肉的烹調(diào)嫩化機理研究進展

崔瑩瑩，李想，楊銘鐸*

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，哈爾濱 150076；2.四川旅游學(xué)院，成都 610010； 3.哈爾濱商業(yè)大學(xué)中式快餐研究發(fā)展中心博士后科研基地，哈爾濱 150076)

肉制品在中國的膳食結(jié)構(gòu)中扮演著不可或缺的角色。隨著肉制品銷量的不斷增加，餐飲消費者們越來越關(guān)注其品質(zhì)，其中食用品質(zhì)直接決定肉制品商業(yè)價值的高低，而嫩度是食用品質(zhì)中最重要的因素[1]。烹調(diào)處理是最常用的肉品致熟方法，一方面起到改善肉品適口性、增加風(fēng)味和殺菌的作用；另一方面不恰當(dāng)?shù)呐胝{(diào)處理會對肉品的嫩度產(chǎn)生消極的影響，使得肉質(zhì)變硬、嫩度下降，從而影響肉品的食用價值[2]。因此，如何實現(xiàn)肉品在烹調(diào)加工過程中既安全又能最大化地提高肉品的嫩度成為烹飪行業(yè)面對的首要問題，且具有重要的前景。

肉類的嫩度(硬度)按其組成可分為基礎(chǔ)硬度和肌動球蛋白硬度。基礎(chǔ)硬度主要取決于結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，而肌動球蛋白硬度則取決于肌纖維的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)[3]。以往，研究學(xué)者們主要從結(jié)締組織的角度來探究肉類加熱過程中的嫩度變化，且不同的學(xué)者存在不同的見解。此前有學(xué)者提出肌原纖維結(jié)構(gòu)的弱化及破壞會直接影響肉的嫩度，因此認為嫩度還與肌動球蛋白的裂解狀況有關(guān)，然而目前國內(nèi)外對烹調(diào)加工過程中影響肌動球蛋白解離的研究多集中于肉類宰后僵直期的品質(zhì)變化，對于肉類在烹調(diào)加工過程中肌原纖維蛋白對嫩度的影響研究較少。且對于肉類嫩度的機制上還存在一定的分歧，主要表現(xiàn)在二者影響比重及先后方面。基于這一觀點，本文將從烹調(diào)與肌動球蛋白解離的關(guān)系及結(jié)締組織含量、結(jié)構(gòu)等方面進行綜述，以期為肉類產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化做鋪墊。

1 肌原纖維及結(jié)締組織與肉類嫩度的關(guān)系

肌肉主要是由肌纖維和結(jié)締組織組成(見圖1)。肌纖維中含有60%～70%的肌原纖維。肌原纖維的主要成分是粗絲(肌球蛋白)和細絲(肌動蛋白)，見圖2[4,5]，粗絲又叫“肌球蛋白絲”，細絲又叫“肌動蛋白絲”[6]。結(jié)締組織主要由膠原蛋白組成，結(jié)締組織的存在形式是3種膜結(jié)構(gòu)，分別是肌外膜、肌束膜和肌內(nèi)膜[7]。因此肌原纖維和結(jié)締組織對于肉的質(zhì)構(gòu)具有較大的影響。

圖1 肌原纖維結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The schematic diagram of myofibril structure

圖2 肌原纖維結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 The schematic diagram of myofibril structure

1.1 肌原纖維與嫩度的關(guān)系

目前，學(xué)者們普遍認為肌原纖維緊密結(jié)構(gòu)的改變是引起肉類嫩度變化的主要原因，即與肌動蛋白的解離狀態(tài)有關(guān)。Takahashi[8]在研究兔肉僵直過程中肌動蛋白與肌球蛋白變化的實驗中得出，兔肉在僵直期只能提取到少量的肌動蛋白和肌球蛋白；而在成熟后肌動蛋白及肌球蛋白的提取量顯著增加。Koohmaraie[9]推測肉類在成熟過程中肌球蛋白及肌動蛋白連接結(jié)構(gòu)的改變直接影響其嫩度的改變，且連接結(jié)構(gòu)越弱，肉類越嫩。Okitani等[10]在加熱處理對肉類嫩度影響的實驗中得出，適當(dāng)?shù)募訜崽幚砜梢灾履郏夷鄱容^好時，有大量的肌動蛋白及肌球蛋白被提取出來。Wang等的研究也發(fā)現(xiàn)，肌動球蛋白的裂解程度與肉類嫩度有直接的關(guān)系。李勝杰等[11]得出動物宰殺后的僵直期，有大量的肌動蛋白和肌球蛋白結(jié)合生成肌動球蛋白，且肌動蛋白與肌球蛋白的結(jié)合狀態(tài)逐漸加強，使得肉類嫩度下降。

