肉类嫩度的影响因素及盐类嫩化牛肉技术研究进展

陈武东，杜险峰

(哈尔滨商业大学 旅游烹饪学院，哈尔滨 150028)

随着社会经济水平的发展和人民生活水平的提高，人们对肉类食材的食用品质要求也在逐步提高，食用品质主要包括嫩度、色泽、风味以及多汁性等方面，而嫩度又是影响食用品质的首要因素[1]。因此，我们要加快肉类嫩度的研究进展，生产出既能满足国家安全质量标准，又能满足社会市场需要的肉类。牛肉作为一种富含多种营养素的肉类，具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点[2]。与其他家禽和家畜相比，牛肉的经济价值相对更高，更加受到消费者的喜爱。但是，牛肉的肌纤维直径较粗，肌肉结缔组织较多，肉质相对较硬，适口性欠佳[3]。因此，无论在家中烹调牛肉，还是中央厨房大规模加工牛肉，都要对牛肉进行嫩化处理。近年来，肉类的嫩化技术日新月异，主要包括低温成熟法、机械拉伸法、电刺激法、超声波嫩化法、高压嫩化法、盐类嫩化法、酶类嫩化法、pH处理嫩化法、烹调嫩化法、牛肉分级技术等[4]。

盐类嫩化法主要是通过缩短钙激活酶激活时间来嫩化肉类，能够提高不同部位肉嫩度的相对一致性，改善肉品的风味、色泽，切片性好，出品率高，且不会引起肉类的过度嫩化[5]。基于以上观点，本文以影响肉类嫩度的主要因素和相关机理为出发点，对盐类嫩化牛肉机理和应用进行综述。

1 肉类嫩度的影响因素

1.1 肉类嫩度理论

肉的嫩度是指肉在咀嚼或切割时所需的剪切力，是肉中肌纤维组织、结缔组织、脂肪的含量、分布及生物化学结构等因素的综合体现。肉的嫩度也被称作肉的硬度，主要由基础硬度和成熟硬度两部分组成。肉类的基础硬度由肌内结缔组织的性质和状态决定，主要表现为肌外膜、肌束膜和肌内膜胶原蛋白的生物化学变化。肉类的成熟硬度，又叫尸僵硬度或者肌动球蛋白硬度，它取决于动物宰后成熟过程中肌原纤维蛋白的生物化学变化以及相关的结构变化。

肉类嫩度的测量方法主要有感官评测法和仪器评测法[6]。感官评测法操作简单，实用性相对较强，受实验场地和实验器材的影响相对较小，但无法量化，不稳定性相对较大，易受到干扰。仪器评测法又称为理化分析法，在实验室中，我们通常借助质构仪测量肉类的硬度、弹性、韧性、粘着性、穿透力、剪切力等指标。林芳栋等使用高精度的TA-XT plus质构仪的不同型号探头分别对牛肉不同部位肌肉嫩度进行了对比研究，发现不同部位的肌肉嫩度存在显著性差异，可以使用质构仪的 A/CKB 型探头进行切断实验时的最大剪切力值以及使用 P/2N 型探头进行穿刺实验时的下行距离来表示肌肉嫩度。

1.2 肉类嫩度的主要影响因素

1.2.1 肌原纤维的结构状态

肌纤维中肌原纤维的含量能够达到65%左右，而肌原纤维的主要成分是肌原纤维蛋白(包括肌球蛋白和肌动蛋白)，通过改变肌原纤维的结构状态可以改善肉类嫩度；它的结构状态和肌纤维直径、肌纤维类型、肌纤维蛋白的解离状态有关。

