pH變換腌制對牛胃平滑肌嫩度、保水性及微觀結構的影響

王復龍,高菲菲,彭增起

(南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)部農(nóng)畜產(chǎn)品加工與質量控制重點開放實驗室，國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇南京 210095)

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pH變換腌制對牛胃平滑肌嫩度、保水性及微觀結構的影響

王復龍,高菲菲,彭增起*

(南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)部農(nóng)畜產(chǎn)品加工與質量控制重點開放實驗室，國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇南京 210095)

不同pH溶液腌制可以影響牛胃品質。本研究分別采用0.5%的蘋果酸和0.5%的氫氧化鈉溶液于4 ℃下對牛瘤胃和網(wǎng)胃進行腌制。經(jīng)酸或堿腌制處理后瘤胃和網(wǎng)胃剪切力值顯著降低(p<0.05),其中經(jīng)堿處理的嫩度更好。對于瘤胃,酸處理和堿處理后其增重率較對照組增幅150%,蒸煮損失由原來的50.08%分別下降到42.10%和40.23%;與對照組相比差異顯著(p<0.05)。對于網(wǎng)胃,經(jīng)酸處理或堿處理后增重率與對照組差異顯著(p<0.05),是對照組的9.7倍;經(jīng)酸或堿處理后蒸煮損失約為40.23%和38.74%。微觀結構觀察表明,酸或堿處理后瘤胃和網(wǎng)胃平滑肌纖維結構均發(fā)生一定弱化。綜上所述,酸、堿處理均可以改善網(wǎng)胃和瘤胃其嫩度,在一定程度上提高其保水性。

網(wǎng)胃,瘤胃,酸堿腌制,品質,微觀結構

動物肌肉組織按其結構和功能分為橫紋肌(骨骼肌、心肌)和平滑肌兩類。牛胃屬于平滑肌,在我國具有廣泛消費基礎。嫩度是衡量肉類感官品質的重要指標,也是消費者評判肉質優(yōu)劣的常用指標。肉的保水性是指當肉受到外力作用時,對肉本身的水分及添加到肉中水分的保持能力。它與嫩度、多汁性和加熱時的汁液滲出密切相關[1],直接影響著肉的質地和出品率[2-4]。Chang等人[5]采用檸檬酸、乳酸結合NaCl腌制的方法可以顯著改善牛肉的品質。高菲菲等人[6]采用復合磷酸鹽腌漬牛肚,可以改善牛胃的保水性。韓瑩[7]采用核磁共振技術觀察了牛肚漲發(fā)過程中水分的分布狀態(tài)。但以酸、堿溶液腌制牛胃,改善其品質的研究并不多見。分別對瘤胃和網(wǎng)胃進行處理,觀察其變化的研究更是未見報道。基于此,本研究主要采用酸和堿作用于瘤胃和網(wǎng)胃,探究不同pH溶液腌制對牛胃平滑肌嫩度及保水性的影響,并從微觀視角分析平滑肌內部結構的變化。

1　材料與方法

1.1試劑與儀器

新鮮的來自于同一品種(西雜牛)三頭牛的瘤胃、網(wǎng)胃(黃牛胃),購于南京本地市場,清洗除去胃壁上的污物和粘液,剔除可見脂肪和胃壁最外層膜,瀝干。將瘤胃和網(wǎng)胃分別分割,待后續(xù)實驗使用。

蘋果酸,氫氧化鈉(分析純)。

HH-60數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)水箱上海躍進醫(yī)療器械廠；C-LM3B型數(shù)顯式肌肉嫩度儀東北農(nóng)業(yè)大學工程學院；MUL-9000型臺式實驗室超純水系統(tǒng)南京總馨純水設備有限公司；XS105DU電子天平瑞士METTLER TOLEDO公司；1850冷凍切片機德國LEICA公司；BX41 相差顯微鏡日本OLYMPUS公司。

1.2實驗方法

1.2.1腌制程序瘤胃和網(wǎng)胃分別切成5 cm×5 cm小塊用于蘋果酸(0.5%,w/v)、氫氧化鈉(0.5%,w/v)腌制實驗。酸/堿腌制中牛胃與腌制液的比例為1∶5(w/v),于4 ℃下腌漬12 h。腌制完成后,取出樣品,洗凈,瀝干,待后續(xù)實驗。