有研究也發(fā)現(xiàn)，動物宰后肌動蛋白與肌球蛋白會相互結(jié)合形成肌動球蛋白，致使肌肉收縮、肌節(jié)變短、嫩度降低；在成熟的過程中，肌動蛋白與肌球蛋白之間的結(jié)合會逐漸減弱，從而使肉類的嫩度得以改善。因此，有學(xué)者推測肉類中的肌動蛋白與肌球蛋白存在兩種不同的結(jié)合狀態(tài)：一種是高結(jié)合狀態(tài)，另一種是低結(jié)合狀態(tài)[12]。綜合國內(nèi)外的研究結(jié)果可以得出，肌動球蛋白的解離對嫩度有著直接的影響，故在烹飪加工過程中可以通過促進肌動球蛋白的解離進而控制肉類的嫩度。此外，肌鈣蛋白、原肌球蛋白、伴肌動蛋白等也是組成完整肌原纖維骨架蛋白的一部分[13]。因此，肌鈣蛋白、原肌球蛋白、伴肌動蛋白等蛋白的結(jié)構(gòu)狀態(tài)也會直接影響到肌球蛋白和肌動蛋白的結(jié)合，進而影響肉類的嫩度。

1.2 結(jié)締組織與嫩度的關(guān)系

結(jié)締組織起著支撐肌肉組織的作用，因而對肉類嫩度影響較大[14]。結(jié)締組織主要是通過膠原蛋白組成的膜結(jié)構(gòu)(肌外膜、肌束膜、肌內(nèi)膜)影響肉的質(zhì)地。膠原蛋白是一種富含羥脯氨酸、甘氨酸、脯氨酸等氨基酸的蛋白質(zhì)，其中羥脯氨酸是膠原蛋白中含量相對較穩(wěn)定的一種蛋白質(zhì)，因此羥脯氨酸含量的多少也代表著膠原蛋白含量的多少[15]。諶啟亮等[16]得出牛背肉的剪切力值隨著羥脯氨酸含量的增多而變大，且得出剪切力與脯氨酸含量的相關(guān)系數(shù)為0.835，通過建立回歸方程得出R2為0.947，說明此回歸方程的擬合度較好，可用脯氨酸含量說明牛肉剪切力的大小。孫紅霞等[17]研究得出肉類嫩度改變的主要原因是肌原纖維蛋白和膠原蛋白的變性程度所決定的。李曉波等[18]研究得出，肌肉的剪切值隨著總膠原蛋白、可溶性膠原蛋白含量的增多而變大，而隨著膠原蛋白溶解度的升高而減小，因此可以利用膠原蛋白的含量來對肉類進行嫩度分級。

Strandine等[19]根據(jù)肌束膜的組織狀態(tài)將不同的牛肉進行了分類，并得出了肌束膜與嫩度之間具有良好的相關(guān)性。湯曉艷等[20]通過總結(jié)結(jié)締組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)與肉類嫩度的關(guān)系得出，不同的品種、年齡以及部位的肉，嫩度存在顯著不同，且測量的結(jié)締組織、膠原蛋白溶解度以及膠原蛋白共價交聯(lián)程度也不同。總結(jié)可知，結(jié)締組織的組織狀態(tài)和含量對于肉的嫩度具有較大的影響。

2 烹飪方式對肉類嫩度影響的研究進展

2.1 加熱處理對肉類嫩度的影響

肉類嫩度是由許多條件構(gòu)成的，包括宰前條件(禽畜的品種、年齡、性別、部位、營養(yǎng)狀況等[21-24])、宰后條件(吊掛處理、冷卻處理、添加劑、高壓、烹調(diào)方法、烹調(diào)溫度、時間等)。以上影響條件主要是通過改變肌纖維的結(jié)構(gòu)狀態(tài)(肌動球蛋白裂解狀態(tài)、肌纖維直徑、肌節(jié)長度、肌纖維小片化指數(shù)、保水性等)、結(jié)締組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)(膠原蛋白含量及溶解性、熱變性情況、肌束膜薄厚程度等)以及肌肉脂肪等條件來影響嫩度的。