1.2.1.1 肌纤维直径

实验研究表明肉类的嫩度和肌纤维直径以及肌节长度有关，肌纤维由肌球蛋白丝和肌动蛋白丝构成，肌肉的放松和收紧是通过肌球蛋白丝和肌动蛋白丝的相对运动，使得肌节长度收缩或伸长而实现的。肌纤维的直径越细，肌节长度相对越长，肉类的嫩度相对更好。陈坤杰等[7]研究发现，随着牛年龄增大，肌纤维直径和周长显著性增加，肌纤维密度显著性下降，牛肉的剪切力显著性增加。Okitani等[8]研究发现，随着加热温度升高，牛肉剪切力整体呈上升趋势，但在55 ℃时出现下降趋势，主要是牛肉组织中肌动球蛋白解离，肌纤维直径变细，肌节长度伸长所致。

1.2.1.2 肌纤维类型

许多研究表明肉类的嫩度和肌纤维类型有关，肌纤维类型主要分为两种：红肌纤维(Ⅰ型)和白肌纤维(Ⅱ型)，红肌纤维的肌纤维直径比白肌纤维的肌纤维直径更细，但在肉类冷却的过程中，红肌纤维的嫩化效果远不如白肌纤维，这是因为不同类型的肌肉，内源蛋白质的水解能力不同。王勇峰等[9]研究发现，不同肌纤维类型的新疆褐牛肉的蛋白质水解能力差异较大，Ⅰ型肌纤维含量高的腰大肌比Ⅱ型肌纤维含量高的背最长肌和股二头肌具有更高的肌原纤维小片化指数(MFI)，但肌原纤维降解的速度比背最长肌和股二头肌慢。

白肌中的蛋白酶及其蛋白抑制酶的含量比红肌大，白肌的成熟变化更快、更明显，能够较快达到偏酸性条件，肌纤维蛋白表面电荷正电荷增强，肌纤维间静电作用力增大，聚集更多的水，因此，白肌含量高的肉类在冷却成熟时嫩化效果相对更好。Hwang等[10]研究发现，Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维所占比例和牛肉的剪切力等质构指标密切相关；其中，Ⅰ型肌纤维所占比例和剪切力值呈负相关，进一步证明了富含红肌(Ⅰ型肌纤维)的部位肉嫩化效果比富含白肌(Ⅱ型肌纤维)的部位肉差。

1.2.1.3 肌纤维蛋白

研究表明肉类的嫩度和肌纤维蛋白的分解状态有关，肌原纤维结构的紧密状态与肌原纤维骨架蛋白的解离有关，伴肌球蛋白、伴肌动蛋白、肌钙蛋白、副原肌球蛋白等都是组成骨架蛋白的重要部分。宋彩丽等[11]研究发现，牛肉宰后成熟过程中，利用钙蛋白酶激活蛋白UK114可以抑制钙蛋白酶抑制蛋白的作用，促进钙蛋白酶对肌原纤维蛋白的降解，提高牛肉的嫩度。薛梅等[12]通过体外氧化钙激活酶对牛肉肌原纤维蛋白降解的实验研究发现，氧化剂的浓度越高，伴肌球蛋白、伴肌动蛋白及肌钙蛋白的降解速度相对减缓，肌原纤维骨架蛋白的解离程度相对下降，牛肉的嫩度也相应降低。

1.2.2 内源嫩化酶

内源嫩化酶主要有两类：依钙蛋白酶和溶酶体组织蛋白酶。内源嫩化酶本身存在于肌肉组织中，对肌原纤维及其蛋白的解离起着至关重要的作用，在冷却成熟过程中，肉类的嫩化主要是由内源性蛋白嫩化酶所致。

1.2.2.1 钙激活酶

肉类的嫩度变化是在多种酶的相互作用下完成的，其中影响最大的酶是钙激活酶，它位于肌原纤维Z盘、肌质网膜周围。钙激活酶体系中 μ-calpain起主要作用，它能水解伴肌球蛋白、伴肌动蛋白及骨架蛋白，进而导致肌原纤维Z线断裂，肌原纤维小片化指数(MFI)增加，最终达到提高肉类嫩度的目的。李林强等[13]在超声波辅助钙盐嫩化牛肉的研究中发现，超声波处理能够加速钙激活酶对伴肌动蛋白、伴肌球蛋白的水解，促使肌原纤维I带和Z线联结断裂或者变弱，MFI值增加，牛肉嫩度得到改善。汤晓艳等通过不同浓度的钙离子溶液对牛肉浸泡处理后发现，300 mmol/L CaCl2溶液处理牛肉，肌原纤维结构断裂首先发生在Z线附近，随后Z线和M线开始降解；200，300 mmol/L CaCl2溶液处理组都出现肌肉组织中肌动蛋白、肌球蛋白等蛋白条带几乎全部消失的情况。