1.2.2剪切力值的測定將肉樣裝入塑料袋,貼上標簽,放入水浴鍋中,水浴溫度設為80 ℃,用數(shù)顯溫度計記錄中心溫度的變化,當溫度達到 70 ℃時,立即取出,流水冷卻至室溫。然后將樣品按與肌纖維平行的方向切取成1 cm×1 cm×3 cm的長條形[8]。采用嫩度儀測定剪切力值,每組取3平行測定剪切力值,重復3次。不做任何處理的瘤胃或者網(wǎng)胃樣品作為對照組,依照同樣方法測定其剪切力值。

1.2.3增重率的測定增重率的測定參看高菲菲等人方法[6]。將瘤胃和網(wǎng)胃平滑肌樣品修整成5 cm×5 cm的塊狀,分別稱重,記作W0,經(jīng)不同處理后,瀝水30 min,再次稱重,記作W1。同時,將樣品置入超純水中,4 ℃下靜置相同時間,設為對照組。重復3次。計算公式如下:

增重率(%)=(W1-W0)/W0×100

式(1)

1.2.4蒸煮損失的測定蒸煮損失的測定參考高菲菲等人方法[6]。設置3個重復。實驗設置處理組和對照組。將待測肉樣稱重,記作m0。對照組將瘤胃和網(wǎng)胃樣品置于超純水中腌制相同時間,實驗組分別置于酸液和堿液中,取出瀝干。然后裝入塑料袋中,75 ℃恒溫水浴,用數(shù)顯溫度計記錄中心溫度的變化,當中心溫度達到70 ℃時,立即取出,流水冷卻至室溫。用吸水紙吸干表面汁液,稱重,記作m1。計算公式為:

蒸煮損失(%)=(m0-m1)/m0×100

式(2)

1.2.5光學顯微鏡觀察從各組瘤胃、網(wǎng)胃平滑肌肉樣中取 0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm樣品,將樣品放入液氮中凍結3～4 h,然后平行于和垂直于肌纖維方向分別冷凍切片,切片厚度為10 μm。然后參照Flint和Pickering的方法[9]進行染色。染色步驟為:丙酮(3 h)→苦味酸-甲醛固定液(5 min)→流水(10 min)→苦味酸-天狼星紅染色液(60 min)→ 0.01 mol/L鹽酸溶液(5 min)→蒸餾水(1 min)→無水乙醇(1 min×3,每次更換乙醇)→二甲苯(3 min×2,每次更換二甲苯)。

切片經(jīng)上述處理后用相差顯微鏡在40倍物鏡下進行觀察拍照,主要觀察在橫縱切面平滑肌肌纖維的分布狀態(tài)。

1.3統(tǒng)計分析

使用OriginPro8 SR4軟件進行繪圖,數(shù)據(jù)采用SAS 8.01進行方差分析,使用Ducan’s Multiple-rang test進行多重比較,顯著性水平p<0.05。

2　結果與分析

2.1氫氧化鈉和蘋果酸對牛胃嫩度及保水性的影響

2.1.1剪切力值的變化如圖1所示,無論對照組還是處理組,瘤胃的剪切力值均大于網(wǎng)胃。與對照組相比,酸處理和堿處理均顯著降低了瘤胃和網(wǎng)胃的剪切力值(p<0.05)。酸處理后,瘤胃和網(wǎng)胃的剪切力值由對照組的15.33 kg和10.82 kg分別降低到9.88 kg和6.99 kg。堿處理后剪切力值更小(p<0.05),瘤胃和網(wǎng)胃的剪切力值分別降低到8.3 kg和5.0 kg左右。相比而言,堿處理的嫩化效果要優(yōu)于酸處理組。

圖1　不同處理對瘤胃和網(wǎng)胃剪切力值的影響Fig.1　Effect of different treatments on shear force of rumen and reticulum注:數(shù)據(jù)由平均值±標準差表示;瘤胃不同處理間進行差異顯著性分析，網(wǎng)胃不同處理間進行差異顯著性分析，字母不同者差異顯著,差異顯著性水平p<0.05. 圖2、圖3同。

2.1.2增重率的變化從圖2可以看出,酸、堿處理后瘤胃和網(wǎng)胃的重量均顯著增加,與對照組相比差異顯著(p<0.05)。

圖2　不同處理對瘤胃和網(wǎng)胃增重率的影響Fig.2　Effect of different treatments on gain weight ratio of rumen and reticulum

對于瘤胃,酸堿處理后,增重率由對照組的15.30%增長至38.52%和39.77%,增幅約150%以上,但酸、堿處理對于增重率的影響差異不顯著(p>0.05)。對于網(wǎng)胃而言,增重率由對照組的2.67%增長至酸處理后25.86%和堿處理后28.94%,是對照組的9.7倍左右。以上結果表明,無論是瘤胃還是網(wