不同加热程序对猪骨汤中蛋白质降解的影响

◎ 袁利娟

（武穴市公共检验检测中心，湖北 武穴 435400）

肉汤中含有丰富的短肽和游离氨基酸等水溶性营养成分，更利于消化和吸收[1-2]。在煲汤过程中，当水温上升至80 ℃以上时，肌肉纤维束开始破裂，肌肉纤维中的糖类和蛋白质开始发生降解[3-6]；继续加热，细胞基质中的游离氨基酸、短肽和水溶蛋白等水溶性物质[2]和矿物质[3]也逐渐溶出；随着加热的持续，蛋白质降解的最后一步是由氨肽酶对肽类的分解产生游离氨基酸增加汤汁的美味[7-8]，D-谷氨酸是肉汤中重要的鲜味物质[9]，具有甜味的天然氨基酸如组氨酸、甘氨酸、丙氨酸和精氨酸等相互作用可赋予汤醇厚而鲜美的滋味[10-11]。

目前，家庭烹饪中主要的煲汤汤锅包括电磁炉+不锈钢锅、智能电炖锅（陶锅）和电饭锅3 大类。各种煮制方法都有其不同的特点，本文利用3 种不同锅来实现不同的加热程序，并全程测控温度变化，研究在3 种不同加热程序下，排骨汤在80 ℃、100 ℃和终点蛋白质及其降解物质的溶出变化规律，并辅之以感官评定来研究汤的品质与感官之间的关系，确定制作猪排汤烹饪的最佳升温速率。研究不仅有利于提高排骨汤的烹饪品质，而且可为烹制专用锅体的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪排购于当地生鲜市场；氯化钠、盐酸（优级纯），国药集团；氨基酸液体混标、茚三酮显色液，日本和光纯药；16 种氨基酸固体单标（纯度均≥98%），Sigma 公司；蛋白质水解分析缓冲液（PH-1#、PH-2#、PH-3#、PH-4#）及再生溶液（PH-RG），日本关东公司；高纯氮气（99.99%）；考马斯亮蓝试剂盒。

1.2 仪器与设备

烹饪器具为不锈钢锅、陶锅和电饭锅、电磁炉和无油烟炒锅；单项调压器，北京伏尔沃德电子有限公司；N4 型紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；ME204E 电子分析天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；101-2AB 恒温箱，北京中兴伟业仪器有限公司；BK8803 温度记录仪；L-8900 氨基酸自动分析仪，日本日立。

1.3 实验方法

1.3.1 猪骨汤炖制方法

将猪排骨洗净后称重，每次取500 g 进行前处理，所有工艺的前处理步骤相同。①焯水。直接将猪排骨放入锅中，加冷水至刚好能淹没猪排骨，焯水至猪排骨变色倒去血水，沥干。②油炒。大火（2 100 W）将锅烧热后放入20 mL 大豆油，待油达到一定温度后放入20 g 姜片和0.2 g 花椒，最后倒入猪排骨炒2 min，猪排骨待用。

将前处理后的猪排骨分别放入不锈钢锅、陶锅和电饭锅中，分别记为A、B 和C，用其自带的煲汤程序煲制2 h，料水比为排骨∶水∶盐=1 ∶3 ∶0.01。全程用温度记录仪跟踪记录，分别在80 ℃、100 ℃和终点取样，每次取样50 mL。

1.3.2 猪骨汤的全程温度曲线

按1.3.1 方法制作排骨汤，用温度记录仪全程跟踪记录，绘制温度曲线。

1.3.3 猪骨汤中可溶性蛋白的测定

取排骨汤1 mL，用5 倍的5%生理盐水稀释，采用4 200 g 离心10 min，取100 μL 清样，用考马斯亮蓝法测定汤中的可溶性蛋白。

1.3.4 猪骨汤中固形物的测定称取排骨汤汤汁10 mL，参照GB 5009.3 2016，采用105 ℃常压烘干法测定固形物含量。

1.3.5 猪骨汤中游离氨基酸的测定

将按1.3.1 的方法制作的排骨汤，取20 mL 排骨汤经旋转蒸发仪进行干燥，浓缩至2 mL 左右，加入10 ～15 mL 6 mol·L-1的盐酸。在抽真空状态下用酒精喷灯烧管封口，后将水解管放在（110 1）℃的恒温干燥箱内水解22 h，取出冷却。打开水解管，将水解液全部转入25 mL 容量瓶中，用去离子水定容至刻度。取滤液1 mL 置于25 mL 小烧杯中，在40 ～50 ℃的真空干燥箱中烘干（如有残留物，用1 ～2 mL 去离子水溶解，再干燥），加入5 mL 0.02 mol·L-1的盐酸溶液溶解，经0.22 μm 的滤膜过滤，作为待测液[12］。用L-8900 氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量。