1.2.2.2 溶酶体组织蛋白酶

部分实验机理研究表明，当溶酶体膜破裂时，溶酶体组织蛋白酶会被释放到肌肉组织的肌浆中，不同形式的组织蛋白酶会相继对肌肉蛋白质进行分类水解，主要表现为：组织蛋白酶B，D降解肌动蛋白和肌球蛋白；组织蛋白酶D还能降解粘性蛋白；组织蛋白酶L能降解肌球蛋白、肌动蛋白、α-辅肌动蛋白、肌原蛋白-T和肌原蛋白；组织蛋白酶H能降解肌球蛋白。

Tian等[14]对宰后自然成熟的牛的背最长肌的组织蛋白酶L，B，H的活性进行研究发现，自然成熟嫩化过程中，组织蛋白酶L，B，H的活性呈现增加趋势，牛肉的嫩度也随着各类型肌纤维蛋白的分解而逐步提高。Iwanowska等[15]研究发现，组织蛋白酶B和组织蛋白酶L与宰后牛肉的嫩度呈现显著相关，组织蛋白酶L降解肌球蛋白、肌动蛋白、α-辅肌动蛋白、肌原蛋白-T，符合宰后自然成熟过程中肌原纤维结构的结构模式；而且与Cao等[16]对鱼糜的组织蛋白酶L是否参与肉的嫩化过程的研究结果相符合。

2 盐类嫩化牛肉机理及其应用

2.1 钙盐嫩化牛肉机理及其应用

研究表明，将牛肉浸入钙离子溶液或者向牛肉块中注射钙离子溶液可以明显改善牛肉的嫩度。宰后僵直过程中，牛肉组织中的钙离子浓度缓慢增加，但是钙激活酶分解肌原纤维蛋白的效率依旧达不到最高水平；因此，可以通过添加外源钙离子的方法，充分激活钙激活酶，并钝化钙激活酶抑制剂的活性，使得钙激活酶对肌纤维及其蛋白结构的分解效率达到最高水平，进而促使牛肉嫩化。

Lansdell等[17]通过给宰后牛的半膜肌注射氯化钙研究对牛肉品质性状的影响发现，以5%的浓度注入200 mmol/L的氯化钙溶液，牛肉半膜肌的嫩度提高且食用品质良好。Kerth等[18]通过宰后48 h给牛里脊肉注射氯化钙溶液以及宰后自然成熟7 d或14 d的牛里脊肉对比研究发现，在宰后48 h，给牛里脊肉注射200 mmol/L或250 mmol/L的氯化钙溶液，肉的嫩度显著增加且不会影响牛肉的其他品质性状。Hoover、Carr等分别给牛里脊肉在宰后24 h和72 h注射5%的200 mmol/L氯化钙溶液，得到了相似的效果。

上述研究指出，钙盐嫩化能够提高牛肉不同部位嫩度的均一性；改善牛肉的风味和色泽；并且不会引起牛肉的过度嫩化。但是，需要精确掌握钙离子溶液的浓度，否则牛肉易出现苦味和金属味以及储存过程中肉色变暗的情况。

