黎良浩,王永麗,唐 靜,王 健,吳海舟,楊蓉蓉,章建浩(國(guó)家肉品質(zhì)量與安全控制工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,江蘇省食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京210095)
KCl部分替代NaCl對(duì)干腌火腿工藝過(guò)程中蛋白質(zhì)水解的影響
黎良浩,王永麗,唐靜,王健,吳海舟,楊蓉蓉,章建浩*
(國(guó)家肉品質(zhì)量與安全控制工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,江蘇省食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京210095)
為了降低干腌火腿鈉含量,應(yīng)用40%KCl替代NaCl對(duì)火腿原料進(jìn)行腌制,采用強(qiáng)化高溫成熟現(xiàn)代工藝制備干腌火腿,分析加工過(guò)程中火腿股二頭肌鹽分含量、水分含量、pH、蛋白水解指數(shù)、肽氮和氨態(tài)氮含量,研究KCl替代對(duì)火腿加工過(guò)程中組織蛋白酶B和L潛在酶活力變化的影響。結(jié)果表明:40%KCl替代NaCl對(duì)火腿中組織蛋白酶B和L潛在酶活力變化無(wú)顯著影響(p>0.05),風(fēng)干成熟產(chǎn)品理化指標(biāo)、蛋白水解指數(shù)、肽氮和氨態(tài)氮含量等無(wú)顯著差異(p>0.05),說(shuō)明采用40%KCl替代NaCl對(duì)干腌火腿的蛋白質(zhì)降解過(guò)程無(wú)顯著影響(p>0.05)。
火腿,KCl替代,蛋白質(zhì)水解,組織蛋白酶
以金華火腿為代表的中國(guó)傳統(tǒng)火腿因其色澤鮮亮,滋味豐富、風(fēng)味美好而廣受?chē)?guó)內(nèi)外消費(fèi)者喜愛(ài)。但傳統(tǒng)火腿因其加工周期長(zhǎng)(8~10個(gè)月),產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、鹽分含量高(8%~12%)的缺點(diǎn)限制了其消費(fèi)規(guī)模。國(guó)內(nèi)章建浩等[1-2]利用人工氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)成功地將干腌火腿的加工周期縮短到了80 d,獲得了質(zhì)量穩(wěn)定、感官品質(zhì)達(dá)到傳統(tǒng)火腿標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代工藝產(chǎn)品。
火腿因其獨(dú)特的加工特點(diǎn)及保藏需要,食鹽的使用量很高,然而,有醫(yī)學(xué)研究表明飲食高鈉與心血管疾病的發(fā)生呈正相關(guān)性[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者為降低肉制品中氯化鈉含量已開(kāi)展較多研究,主要是通過(guò)降低加工肉制品中氯化鈉添加量和用其他鹽(KCl、MgCl2、CaCl2)部分替代氯化鈉來(lái)實(shí)現(xiàn)。Alino等[4]用KCl、CaCl2和MgCl2部分代替NaCl,Guardia等[5]用KCl與乳酸鉀混合物替代發(fā)酵香腸中50%的NaCl,發(fā)現(xiàn)可顯著降低產(chǎn)品鈉離子含量且產(chǎn)品品質(zhì)無(wú)顯著影響。吳海舟等[6]以豬后腿肉為原料制作培根,添加20%~60%的KCI部分替代NaCl研究其對(duì)蛋白質(zhì)降解及產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響,得出最佳替代比例為40%。以上研究表明用KCI來(lái)部分替代NaCl降低干腌肉制品中鈉離子含量是一種最可行的方法[7-10]。
由于NaCl與火腿中蛋白質(zhì)的降解變化緊密相關(guān)[11],因此KCl的使用可能會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的降解過(guò)程產(chǎn)生影響。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)使用KCI來(lái)部分替代NaCl進(jìn)行火腿腌制加工的研究尚待完善,KCl的使用對(duì)蛋白質(zhì)降解過(guò)程的影響還有待明確。本文采用40%的KCl替代NaCl對(duì)火腿進(jìn)行腌制,采用強(qiáng)化高溫風(fēng)干成熟新工藝來(lái)加工火腿,研究了食鹽替代對(duì)火腿加工過(guò)程中的蛋白質(zhì)降解規(guī)律的影響,為開(kāi)發(fā)低鈉新工藝火腿提供理論依據(jù)。
1.1材料與儀器
豬后腿(肥膘適中、重量在(15±0.5)kg,經(jīng)火腿師傅修割成型) 江蘇省長(zhǎng)壽集團(tuán)提供;氯化鉀(食品級(jí)) 連云港樹(shù)人科創(chuàng)食品添加劑有限公司;食鹽南京市售;Z-Arg-Arg-AMC、Z-Phe-Arg-AMC(≥98%)、AMC、EDTA、Triton X-100、DTT美國(guó)Sigma公司;Briji 35北京拜爾迪公司;硝酸銀、硫氰酸鉀、磺基水楊酸、茚三酮、亮氨酸氯化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。
