精氨酸低钠盐对猪肉品质的影响

赵 立，邱慧敏，廉嘉欣，李苗云，陈 军，卢河东

（1 淮阴工学院 生命科学与食品工程学院 江苏淮安223003 2 河南农业大学食品科学技术学院 郑州 450002）

据统计，人体中75%的钠摄入量来自于在食物加工过程中添加的NaCl，而通过食用火腿、香肠、培根和腊肠等加工肉制品摄入的NaCl 可达钠总摄入量的20%左右[1]。过量摄入NaCl 容易引发高血压，并增加脑卒中、胃癌、心脏病、骨质疏松等疾病的风险[2-3]。全球疾病负担（GBD）已将与高钠饮食相关的风险确定为导致疾病的两大饮食风险因素之一[4]。《中国居民膳食指南（2016）》推荐每日摄入食盐少于6 g，随着研究的深入，《中国居民膳食指南》 推荐每日摄入食盐量逐渐降低，2022 年已降为每天摄入食盐不超过5 g。根据2015 年中国居民营养与慢性病状况报告，中国成年人的平均膳食盐摄入量为每天10.5 g[5]，减盐行动已在世界各地开展。然而，直接减盐对肉和鱼产品来说并不容易，因为NaCl 是几乎所有肉制品，尤其是加工肉制品中的重要成分，具有提供风味，改善质地和控制微生物生长等多种功能[6]。直接减少食品中的盐会导致感官及理化性质发生改变，从而影响其商业价值。为达到在不影响商业价值的条件下减少钠的目的，这对肉类行业来说仍是一个巨大的挑战。

近年来，在肉制品的减盐策略上，研究学者做了大量的尝试，如：用其它氯化物（如钙、镁、钾）完全或部分代替氯化钠，然而其对产品的质地、风味、外观、水分和保质期等产生不利影响[7]；利用复配盐替代剂、风味增强剂和添加天然咸味产品，如酵母提取物和海藻[8]；改变食盐的物理结构和晶型[9]；通过物理手段（高压和超声波技术）提高盐的渗入效率等[10-11]。近10 年，在风味增强剂研究方面，赖氨酸（L-Lys）、L-组氨酸（L-His）和L-精氨酸（L-Arg）等碱性氨基酸的应用引起广泛关注[12-13]。这些氨基酸在pH=7 时带正电荷，这是因为它们含有一个额外的氨基，而它们的侧链可与带电荷相反的基团相互作用，形成离子键或盐桥，有利于改变肌球蛋白结构来提高肌球蛋白在低NaCl 溶液（1～200 mmol/L NaCl/KCl 溶液）中的溶解度，从而提高低NaCl 肉制品的质量[14]。L-Arg、L-Lys、LHis 能修饰蛋白结构[15]，增强鸡肉香肠、低盐腊肠和大豆蛋白乳状液稳定性[1]。研究发现，L-Arg 能破坏有序的肌凝蛋白二级结构，从而抑制热诱导肌球蛋白聚集，并能显著提高鸡肉香肠的硬度、弹性、黏着性、咀嚼性，改善质构特性[16-17]。Zhou 等[18]和Ning 等[19]发现，Arg 能将褐色的高铁肌红蛋白还原成鲜红色的氧合肌红蛋白，提高猪肉香肠红度值（a*）、降低亮度值（L*）和黄度值（b*），改善香肠色泽。一定含量的L-Arg 能提高蛋白质与水的结合能力，从而提高持水力，减少乳化香肠蒸煮损失，提高保水性[9]。L-Arg 加速了肌钙蛋白T 降解，提高鸡胸肉嫩度[20]。此外，精氨酸可以通过螯合金属离子和清除OH 自由基抑制脂肪和蛋白质的氧化[21]。Gelabert 等[22]发现KCl、乳酸钾和Gly 部分替代NaCl 对发酵香肠微生物稳定性影响较小，然而，当KCl、乳酸钾、Gly 替代量分别为40%，30%，20%时，出现感官、风味以及质地缺陷。Dos Santos等[23]研究发现，味精、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠、赖氨酸和牛磺酸可以掩盖由KCl 代替50%和75%NaCl 产生的不良感官特性，并使香肠中的钠含量减少约68%。综上，L-Arg 在肉制品加工过程中发挥重要作用，具有广泛的应用前景。