2.2 磷酸盐嫩化牛肉机理及其应用

研究表明，磷酸盐通过络合作用、调节溶液pH值、改变肉类蛋白质中的凝胶结构等多种途径，在提高牛肉保水性的同时，增加牛肉的嫩度。磷酸盐有缓冲液的作用，能够使牛肉的pH值偏向弱碱性，使得肌动球蛋白偏离等电点而缓慢溶解；磷酸盐能络合牛肉组织中的钙离子和镁离子，肌纤维蛋白在失去钙、镁离子后，蛋白结构变得松弛；磷酸盐能够解离牛肉肌肉组织中的肌动球蛋白，产生大量的盐溶性肌球蛋白，提高牛肉的持水性。

少有研究只使用单一磷酸盐对牛肉进行保水嫩化；Turky在综述研究中表示，单一磷酸盐的过量使用不但会形成难溶于水的正磷酸钙，对人体造成危害，还会对牛肉的食用品质产生负面影响。高菲菲等[19]研究发现，浸渍时间为24 h时，复合磷酸盐配比为焦磷酸四钠0.4%、三聚磷酸钠0.4%和六偏磷酸钠0.3%，牛肚的嫩化效果比只使用其中一种磷酸盐的嫩化效果要好。陶瑞等[20]研究发现，多聚磷酸盐、六偏磷酸盐、焦磷酸盐复配质量比为2∶2∶1时，低档部位牛肉的剪切力值最小，消费者满意水平最高,这与尚祖萍等用复合磷酸盐嫩化牛肉的研究结果一致。

上述研究表明，复合磷酸盐的最佳配比研究对牛肉的嫩化有一定的促进作用，在保留牛肉多汁性的同时，还改善了牛肉的脆度。

2.3 盐类结合其他嫩化技术的应用

研究表明，盐类可以降低胶原蛋白的热稳定性，增加肌肉中肌动球蛋白的溶解性，盐类嫩化机制是离子强度对蛋白质-蛋白质、蛋白质-水之间的影响，与蛋白质的晶格膨胀有关[21]。由于盐类嫩化剂存在一定的局限性；因此，在牛肉嫩化研究过程中，与其他嫩化技术相结合，探索提高嫩化效率和降低嫩化成本的更优解。

杨鸿基等[22]研究发现，牦牛排嫩化的最优条件是氯化钙质量浓度10.19 mg/mL、木瓜蛋白酶活力14.94 U/g、碳酸氢钠质量浓度20.95 mg/mL、腌制12.32 h，牦牛排的剪切力显著下降的同时，氯化钙和木瓜蛋白酶的用量分别下降了74.53%和70.12%。史晓燕等[23]研究氯化钙结合木瓜蛋白酶嫩化牛肉发现，氯化钙的最佳浓度为0.3 mol/L；木瓜蛋白酶嫩化的最佳浓度为0.04%。季宏飞、张宏博、李明奇分别对猪肉、羊肉以及兔肉的嫩化研究结果可以佐证。

研究表明在超声波和超高压作用下，牛肌肉中的肌纤维组织、结缔组织以及联接蛋白纤丝受到一定程度的破坏，肌肉硬度下降，嫩度提高。因此，这两种技术常结合盐类一起嫩化牛肉。龙锦鹏等[24]通过超声波辅助腌制牛肉发现，超声功率210 W、超声时间60 min、氯化钠浓度6%时，牦牛肉的嫩化效果最佳。吴强等研究发现，5%氯化钙结合超声波处理6 min对黄牛臀肉的嫩化效果最显著。邓绍林等[25]研究发现，高压强度241 MPa、氯化钙浓度0.24 mol/L，保压时间14 min时，牛背的最长肌剪切力值下降了52.98%，牛肉的嫩度显著改善。

3 结语和展望

综上所述，盐类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，改善牛肉的食用品质，在提高牛肉保水性的同时，提高牛肉的口感脆度；与此同时，盐类的用量和牛肉的食用品质以及食品卫生安全息息相关，在研究盐类用量的同时还应加强与其他嫩化技术的结合，做到优势互补[26]。未来的研究方向会着重于进一步完善盐类嫩化牛肉的机理；完善在不同情况下盐的种类、添加量以及添加方式的选择，使得盐类嫩化技术成为一种更加安全有效且被广泛应用的技术。