2.1.1 熱處理方式對肌原纖維的影響

烹飪加熱處理是肉制品嫩度改善的一種常見方法，熱處理主要是使肉中的蛋白質(zhì)變性，進而破壞肌原纖維的結(jié)構(gòu)[25]。不同的加熱溫度和加熱時間通常對肉類嫩度的影響有所不同。Okitani A等通過研究加熱處理對雞肉、豬肉、烏賊等肉類嫩度的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱溫度為60 ℃或65 ℃時，肉類中的肌動球蛋白均有裂解的情況發(fā)生，且檢測到肌動蛋白的含量增加，但當(dāng)溫度加熱到80 ℃后，并未檢測到肌動蛋白有裂解的情況產(chǎn)生，由此推斷此時的加熱溫度過高致使肌動球蛋白變性，或此溫度條件下的肌動球蛋白先裂解，隨即解離出來的肌球蛋白、肌動蛋白發(fā)生變性。Obuz E等[26]也得出了相同的結(jié)論。

董晗等[27]通過研究發(fā)現(xiàn)40 ℃條件下的肌動球蛋白幾乎沒有解離情況，當(dāng)溫度達到50 ℃時，加熱時間越長，肌動蛋白的含量越多；當(dāng)溫度為60 ℃時，隨著加熱時間的延長，肌動蛋白的含量幾乎不變；當(dāng)溫度為70 ℃時，隨著加熱時間的延長，肌動蛋白的含量逐漸消失，而溫度達到80，90，97 ℃時，檢測不到肌動蛋白的存在，分析原因可能是高溫致使肌動球蛋白發(fā)生變性。李超等[28]研究得出加熱的中心溫度對鴨肉嫩度有顯著的影響，且此影響是呈階段性變化的，分別是50 ℃以及60～95 ℃，肌原纖維影響兩段溫度范圍內(nèi)肉的韌性，結(jié)締組織對第一段有影響，然而當(dāng)溫度達到70 ℃以上，膠原蛋白的溶解又起到致嫩的作用。

王陽[29]探究了不同預(yù)處理條件(50 ℃-20 min、60 ℃-10 min、70 ℃-5 min、80 ℃-2 min)對鮑魚食用品質(zhì)的影響，結(jié)果得出當(dāng)預(yù)處理條件為60 ℃-10 min時鮑魚的硬度值相對較小，且此時鮑魚的彈性和嫩度較好。同時可以觀測到鮑魚的肌原纖維結(jié)構(gòu)排列致密、間隙較小、結(jié)合水向不易流動水和自由水轉(zhuǎn)化量增加。孫紅霞等得出在加熱的過程中，牛肉的蒸煮損失與剪切力呈正相關(guān)性。當(dāng)溫度為45～55 ℃和75 ℃以上時牛肉的剪切力有所下降，當(dāng)溫度為55～65 ℃時檢測到牛肉的肌原纖維小片化指數(shù)增加，分析可能是由于肌動球蛋白裂解造成的；經(jīng)低場核磁測定后發(fā)現(xiàn)T21與A21降低，肌節(jié)長度變短，牛肉變硬。因此，以上研究皆證明了55～65 ℃是加熱的關(guān)鍵因素范圍。通過學(xué)者們的研究結(jié)論可知低溫短時的烹飪方法有助于肌動球蛋白的進一步解離，然而高溫會導(dǎo)致肌動蛋白變性，因此為了進一步探究高溫情況下的嫩化機理，可以通過測量肌漿蛋白的溶出量及總蛋白的溶出量來分析嫩度，也可以輔以掃描電鏡觀察肉品肌原纖維的組織狀態(tài)，從而更加全面地分析嫩化的機理。

