梯度加热对羊肉嫩度的影响

达迪拉·买买提+李芳+张文+杨正宇+孔令明

摘 要：以色泽、系水力、胶原蛋白溶解性、剪切力为评价指标，研究在常规加热的基础上，水浴与烘烤2种加热处理在50～60 ℃温度范围内保温一段时间是否对羊半腱肌与背最长肌嫩度有影响。结果表明：梯度加热过程中，羊半腱肌剪切力值有显著上升的趋势（P<0.05），其中两段式加热的这一趋势较三段式加热更明显，与常规加热方式相比，梯度加热对肉色及系水率无明显影响，但对胶原蛋白溶解性影响显著（P<0.05），与常规加热相比，梯度加热过程是相对比较理想的加热方式。

关键词：羊肉；梯度加热；嫩度；剪切力；胶原蛋白溶解性

Influence of Gradient Heating on Mutton Tenderness

Dadila·MAIMAITI1， LI Fang2， ZHANG Wen1， YANG Zhengyu1， KONG Lingming1，*

（1.College of Food and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， ?rümqi 830052， China；

2.Xinjiang Institute of Light Industry Techonology， ?rümqi 830052， China）

Abstract： This study aimed to check whether either oven or water bath heat treatment affects the tenderness of mutton semitendinosus or longissimus dorsi muscles as evaluated by color， water holding capacity， collagen solubility and shear force. Samples were heated directly or stepwise （the intermediate temperatures were maintained for 15 min） to 4 different internal temperatures. The results showed that during gradient heating process， the shear force of semitendinosus muscle significantly increased （P < 0.05）， and the trend was more obvious in two-step heat treatment than in the three-step one. Compared with the routine control， gradient heat treatments had no evident effect on the color or water holding capacity of mutton， but showed a significant impact on collagen solubility （P < 0.05）， thereby being a better heating method.

Key words： mutton； gradient heating； tenderness； shear force； collagen solubility

中图分类号：TS251.4 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）04-0011-06

DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.003

引文格式：

达迪拉·买买提， 李芳， 张文， 等. 梯度加热对羊肉嫩度的影响[J]. 肉类研究， 2016， 30（4）： 11-16. DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.003. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

Dadila·MAIMaiti， LI Fang， ZHANG Wen， et al. Influence of gradient heating on mutton tenderness[J]. Meat Research， 2016， 30（4）： 11-16. （in Chinese with English abstract） DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.003. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

肉的嫩度本质上反映的是切断一定厚度的肉块所需要的力量[1]，影响嫩度的基本因素有肌肉的结构和组成[2]，其中起决定性作用的因素为肌原纤维和结缔组织的特性[3]。嫩度同样也是消费者对肉制品最关键的评定要求，然而剪切力值是直接影响肌肉嫩度的重要指标，剪切力值越小，肉样嫩度越好[4-5]。

羊肉有绵羊肉、山羊肉和野羊肉。绵羊肉既能御风寒，又可补身体，对一般风寒咳嗽、慢性气管炎、虚寒哮喘、气血两亏、腰膝酸软等一切虚状均有治疗和补益效果[6-7]，绵羊肉较猪肉的肉质要细嫩，较猪肉和牛肉的脂肪、胆固醇含量少[8]，但随着绵羊年龄的增加，肉质也会逐渐变得粗糙，嫩度也远不及小羊羔肉的嫩度，如需提高其食用品质，必将采取一定的改善措施[9-10]。本研究以细毛羊（7龄细毛羊）半腱肌与背最长肌为实验材料，以色泽、系水力、胶原蛋白溶解性、剪切力为评价指标，探讨了水浴与烘烤加热结合梯度加热法对肌肉嫩度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

细毛羊 新疆昭苏县绿源食品有限责任公司。7龄细毛羊切取半腱肌与背最长肌，剥离其他的肌肉，各分割成质量、大小、形状相近的49 块，去除可见的皮下脂肪和肌外膜，将每个实验组肉样都装入预先写好标签的真空包装袋中，备用。

1.2 仪器与设备

PL203电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Testo205便携式pH计 德图仪表（深圳）有限公司；TES1310数字显示温度计 泰仕电子工业股份有限公司；电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器有限公司；微波炉 美的集团有限公司，M1-L236A TA-XT2i型物性仪 英国Stable Micro System公司；高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；Tu-1810型紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 羊肉的加热处理

取预先真空冷藏的半腱肌与背最长肌各49 块肌肉，用吸水纸吸干肌肉表面的水分，称质量，肌肉的平均质量在（50±2）g范围内，蒸煮包装袋包装备用。实验的加热条件分为烘烤加热与水浴加热，每个加热条件下又分常规加热、两段式与三段式加热3 种加热方式。