课题组前期研究确定了精氨酸能协同食盐增强咸味感知（未发表），并开发了一种精氨酸低钠盐（精氨酸替代30%氯化钠）。本研究将精氨酸低钠盐应用于猪肉的腌制过程，探究不同添加量的精氨酸低钠盐对猪肉品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪后腿肉，华润万家超市；食盐，江苏省盐业集团有限责任公司；L-精氨酸，浙江一诺生物科技有限公司。

SDS-PAGE 变性丙烯酰胺凝胶快速制备试剂盒，生工生物工程（上海）股份有限公司；KCl、K2HPO4、KH2PO4、EGTA、MgCl2、NaN3，国药集团有限公司。

1.2 主要仪器与设备

CR-10 色差计，日本柯尼卡公司；TAXT PLUS 物性分析仪，英国Stable Micro System 公司；ETS-2 大量高速匀浆机，江苏金坛市亿通电子有限公司。

1.3 试验方法

将新鲜的后腿肉剔除可见脂肪和筋膜，切成3 cm×2.5 cm×2.5 cm 的均匀块形，分成6 组样品进行腌制，S0 为对照组，即3%精制NaCl 食用盐（g/100 g 猪肉），S1～S5 为处理组，分别添加2%，2.5%，3%，3.5%，4%精氨酸低钠盐（g/100 g 猪肉）。于冰浴中用手搓的方法将盐和猪肉充分混匀，直到食盐完全融化，停止揉搓。用保鲜膜覆盖，在4℃下腌制24 h，取样，进行以下指标的测定。

1.3.1 质构特性的测定 TPA 测定参考田星等[24]的方法并稍作修改，将腌制好的肉切割成长×宽×高=10 mm×10 mm×10 mm 的正方体，放在质构仪上测定硬度、弹性、咀嚼性、内聚性等物性指标。仪器参数设定为：压缩试验，测试高度6 mm，形变量50%，样品中测试速度60 mm/min，起始力5 N，触发类型自动，探头类型P30，循环次数2 次。每个试验重复5 次。

1.3.2 色差的测定 使用色差仪测定腌制猪肉的色泽，用白色校准板矫正。样品表面要求平整，将色差计的镜头垂直于样品表面，镜口紧贴样品表面，测定样品的L*值、a*值和b*值（L*值表示亮度；a*值表示样品红度，b*值表示黄度）。每个试验重复5 次。

1.3.3 持水力的测定 结合Chen 等[25]的方法并稍作修改。将肉样切成1 mm×1 mm×1 mm 的小块，取5 g 用滤纸包裹，放入底部装有脱脂棉的离心管中，在4 ℃，5 000 r/min 离心10 min。离心后样品质量占最初样品质量的比例为持水力。每个试验重复3 次。

1.3.4 蒸煮损失的测定 参照Naveena 等[26]的方法，将肉样切成4 cm×4 cm×2 cm 的小块并称重，记做m2。置于蒸煮袋中，于100 ℃的水浴锅中加热至中心温度为80 ℃。随后取出，于流动水下冷却至室温。用滤纸吸干肉样表面的水分，再次称重，记作m3。每个试验重复3 次。

1.3.5 水分含量测定 参照GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》中的直接干燥法测定水分含量。

1.3.6 pH 值测定 参照马志方等[27]的方法，精确称取5 g 肉样于50 mL 离心管中，加入15 mL 蒸馏水，用高速匀浆机匀浆1 min。用pH 计测定匀浆液的pH 值。每个试验重复3 次。

