肉類嫩度的影響因素及鹽類嫩化牛肉技術研究進展

陳武東，杜險峰

(哈爾濱商業大學 旅游烹飪學院，哈爾濱 150028)

隨著社會經濟水平的發展和人民生活水平的提高，人們對肉類食材的食用品質要求也在逐步提高，食用品質主要包括嫩度、色澤、風味以及多汁性等方面，而嫩度又是影響食用品質的首要因素[1]。因此，我們要加快肉類嫩度的研究進展，生產出既能滿足國家安全質量標準，又能滿足社會市場需要的肉類。牛肉作為一種富含多種營養素的肉類，具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇的特點[2]。與其他家禽和家畜相比，牛肉的經濟價值相對更高，更加受到消費者的喜愛。但是，牛肉的肌纖維直徑較粗，肌肉結締組織較多，肉質相對較硬，適口性欠佳[3]。因此，無論在家中烹調牛肉，還是中央廚房大規模加工牛肉，都要對牛肉進行嫩化處理。近年來，肉類的嫩化技術日新月異，主要包括低溫成熟法、機械拉伸法、電刺激法、超聲波嫩化法、高壓嫩化法、鹽類嫩化法、酶類嫩化法、pH處理嫩化法、烹調嫩化法、牛肉分級技術等[4]。

鹽類嫩化法主要是通過縮短鈣激活酶激活時間來嫩化肉類，能夠提高不同部位肉嫩度的相對一致性，改善肉品的風味、色澤，切片性好，出品率高，且不會引起肉類的過度嫩化[5]。基于以上觀點，本文以影響肉類嫩度的主要因素和相關機理為出發點，對鹽類嫩化牛肉機理和應用進行綜述。

1 肉類嫩度的影響因素

1.1 肉類嫩度理論

肉的嫩度是指肉在咀嚼或切割時所需的剪切力，是肉中肌纖維組織、結締組織、脂肪的含量、分布及生物化學結構等因素的綜合體現。肉的嫩度也被稱作肉的硬度，主要由基礎硬度和成熟硬度兩部分組成。肉類的基礎硬度由肌內結締組織的性質和狀態決定，主要表現為肌外膜、肌束膜和肌內膜膠原蛋白的生物化學變化。肉類的成熟硬度，又叫尸僵硬度或者肌動球蛋白硬度，它取決于動物宰后成熟過程中肌原纖維蛋白的生物化學變化以及相關的結構變化。

肉類嫩度的測量方法主要有感官評測法和儀器評測法[6]。感官評測法操作簡單，實用性相對較強，受實驗場地和實驗器材的影響相對較小，但無法量化，不穩定性相對較大，易受到干擾。儀器評測法又稱為理化分析法，在實驗室中，我們通常借助質構儀測量肉類的硬度、彈性、韌性、粘著性、穿透力、剪切力等指標。林芳棟等使用高精度的TA-XT plus質構儀的不同型號探頭分別對牛肉不同部位肌肉嫩度進行了對比研究，發現不同部位的肌肉嫩度存在顯著性差異，可以使用質構儀的 A/CKB 型探頭進行切斷實驗時的最大剪切力值以及使用 P/2N 型探頭進行穿刺實驗時的下行距離來表示肌肉嫩度。

1.2 肉類嫩度的主要影響因素

1.2.1 肌原纖維的結構狀態

肌纖維中肌原纖維的含量能夠達到65%左右，而肌原纖維的主要成分是肌原纖維蛋白(包括肌球蛋白和肌動蛋白)，通過改變肌原纖維的結構狀態可以改善肉類嫩度；它的結構狀態和肌纖維直徑、肌纖維類型、肌纖維蛋白的解離狀態有關。