IKA-ULTEA-TURRAXT18型Basic分散機(jī)德國(guó)IKA公司;Beckman Allegra 64R型高速冷凍離心機(jī)美國(guó)Beckman Coulter公司;JA2203N型電子天平上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司;UV-2600型紫外分光光度計(jì)日本島津公司;M2e型多功能酶標(biāo)儀美國(guó)MD公司;96孔酶標(biāo)板Costar公司;2300型KjeltecTM自動(dòng)凱氏定氮儀丹麥Foss公司;101-O-S型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;JYL-C020九陽(yáng)料理機(jī)九陽(yáng)股份有限公司。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1工藝流程及取樣方法火腿制作工藝流程及參數(shù)參照章建浩[1]的方法:原料腿選擇→修胚→攤涼→上鹽堆疊→腌制(4℃,60 d)→發(fā)酵成熟(10~15℃,75%RH,10 d;16~20℃,65%RH,15 d;21~30℃,55%RH,15 d;31~35℃,60%RH,15 d;35~37℃,70%RH,45 d)→貯藏后熟。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩個(gè)處理組分別為KCl替代組:腌制用鹽量為6.5%,配比為60%NaCl+40%KCl;食鹽對(duì)照組:腌制用鹽量為6.5%,配比為100%NaCl。
取火腿工藝過(guò)程中原料(工藝點(diǎn)1)、腌制結(jié)束(工藝點(diǎn)2)、成熟30 d(工藝點(diǎn)3)、成熟60 d(工藝點(diǎn)4)、成熟100 d(工藝點(diǎn)5)5個(gè)工藝點(diǎn)的股二頭肌中間樣品為實(shí)驗(yàn)材料,每個(gè)工藝點(diǎn)各取3條腿,剔除脂肪及可見(jiàn)筋膜后切碎,真空包裝,于-40℃凍藏。
1.2.2水分含量測(cè)定按照GB/T 5009.3-2010《食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法[12]測(cè)定水分含量。
1.2.3鹽分含量測(cè)定參照GB/T 9695.8-2008《肉與肉制品中氯化物含量測(cè)定》中的佛爾哈德法[13],鹽分含量以NaCl含量計(jì)。
1.2.4pH測(cè)定參照GB/T 9695.5-2008《肉與肉制品中pH測(cè)定》[14]。
1.2.5蛋白質(zhì)水解指數(shù)(P.I.%)測(cè)定參照江慧等[15]的方法。
1.2.6氨態(tài)氮和肽氮提取根據(jù)Ketelaere等[16]方法稍作修改,樣品解凍后剔除可見(jiàn)脂肪、結(jié)締組織并絞碎,準(zhǔn)確稱(chēng)取5.000 g與50 mL 0.6 mol/L HClO4混合,高速分散器勻漿三次(5000 r/min,20 s)。勻漿液以5000 r/min離心10 min,上清液用中速定性濾紙過(guò)濾并收集濾液,濾渣與10 mL 0.6 mol/L HClO4混合后再以5000 r/min離心10 min,上清液用中速定性濾紙過(guò)濾并收集濾液,該濾液與前面所得濾液合并。然后用NaOH溶液調(diào)pH至6.0,4℃放置2 h后用蒸餾水定容至100 mL。
1.2.7氨態(tài)氮含量(AN)測(cè)定采用Palacios等[17]方法稍作修改,取1.2.6中的提取液10 mL與10 mL 10%磺基水楊酸混合,在0~1℃放置17 h。然后用NaOH溶液調(diào)pH至6,中速濾紙過(guò)濾后蒸餾水定容至50 mL。取樣液1 mL進(jìn)行茚三酮比色反應(yīng),利用亮氨酸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
1.2.8肽氮含量(PeN)測(cè)定參照Palacios等[17]方法稍作修改,取1.2.6中的提取液3 mL加入到10 mL 6 mol/L HCl溶液,混勻后于120℃沙浴24 h,然后用NaOH溶液調(diào)pH至6,過(guò)濾后蒸餾水定容至50 mL。取樣液1 mL進(jìn)行茚三酮比色反應(yīng),標(biāo)準(zhǔn)曲線與氨基氮標(biāo)準(zhǔn)曲線一致。肽氮含量為此次得到氮含量與1.2.7中氨基氮含量之差。
1.2.9組織蛋白酶B活力測(cè)定參照趙改名[18]的方法。
1.3數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)驗(yàn)重復(fù)數(shù)為3,所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行整理并用SAS 8.2統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析(analysis of variance,ANOVA),取標(biāo)準(zhǔn)差,平均值之間利用Fisher’s最小顯著差異法(the least significant difference method,LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。
