間對凝膠強度影響顯著。宰后放置較短時間內(1～3d),凝膠強度隨宰后時間的增加而顯著增大(p<0.05),由第1d的24.74g增加至32.21g。當放置時間較長(≥4d)時,隨著宰后時間的延長,凝膠強度逐漸降低,但差異并不顯著(p>0.05)。這可能是由于肉在宰后成熟過程中,肌球蛋白的重鏈發生了有限的蛋白分解作用,從而引起蛋白質凝膠強度降低[23]。

2.4 宰后放置時間對凝膠質構特性的影響

不同宰后時間牛肉勻漿物熱誘導凝膠質構特性的變化趨勢見圖3。

圖3 宰后放置時間對牛肉勻漿物凝膠質構特性的影響Fig.3 The effect of postmortem chilling time on the texture properties of beef homogenate gelation注:a：宰后放置時間對凝膠硬度的影響； b：宰后放置時間對凝膠彈性的影響； c：宰后放置時間對凝膠內聚性的影響； d：宰后放置時間對凝膠粘性的影響； e：宰后放置時間對凝膠咀嚼性的影響。

硬度是蛋白凝膠最重要的功能特性之一,凝膠的彈性、內聚性、粘性及咀嚼性也影響著凝膠的功能特性。由圖3的結果可知,宰后放置時間對肌肉勻漿物凝膠的質構特性有顯著影響。隨著宰后時間的增加,凝膠的硬度、粘性和內聚性均呈現規律性的先上升后下降趨勢,于宰后第2d達到最大,分別為74.38、41.25、33.50g。宰后放置時間較短時(1～3d),彈性呈現先升后降的顯著變化(p<0.05),當放置較長時間(≥4d),彈性值有所回升,但變化并不顯著(p>0.05)。而凝膠內聚性的變化趨勢與凝膠彈性相反,宰后放置較短時間(1～3d),內聚性隨宰后時間的增加顯著降低(p<0.05),由第1d的0.55降低至0.35(第3d),最后趨于穩定(p>0.05)。

肌肉蛋白質凝膠特性不僅與肉制品的感官品質和加工工程的關系十分密切,同時也受形成凝膠的蛋白質濃度和蛋白質組分的影響[24]。蛋白質的溶解是形成凝膠的前提條件,它可以反映蛋白質分子在不同環境條件和加工時的變化,可溶性蛋白含量的提高會導致凝膠特性的增強[25]。肌肉勻漿物凝膠的質構特性也呈現出與蛋白質濃度極大的相關性。宰后初期,勻漿物的蛋白質濃度較高,因此宰后初期凝膠的硬度、內聚性、粘性和咀嚼性明顯高于后三天的。而肉在成熟過程中,隨著游離肌球蛋白向肌動球蛋白轉化,凝膠硬度也發生改變,肌球蛋白的成絲能力逐漸喪失,形成的凝膠強度降低。

3 結論

宰后放置時間對肌肉勻漿物的蛋白質濃度以及凝膠特性均有顯著影響,各指標隨著宰后時間整體呈現規律性的變化趨勢。其中蛋白濃度與凝膠保水性隨宰后時間呈現先降后升的變化趨勢,在宰后第3d達到最小值；凝膠強度、脫水率、硬度、粘性與咀嚼性則呈現先升后降趨勢,凝膠的硬度、粘性與咀嚼性第2d達到最大,而凝膠強度和脫水率則是第3d達到最大。在宰后1～3d,凝膠彈性呈現先升后降的顯著變化,內聚性隨宰后時間的增加顯著降低；宰后4～5d彈性值和內聚性趨于穩定。

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Effect of postmortem chilling time on theheat-induced gelation properties of beef homogenate

LIU Meng,YU Xiao-ling*,WANG Zi-yan

(Department of Food Science and Technology,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China)

In this paper,the soluble protein concentration of homogenate,the water holding capacity and texture properties of gelation and gel strength were measured to study the effect of postmortem chilling time(1,2,3,4,5d)on the heat-induced gelation properties of beef homogenate. The results showed that the postmortem chilling time influenced significantly on protein concentration,dehydration rate,water retention,hardness,springiness,cohesiveness,gumminess,chewiness of gelation and gel strength,respectively. As the postmortem chilling time prolonged,the protein concentration and the water retention firstly decreased and then increased,while the dehydration rate,hardness,gumminess and chewiness changed conversely. The springiness fall down after it ascended firstly in the first three days,then increased,but the recovery was not significant. The cohesiveness decreased significantly in the first three days,increased then and finally got stabilized. In conclusion,there existed significant effect of postmortem chilling time of fresh beef on protein concentration and gelation properties and the effect existed obvious interaction,which will provide a theoretical basis for the selection of raw material of gelation meat products.

beef homogenate;gelation properties;postmortem chilling time

2014-04-16

劉萌(1988-),女,碩士研究生,主要研究方向:肉品質量控制。

*通訊作者:余小領(1973-),女,博士,副教授,主要研究方向:肉品質量控制。

國家自然科學基金項目(31101310)；河南省高校科技創新人才支持計劃項目(2011HASTIT024)；河南省高校科技創新團隊支持計劃資助(13IRTSTHN006)。

TS251.1

A

1002-0306(2015)03-0086-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.009