复合添加物在腌制过程中对兔肉传质动力学和肌原纤维蛋白的影响

2017-08-08张维悦夏杨毅侯佰慧李洪军

食品与机械 2017年6期

关键词：添加物兔肉肌原纤维

张维悦夏杨毅,2 侯佰慧苏燕李洪军,2

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715)

复合添加物在腌制过程中对兔肉传质动力学和肌原纤维蛋白的影响

张维悦1夏杨毅1,2侯佰慧1苏燕1李洪军1,2

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400715)

兔肉；湿腌；复合添加物；传质动力学；肌原纤维蛋白

湿腌，是利用物质扩散和水分渗透的共同作用，使腌制剂均匀地渗入原料组织内、直至肌肉组织内外溶液浓度逐步达到动态平衡的一种腌制方法，相比于干腌具有食盐分布均匀、含水量丰富等特点。经腌制的肉不仅改善了风味、色泽、质地等品质，而且更利于贮藏。研究发现，湿腌不仅与高压[1]、超声[2]、滚揉[3]及真空[4]等外在压迫作用有关，而且受腌制液种类[5]、温度[6]和浓度[7]等环境因素的影响，如果腌制液浓度过低，肉制品会寡而无味，风味品质较差，过高会增加黏度，降低腌制速率，磷酸盐复合物、亚硝酸盐等添加物则会影响蛋白质的变性、降解及肌肉的持水力与嫩度[8-9]。因此，研究肌肉在添加物腌制过程中的NaCl扩散和水分迁移情况，以及蛋白质变化等状况，对于准确地控制加工过程、缩短腌制时间，改善肉品品质极具现实意义。

目前，国内外相关添加物对湿腌过程中肌肉品质特性变化及渗透规律的研究已有报道，诸如：Xiong Y L等[10]研究表明，磷酸盐可以促进肌原纤维横向扩张，使肌肉吸收水分、固定水分的能力增加；Cherroud S等[11]研究表明添加食盐、橄榄油及辣椒面可以延长腌制时间，降低微生物数量；Vladimir F等[12]发现，甜菜蔗糖影响猪肉腌制的传质动力学，且温度40 ℃、时间1.4 h、蔗糖浓度67%时的渗透效果最好，水分流失率最低；杜磊[13]33-191发现老卤的腌制方法、盐水浓度及温度会对盐水鸭的品质产生影响。综合来看，此类研究集中在多种添加物对肌肉基本理化性质的影响，或者单一添加物对渗透效果的影响等方面，相关多种复合添加物对腌制肌肉传质动力学方面的研究尚未见报道，但实际生产中腌制液种类较多，物质扩散速率难控制、品质难保证。

本试验选择兔肉为研究对象，分析复合添加物在腌制过程中对兔肉传质动力学和蛋白质变化的影响，以期获得贴近实际生产的基本理论，为实现未来兔肉加工生产过程的速率可控性、品质可保性提供一定的技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

兔背最长肌取自养殖3个月的雄性伊拉兔(约2 kg，西南大学养兔场)，去脂肪、筋膜后，切成1 cm×1 cm×1 cm肉块，塑料膜包裹，-23 ℃冻藏备用。

1.1.2 主要仪器

质构仪：TA.XT2i型，英国Stable Microsystem公司；

恒温水浴锅：HH-6型，金坛市富华仪器有限公司；

流变仪：DHR-1型，美国TA公司；

凝胶成像系统：G:BOX EF型，美国Syngene公司；

高速离心机：TGL-16C型，上海安亭科学仪器厂；

冷冻离心机：Avanti J-301型，美国贝克曼库尔特公司；

电泳仪：BIO-RAD型，美国电泳仪器公司。

1.2 方法

1.2.1 样品与腌制液制备

(1) 样品制备：兔肉使用前于4 ℃冰箱恒温空气解冻后称重、分组，肉与腌制液按1∶1的质量比混合，并置于4 ℃冰箱液态腌制48 h，分别取样测定。

(2) 香辛料水熬制：根据李忠等[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%，毕卜0.75%，桂皮1.00%，沸水煮至约1 h，加水恒定容积，冷却后待用。

