復合添加物在腌制過程中對兔肉傳質動力學和肌原纖維蛋白的影響

張維悅 夏楊毅,2 侯佰慧 蘇 燕 李洪軍,2

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715)

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復合添加物在腌制過程中對兔肉傳質動力學和肌原纖維蛋白的影響

張維悅1夏楊毅1,2侯佰慧1蘇 燕1李洪軍1,2

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715)

兔肉；濕腌；復合添加物；傳質動力學；肌原纖維蛋白

濕腌，是利用物質擴散和水分滲透的共同作用，使腌制劑均勻地滲入原料組織內、直至肌肉組織內外溶液濃度逐步達到動態平衡的一種腌制方法，相比于干腌具有食鹽分布均勻、含水量豐富等特點。經腌制的肉不僅改善了風味、色澤、質地等品質，而且更利于貯藏。研究發現，濕腌不僅與高壓[1]、超聲[2]、滾揉[3]及真空[4]等外在壓迫作用有關，而且受腌制液種類[5]、溫度[6]和濃度[7]等環境因素的影響，如果腌制液濃度過低，肉制品會寡而無味，風味品質較差，過高會增加黏度，降低腌制速率，磷酸鹽復合物、亞硝酸鹽等添加物則會影響蛋白質的變性、降解及肌肉的持水力與嫩度[8-9]。因此，研究肌肉在添加物腌制過程中的NaCl擴散和水分遷移情況，以及蛋白質變化等狀況，對于準確地控制加工過程、縮短腌制時間，改善肉品品質極具現實意義。

目前，國內外相關添加物對濕腌過程中肌肉品質特性變化及滲透規律的研究已有報道，諸如：Xiong Y L等[10]研究表明，磷酸鹽可以促進肌原纖維橫向擴張，使肌肉吸收水分、固定水分的能力增加；Cherroud S等[11]研究表明添加食鹽、橄欖油及辣椒面可以延長腌制時間，降低微生物數量；Vladimir F等[12]發現，甜菜蔗糖影響豬肉腌制的傳質動力學，且溫度40 ℃、時間1.4 h、蔗糖濃度67%時的滲透效果最好，水分流失率最低；杜磊[13]33-191發現老鹵的腌制方法、鹽水濃度及溫度會對鹽水鴨的品質產生影響。綜合來看，此類研究集中在多種添加物對肌肉基本理化性質的影響，或者單一添加物對滲透效果的影響等方面，相關多種復合添加物對腌制肌肉傳質動力學方面的研究尚未見報道，但實際生產中腌制液種類較多，物質擴散速率難控制、品質難保證。

本試驗選擇兔肉為研究對象，分析復合添加物在腌制過程中對兔肉傳質動力學和蛋白質變化的影響，以期獲得貼近實際生產的基本理論，為實現未來兔肉加工生產過程的速率可控性、品質可保性提供一定的技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

兔背最長肌取自養殖3個月的雄性伊拉兔(約2 kg，西南大學養兔場)，去脂肪、筋膜后，切成1 cm×1 cm×1 cm肉塊，塑料膜包裹，-23 ℃凍藏備用。

1.1.2 主要儀器

質構儀：TA.XT2i型，英國Stable Microsystem公司；

恒溫水浴鍋：HH-6型，金壇市富華儀器有限公司；

流變儀：DHR-1型，美國TA公司；

凝膠成像系統：G:BOX EF型，美國Syngene公司；

高速離心機：TGL-16C型，上海安亭科學儀器廠；

冷凍離心機：Avanti J-301型，美國貝克曼庫爾特公司；

電泳儀：BIO-RAD型，美國電泳儀器公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品與腌制液制備

(1) 樣品制備：兔肉使用前于4 ℃冰箱恒溫空氣解凍后稱重、分組，肉與腌制液按1∶1的質量比混合，并置于4 ℃冰箱液態腌制48 h，分別取樣測定。

(2) 香辛料水熬制：根據李忠等[14]的方法修改如下：丁香、白芷各0.25%，砂仁、肉蔻、小茴香各0.44%，八角、花椒、干辣椒各1.25%，畢卜0.75%，桂皮1.00%，沸水煮至約1 h，加水恒定容積，冷卻后待用。