2.1KCl替代NaCl對(duì)干腌火腿加工過(guò)程中理化指標(biāo)的影響
由表1可知,鹽分含量隨著火腿加工過(guò)程的進(jìn)行呈顯著上升的趨勢(shì)(p<0.05),成熟結(jié)束處理組間鹽分含量無(wú)顯著差異(p>0.05)。腌制結(jié)束時(shí),火腿鹽分含量由0.11%迅速增至4.4%以上,這主要是腌制期火腿肌肉外部滲透壓高,鹽離子迅速進(jìn)入肌肉組織,同時(shí)肌肉大量失水所致。進(jìn)入風(fēng)干成熟階段肌肉內(nèi)部滲透壓壓差變小,火腿鹽分含量上升變得緩慢。
由表1可知,在火腿加工過(guò)程中水分含量呈顯著(p<0.05)下降趨勢(shì),40%KCl替代組和100%食鹽對(duì)照組各工藝點(diǎn)之間差異不顯著(p>0.05),這說(shuō)明采用40%KCl替代NaCl腌制對(duì)火腿加工過(guò)程中水分的散失無(wú)顯著影響(p>0.05)。成熟中后期產(chǎn)品水分含量偏差較大,原因可能是樣品在庫(kù)房?jī)?nèi)位置的差異造成表面失水速率有差異。
由表1可知,加工過(guò)程中火腿的pH總體略有上升。40%KCl替代組和100%食鹽對(duì)照組的pH分別從原料的5.63上升到6.02和6.09,各工藝點(diǎn)之間無(wú)顯著性差異(p>0.05),成熟結(jié)束時(shí)二者差異也不顯著(p>0.05)。Ibanez等[19]在干腌香腸中使用KCl替代NaCl時(shí)發(fā)現(xiàn),鹽替代對(duì)干腌香腸pH影響不顯著(p>0.05)。各工藝點(diǎn)的pH偏差較大,這可能是由于原料之間差異引起的。
表1 干腌火腿加工過(guò)程中理化指標(biāo)的變化Table 1 Change of the physical and chemical indicators in dry-cured ham during processing
表2 干腌火腿加工過(guò)程中多肽氮與氨態(tài)氮含量的變化Table 2 Change of PeN and AN in dry-cured ham during processing
2.2KCl替代NaCl對(duì)干腌火腿加工過(guò)程中蛋白水解指數(shù)的影響
圖1 干腌火腿加工過(guò)程中蛋白水解指數(shù)的變化Fig.1 Change of P.I.%in dry-cured ham during processing
蛋白水解指數(shù)(P.I.%)表示為非蛋白氮占總氮的比重,被廣泛用于評(píng)價(jià)加工肉制品蛋白質(zhì)降解程度[20],是評(píng)價(jià)火腿質(zhì)量的重要指標(biāo),經(jīng)過(guò)后熟的金華火腿P.I.%在14~20之間[18]。由圖1可以看出,隨著工藝時(shí)間的延長(zhǎng),40%KCl替代組和100%食鹽對(duì)照組的蛋白質(zhì)降解程度都顯著增加(p<0.05),且二者之間的差異不顯著(p>0.05)。蛋白質(zhì)的降解是一個(gè)酶促反應(yīng)過(guò)程,蛋白酶的作用環(huán)境及潛在酶活力,尤其依賴(lài)于時(shí)間的積累。腌制期環(huán)境溫度低(4℃)限制了蛋白酶活力,蛋白質(zhì)水解不顯著;進(jìn)入成熟期,環(huán)境溫度升高促進(jìn)蛋白酶活作用,火腿肌肉中蛋白質(zhì)發(fā)生降解造成多肽、短肽及游離氨基酸的積累,蛋白水解指數(shù)迅速(p<0.05)增長(zhǎng)至成熟100 d時(shí)的20%左右。成熟后期,蛋白水解指數(shù)增加緩慢,可能是由于肌肉中內(nèi)環(huán)境的變化造成蛋白水解酶活性下降,同時(shí)積累的肽類(lèi)可能對(duì)蛋白水解過(guò)程有反向抑制作用。
2.3KCl替代NaCl對(duì)干腌火腿加工過(guò)程中蛋白降解產(chǎn)物的影響
蛋白質(zhì)水解會(huì)產(chǎn)生大量各種類(lèi)型的多肽、小肽和氨基酸,它們是火腿產(chǎn)品中主要滋味物質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)的前體物,決定了火腿的感官品質(zhì)質(zhì)量。由表2可知,PeN含量在火腿加工過(guò)程中總體呈上升趨勢(shì),風(fēng)干成熟30 d之后顯著上升(p<0.05)。100%食鹽對(duì)照組與40%KCl替代組趨勢(shì)一致,且無(wú)顯著差異(p>0.05)。PeN的生成主要發(fā)生在風(fēng)干成熟期,主要是因?yàn)榧≡w維蛋白大分子量蛋白片段(>170 ku)、M-蛋白(160 ku)從風(fēng)干成熟初期才開(kāi)始降解,肌球蛋白(43 ku)在風(fēng)干成熟末期才發(fā)生降解[21-22]。PeN在成熟中后期積累量顯著升高(p<0.05),這可能與肽酶活性升高有關(guān)?;鹜鹊鞍踪|(zhì)降解后產(chǎn)生的肽類(lèi)中以小肽為主,而小肽中的二肽為主要降解產(chǎn)物[23]。許多的二肽酶在火腿成熟中后期仍有活性,Zhao等[24]研究金華火腿中的二肽酶(DPP)時(shí)發(fā)現(xiàn),成熟結(jié)束時(shí)DPPⅠ的活性達(dá)到并超過(guò)加工前的水平。由表2可以看出AN在加工過(guò)程中也是逐步積累的,KCl替代組和食鹽對(duì)照組變化趨勢(shì)一致且無(wú)顯著差異(p>0.05)。成熟初期AN含量顯著升高(p<0.05),這可能與氨肽酶仍保持較高活力有關(guān)[18],AN在成熟中后期積累速度變慢,這一方面是因?yàn)榘彪拿富盍档?,另一方面是因?yàn)榘被犷?lèi)物質(zhì)向其他風(fēng)味物質(zhì)轉(zhuǎn)化[18]。