1.2.1.1 肌纖維直徑

實驗研究表明肉類的嫩度和肌纖維直徑以及肌節長度有關，肌纖維由肌球蛋白絲和肌動蛋白絲構成，肌肉的放松和收緊是通過肌球蛋白絲和肌動蛋白絲的相對運動，使得肌節長度收縮或伸長而實現的。肌纖維的直徑越細，肌節長度相對越長，肉類的嫩度相對更好。陳坤杰等[7]研究發現，隨著牛年齡增大，肌纖維直徑和周長顯著性增加，肌纖維密度顯著性下降，牛肉的剪切力顯著性增加。Okitani等[8]研究發現，隨著加熱溫度升高，牛肉剪切力整體呈上升趨勢，但在55 ℃時出現下降趨勢，主要是牛肉組織中肌動球蛋白解離，肌纖維直徑變細，肌節長度伸長所致。

1.2.1.2 肌纖維類型

許多研究表明肉類的嫩度和肌纖維類型有關，肌纖維類型主要分為兩種：紅肌纖維(Ⅰ型)和白肌纖維(Ⅱ型)，紅肌纖維的肌纖維直徑比白肌纖維的肌纖維直徑更細，但在肉類冷卻的過程中，紅肌纖維的嫩化效果遠不如白肌纖維，這是因為不同類型的肌肉，內源蛋白質的水解能力不同。王勇峰等[9]研究發現，不同肌纖維類型的新疆褐牛肉的蛋白質水解能力差異較大，Ⅰ型肌纖維含量高的腰大肌比Ⅱ型肌纖維含量高的背最長肌和股二頭肌具有更高的肌原纖維小片化指數(MFI)，但肌原纖維降解的速度比背最長肌和股二頭肌慢。

白肌中的蛋白酶及其蛋白抑制酶的含量比紅肌大，白肌的成熟變化更快、更明顯，能夠較快達到偏酸性條件，肌纖維蛋白表面電荷正電荷增強，肌纖維間靜電作用力增大，聚集更多的水，因此，白肌含量高的肉類在冷卻成熟時嫩化效果相對更好。Hwang等[10]研究發現，Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維所占比例和牛肉的剪切力等質構指標密切相關；其中，Ⅰ型肌纖維所占比例和剪切力值呈負相關，進一步證明了富含紅肌(Ⅰ型肌纖維)的部位肉嫩化效果比富含白肌(Ⅱ型肌纖維)的部位肉差。

1.2.1.3 肌纖維蛋白

研究表明肉類的嫩度和肌纖維蛋白的分解狀態有關，肌原纖維結構的緊密狀態與肌原纖維骨架蛋白的解離有關，伴肌球蛋白、伴肌動蛋白、肌鈣蛋白、副原肌球蛋白等都是組成骨架蛋白的重要部分。宋彩麗等[11]研究發現，牛肉宰后成熟過程中，利用鈣蛋白酶激活蛋白UK114可以抑制鈣蛋白酶抑制蛋白的作用，促進鈣蛋白酶對肌原纖維蛋白的降解，提高牛肉的嫩度。薛梅等[12]通過體外氧化鈣激活酶對牛肉肌原纖維蛋白降解的實驗研究發現，氧化劑的濃度越高，伴肌球蛋白、伴肌動蛋白及肌鈣蛋白的降解速度相對減緩，肌原纖維骨架蛋白的解離程度相對下降，牛肉的嫩度也相應降低。

1.2.2 內源嫩化酶

內源嫩化酶主要有兩類：依鈣蛋白酶和溶酶體組織蛋白酶。內源嫩化酶本身存在于肌肉組織中，對肌原纖維及其蛋白的解離起著至關重要的作用，在冷卻成熟過程中，肉類的嫩化主要是由內源性蛋白嫩化酶所致。

1.2.2.1 鈣激活酶

肉類的嫩度變化是在多種酶的相互作用下完成的，其中影響最大的酶是鈣激活酶，它位于肌原纖維Z盤、肌質網膜周圍。鈣激活酶體系中 μ-calpain起主要作用，它能水解伴肌球蛋白、伴肌動蛋白及骨架蛋白，進而導致肌原纖維Z線斷裂，肌原纖維小片化指數(MFI)增加，最終達到提高肉類嫩度的目的。李林強等[13]在超聲波輔助鈣鹽嫩化牛肉的研究中發現，超聲波處理能夠加速鈣激活酶對伴肌動蛋白、伴肌球蛋白的水解，促使肌原纖維I帶和Z線聯結斷裂或者變弱，MFI值增加，牛肉嫩度得到改善。湯曉艷等通過不同濃度的鈣離子溶液對牛肉浸泡處理后發現，300 mmol/L CaCl2溶液處理牛肉，肌原纖維結構斷裂首先發生在Z線附近，隨后Z線和M線開始降解；200，300 mmol/L CaCl2溶液處理組都出現肌肉組織中肌動蛋白、肌球蛋白等蛋白條帶幾乎全部消失的情況。

1.2.2.2 溶酶體組織蛋白酶

部分實驗機理研究表明，當溶酶體膜破裂時，溶酶體組織蛋白酶會被釋放到肌肉組織的肌漿中，不同形式的組織蛋白酶會相繼對肌肉蛋白質進行分類水解，主要表現為：組織蛋白酶B，D降解肌動蛋白和肌球蛋白；組織蛋白酶D還能降解粘性蛋白；組織蛋白酶L能降解肌球蛋白、肌動蛋白、α-輔肌動蛋白、肌原蛋白-T和肌原蛋白；組織蛋白酶H能降解肌球蛋白。

Tian等[14]對宰后自然成熟的牛的背最長肌的組織蛋白酶L，B，H的活性進行研究發現，自然成熟嫩化過程中，組織蛋白酶L，B，H的活性呈現增加趨勢，牛肉的嫩度也隨著各類型肌纖維蛋白的分解而逐步提高。Iwanowska等[15]研究發現，組織蛋白酶B和組織蛋白酶L與宰后牛肉的嫩度呈現顯著相關，組織蛋白酶L降解肌球蛋白、肌動蛋白、α-輔肌動蛋白、肌原蛋白-T，符合宰后自然成熟過程中肌原纖維結構的結構模式；而且與Cao等[16]對魚糜的組織蛋白酶L是否參與肉的嫩化過程的研究結果相符合。

2 鹽類嫩化牛肉機理及其應用

2.1 鈣鹽嫩化牛肉機理及其應用

研究表明，將牛肉浸入鈣離子溶液或者向牛肉塊中注射鈣離子溶液可以明顯改善牛肉的嫩度。宰后僵直過程中，牛肉組織中的鈣離子濃度緩慢增加，但是鈣激活酶分解肌原纖維蛋白的效率依舊達不到最高水平；因此，可以通過添加外源鈣離子的方法，充分激活鈣激活酶，并鈍化鈣激活酶抑制劑的活性，使得鈣激活酶對肌纖維及其蛋白結構的分解效率達到最高水平，進而促使牛肉嫩化。

Lansdell等[17]通過給宰后牛的半膜肌注射氯化鈣研究對牛肉品質性狀的影響發現，以5%的濃度注入200 mmol/L的氯化鈣溶液，牛肉半膜肌的嫩度提高且食用品質良好。Kerth等[18]通過宰后48 h給牛里脊肉注射氯化鈣溶液以及宰后自然成熟7 d或14 d的牛里脊肉對比研究發現，在宰后48 h，給牛里脊肉注射200 mmol/L或250 mmol/L的氯化鈣溶液，肉的嫩度顯著增加且不會影響牛肉的其他品質性狀。Hoover、Carr等分別給牛里脊肉在宰后24 h和72 h注射5%的200 mmol/L氯化鈣溶液，得到了相似的效果。

上述研究指出，鈣鹽嫩化能夠提高牛肉不同部位嫩度的均一性；改善牛肉的風味和色澤；并且不會引起牛肉的過度嫩化。但是，需要精確掌握鈣離子溶液的濃度，否則牛肉易出現苦味和金屬味以及儲存過程中肉色變暗的情況。

2.2 磷酸鹽嫩化牛肉機理及其應用

研究表明，磷酸鹽通過絡合作用、調節溶液pH值、改變肉類蛋白質中的凝膠結構等多種途徑，在提高牛肉保水性的同時，增加牛肉的嫩度。磷酸鹽有緩沖液的作用，能夠使牛肉的pH值偏向弱堿性，使得肌動球蛋白偏離等電點而緩慢溶解；磷酸鹽能絡合牛肉組織中的鈣離子和鎂離子，肌纖維蛋白在失去鈣、鎂離子后，蛋白結構變得松弛；磷酸鹽能夠解離牛肉肌肉組織中的肌動球蛋白，產生大量的鹽溶性肌球蛋白，提高牛肉的持水性。