(3) 腌制液配置：第1組(對照組)6%食鹽，蒸餾水為溶劑；第2組(Y組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉，蒸餾水為溶劑；第3組(YY組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉，香辛料水為溶劑；第4組(YL組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉及磷酸鹽(0.2%三聚磷酸鈉與0.3%焦磷酸鈉)，香辛料水為溶劑；第5組(YW組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉、磷酸鹽(0.2%三聚磷酸鈉與0.3%焦磷酸鈉)及調味料(0.25%味精、2%白糖與0.8%料酒)，香辛料水為溶劑。

1.2.2 水分、食鹽和總重指標的測定

(1) 水分含量：按GB/T 9695.15—2008執行。

(2) 食鹽含量：按GB/T 5009.44—2003執行。

(3) 總重：用吸水紙吸干肉塊表面水分，后稱重。

1.2.3 持水力與硬度指標的測定

(1) 持水力測定：稱取2.000 0 g肉樣離心(5 000 r/min，5 min)，將表面水分吸干后，稱重。

(2) 硬度測定：質構分析儀測定。探頭型號為TA44，測定距離為5.0 mm；探頭速度皆為1.00 mm/s。

1.2.4 肌原纖維蛋白提取 根據Xiong等[15]的方法修改如下：肉樣解凍后去脂肪、結締組織，絞碎后稱10 g，加10倍體積的冰混合液I(0.1 mol/L KCl、2 mmo1/L MgC12、1 mmol/L EGTA、0.5 mmol/L LDTT及10 mmo1/L K2HPO4)進行提取，冰浴勻漿1 min(1 000 r/min)，再離心10 min(5 500 r/min)，重復離心操作3次，收集沉淀物，即肌原纖維蛋白粗提物。沉淀物分散在4倍體積的冰混合液II (1 mmol/L NaN3，0.1 mol/L NaCl，pH 6.25 )中，冰浴勻漿30 s(2 000 r/min)，離心10 min(5 500 r/min)，重復離心操作2次，收集沉淀物。沉淀物再次分散在8倍體積冰的混合液II中，高速勻漿30 s，離心10 min(5 500 r/min)，收集沉淀物，即肌原纖維蛋白。提取的肌原纖維蛋白貯存于0～4 ℃，48 h內用完。并用雙縮脲法測定所提取肌原纖維蛋白的濃度。

1.2.5 流變學特性測定 依據Westphalen[16]的方法稍作修改：事先以磷酸鹽緩沖液將肌原纖維蛋白稀釋為15 mg/mL的溶液。流變條件：平行板間距1 050 pm，頻率1 Hz，流變性能 1 000，溫度從20 ℃升至90 ℃(1 ℃/min)，降溫速率15 ℃/min。

1.2.6 SDS-PAGE電泳分析 將蛋白質溶液濃度稀釋到5 g/mL，取20 μL于試管中，加2 μL樣品緩沖液后，水浴5 min，再離心5 min，取10 μL上清液做為電泳樣品。其中分離膠、濃縮膠濃度分別為10%，5%，電泳開始時電壓為15 mA，進入分離膠后電壓加大為25 mA。電泳結束后，將濃縮膠去掉，分離膠加適量考馬斯亮藍于搖床上染色2 h，純水清洗后，加脫色液震蕩脫色至條帶清晰為止。

1.2.7 兔肉水分、鹽分及總重變化值的測定 兔肉的水分、鹽分及總重的變化量分別按式(1)～(3)計算：

(1)

(2)

(3)

式中：

(4)

式中：

t0.5——腌制時間的平方根。

(5)

(6)

式中：

Xw、XNaCl——某時刻兔肉中水分、鹽分含量，%。

兔肉中NaCl的有效擴散系數可以按照菲克第二定律關于一個半無限平板的式(7)[17-18]計算得到。

(7)