2.1.2 熱處理方式對結(jié)締組織的影響

Zhang Liyan等[30]在烹飪對雞胸肉熱誘導(dǎo)變化的影響中得出，肉的蒸煮損失在55～85 ℃范圍內(nèi)顯著增加(p<0.05)。肉的剪切值在65 ℃時降低到最小值，在65～85 ℃剪切力逐漸增加，在85～100 ℃有輕微的增加，在55～65 ℃熱溶性膠原含量顯著增加，在65～75 ℃鹽溶性肌原纖維蛋白的溶解度顯著降低。Bi Jingran等[31]在烹飪兩段式加熱對海參品質(zhì)影響的實驗中得出，大理石條紋與含水量有良好的相關(guān)性，而肌原纖維則與蒸煮損失的相關(guān)性較差。

常海軍等通過研究水煮和微波兩種加熱處理方式對牛肉嫩度的影響，實驗中通過膠原蛋白的角度來分析牛肉嫩度的變化機制。結(jié)果表明，60 ℃和65 ℃是加熱過程中2個關(guān)鍵的溫度點，直接影響著牛肉的質(zhì)地，60 ℃是牛肉肌束膜與肌內(nèi)膜的最大熱變性溫度。肌束膜的顆粒化程度與嫩度顯著相關(guān)，因此得出不當(dāng)?shù)募訜崽幚頃鹉z原蛋白熱變性，對肉的品質(zhì)及質(zhì)構(gòu)特性會產(chǎn)生顯著影響。達達拉·買買提在不同加熱處理對羊肉嫩度影響的實驗中得出，當(dāng)加熱溫度逐漸升高時，羊背肉的嫩度逐漸下降，且呈階段性的變化。加熱會使羊肉的肌原纖維蛋白變性收縮，膠原蛋白發(fā)生變性溶解致使結(jié)締組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而對嫩度產(chǎn)生影響，因此肌肉的嫩度最終應(yīng)由肌原纖維及結(jié)締組織兩種影響因素的凈效應(yīng)來決定。曾勇慶等[32]認為結(jié)締組織中的膜鞘結(jié)構(gòu)可有效地阻止肌肉水分的流失以及汁液的外滲，因此推測肌肉結(jié)締組織越多的肉類，其持水性能就越強，肉的質(zhì)地越好。Bendall等通過物理和組織化學(xué)方法驗證了肉類肌纖維以及組成結(jié)締組織的肌束在加熱過程中產(chǎn)生的皺縮和抗張力都是具有階段性的，并推測當(dāng)溫度為58 ℃時肉類產(chǎn)生的微弱皺縮可能是由基底膜膠原蛋白Ⅳ引起的。當(dāng)溫度為 64 ℃時，肌束膜膠原蛋白Ⅰ型和Ⅲ型同樣發(fā)生了收縮，由于此收縮程度較大，致使肌肉抗張力變強，產(chǎn)生汁液流出。總之，加熱過程中結(jié)締組織含量和結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列的變化，進而對肉的嫩度產(chǎn)生影響。

2.2 其他烹飪方式對肉類嫩度的影響

2.2.1 超高壓處理

超高壓處理是常用改善肉品嫩度的烹調(diào)方法。1973年Macfarlane學(xué)者曾提出超高壓可有效地改善肉品的嫩度[33]。隨著肉類研究的不斷深入，有越來越多的學(xué)者投身于超高壓對肉品嫩度影響的研究中，并將超高壓對肉類嫩度的影響總結(jié)如下[34]：超高壓處理后的肉品中的肌纖維發(fā)生了解體，致使肌原纖維小片化指數(shù)升高，分析原因主要是肌動球蛋白發(fā)生了裂解；超高壓處理會增加肉品組織蛋白酶的活性，進而加速了骨架蛋白的降解，從而弱化了肌動蛋白及肌球蛋白的紐帶，進而起到致嫩的作用。高海燕等[35]在室溫(20 ℃)條件下，采用不同壓力(0～500 MPa)和不同時間(0～30 min)對鵝肉進行嫩化處理，得出壓力300 MPa、處理時間20 min時，鵝肉的嫩化效果較好。郭寶顏等[36]通過研究不同壓力(100，300，500 MPa)以及不同處理時間(15，30，45 min)對羅非魚肌動球蛋白結(jié)構(gòu)變化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的不斷升高以及處理時間的延長，羅非魚肌動球蛋白的溶解度逐漸降低，且當(dāng)壓力為 500 MPa、處理時間為45 min時最低，為 89.17%，表明超高壓會促進蛋白質(zhì)發(fā)生聚集和變性，致使肌動球蛋白的Ca2+-ATPase 活性消失，肌球蛋白產(chǎn)生熱變性，疏水基團顯露在外，嫩度降低。陸海霞[37]在秘魯魷魚肌原纖維蛋白質(zhì)凝膠特性的研究實驗中得出，當(dāng)壓力超過200 MPa、處理時間多于15 min時，就檢測不到MHC 條帶，分析可能是超高壓使得肌動蛋白和副肌球蛋白發(fā)生了一定的交聯(lián)，從而形成凝膠結(jié)構(gòu)。通過學(xué)者們的研究結(jié)論可知高壓的烹飪處理將會減少肌動球蛋白的解離，主要是由于高壓使得肌動球蛋白發(fā)生變性，進而使得蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，疏水基團發(fā)生了暴露，使得肉制品的嫩度下降。