2.4KCl替代NaCl對(duì)干腌火腿加工過(guò)程中蛋白酶活性的影響
蛋白質(zhì)的降解過(guò)程是一個(gè)酶促反應(yīng)過(guò)程,組織蛋白酶B和L對(duì)肌原纖維蛋白具有廣泛的水解活性,并且它們?cè)诟呻缁鹜燃庸み^(guò)程中都有活性[25-26],被認(rèn)為是引起干腌火腿中蛋白質(zhì)降解和風(fēng)味物質(zhì)形成的主要蛋白酶類(lèi)[27],并對(duì)干腌火腿的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)有顯著影響[28]。由表3可以看出,組織蛋白酶B和L潛在酶活力在KCl替代組和食鹽組間變化趨勢(shì)相近,且無(wú)顯著差異(p>0.05)。隨著加工時(shí)間的延長(zhǎng),組織蛋白酶B和L的潛在酶活力都呈下降趨勢(shì),這主要是因?yàn)殡S著加工時(shí)間的延長(zhǎng),火腿肌肉水分含量和水分活度下降,鹽分升高,pH升高,內(nèi)部的環(huán)境條件不適宜組織蛋白酶的作用。有研究表明,當(dāng)aw<0.95時(shí),組織蛋白酶B、L的活力下降明顯[29-30]。
表3 干腌火腿加工過(guò)程中蛋白酶B和L潛在活力的變化Table 3 Change of potential activity of cathepsin B and L in dry-cured ham during processing
表4 40%KCl替代組干腌火腿加工過(guò)程中各指標(biāo)Pearson相關(guān)系數(shù)Table 4 Pearson correlations of all parameters of dry-curing ham with 40%KCl replacement during processing
表5 100%食鹽組干腌火腿加工過(guò)程中各指標(biāo)Pearson相關(guān)系數(shù)Table 5 Pearson correlations of all parameters of dry-curing ham with 100%NaCl replacement during processing
2.5干腌火腿加工過(guò)程中各指標(biāo)相關(guān)性分析
由表4和表5可以看出,40%KCl替代組和100%食鹽對(duì)照組干腌火腿加工過(guò)程中,隨著溫度升高,火腿水分散失,鹽分進(jìn)一步滲透并且含量上升,水分與鹽分都呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。隨著蛋白質(zhì)降解的累積效應(yīng),P.I.%逐步升高,AN、PeN含量逐步增加,這三者之間都呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)。同時(shí),由于肌肉內(nèi)部環(huán)境越來(lái)越不適宜,組織蛋白酶B和L活性下降,表現(xiàn)為蛋白酶與水分含量的極顯著正相關(guān)(p<0.01),與鹽分含量的極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。組織蛋白酶B和L最適宜pH為3.0~6.0[18],因此當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)降解造成pH上升后,組織蛋白酶B和L活性下降,表現(xiàn)為與pH呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。
由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,采用40%KCl替代NaCl對(duì)原料腿進(jìn)行腌制,對(duì)產(chǎn)品的水分、鹽分和pH均無(wú)顯著影響(p<0.05)。由于摩爾質(zhì)量的不同,采用KCl部分替代NaCl是可以降低鹽含量的,但因?yàn)镵+相對(duì)于Na+更易于在肌肉中擴(kuò)散[4],且KCl部分替代NaCl能夠加快NaCl的滲透[31],當(dāng)火腿進(jìn)入高溫成熟期鹽分隨水分的擴(kuò)散變慢后,股二頭肌的鹽含量并不表現(xiàn)出顯著性差異(p>0.05)。K+有阻礙脫水的作用[32],但水分含量受溫度時(shí)間的影響更大,因此處理組間水分含量并未表現(xiàn)出顯著性差異(p>0.05)。蛋白質(zhì)的降解是一個(gè)酶促反應(yīng)過(guò)程,處理組間理化條件的無(wú)差異性造成組織蛋白酶活性的無(wú)差異性(p>0.05),繼而蛋白質(zhì)的水解程度及過(guò)程也無(wú)顯著性差異(p>0.05)。pH主要受蛋白水解狀況的影響,因此也不受KCl替代的影響。同時(shí),由于40%的NaCl被KCl所替代,火腿中鈉的含量可以降低40%,新工藝產(chǎn)品更利于健康。但采用KCl替代NaCl后對(duì)于鉀離子會(huì)產(chǎn)生苦味以及火腿產(chǎn)品中滋味物質(zhì)如游離氨基酸種類(lèi)及含量的變化需要進(jìn)一步的研究。