1.3.7 肌原纤维小片化指数（MFI）的测定 参考赵立等[28]的方法制备肌原纤维悬液。称取4 g 肉样，加40 mL 预冷（2 ℃）的MFI 缓冲液（100 mmol/L KCl，11.2 mmol/L K2HPO4，8.8 mmol/L KH2PO4，1 mmol/L 乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA），1 mmol/L MgCl2，1 mmol/L NaN3），放入匀浆机中高速匀浆3 次，每次20 s（中间间隔1 min）。匀浆后用50 mL 离心管冷冻离心（离心力1 000×g，15 min，2 ℃），弃上清，将沉淀用40 mL 预冷后的MFI 缓冲液悬浮，再离心（离心力1 000×g，15 min，2 ℃），弃上清，用10 mL 预冷后的MFI 缓冲液将沉淀充分悬浮，悬浮液用150 目滤布过滤除去结缔组织，再用10 mL MFI 缓冲液洗离心管，并过滤。将过滤的悬浮液用双缩脲法测蛋白浓度，然后用MFI 缓冲液调整悬浮液蛋白质量浓度为0.5 mg/mL，在540 nm 处测吸光度，将所得结果乘200后得到MFI 值。每个试验重复3 次。

1.3.8 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）参 考Villaverde 等[29]的方法提取盐溶性蛋白，称取5 g 绞碎的肉样于50 mL 离心管中，加入25 mL 50 mmol/L，pH=7.0的磷酸盐缓冲液（A 液：7.8 g NaH2PO4·2H2O 定容250 mL；B 液：17.925 g Na2HPO4·12H2O 定容250 mL。取A 液97.5 mL 和B 液152.5 mL 定容1 L），均质1 min，然后离心15 min，弃上清，向沉淀中加25 mL 50 mmol/L，含0.6 mol/L NaCl，pH=7.0 的磷酸盐缓冲液，均质1 min，离心15 min，上清液即盐溶性蛋白。将提取的盐溶性蛋白用双缩脲法测蛋白质含量，将蛋白质质量浓度调整至2 g/L。SDSPAGE 电泳试验参考赵立等[28]的方法并略有修改，取0.8 mL 蛋白质溶液，加入0.2 mL 含1% β-巯基乙醇的样品缓冲液，沸水加热3 min，冷却至室温，上样，上样量20 μL。初始电压为100 V，进入分离胶后电压增至200 V。染色、脱色至背景清晰。

1.3.9 微观结构观察 用取样刀顺肌纤维方向将肉样切成1 mm×1 mm×2 mm 的小块，立即用预冷的2.5%戊二醛溶液固定，送至南京农业大学生命科学院电镜室，通过透射电镜（Transmission electron microscope，TEM）对肉样进行微观结构分析。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 精氨酸低钠盐对猪肉质构特性的影响

图1a、1b 显示，与S0 相比，S1～S5 猪肉硬度和内聚性差异均不显著（P>0.05）。精氨酸对猪肉的硬度和内聚性影响较小。图1c 显示，与S0 相比，S5 的弹性显著较高，由0.55 增加到0.88，提高了60.0%（P<0.05）。随着精氨酸含量的增加，猪肉弹性呈升高趋势。图1d 显示，随着精氨酸含量的增加，猪肉咀嚼性呈逐步升高的趋势，与S0 相比，S5 咀嚼性显著升高（P<0.05）（由24.25 增加到35.96，提高了48.3%），说明精氨酸可以增强猪肉咀嚼性。这是因为在低浓度NaCl 中添加碱性氨基酸，可增强蛋白质溶解度，从而提高肉制品咀嚼性[6]。总体而言，本试验结果表明，一定替代比例的精氨酸低钠盐，能显著增强猪肉的弹性和咀嚼性，改善猪肉质构特性。

图1 精氨酸低钠盐对猪肉质构的影响Fig.1 Effects of arginine low-sodium salt on the texture of pork