2.2.2 鹽類的影響

鹽是日常生活中不可或缺的調(diào)味品，可以維持人體正常的新陳代謝，改善肉品的食用品質(zhì)。鹽的添加可以調(diào)節(jié)原料的離子強度和pH值，并且會與肉品中的Mg2+和Ca2+以及蛋白質(zhì)進行絡(luò)合，使得肉品的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，肌動球蛋白產(chǎn)生裂解，肉品變嫩[38]。吳亮亮等[39]在食鹽添加量對灘羊肉蒸煮損失、嫩度及水分分布的影響實驗中得出，食鹽的添加量對羊肉的嫩度和水分含量有顯著的影響，隨著食鹽量的增加，羊肉逐漸變嫩；當(dāng)添加的食鹽量大于2.5%時，嫩度改變不明顯。Benjakul等[40]在焦磷酸鹽對蝦肉肌動球蛋白解離影響的實驗中得出，適量的鹽類有助于促進肌動球蛋白的解離，孫衛(wèi)青也得到了相同的結(jié)論。高星等[41]在肌動球蛋白磷酸化對其解離影響的實驗中得出，磷酸鹽的處理有助于降低肌動蛋白與肌球蛋白之間的連接作用，對肌動球蛋白的解離有一定的促進作用。Pires等[42]也得到了相同的結(jié)論，MLC的磷酸化會破壞肌動球蛋白的結(jié)構(gòu)，使MHC頭部與粗絲分隔，從而對肉的嫩度產(chǎn)生影響。通過以上研究結(jié)果可以得出添加相應(yīng)濃度的鹽有助于促進肌動球蛋白的解離，進而促進肉的嫩化，故在烹飪過程中可以通過添加一定濃度的鹽來改善肉的嫩度。

3 總結(jié)及展望

綜上所述，肌動蛋白的解離及膠原蛋白的溶解與肉品的嫩度有直接的關(guān)系。因此借鑒肌動球蛋白解離和膠原蛋白溶解的影響因素，烹飪中可通過控制低溫短時的烹飪方法，以及在應(yīng)用高壓的設(shè)備蒸煮肉制品時，應(yīng)控制壓力的大小及時間，也可以通過添加相應(yīng)的鹽類來改善肉的嫩度。

然而目前對于肌動球蛋白解離及結(jié)締組織變化與嫩化機理的研究還不是很完善，主要集中于二者的影響強弱及影響先后方面，且國內(nèi)研究相對來說少一些，因此此方向的研究將會為嫩化機理提供一定的理論基礎(chǔ)。然而肌動球蛋白以及膠原蛋白是蛋白質(zhì)的成分，高溫將會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，因此相應(yīng)的高溫及高壓的烹飪方式則不能單從以上兩個方面來探究嫩度，應(yīng)從其他方面繼續(xù)深入研究，包括骨架蛋白、肌內(nèi)脂肪以及影響肌肉蛋白的蛋白酶類。這一科研方向?qū)榻窈髣?chuàng)建肌動球蛋白裂解及膠原蛋白溶解的調(diào)控程序、探究肉類嫩化機理方面提供參考依據(jù)。