式中：

L——肉厚，約1cm；

De——有效擴散系數，m2/s。

1.3 統計分析

試驗數據用SPSS17.0和Excel進行數據處理及分析，Origin8.1軟件作圖，每組試驗數據均重復3次，最終結果以均數±標準差的形式表示。

2 結果與分析

2.2 兔肉腌制過程動力學模型的計算

圖1 復合添加物腌制過程中兔肉和的變化

Figure 1 The changes of water content, salt content and total weight of rabbit meat during curing in compound additves

表1 式(4)的動力學參數值及其相關系數R2

2.3 表觀擴散系數(De)的計算

由表2可知，添加物腌制兔肉的傳質驅動力與t0.5具有較好的相關性(R2≥0.814 6)，表明幾種復合添加物腌制兔肉時根據式(7)得到的方程有較好的線性關系。添加物使腌制兔肉的De值有所降低，且YY>YW>YL>Y，可能是亞硝酸鹽、香辛料、磷酸鹽等添加物參與蛋白質反應引起肌肉微觀結構變化[8-9,11,20]，影響了物質傳遞過程，具體原因還有待進一步研究。

2.4 復合添加物腌制過程中兔肉持水力、硬度的變化

由圖2可知，腌制過程中兔肉的持水力逐漸降低、硬度增大，且腌制前4 h變化最快，原因在于隨時間延長肌肉組織食鹽滲透增加，離子強度發生變化，導致兔肉持水力降低、硬度增大[21]，且電荷發生改變、氫鍵受到破壞，不易流動水含量減小[21-22]。與對照組相比，腌制48 h后，Y、YY組硬度增加(P<0.05)，持水力降低(P>0.05)，可能是亞硝酸鹽與蛋白質巰基基團反應，分子發生交聯，形成二硫化物導致硬度增加[20]；腌制48 h后，YL、YW組持水力增加(P<0.05)，硬度降低(P<0.05)，且持水力值YW>YL，表明磷酸鹽和調味料能提高肌肉持水力、降低硬度，尤其是磷酸鹽能通過促使肌原纖維發生橫向膨脹及調節pH值、增加肌原纖維蛋白分子間的靜電荷斥力，使網絡結構松弛，促使肌肉組織容納更多的水分，增加肌肉的持水力[10,15]，這與Shao J H等[23]的研究結果一致。

表2 式(7)的理論動力學參數值及其相關系數R2

圖2 復合添加物腌制過程中兔肉持水力、硬度的變化

Figure 2 The changes of water holding capacity and hard-ness of rabbit meat during curing in compound additives

2.5 復合添加物腌制過程中兔肉流變學特性的變化

由圖3可知，各組流變特性變化的趨勢基本一致，都經歷了水平、增加、降低的過程。儲能模量(G') 值在42 ℃之前沒有增加，可能是肌球蛋白在此溫度下并沒有變性，也可能是肌球蛋白雖然變性，但聚集程度還沒有達到引起彈性明顯增加的程度[24]；G' 在42～65 ℃時急劇上升，且G' 隨添加物種類的增加而增加，說明復合添加物影響了肌原纖維蛋白穩定性；隨后G' 下降，可能是肌動球蛋白結構變化，形成了高密度凝膠結構[25]。由表3可知，與對照組相比，Y、YY組的肌球蛋白變性溫度升高，Y、YL和YW組的肌動蛋白變性溫度降低，原因在于腌制環境中亞硝酸鈉與肌肉中的肌球蛋白反應[8]，磷酸鹽促使肌動球蛋白解離、改變肌球蛋白與肌動蛋白的比例[11]，影響蛋白質的穩定性。

圖3 復合添加物腌制24 h兔肉肌原纖維蛋白的儲能模量(G')

Figure 3 Myofibrilar proteins storage modulus(G') of rabbit meat cured 24 h in compound additives

