超声波对猪肉腌制效率及其品质特性的影响*

韦田，梅林，王志耕，薛秀恒

(安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽农产品加工工程实验室，安徽省畜产品加工工程实验室，安徽合肥，230036)

超声波腌制(ultrasonic curing，UC)技术在食品工业中的应用研究已有多年。现普遍认为其空化效应、热效应和机械作用是超声技术应用的三大理论依据［1］。除此之外还有力学效应和微流效应。超声波的“力学效应”赋予溶剂对细胞膜更大的渗透力，并强化细胞内外的质量传输;“微流效应”也能促进物质的运动，此外超声波能刺激活细胞和酶，影响物质的分解［2］。

大量研究表明，UC辅助腌制可以提高NaCl等腌制剂的渗透速度，明显缩短腌制时间，加快猪肉腌制进程，提高生产效率［3-4］。还可以改变肌肉组织的微观结构，促进肌纤维胀大，提高肉组织的系水性，改善肉品质构［5-7］。

虽然国内外已有较多UC处理肉制品的研究，但UC处理对肉制品品质及其微观结构影响的系统研究报道较少。本研究通过不同功率UC对湿腌过程的猪肉处理不同时间，并与无UC处理的干腌(dry curing，DC)、湿腌(wet pickling，WP)比较，分析 UC 对猪肉腌制过程氯化钠和亚硝酸盐渗透速率和系水力、色泽、质构等品质特性，以及微观结构的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

NaCl、NaNO2、K4Fe(CN)6、乙酸锌、Na2B4O7、对氨基苯磺酸、盐酸蔡乙二胺、HCl等试剂均为分析纯。

FA2004型电子分析天平，上海上天精密仪器有限公司;KQ-700B超声波清洗器，广州罡然机电设备有限公司;NR110型便携式色差计，厦门和颂电子科技有限公司;HH-S6型水浴锅，江苏金坛市金城国盛实验仪器厂;TU-1901型分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;GMK-550型数显盐度计，杭州汇尔仪器设备有限公司;TA.XTPlus型物性测试仪，苏州市三昊仪器设备有限公司;202-00S型鼓风干燥箱，长沙科怡仪器设备有限公司;日本JEM-1230型透射电镜，日本电子株式会社广州事务所;LKB-NOVA型切片机，瑞典产。

1.2 实验方法

1.2.1 腌制处理

将新鲜猪背脊肉剔除筋腱修整之后，切成质量约130 g(85 mm×68 mm×25 mm)的肉块，置于紫外灯下杀菌30 min(隔15 min翻面)。

腌制剂配制:NaCl 4%、亚硝酸盐0.01%，DC以肉重计算，WP以肉与水的总质量计算腌制剂用量，并将腌制剂溶解于水中配成腌制液。

腌制方法:DC将腌制剂均匀涂抹于肉表面，放入保鲜袋排气、捆扎封口，置于4℃的冰箱腌制;WP肉与腌制液质量比1∶1，将腌制液与肉块一同放入保鲜袋，使肉完全浸没，排气、捆扎封口，置于4℃的冰箱，其中一部分WP样品用于UC辅助腌制试验。

1.2.2 超声波辅助腌制试验

UC频率为40 kHz，功率40～80 W，处理时间30～180 min。处理期间超声处理槽中分批放入冰袋，控制槽内水温低于10℃(预试验发现，腌制温度2～10℃内，腌制效率无明显变化)。UC处理结束后，将样品转移至4℃冰箱，总腌制时间24 h。然后进行各项指标的测定。

1.3 不同腌制工艺理化指标的测定

1.3.1 NaCl含量测定

肉块绞碎后充分混匀称取25 g，加100 mL蒸馏水搅匀静置24 h，浸泡过程中搅拌几次使肉中的盐分充分溶解与水中，静置后取其上清液，用盐度计测定含盐量。

1.3.2 亚硝酸钠测定

利用盐酸萘乙二胺比色法［8］。

1.3.3 系水力的测定

采用加压滤纸法［9］。肌肉总水量按肉重的72%计算，肌肉总水分量=样品重量×72%，求系水力:

1.3.4 色差值的测定［10］

在肉样上瘦肉部位随机取2～3个点，每个点用色差计测定3次，将各点值平均，取其总均值为肉样色差值。

1.3.5 质构分析

用质构分析仪(TPA)对样品组织结构进行分析。将肉样切成2 cm3的方块状，测定时，每组3个平行样，取其平均值为测定结果。TPA的测定参数:测前速度:2.0 mm/s;测试速度:1.0 mm/s;测后速度:2.0 mm/s;时间间隔:5.00 s;数据采集速率:200.00 pps;触发力:5 g;压缩变形率:50%。

1.3.6 电镜观察

组织切成1 mm3左右小块，用质量分数2.5%戊二醛4℃固定，取出用浓度0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.2)漂洗数次。接着用1%锇酸固定2h，取出用浓度0.1 mol/L磷酸盐缓冲液漂洗数次。依次用体积分数为30%、50%、70%、90%和100%乙醇溶液进行梯度脱水，最后用醋酸异戊酯将乙醇脱掉。样品用环氧丙烷置换，于环氧丙烷和环氧树脂等体积混合液中2 h，再于环氧丙烷和环氧树脂体积比1∶2混合液中渗透1 h，再浸环氧树脂(Epon812)2 h，然后环氧树脂包埋，入45℃烤箱中12 h。65℃烤箱中48 h。取出包埋好的组织进行超薄切片(片厚70 nm)。将切好的片子水洗后放入醋酸铀饱和水溶液中30 min，取出双蒸水洗涤3次，放入枸橼酸铅染液再双蒸水洗3次。透射观察拍照。

1.4 统计分析

采用SAS 8.0对实验结果进行差异显著性分析，用Excel 2003软件对数据进行平均数和标准偏差的统计分析并作图。

2 结果与讨论

2.1 超声波腌制试验结果

2.1.1 超声波功率对猪肉品质的影响

UC在40～80 W 内处理60 min，肉中 NaCl和NaNO2含量均未表现出随功率增大而升高的趋势。40 W UC的NaCl和NaNO2含量均高于60 W和80 W，60 W UC的猪肉中NaNO2和NaCl含量均最低，分别是17.97 mg/kg和1.6%，分别比40 W的低37.95%和28.57%，比80 W 的低21.63%和20.00%(图1-a)。钟赛意［11］以频率26.4 kHz超声波处理盐水鸭，在300～400 W内，超声功率越大对NaCl的渗透促进作用越明显。本试验未能得到与之一致的结果，可能由于本试验选用的超声波功率较小，空化效果作用不显著。

随着超声波功率的增大，系水力呈现下降的趋势。由于功率的增大，细胞破坏明显，肌肉肌束变松散，使得系水力降低(图1-b)。

色泽L，a，b值在40～80 W差异均不显著(图1-c)，说明UC在低功率范围对肉品色泽不会产生显著影响。该结果与Jayasooriya等［12］研究一致。

UC处理的样品弹性随着功率的增大而呈下降趋势，在功率40 W时，弹性值最大。40W处理弹性值高于80 W 33.65%(图1-d)。说明UC功率提高对猪肉质地会产生不利的影响。

图1 UC功率对猪肉腌制效率、系水力、色泽以及质构影响Fig.1 Effect of UC poweron the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

2.1.2 超声处理时间对猪肉品质的影响

UC功率为40 W时，处理30～180 min，随着时间的变化，肉中NaCl和NaNO2含量均呈先升高后降低的趋势，在60 min时分别达到最大值4.00%和32.57 mg/kg(图2-a)。超声波处理超过60 min，均呈下降趋势。这是由于少于60 min的超声波处理，对细胞壁与细胞质膜的损伤程度小，空化作用和机械作用促进腌制剂分子进入组织内。随着超声时间的延长，细胞壁与细胞质膜损伤程度加大，细胞内溶物外泄速度大于腌制剂分子向内的渗透速度。

系水力也呈先上升后下降的趋势，在超声波60 min达到最大值87.96%(图2-b)。UC前60 min可能由于肌肉纤维蛋白结构被破坏，暴露出亲水基，增加蛋白与水分的结合能力，大量水分进入组织内部或是被细胞吸收，提高保水性能;而超声波是一种机械弹性振动波，具有较强的空化作用、热效应和机械作用，60 min后可能会造成肌肉肌节断裂［13］，细胞内部微结构的破坏，导致汁液大量流失，还可能引起蛋白质变性［14］，导致系水力下降。

色泽L值随超声时间变化不显著，a、b值均呈先降低后上升趋势(图2-c)。可能由于水进入松散肌束，冲淡了肌肉中色素，同时部分色素溶出，使肉色变淡a值下降;随着UC时间增加，细胞大量破裂，胞内色素释放a值升高。

UC处理时间在90 min以内，对腌制肉的弹性有一定程度的提高。超过90 min则会降低弹性(图2-d)。

图2 UC时间对猪肉腌制效率、系水力、色泽以及质构影响Fig.2 Effect of UC time on the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

综合UC功率与时间的试验结果，频率为40 kHz的UC，功率40 W，时间60 min在提高腌制效率、稳定色泽、改善质构方面具有较好的效果。

2.2 不同腌制工艺对猪肉品质的影响

UC功率40 W处理60 min腌制1 d，DC 9 d、WP 6 d比较，UC 1 d的肉中NaCl和NaNO2含量高于DC 9 d，略低于WP 6 d(图3-a)。这说明UC对腌制剂的渗入有显著的促进作用，大大提高了腌制效率，缩短腌制时间。UC 1 d的系水力显著高于DC 9 d和WP 6 d(图3-b)。由于肌肉组织破坏，肌束变松散，肌球蛋白溶出，蛋白质分子内包埋的亲水基团被打开，结合更多的水分，提高了系水力。另一方面，DC和WP腌制时间长，在NaCl的渗透作用下，也会导致肉品失水率增大。

代表肉色亮度的L值，UC 1 d与WP 6 d无显著差异，但显著高于DC 9 d(P≤0.01)(图3-c)。因为DC腌制肉品长时间暴露于空气中，肌红蛋白和血红蛋白氧化，导致肉品颜色深暗。UC 1 d肉的弹性显著高于 DC 9 d、WP 6 d(P≤0.01)(图3-d)。

图3 腌制方式对猪肉腌制效率、系水力、色泽以及质构的影响(DC和WP按1.2.1方法分别腌制9 d和6 d;UC以频率40 KHz，功率40 W，时间60 min腌制1 d)Fig.3 Effect of curing ways on the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

2.3 不同的腌制方式对肌肉组织和细胞微观结构的影响

线粒体是细胞中对各种损伤最为敏感的细胞器，可作为判定细胞受损程度的一项指标。通过透射电镜观察，DC和WP样品的线粒体外形基本完整，UC样品的线粒体已不具备基本形状，外形和内部结构均已被破坏(图4)。这说明UC对细胞结构破坏程度较大。对细胞的过度破坏，可能加速细胞内容物的流失。因此，选择适合的UC处理条件，以获得理想的腌制效率和肉品品质为度。

图4 不同腌制方式对猪肉细胞线粒体的影响Fig.4 Effect of different curing ways on the Mitochondria of pork

DC和WP肌肉纤维排列有序且紧密，横纹清晰可见，肌节完整;UC肌肉纤维发生明显的松散、断裂、弯曲、脱落等变化(图5)。UC对肌纤维的这种作用效果，可以提高肉品嫩度，改善肉品质构。

图5 不同腌制方式对肌肉纤维的影响Fig.5 Effect of different curing ways on the muscle fiber of pork

3 结论

UC频率40 KHz、功率40 W、处理60 min能提高猪肉腌制效率、增强系水性能，改善肉品色泽，提高肉品弹性。

UC能使肌肉纤维发生明显的松散、断裂、弯曲、脱落等变化，提高肉品嫩度，改善肉品质构。但过度的UC处理，对细胞及细胞器都可能产生严重的破坏。因此，选择适合的UC处理条件，以获得理想的腌制效率和肉品品质为度。

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