高压加工技术对肉类嫩化的影响
2021-11-29姚庆伟姚浩展
姚庆伟，姚浩展，陈 敏
（1.汕头市食品检验检测中心，广东汕头 515041；2.华南理工大学 食品科学与工程学院，广东广州 510641）
嫩度是评价肉类品质的重要指标之一。优质的肉类食品易被零售商和消费者所接受，具有更高的商业价值。通过肉类工业的新加工技术，可以将低等级的肉类加工成具有相似口感的优质产品，节约肉类资源，利于肉类工业的发展。动物屠宰后，肉的嫩化过程开始，蛋白水解系统启动，改变肌肉结构，嫩化完成后，肉达到最佳的嫩度状态，可供加工或食用。一般来说，传统的肉类嫩化是由肌肉组织中的内源性酶引起的，人工嫩化相比自然嫩化，能获得更高品质的肉类食品。新兴的人工嫩化技术包括高压技术[1]。SUN等研究表明，高压处理的肉类嫩化效果受到多种因素的影响，如压力值大小，温度和肉的僵直期。过高的压力值的会导致肉类剪切力升高，过低的温度可能会减弱高压嫩化的效果。高压处理肉类不改变营养特性，可用于肉类的嫩化。本文从正面和负面的影响来讨论高压加工技术对肉类嫩化的影响和其在肉类加工业的商业价值。
1 高压处理改善肉的嫩度
内源性酶在肉的陈化和嫩化过程中起重要作用。钙蛋白酶是嫩化过程中必需的蛋白酶。OKAMOTO等研究发现高压能够提高细胞质液的钙浓度，破坏肌质网膜，促进钙蛋白酶的释放，在100～200 MPa的压力值下，可通过破坏溶酶体膜释放组织蛋白酶到细胞质液中。MACFARLANE等也发现高压会促进钙蛋白酶激活，有利于破坏肉的肌纤维结构。SIKES等发现在高压下，肌肉组织中的ATP被立即消耗，肌原纤维延伸，使肌丝软化，提高肉的嫩度。LOCKER等提出高压能够在嫩化过程中保持胶原蛋白的热变性，提高肉的剪切力，得到更好的嫩度。此外，BUCKOW等发现高压处理引起的肌肉蛋白结构变化可导致蛋白质变性，促进蛋白质底物的水解。这些变化是由高压处理的参数决定的，包括温度、压力和持续时间等。肌肉蛋白质的破坏提高了肉的嫩度，适当的高压配合高温有利于肉的嫩化。
SUN和HOLLEY的研究表明高压可能会引起酶失活，这取决于压力值的大小。通常认为，僵直期的肉在较低的压力值下（小于200 MPa），有利于肉的嫩化。SIKES和WAENER发现当压力大于10 MPa时，钙蛋白酶活性明显下降，在300 MPa时被完全抑制。因此，适当的高压能让钙蛋白酶发挥更大的作用，有效促进肉的嫩化。
研究人员探究了高压技术和肉类嫩化之间的关系。MACFARLANE的研究表明，经过高压处理的肉类比通过口味面板和剪切值测试的对照组相比，有更高的柔韧性。MORTON等以去骨的牛肉作为样品，进行实验得出，在175 MPa下处理僵直的牛腰肉3 min，或在250 MPa下处理2 min，都比空白对照的样品嫩化效果好，并且在250 MPa下，牛肉样品更嫩。与冷藏熟化完成的牛肉相比，实验组样品具有与其相似的嫩度，因此能节约熟化过程中所需的资源。在牛肉高压处理中，NETO使用了100～400 MPa的压力值，结果发现，在100 MPa和200 MPa下处理牛肉样品能明显的提高牛肉嫩度。
MCARDLE等在高压处理肉类的同时使用高温，结果表明，能有效地提高高压嫩化的效果。LEDWARD的研究表明高温能促进蛋白质的水解作用，SIKES和WARNER也发现高温能够促进肌球蛋白的溶解，及肌动蛋白的解聚合，这在肉的嫩化中发挥了关键的作用。对于僵直后期肉的嫩化，高温可能是高压处理中不可或缺的。RATCLIFF等的实验说明，在30 ℃以下的高压处理不能降低肉的剪切力。羊肉在40 ℃以下的高压处理都不能显著降低其剪切力，仅有经过60 ℃高温配合200 MPa高压处理，才能够显著降低羊肉的剪切力。
2 高压处理对肉的嫩度的负作用
DURANTON等发现在压力值过大的情况下，高压会对肉的嫩度产生负面影响。高压力值处理降低了肉类的持水能力和嫩度。GROSSI等的研究中发现，猪肉样品在过高压力处理下，肉中的蛋白质变性，之后高压又引发了蛋白质的聚合，最终导致猪肉样品嫩度降低。肉中的蛋白质转变成小分子肽能提高肉的嫩度，而在肉中蛋白质的聚合意味着嫩度的降低。另在MARCOS和MULLEN将牛肉在200 MPa、400 MPa、600 MPa的高压、温度20 ℃下，处理20 min，研究发现，肌纤维蛋白溶解度不随压力值变化，但当压力高于200 MPa时，肌浆蛋白溶解度随压力值的升高而降低。在高压处理下，肉类分子间的二硫键或疏水相互作用导致肌浆蛋白溶解度降低，引起蛋白质变性和聚集。因此，为了获得肉类嫩化的最佳状态，压力值的选择至关重要[2]。
目前多数高压处理肉类的研究，证实了压力值过高会降低肉类的嫩度。NETO等的研究指出，当陈化后的牛肉经过15 min，300 MPa的处理后，与未经高压处理的样品相比，嫩度并没有得到改善。且牛肉样品在400 MPa压力值下处理后，与对照组样品相比，剪切力升高。DURANTON处理后猪肉的剪切力明显高于未加高压处理的猪肉，高压处理降低了猪肉的嫩度。GROSSI等的研究结果与其一致，猪肉在600 MPa高压下20～25 ℃处理6 min，显著降低了实验组样品的嫩度。MCARDLE等也发现，用600 MPa加工僵直后期的牛肉，其剪切力要高于400 MPa处理的样品。
3 高压技术在肉加工产业的商业应用
TONELLO表示若将高压技术引入肉类嫩化的商业应用中，需考虑高压技术的关键因素，包括投资成本、运营成本和生产率，投资成本取决于高压设备的容量，运行成本与压力值、加工时间和温度有关。SIKES和WARNER提出加工的肉类产品的容积效率决定了生产速率[3-5]。
新兴的肉类人工嫩化技术，还包括高强度超声和高压均质技术。XUE等研究指出，与高强度超声和高压均质相比，高压处理的鸡胸肉显著增加了肌纤维蛋白的溶解性，并且减少了蒸煮损失。因此，在肉类的嫩化上，高压技术比高强度超声和高压均质更有优势，更适合工业化的生产模式。
4 结语
高压加工技术对肉类的嫩度有显著作用，适当的压力可改善肉类的嫩度，提高肉类品质，而过高的压力值则会使肉质变硬，降低嫩度。肉类的嫩化效果，取决于参与嫩化过程的酶对肉中蛋白质的作用，尤其是肌纤维蛋白和肌浆蛋白。与其他新兴的肉类人工嫩化技术相比，高压技术在肉类行业中占有优势，具有巨大的发展潜力。