2.2 精氨酸低钠盐对猪肉色泽的影响

肉类和肉制品的色泽是给消费者的第1 印象，也是影响消费者购买决定的最直观的因素[30]。在Lab 体系中，L*值越高肉色越有光泽；a*值越高肉色越红；b*值越高肉色越黄。表1 所示，S0 和S1的L*值显著大于S5 的L*值（P<0.05）。随着精氨酸低钠盐含量的增加，L*值呈下降趋势；S0 的a*值最低，随着精氨酸低钠盐的含量增加，a*值呈上升趋势，由2.9 上升到6.3（P<0.05），S5 的a*值显著大于其它组；b*值的增加虽具有精氨酸低钠盐的剂量效应；但各组间差异均不显著（P>0.05）。由此可知，精氨酸可提高猪肉的红度，降低亮度。此结论与Zhu 等[17]、Zheng 等[31]的研究结果一致。

表1 精氨酸低钠盐对猪肉色差的影响Table 1 Effects of arginine low-sodium salt on the color difference of pork

原料肉中与色泽有关的蛋白质主要是肌红蛋白与血红蛋白。肌红蛋白呈现暗紫色的还原状态，很不稳定，容易被空气中的氧气氧化成为褐色的高铁肌红蛋白。Ning 等[32]研究香肠和火腿腌制过程中精氨酸/赖氨酸/半胱氨酸对肉品质的影响，结果表明，精氨酸/赖氨酸/半胱氨酸可抑制肌红蛋白氧化，将褐色的高铁肌红蛋白还原成鲜红色的氧合肌红蛋白，促进亚硝基肌红蛋白的形成，有助于改善腌制肉的颜色。汪慧[33]也发现，精氨酸能够稳定血红蛋白色泽，使肉保持红色。

2.3 精氨酸低钠盐对猪肉持水力、蒸煮损失和水分含量的影响

持水力（WHC）是肉制品重要的品质属性之一，影响产品的烹饪产量和多汁性。表2 所示，各组间持水力差异均不显著（P>0.05）。Warner[34]发现，氯化钠的氯离子与肌肉蛋白质带正电荷的侧基结合，筛选带正电荷的侧基，打破盐桥，使蛋白质纤维分离，从而使肉制品获得更大的持水能力。减少肉制品中NaCl 含量，其持水力会降低。本试验中S1～S5 中的NaCl 含量均低于S0（3%食盐），在NaCl 含量降低的情况下持水力没有显著降低，说明精氨酸对猪肉具有保水性。与S0 相比，S3、S4、S5 的蒸煮损失显著降低（P<0.05）。随着精氨酸低钠盐含量的增加，与S0 相比，S3、S4、S5 组的水分含量均显著增高（P<0.05），这与蒸煮损失的结果一致。水分含量影响猪肉的多汁性，添加3%，3.5%，4%的精氨酸低钠盐提高了猪肉嫩度。

表2 精氨酸低钠盐对猪肉持水力和蒸煮损失的影响Table 2 Effects of arginine low-sodium salt on water holding capacity and cooking loss of pork

2.4 精氨酸低钠盐对猪肉pH 值的影响

精氨酸为一种碱性氨基酸，pH 值在10.5～12.0（25 ℃，0.5 mol/L）。图2 所示，S1～S5 pH 值均显著高于S0（P<0.05）。随着精氨酸低钠盐含量的增加，pH 值显著上升（P<0.05）由S0 的5.71 提高到S5 的6.11。根据Zhang 等[35]的结论，精氨酸调节pH 值使肌肉组织中盐溶蛋白偏离等电点，由于蛋白质之间的静电斥力增大，肌丝之间产生更大的间隙，从而加强了肌球蛋白与水的相互作用，从而提高猪肉的保水性。相关研究表明，精氨酸、赖氨酸、组氨酸等碱性氨基酸引起的pH 值增加，有助于抑制肌球蛋白增加，从而改善肌球蛋白溶解度[36-37]。

图2 精氨酸低钠盐对猪肉pH 值的影响Fig.2 Effects of arginine low-sodium salt on pH value of pork

图3 精氨酸低钠盐对猪肉肌原纤维小片化指数的影响Fig.3 Effects of arginine low-sodium salt on the MFI of pork