在干腌火腿的現(xiàn)代工藝加工過(guò)程中,采用40% KCl替代NaCl對(duì)原料腿進(jìn)行腌制,對(duì)產(chǎn)品的理化特性、蛋白質(zhì)降解程度及產(chǎn)物水平、組織蛋白酶B和L的潛在酶活力無(wú)顯著影響,即對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)如產(chǎn)品得率、鹽分含量、滋味物質(zhì)的總含量沒(méi)有顯著影響??紤]到鹽替代后Na+含量降低更有利于身體健康,采用40% KCl替代NaCl腌制在火腿的加工中是可行的。這一結(jié)論為KCl在肉制品中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
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Influence of partial replacement of NaCl with KCl on proteolysis during processing of dry-cured hams
LI Liang-hao,WANG Yong-li,TANG Jing,WANG Jian,WU Hai-zhou,YANG Rong-rong,ZHANG Jian-hao*
(National Central of Meat Quality and Safety Control,Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control,Ministry of Agriculture,Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition,College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)
In order to reduce the sodium-content of dry-cured hams,all hams were produced with modified high temperature mature processing technology and NaCl was replaced by 40%KCl when they were salted.A comparative study was carried out to study the effect of the two salts on salt content,moisture content,pH value,proteolysis index,peptide nitrogen(PeN)and ammonia nitrogen(AN)content,cathepsin(B and L)potential activities of biceps femoris during processing.The results showed that there was no significant difference(p>0.05)with cathepsin(B and L)potential activities of biceps femoris when 40%NaCl was replaced by KCl.So did physical and chemical indicators,proteolysis index,PeN and AN content of the two final products at the end of the processing(p>0.05).Results also showed that it had no significant impact(p>0.05)on proteolysis of dry-cured ham when 40%NaCl was replaced by KCl.
ham;KCl replacement;proteolysis;cathepsin
TS201.1
A
1002-0306(2015)18-0103-06
10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.012
2015-02-05
黎良浩(1989-),男,碩士研究生,研究方向:畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制,E-mail:lilh2014@126.com。
章建浩(1961-),男,博士,教授,研究方向:畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制,E-mail:nau_zjh@njau.edu.cn。
“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD28B01);國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(201303082-2);江蘇省蘇北科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(BC2013415)。