1.3.6 猪骨汤的感官评定

由6 名食品专业的学生（3 名男生、3 名女生）经过严格训练后，品尝样品，以猪骨汤的香气、色泽、形态、浮油和滋味5 个方面为评价指标，按照表1 的标准给样品打分，评价指标的权重各不相同，香气、色泽、形态、浮油和滋味的权重分别为0.3、0.1、0.1、0.1 和0.4[13-15]。

表1 猪骨汤感官评价标准表

2 结果与分析

2.1 3 种加热程序下猪骨汤的温度曲线

在汤烹饪过程中，温度达到50 ℃时肌肉中的蛋白质开始凝固；60 ℃时肉汁开始流出；70 ℃时肉凝结收缩，肉中色素变性，由红色变灰白色；80 ℃时结缔组织中胶原开始水解为可溶性明胶，肌肉机械强度下降，蛋白质溶出，肉变软；继续煮沸（100 ℃）蛋白质、碳水化合物部分水解，肌纤维断裂，肉被煮烂[16]。3 种加热程序下排骨汤的温度曲线见图1，其中A、B、C 分别代表不锈钢锅、陶锅和电饭锅的加热程序。

图1 3 种加热程序下猪骨汤的温度曲线图

排骨汤起始温度相同，均为30 ℃，在3 种不同加热程序下，升温速率发生明显的变化。A 以7 ℃·min-1的升温速率最先达到了沸腾，在6 min 时达到了80 ℃，在10 min 时达到了100 ℃，在10 ～90 min 呈微沸状态，平均温度维持在97 ℃，在90 ～120 min 温度呈小幅度上升趋势达到了沸腾；B 以1.2 ℃·min-1的升温速率在30 min 时达到了80 ℃，在60 min 时达到了100 ℃，60 ～90 min 维持在99.5 ℃左右的温度，在90 ～120 min维持在微沸状态，温度在100 ℃左右；C 以0.8 ℃·min-1的升温速率在50 min 时达到了80 ℃，在90 min 达到了100 ℃，在90 ～120 min 维持100 ℃的温度。

2.2 3 种加热程序对猪骨汤中可溶性蛋白的影响

由图2 可知，随着加热时间的延长，3 组不同加热程序下可溶性蛋白的含量整体均呈上升的趋势。对比3 组加热程序，A（7 ℃·min-1升温速率）的猪骨汤可溶性蛋白溶出含量均高于其他两组，最高时含量达到2.54 g·L-1。高温加热使猪骨中的蛋白质分解速度加快，80 ℃时存在于肌肉中的蛋白质成分开始降解，持续的高温加热使肌肉机械强度下降，部分肌肉纤维素断裂使猪骨汤中可溶性蛋白的含量增加[17]。

图2 3 种加热程序对猪骨汤中可溶性蛋白的影响图

A 以7 ℃·min-1的升温速率在6 min时达到了80 ℃，相对较高的升温速率能更好地使蛋白质发生热变性，后续持续稳定加热促使蛋白质分子中的不耐热化学键断裂，大分子蛋白质分解为小分子的多肽和氨基酸[18]；B 和C 以1.2 ℃·min-1和0.8 ℃·min-1的升温速率分别在30 min 和50 min 时才达到了80 ℃，较低的升温速率延长了达到排骨中蛋白溶出温度的时间，不能更好地促进肌肉纤维素的断裂，影响了蛋白质的溶出。由此可见，升温速率高的烹制工艺制作的猪骨汤中可溶性蛋白含量更高。

2.3 3 种加热程序对猪骨汤中固形物含量的影响

由图3 可知，3 种加热程序下猪骨汤中固形物的含量均随加热时间的延长而不断升高，在80 ℃和100 ℃时固形物的含量都很低。这是因为持续的高温加热使肌肉中的蛋白质、糖和骨骼中的矿物质溶解到汤中，低温会影响固形物的溶出[3]。对比3 组加热程序，A（7 ℃·min-1）中猪骨汤的固形物含量高于其他两组，固形物含量最高时达到3.77%。

图3 3 种加热程序对猪骨汤中固形物含量的影响图

A 以7 ℃·min-1的升温速率在10 min 时达到了100 ℃，在之后的炖制过程中温度基本维持在97 ℃，长时间的高温加热使肉质骨质松散，物质扩散溶出较多，猪骨中的物质不断溶解到汤中，增加了汤中的固形物含量；B 和C 达到沸腾的所用的时间较长，整个烹制过程中持续高温加热的时间少于A，不利于促进蛋白质和骨质的水解，所以固形物的含量均低于A。由此可见升温速率高的烹制工艺制得的猪骨汤中的固形物更高。

2.4 3 种加热程序对猪骨汤中游离氨基酸含量的影响

由表2 可知，检测到的17 种氨基酸中，氨基酸中的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸都是决定食物鲜味的主要因子，统称为风味氨基酸（Flavor Amino Acids，FAA）[19]。3 种加热程序下猪骨汤中游离氨基酸的含量随加热时间的延长呈上升趋势，这是由于随着持续加热，肌浆中的氨基酸不断浸出。

表2 3 种加热程序下猪骨汤中游离氨基酸的含量表 单位：mg·mL-1

B 的氨基酸含量和风味氨基酸含量高于A、C，氨基酸总量最高达到0.807 mg·mL-1。原因是A 中的游离氨基酸与核糖和葡萄糖等单糖发生美拉德反应，产生一系列香味成分；蛋氨酸中含硫成分使其相对热稳定不高，易降解成有明显肉香味的二甲基硫醚[3]；同时游离氨基酸中的组氨酸与Na+、K+、Ca+结合后可增强其甜味，促进汤的风味形成[20]。C 中游离氨基酸含量最低，C 在90 min 才达到沸腾状态，长时间的低温状态不利于猪骨中的蛋白质降解，而游离氨基酸的含量取决于蛋白质的降解量，所以C 中游离氨基酸和风味氨基酸含量均低于其他两组。由此可见，B 的升温速率（1.2 ℃·min-1）下猪骨汤中游离氨基酸的含量较高，但A 的升温速率（7 ℃·min-1）促使猪骨汤形成了良好醇厚的品质，汤更加鲜美。

2.5 3 种加热程序对猪汤感官评定的影响

细胞基质中的水溶性物质如游离氨基酸、短肽和水溶蛋白等和矿物质在加热过程中逐渐溶出，不仅自身可呈现出某种滋味，同时它们可与其他滋味和香味物质以一定的方式结合使汤的味道更醇厚柔和[21]。由图4 可知，A（7 ℃·min-1）的感官评分最高，因为高温更有利于蛋白质的溶出和降解，并通过美拉德反应产生香气成分，并且游离氨基酸易与矿物离子结合，增加汤的甘甜和香醇[22]。虽然以A 的升温速率（7 ℃·min-1）制作的猪骨汤损失了部分游离氨基酸成分，但是其转化了呈香和呈味物质使得猪骨汤的滋味更加醇厚香甜。由此可见，以A 的加热程序（7 ℃·min-1）制作的猪骨汤滋味最佳。

图4 3 种加热程序对猪骨汤感官评定的影响图

3 结论

水溶性蛋白、游离氨基酸和固形物是蛋白质的主要降解产物。通过全程的温度监控，在一定程度上能反映不同升温速率对猪骨汤体系中蛋白质降解情况的影响。感官评定结果显示3 种不同加热速率下猪骨中蛋白质的降解度差异明显。加热程序A 炖制的猪骨汤可溶性蛋白含量达到2.54 g·L-1，固形物含量达到3.77%，游离氨基酸含量虽然低于B，但综合感官评定结果可知，A 加热程序下游离氨基酸更好地转化成了香气和呈味物质。综上所述，加热程序A 以7 ℃·min-1升温速率在10 min到达沸腾，10～90 min温度维持在97 ℃，90 ～120 min 维持在微沸状态（100 ℃）左右烹制的猪骨汤为最优，同时得到了猪骨汤炖制的最佳温度曲线，可为汤锅的设计提供理论依据。