表3 肌球蛋白和肌動蛋白的變性溫度

2.6 肌原纖維蛋白SDS-PAGE變化

由圖4可知，隨著腌制時間的延長，兔肉肌原纖維蛋白所有條帶顏色都有不同程度變淡，主要是隨著肌肉中食鹽含量的增加導致水溶性蛋白的滲出，溶酶體膜破裂，釋放出蛋白酶，加速蛋白質的降解[26]。以標準蛋白分子量為參照，對各條帶進行分析，明顯看出Y、YY組在15～25 kDa處條帶數目變少，條帶數目Y>YY，表明亞硝酸鹽促進肌原纖維蛋白降解，香辛料中的丁香、肉蔻、桂皮等酚類成分可以與蛋白質交聯[9]，延緩肌原纖維蛋白變性降解[27]；與Y、YY組相比，YL、YW組在15～25 kDa處的條帶數目增加，顏色變淺，且亞基數目YL>YW，說明磷酸鹽有利于促進蛋白質分解為小分子片段，而調味料中的有機酸會降低體系的pH值，影響磷酸鹽的作用[28]；Y、YY組在15～25 kDa處條帶變濃，可能是25～35 kDa處的條帶降解及降解的小分子發生聚合。

1. 標準品 2～4. 分別為Y組腌制4，24，48 h時的樣品 5～7. 分別為YY組腌制4，24，48 h時的樣品 8～10. 分別為對照組腌制4，24，48 h時的樣品 11～13. 分別為YL組腌制4，24，48 h時的樣品 14～16. 分別為YW組腌制4，24，48 h時的樣品

圖4 復合添加物腌制過程中兔肉肌原纖維蛋白的SDS-PAGE

Figure 4 SDS-PAGE patterns of myofibrilar protein during curing in compound additives

3 結論

本研究仍存在一些未予解決的問題：① 試驗所用添加物不具有代表性，并未涉及辣椒、生姜等其他常用添加物；② 試驗僅從腌制速率和蛋白質特性的角度進行初步研究，并未考慮風味特性的影響。因此，后續試驗可以從這兩方面出發，結合生產實際，進一步研究其他常用復合添加物對物質傳遞及風味特性的影響。

[1] VILLACIS M F, RASTOGI N K, BALASUBRAMANIAM V M. Effect of high pressure on moisture and NaCl diffusion into turkey breat[J]. LWT-Food Science and Technology, 2008, 41(5): 836-844.

[3] ALEXANDER C, ARRANEE C, FRANKLIN B, et al. Effects of vacuum tumbling with chitosan nanoparticles on the quality characteristics of cryogenically frozen shrimp[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 75: 114-123.

[4] CHIRALT A, FITO P, BARAT J M, et al. Use of vacuum impregnation in food salting process[J]. Journal of Food Engineering, 2001, 49: 141-151.

[5] ARMENTEROS M, ARISTOY M C, BARAT J M, et al. Biochemical and sensorychanges in dry-cured ham salted with partial replacements of NaCl by other chloride salts[J]. Meat science, 2012, 90(2): 361-367.

[6] TELIS V R N, ROMANELLI P F, GABAS A L, et al. Salting kinetics and salt diffusivities in farmed Pantanal caiman muscle[J]. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 2003, 38(4): 529-535.

[7] GALLART-JORNET L, BARAT J M, RUSTAD T, et al. Influence of brine concentration on Atlantic salmon fillet salting[J]. Journal of Food Engineering, 2007, 80(1): 267-275.

[8] 董慶利, 屠康. 豬肉腌制過程中亞硝酸鈉添加量對其質構的影響[J]. 食品科學, 2006, 27(4): 62-66.

[9] 劉文娟, 木尼熱, 吳春華, 等. 胡柚皮粉對帶魚肌原纖維蛋白凝膠特性的影響[J]. 現代食品科技, 2015, 31(1): 77-83.

[10] XIONG Y L. Role of myofibrillar Proteins in water-binding in brine enhanced meats[J]. Food Research International, 2005, 38(3): 281-287.

[11] CHERROUD S, CACHALDORA A, FONSECA S, et al. Microbiological and physicochemical characterization of dry cured Halal goat meat. Effect of salting time and addition of olive oil and paprika covering[J]. Meat Science, 2014, 98(2): 129-134.