少有研究只使用單一磷酸鹽對牛肉進行保水嫩化；Turky在綜述研究中表示，單一磷酸鹽的過量使用不但會形成難溶于水的正磷酸鈣，對人體造成危害，還會對牛肉的食用品質產生負面影響。高菲菲等[19]研究發現，浸漬時間為24 h時，復合磷酸鹽配比為焦磷酸四鈉0.4%、三聚磷酸鈉0.4%和六偏磷酸鈉0.3%，牛肚的嫩化效果比只使用其中一種磷酸鹽的嫩化效果要好。陶瑞等[20]研究發現，多聚磷酸鹽、六偏磷酸鹽、焦磷酸鹽復配質量比為2∶2∶1時，低檔部位牛肉的剪切力值最小，消費者滿意水平最高,這與尚祖萍等用復合磷酸鹽嫩化牛肉的研究結果一致。

上述研究表明，復合磷酸鹽的最佳配比研究對牛肉的嫩化有一定的促進作用，在保留牛肉多汁性的同時，還改善了牛肉的脆度。

2.3 鹽類結合其他嫩化技術的應用

研究表明，鹽類可以降低膠原蛋白的熱穩定性，增加肌肉中肌動球蛋白的溶解性，鹽類嫩化機制是離子強度對蛋白質-蛋白質、蛋白質-水之間的影響，與蛋白質的晶格膨脹有關[21]。由于鹽類嫩化劑存在一定的局限性；因此，在牛肉嫩化研究過程中，與其他嫩化技術相結合，探索提高嫩化效率和降低嫩化成本的更優解。

楊鴻基等[22]研究發現，牦牛排嫩化的最優條件是氯化鈣質量濃度10.19 mg/mL、木瓜蛋白酶活力14.94 U/g、碳酸氫鈉質量濃度20.95 mg/mL、腌制12.32 h，牦牛排的剪切力顯著下降的同時，氯化鈣和木瓜蛋白酶的用量分別下降了74.53%和70.12%。史曉燕等[23]研究氯化鈣結合木瓜蛋白酶嫩化牛肉發現，氯化鈣的最佳濃度為0.3 mol/L；木瓜蛋白酶嫩化的最佳濃度為0.04%。季宏飛、張宏博、李明奇分別對豬肉、羊肉以及兔肉的嫩化研究結果可以佐證。

研究表明在超聲波和超高壓作用下，牛肌肉中的肌纖維組織、結締組織以及聯接蛋白纖絲受到一定程度的破壞，肌肉硬度下降，嫩度提高。因此，這兩種技術常結合鹽類一起嫩化牛肉。龍錦鵬等[24]通過超聲波輔助腌制牛肉發現，超聲功率210 W、超聲時間60 min、氯化鈉濃度6%時，牦牛肉的嫩化效果最佳。吳強等研究發現，5%氯化鈣結合超聲波處理6 min對黃牛臀肉的嫩化效果最顯著。鄧紹林等[25]研究發現，高壓強度241 MPa、氯化鈣濃度0.24 mol/L，保壓時間14 min時，牛背的最長肌剪切力值下降了52.98%，牛肉的嫩度顯著改善。

3 結語和展望

綜上所述，鹽類改善牛肉嫩度的方法可行有效，它可以提高牛肉不同部位嫩度的均一性，改善牛肉的食用品質，在提高牛肉保水性的同時，提高牛肉的口感脆度；與此同時，鹽類的用量和牛肉的食用品質以及食品衛生安全息息相關，在研究鹽類用量的同時還應加強與其他嫩化技術的結合，做到優勢互補[26]。未來的研究方向會著重于進一步完善鹽類嫩化牛肉的機理；完善在不同情況下鹽的種類、添加量以及添加方式的選擇，使得鹽類嫩化技術成為一種更加安全有效且被廣泛應用的技術。