2.5 精氨酸低钠盐对猪肉肌原纤维小片化指数（MFI）的影响

MFI 是指肌原纤维碎片化程度，是肉类嫩化的标志[17]。MFI 值越大，表明肌原纤维内部结构完整性受到破坏的程度越大，肉制品越嫩[38]。图4 所示，添加精氨酸低钠盐各组猪肉的MFI 值均显著高于对照组S0（44.73，P<0.05），S5 组MFI 值达到了71.40，较S0 提高了59.6%。这表明，精氨酸低钠盐腌制的猪肉肌原纤维碎片化程度较高，肉质较嫩，这与2.3 节结果一致。相关研究表明，当LArg 添加量为5 mmol/L 时，巯基显著增加，蒸煮损失及凝胶强度显著降低，对肉蛋白的氧化稳定性、肉制品的嫩度和持水性有一定的改善作用[39]。

图4 猪肉肌原纤维蛋白的SDS 电泳图谱Fig.4 SDS-PAGE profile of pork myofibril protein

2.6 精氨酸低钠盐对猪肉肌原纤维蛋白的影响

通过SDS-PAGE 观察不同组别猪肉中精氨酸低钠盐对肌原纤维蛋白的影响，如图4 所示。肌球蛋白重链（MHC）和肌动蛋白（AC）在猪肉蛋白中含量最高，是主要的蛋白成分。与S0 相比，S2、S3、S4 的AC 有所减少，相对应地，S3 和S4 的肌球蛋白轻链（MLC）明显增加。这是由于在精氨酸低钠盐的干预下，S3 和S4 中的AC 降解为分子质量更小的肌球蛋白轻链，有利于提高肉嫩度。Zhang等[20]研究发现，精氨酸可以提高鸡胸肉中的钙蛋白酶活性，降解肌动蛋白（37 ku），从而提高肉嫩度；此外，精氨酸能够促进肌动球蛋白解离，同样有利于提高肉嫩度，这与本试验结果一致。

2.7 精氨酸低钠盐对猪肉肌原纤维微观结构的影响

肌肉蛋白水解可导致肌原纤维超微结构改变，包括与肉嫩度有关的I 带和Z 线[40]。由图5 可见，S0 的肌节完整，Z 线和M 线清晰平滑，I 带和A 带清晰可见。S1 与S0 差别不大。S2 A 带开始降解，A 带与I 带之间界限模糊。S3 肌节松弛变形，M 线消失，A 带发生降解。S4 I 带和A 带降解，两者之间界限模糊。S5 两条Z 线之间完全融为一体，肌原纤维发生严重降解。从本试验的透射电镜结果看，不同含量精氨酸低钠盐腌制的猪肉肌原纤维发生不同程度的降解，导致肉嫩度发生变化。Zhang 等[20]对精氨酸腌制鸡胸肉的扫描电镜结果表明，精氨酸可以抑制肌纤维的横向收缩，从而降低蒸煮损失，提高嫩度，与本试验2.3 节结果一致。

图5 猪肉肌原纤维透射电镜微观组织结构图（×10 000）Fig.5 Transmission electron microscopic microstructure of pork myogenic fibers（×10 000）

3 结论

碱性氨基酸，精氨酸、赖氨酸、组氨酸等特殊的结构，导致近年来在减盐替代品研究方面受到广泛关注。精氨酸作为一种碱性氨基酸，具有协同食盐增强咸味感知的作用，本试验探究了不同添加量的精氨酸低钠盐（精氨酸替代30%的NaCl）腌制对猪肉品质的影响。与3%精制NaCl 腌制的猪肉相比，精氨酸低钠盐可以改善肉的质构特性和色泽。添加4%的精氨酸低钠盐可提高猪肉的嫩度。通过测定猪肉的MFI，SDS-PAGE 电泳和显微结构的观察，精氨酸低钠盐使猪肉MFI 值增加，I带、A 带和M 线发生不同程度的降解，肌动蛋白明显降解为小分子成分，表明精氨酸协同食盐对猪肉具有嫩化作用。本研究明确了精氨酸低钠盐能提高猪肉的质构特性，改善色泽，增强保水性以及促进嫩化，研究结果为减盐替代品的开发和在肉制品生产加工中的应用提供了参考。