[12] VLADIMIR F, LJUBINKO L, BILJANA C, et al. Optimisa-tion of Mass Transfer Kinetics during Osmotic Dehydration of Pork Meat Cubes in Complex Osmotic Solution[J]. Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly, 2014, 20(3): 305-314.

[13] 杜壘. 鹽水鴨老鹵腌制特性與傳質動力學分析[D]. 南京: 南京農業大學, 2010.

[14] 李忠, 周路明, 陳俊, 等. HACCP在廣漢纏絲兔生產中的應用[J]. 肉類工業, 2009(6): 36-40.

[15] XIONG Y L, LOU Xing-qiu, WANG Chang-zheng, et al. Protein extraction from chicken myofibrils irrigated with various polyphosphate and NaCl solutions[J]. Journal of Food Science, 2000, 65(1): 96-100.

[16] WESTPHALEN A D, BRIGGS J L, LONERGAN S M. Influence of muscle type on rheological properties of porcine myofibrillar protein during heat-induced gelation[J]. Meat Science, 2006, 72(4): 697-703.

[17] BARAT J M, GALLART-JORNET L, ANDRéS A, et al. Influence of cod freshness on the salting, drying and desalting stages[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 73(1): 9-19．

[18] NGUYEN M V, ARASON S, THORARINSDOTTIR K A, et al. Influence of salt concentration on the salting kinetics of cod loin (Gadus morhua) during brine salting[J]. Journal of Food Engineering, 2010, 100(2): 225-231．

[19] GRAIVER N, PINOTTI A, CALIFANO A, et al. Mathematical modeling of the uptake of curing salts in pork meat[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 95(4): 533-540.

[20] PEGG R B, SHAHIDI F. Nitrite curing of meat, the N-nitrosamine problem and nitrite alternatives[M]. Trumbull, Connecticut, USA: Food & Nutrition Press, 2000: 23-104.

[21] YASHODA K P, SURYANARAYANA-RAO S V. Studies on textural and histological changes in cured fish muscle[J]. Journal of Food Science Technology, 1998, 35(1): 21-24.

[22] THORARINSDOTTIR K A, ARASON S, BOGASON S G, et al. The effects of various salt concentrations during brine curing of cod ( Gadus morhua)[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2004, 39(1): 79-89.

[23] SHAO Jun-hua, DENG Ya-min, JIA Na, et al. Low field NMR determination of water distribution in meat batters with NaCl and polyphosphate addition[J]. Food Chemistry, 2016, 200: 308-314.

[24] 常辰曦, 鄒玉峰, 曹錦軒, 等. 谷氨酸螯合鈣替代部分食鹽對兔肉肌原纖維蛋白熱凝膠和乳化特性的影響[J]. 食品科學, 2014, 35(7): 1-6.

[25] 戚軍. 反復凍融對羊肉品質的影響研究[D]. 南京: 南京農業大學, 2009: 49-50.

[26] 李敏. 臘魚腌制過程中內源蛋白酶的變化及其對品質的影響[D]. 武漢: 華中農業大學, 2014: 5-25.

[27] 呂衛金, 趙進, 汪金林, 等. 茶多酚延緩冷藏大黃魚肌原纖維蛋白變性降解機理研究[J]. 中國食品學報, 2014, 14(1): 60-67.

[28] XI Feng, SEBRANEK J G, LEE H Y, et al. Effects of adding red wine on the physicochemical properties and sensory characteristics of uncured frankfurter type sausage[J]. Meat Science, 2016, 121: 285-291.

Effects of compound additives on mass transfer kinetics and myofibrillar protein of rabbit meat during curing

ZHANG Wei-yue1XIA Yang-yi1,2HOU Bai-hui1SU Yan1LI Hong-jun1,2

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

rabbit; wet curing; compound additives; mass transfer kinetics; myofibrillar protein

農業部公益性行業(農業)科研專項(編號：201303144)；公益性行業(農業)科研專項(編號：201303082-7)

張維悅，女，西南大學在讀碩士研究生。

夏楊毅(1970—)，男，西南大學副教授，碩士生導師，博士。E-mail：265835528@qq.com

2017—04—03

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.006