(3) 腌制液配置：第1组(对照组)6%食盐，蒸馏水为溶剂；第2组(Y组)6%食盐、100 mg/kg亚硝酸钠，蒸馏水为溶剂；第3组(YY组)6%食盐、100 mg/kg亚硝酸钠，香辛料水为溶剂；第4组(YL组)6%食盐、100 mg/kg亚硝酸钠及磷酸盐(0.2%三聚磷酸钠与0.3%焦磷酸钠)，香辛料水为溶剂；第5组(YW组)6%食盐、100 mg/kg亚硝酸钠、磷酸盐(0.2%三聚磷酸钠与0.3%焦磷酸钠)及调味料(0.25%味精、2%白糖与0.8%料酒)，香辛料水为溶剂。

1.2.2 水分、食盐和总重指标的测定

(1) 水分含量：按GB/T 9695.15—2008执行。

(2) 食盐含量：按GB/T 5009.44—2003执行。

(3) 总重：用吸水纸吸干肉块表面水分，后称重。

1.2.3 持水力与硬度指标的测定

(1) 持水力测定：称取2.000 0 g肉样离心(5 000 r/min，5 min)，将表面水分吸干后，称重。

(2) 硬度测定：质构分析仪测定。探头型号为TA44，测定距离为5.0 mm；探头速度皆为1.00 mm/s。

1.2.4 肌原纤维蛋白提取根据Xiong等[15]的方法修改如下：肉样解冻后去脂肪、结缔组织，绞碎后称10 g，加10倍体积的冰混合液I(0.1 mol/L KCl、2 mmo1/L MgC12、1 mmol/L EGTA、0.5 mmol/L LDTT及10 mmo1/L K2HPO4)进行提取，冰浴匀浆1 min(1 000 r/min)，再离心10 min(5 500 r/min)，重复离心操作3次，收集沉淀物，即肌原纤维蛋白粗提物。沉淀物分散在4倍体积的冰混合液II (1 mmol/L NaN3，0.1 mol/L NaCl，pH 6.25 )中，冰浴匀浆30 s(2 000 r/min)，离心10 min(5 500 r/min)，重复离心操作2次，收集沉淀物。沉淀物再次分散在8倍体积冰的混合液II中，高速匀浆30 s，离心10 min(5 500 r/min)，收集沉淀物，即肌原纤维蛋白。提取的肌原纤维蛋白贮存于0～4 ℃，48 h内用完。并用双缩脲法测定所提取肌原纤维蛋白的浓度。

1.2.5 流变学特性测定依据Westphalen[16]的方法稍作修改：事先以磷酸盐缓冲液将肌原纤维蛋白稀释为15 mg/mL的溶液。流变条件：平行板间距1 050 pm，频率1 Hz，流变性能 1 000，温度从20 ℃升至90 ℃(1 ℃/min)，降温速率15 ℃/min。

1.2.6 SDS-PAGE电泳分析将蛋白质溶液浓度稀释到5 g/mL，取20 μL于试管中，加2 μL样品缓冲液后，水浴5 min，再离心5 min，取10 μL上清液做为电泳样品。其中分离胶、浓缩胶浓度分别为10%，5%，电泳开始时电压为15 mA，进入分离胶后电压加大为25 mA。电泳结束后，将浓缩胶去掉，分离胶加适量考马斯亮蓝于摇床上染色2 h，纯水清洗后，加脱色液震荡脱色至条带清晰为止。

1.2.7 兔肉水分、盐分及总重变化值的测定兔肉的水分、盐分及总重的变化量分别按式(1)～(3)计算：

(1)

(2)

(3)

式中：

(4)

式中：

t0.5——腌制时间的平方根。

(5)

(6)

式中：

Xw、XNaCl——某时刻兔肉中水分、盐分含量，%。

兔肉中NaCl的有效扩散系数可以按照菲克第二定律关于一个半无限平板的式(7)[17-18]计算得到。

(7)

式中：

L——肉厚，约1cm；

De——有效扩散系数，m2/s。

1.3 统计分析

试验数据用SPSS17.0和Excel进行数据处理及分析，Origin8.1软件作图，每组试验数据均重复3次，最终结果以均数±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.2 兔肉腌制过程动力学模型的计算

图1 复合添加物腌制过程中兔肉和的变化

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

表1 式(4)的动力学参数值及其相关系数R2

2.3 表观扩散系数(De)的计算

由表2可知，添加物腌制兔肉的传质驱动力与t0.5具有较好的相关性(R2≥0.814 6)，表明几种复合添加物腌制兔肉时根据式(7)得到的方程有较好的线性关系。添加物使腌制兔肉的De值有所降低，且YY>YW>YL>Y，可能是亚硝酸盐、香辛料、磷酸盐等添加物参与蛋白质反应引起肌肉微观结构变化[8-9,11,20]，影响了物质传递过程，具体原因还有待进一步研究。