常规加热：将肉样放入烘箱或水浴锅中，连接K型热电偶探头的数显温度计，插入肉块中心部位，随时记录肉样中心温度的变化，当中心温度达到70、80、90、95 ℃时，立即取出肉块，用吸水纸吸干表面的水分，称质量，待分析[11]。每组4个平行。

两段式加热：将肉样放入烘箱或水浴锅中，将起始温度调至57 ℃，当肉样中心温度达到55 ℃后需继续加热15 min（保温阶段），继而将肉样转移至97 ℃的烘箱或水浴锅中继续加热，当肉样中心温度达到70、80、90、95 ℃，后续步骤同常规加热[11]。

三段式加热：将肉样放入烘箱或水浴锅中（起始温度为97℃），加热至肉样中心温度达到55℃后，继而将肉样转移至57℃的水浴锅或烘箱中继续加热15 min（保温阶段），最终再将肉样转移至97℃的水浴锅或烘箱中继续加热，当肉样中心温度达到70、80、90、95 ℃，后续步骤同常规加热[11]。

羊肉半腱肌、背最长肌水浴与烘烤不同梯度加热所需时间见表1。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 失水率和系水力

失水率用压力法度量肌肉失去水分的比例来表示，利用圆形取样器（面积约为5 cm2）切取厚度为1 cm的肉块，称量（精确至0.001 g），然后放置于铺有多层定性滤纸的压力仪平台上，要以水分不渗出来确定滤纸的厚度，一般为18 层左右。同时在肉样的上方覆盖18 层定性滤纸，加压至35 kg，保持5 min。撤除压力后，对肉样进行称量，肉样加压前后质量的差值为失水重[12-13]。失水率、系水率分别按式（1）、（2）计算。

（1）

（2）

式（2）中：肉总水量/g=肉总质量/g×72。

1.3.2.2 色泽

将预先处理好的肉样表面用吸水纸吸干，色差仪进行黑白版自动校正，进入标准测量，记录L*、a*和b*。

1.3.2.3 剪切力值

将加热后肉样，沿肌纤维方向分割为5 cm×1 cm×1 cm，然后在TA-XT2i型物性仪上测定剪切力，用肌肉嫩度仪沿肌纤维垂直方向剪切圆柱，每个肉样测量3 次，取其平均值。剪切力测定参数：探头：HDP/BSW；测试前速率：2.00 mm/s；测试速率：2.00 mm/s；测试后速率：15.00 mm/s；下压距离：15 mm；负载类型：Auto-20g；数据获得率：500 pps。

1.3.3 胶原蛋白含量及溶解性分析

1.3.3.1 样品硝化处理

本实验采用Ringers试剂溶解法分离可溶性和不溶性胶原蛋白。

总胶原蛋白：取2.0 g肉样，加入7 mL 6 mol/L浓盐酸直接在110 ℃消化18 h，将消化后的样液过滤并且定容至100 mL，吸取2 mL到小烧杯中，用0.3 mol/L NaOH调节至接近中性，再加入蒸馏水定容至20 mL，摇匀，取0.5 mL样液于20 mL试管中，依次加入1 mL异丙醇和0.5 mL氧化剂，摇匀，静置4 min，加入6.5 mL艾氏试剂，混匀，60 ℃水浴反应25 min，流水冷却2 min，于560 nm波长处测定吸光度。

不溶性胶原蛋白：取肉样2.0 g，加入8 mL 1/4 Ringers试剂，混匀溶胀1 h后，77 ℃水浴锅中加热1 h。加热后冷却至室温，6 000 r/min离心15 min，去除上清液，沉淀中加入7 mL 6mol/L浓盐酸在110 ℃消化18 h。后续处理同总胶原蛋白测定。

1.3.3.2 胶原蛋白含量及溶解性计算

胶原蛋白在硝化过程中会分解为各种氨基酸，其中羟脯氨酸含量相对稳定，占胶原蛋白含量的13%～14%[14-15]，因此可用羟脯氨酸的含量来反映胶原蛋白的含量，将最终算出的羟脯氨酸的含量乘以系数7.25可换算出胶原蛋白的含量[16]。羟脯氨基含量测定按照GB 9695.23—1990《肉与肉制品L（-）-羟脯氨酸含量测定》进行。其中不溶性胶原蛋白含量可由沉淀样液中羟脯氨酸换算，可溶性胶原蛋白含量可由上清液中羟脯氨酸换算[19]。胶原蛋白含量、溶解性计算分别按照式（3）、（4）计算。

（3）

（4）

式中：X为羟脯氨酸含量/μg；M表示羟脯氨酸分子质量。

1.4 数据处理

剪切力采用Stable Micro System自带的Exponent处理软件进行数据分析，其他数据采用Excel软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌与背最长肌系水率的变化

Fig.1 Changes in water holding capacity of mutton semitendinosus and longissimus dorsi muscles subjected to gradient heat treatments （n = 4）

由图1可知，两种加热条件下羊肉半腱肌的系水率均高于对照组，水浴加热下的羊肉半腱肌的系水率明显高于烘烤加热（P<0.05）。其中，水浴常规加热条件下肉样的保水性达到最高，两段式加热过程中，肉样的系水率又出现了逐渐降低的趋势，三段式加热对肉样的系水率影响最明显，在这一加热过程中，肉样的保水性较两段式又有了提高，说明梯度加热对羊肉半腱肌保水性有显著影响（P<0.05）。烘烤加热条件下的肉样系水率明显低于水浴加热，尤其是两段式加热过程中，肉样的系水率达到了最低值，保水性能较对照组肉样还差，但与水浴三段式加热处理相同，烘烤三段式加热处理后肉样的保水性又有了提高，但这一过程未对其有显著影响。相比较两种加热方式，水浴加热过程中水温是恒定且维持不变的，避免了加热过程中因温度的不稳定而对肌肉蛋白的热变性影响以及肌肉本身水分的受热蒸发等[20]，因此水浴加热较烘烤加热对肉样的保水性要好、系水率高。背最长肌与半腱肌系水率实验结果则相反，其中两种加热条件下肉样的系水率均高于对照组，但水浴加热下的羊背最长肌的系水率明显低于烘烤加热

（P<0.05）。与半腱肌相类似，水浴常规加热处理下肉样的保水性可以达到最高值，两段式加热过程中，肉样的系水率逐渐降低，在三段式加热过程中肉样的系水率达到最低值，说明梯度加热对羊背最长肌较羊半腱肌的影响相对不显著（P<0.05）。

2.2 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌与背最长肌色泽的变化

2.2.1 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌色泽的变化

评价肉样外观的一个重要指标是色泽，其主要影响因素包括肌红蛋白和血红蛋白的含量及其存在的状态，同时还受反射和氧化作用的影响。

Fig.2 Changes in color parameters of mutton semitendinosus muscle subjected to gradient heat treatments （n = 4）

由图2可知，水浴与烘烤不同梯度加热处理对羊肉半腱肌亮度L*和红色度a*无显著的影响（P>0.05），但烘烤加热条件下两段式与三段式加热对黄色度b*有显著的影响（P<0.05）。其中烘烤加热条件下肉样亮度L*呈不规则变化，而红色度a*变化较有规律，基本保持在一条直线，黄色度b*在常规加热处理下降到最低值；水浴加热条件下肉样亮度L*呈不规则变化，而红色度a*与黄色度b*呈逐渐下降的趋势，其中三段式加热处理时，黄色度b*达到最小值。

2.2.2 水浴与烘烤不同梯度加热羊肉背最长肌色泽的变化

Fig.3 Changes in color parameters of mutton longissimus dorsi subjected to gradient heat treatments （n = 4）

由图3可知，水浴与烘烤加热条件下，无论是常规加热还是两段式加热和三段式加热，羊肉背最长肌的亮度L*值差异都十分显著（P<0.05），其中水浴三段式加热处理后的肉样亮度降到最低值。羊背最长肌的红色度a*则呈无规则的变化。烘烤梯度加热处理下的肉样红色度a*和黄色度b*较水浴梯度加热处理变化的稳定，在水浴梯度加热处理下变化显著（P<0.05）。

2.3 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌与背最长肌剪切力的变化

2.3.1 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌剪切力的变化

Fig.4 Changes in shear force of mutton semitendinosus muscle subjected to gradient heat treatments （n = 4）

由图4可知，烘烤加热与水浴加热相比，前者处理后的肉样剪切力明显大于后者，且在两种加热条件下肉样的剪切力大致呈现随着温度的逐渐升高而升高的趋势；终点温度在70～80 ℃时，烘烤加热条件下肉样剪切力增加趋势十分显著（P<0.05）；与此相反，水浴加热后的肉样剪切力在此温度范围内增长趋势缓慢，在温度逐渐升高至90 ℃后剪切力有了显著增加；随肉样中心温度升高至95℃时，两种加热条件下的肉样剪切力都有了明显下降的趋势；其中烘烤加热条件下，三段式加热法较常规加热与两段式加热导致肉样的剪切力降低的趋势显著，经常规加热处理后的肉样剪切力最大，对肉样的嫩度无显著效果；与之相同，水浴加热条件下，三段式加热法较其他两种方法导致肉样剪切力减小的趋势显著，其中常规加热法与两段式加热法处理后的肉样剪切力均随着温度的逐渐升高而逐渐递增，当温度达到95℃时，常规加热法处理后的肉样剪切力达到最大值。总结两种不同加热条件下不同梯度加热对羊半腱肌肉样剪切力起关键作用的温度是90 ℃。

2.3.2 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉背最长肌剪切力的变化

由图5可知，水浴加热和烘烤加热条件下肉样的剪切力都是随着温度的升高而增大，且存在着显著性差异

（P<0.05），其中烘烤加热法处理的肉样剪切力显著比水浴加热法的剪切力值高。当加热终点温度达到90 ℃时，两种加热处理法梯度加热下的肉样剪切力都达到了最大值，70～85 ℃这一范围内，不同加热条件下的肉样剪切力之间的差值一直趋于平稳的状态，但终点温度达到90 ℃时，水浴常规加热法与烘烤常规加热法两者之间的差值相近，当逐渐升温至95 ℃时，两者最终导致剪切力值趋于一致。而比较同一条件下不同梯度加热的同一肉样，在90～95 ℃这一关键范围内，水浴与烘烤梯度加热条件下的肉样剪切力逐渐都有降低的趋势（P<0.05）。

2.4 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌与背最长肌胶原蛋白溶解性的变化

2.4.1 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉半腱肌胶原蛋白溶解性的变化

胶原蛋白是一种重要的肌肉组织成分，研究表明胶原蛋白含量与肉的嫩度呈负相关[21-22]，肉中胶原蛋白的溶解性直接影响着肉的嫩度[23]。由图6可知，无论是水浴加热还是烘烤加热，两段式加热与常规加热相比较，两者肉样的胶原蛋白溶解度均在各个中心温度下趋于一条线，差异都不显著（P>0.05），而两种加热处理中三段式加热后肉样胶原蛋白溶解度一直处于下降的状态，但其差异也不显著（P>0.05）。总体可分析，水浴与烘烤两种加热条件下梯度加热与常规加热处理相比较，梯度加热对羊肉半腱肌胶原蛋白溶解度影响不显著。

2.4.2 水浴与烘烤不同梯度加热下羊肉背最长肌胶原蛋白溶解性的变化

由图7可知，水浴梯度加热中的两段式加热与常规加热处理得出的结果是近乎相同的，在各个终点温度下增长或降低的趋势均保持一致，两者之间胶原蛋白溶解度差异不显著（P>0.05），而其中的三段式加热处理下的肉样胶原蛋白溶解度从初始温度至最终的95 ℃均维持下降的趋势，但其差异也不显著（P>0.05）。烘烤加热与水浴加热的总体趋势相同，但烘烤加热下肉样的胶原蛋白含量总体比水浴加热要低，其中三段式加热的胶原蛋白溶解度达到了最低值。无论是水浴还是烘烤加热，梯度加热与常规加热处理相比较，梯度加热对羊肉背最长肌胶原蛋白溶解度影响不显著。

3 讨 论

研究了水浴与烘烤2种加热条件结合梯度加热法对羊半腱肌和背最长肌嫩度的影响，结果表明，水浴与烘烤加热相比较，水浴加热处理对肉样嫩度有显著的影响，而梯度加热在其中起着关键性的作用，梯度加热的目的在于使肉样在一定温度范围内保温一段时间，这一步骤可促使肌动球蛋白解离[24]，因为肉的嫩度受加热时间长短的影响，增加一定的加热时间，随着保温时间的延长，肉样的剪切力值会呈现降低的趋势，这是由于肌内的胶原蛋白在这一过程中发生了溶解和凝胶化，可溶性胶原蛋白会形成凝胶，这对肉样的嫩化起了关键性的作用[25]。结合预实验与此次实验的最终结果，可判断出梯度加热过程中决定性的温度是85～95 ℃，因此在50～60 ℃将肉样保温一段时间，实验结果表明保温后的梯度加热处理确实有降低剪切力、改善肉样嫩度的作用，其中三段式加热对羊肉半腱肌和背最长肌嫩度的影响最为显著。在以往的研究中已经证实，低温长时间加热对牛肉、猪肉、兔肉和鸡肉的嫩度都有改善的作用[3，26-30]，本实验说明羊肉的半腱肌和背最长肌也符合以往研究的这一规律。本实验结果还发现，水浴加热处理下的系水率明显高于烘烤处理后的肉样，且得出不同肌肉类型在剪切力值上的不同主要是由胶原蛋白的含量来决定的结论，两段式加热与常规加热和三段式加热相比较，对肉样的L*、a*影响相对较大。分析其原因可能跟肉样在两段式加热的保温时间长于其他两种加热法有关，保温时间的延长会引起肌红蛋白氧化还原状态在不同加热方式之间的变化差异。

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