2.4 复合添加物腌制过程中兔肉持水力、硬度的变化

由图2可知，腌制过程中兔肉的持水力逐渐降低、硬度增大，且腌制前4 h变化最快，原因在于随时间延长肌肉组织食盐渗透增加，离子强度发生变化，导致兔肉持水力降低、硬度增大[21]，且电荷发生改变、氢键受到破坏，不易流动水含量减小[21-22]。与对照组相比，腌制48 h后，Y、YY组硬度增加(P<0.05)，持水力降低(P>0.05)，可能是亚硝酸盐与蛋白质巯基基团反应，分子发生交联，形成二硫化物导致硬度增加[20]；腌制48 h后，YL、YW组持水力增加(P<0.05)，硬度降低(P<0.05)，且持水力值YW>YL，表明磷酸盐和调味料能提高肌肉持水力、降低硬度，尤其是磷酸盐能通过促使肌原纤维发生横向膨胀及调节pH值、增加肌原纤维蛋白分子间的静电荷斥力，使网络结构松弛，促使肌肉组织容纳更多的水分，增加肌肉的持水力[10,15]，这与Shao J H等[23]的研究结果一致。

表2 式(7)的理论动力学参数值及其相关系数R2

图2 复合添加物腌制过程中兔肉持水力、硬度的变化

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

2.5 复合添加物腌制过程中兔肉流变学特性的变化

由图3可知，各组流变特性变化的趋势基本一致，都经历了水平、增加、降低的过程。储能模量(G') 值在42 ℃之前没有增加，可能是肌球蛋白在此温度下并没有变性，也可能是肌球蛋白虽然变性，但聚集程度还没有达到引起弹性明显增加的程度[24]；G' 在42～65 ℃时急剧上升，且G' 随添加物种类的增加而增加，说明复合添加物影响了肌原纤维蛋白稳定性；随后G' 下降，可能是肌动球蛋白结构变化，形成了高密度凝胶结构[25]。由表3可知，与对照组相比，Y、YY组的肌球蛋白变性温度升高，Y、YL和YW组的肌动蛋白变性温度降低，原因在于腌制环境中亚硝酸钠与肌肉中的肌球蛋白反应[8]，磷酸盐促使肌动球蛋白解离、改变肌球蛋白与肌动蛋白的比例[11]，影响蛋白质的稳定性。

图3 复合添加物腌制24 h兔肉肌原纤维蛋白的储能模量(G')

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

表3 肌球蛋白和肌动蛋白的变性温度

2.6 肌原纤维蛋白SDS-PAGE变化

由图4可知，随着腌制时间的延长，兔肉肌原纤维蛋白所有条带颜色都有不同程度变淡，主要是随着肌肉中食盐含量的增加导致水溶性蛋白的渗出，溶酶体膜破裂，释放出蛋白酶，加速蛋白质的降解[26]。以标准蛋白分子量为参照，对各条带进行分析，明显看出Y、YY组在15～25 kDa处条带数目变少，条带数目Y>YY，表明亚硝酸盐促进肌原纤维蛋白降解，香辛料中的丁香、肉蔻、桂皮等酚类成分可以与蛋白质交联[9]，延缓肌原纤维蛋白变性降解[27]；与Y、YY组相比，YL、YW组在15～25 kDa处的条带数目增加，颜色变浅，且亚基数目YL>YW，说明磷酸盐有利于促进蛋白质分解为小分子片段，而调味料中的有机酸会降低体系的pH值，影响磷酸盐的作用[28]；Y、YY组在15～25 kDa处条带变浓，可能是25～35 kDa处的条带降解及降解的小分子发生聚合。

1. 标准品 2～4. 分别为Y组腌制4，24，48 h时的样品 5～7. 分别为YY组腌制4，24，48 h时的样品 8～10. 分别为对照组腌制4，24，48 h时的样品 11～13. 分别为YL组腌制4，24，48 h时的样品 14～16. 分别为YW组腌制4，24，48 h时的样品

图4 复合添加物腌制过程中兔肉肌原纤维蛋白的SDS-PAGE

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

3 结论

本研究仍存在一些未予解决的问题：① 试验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 试验仅从腌制速率和蛋白质特性的角度进行初步研究，并未考虑风味特性的影响。因此，后续试验可以从这两方面出发，结合生产实际，进一步研究其他常用复合添加物对物质传递及风味特性的影响。

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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)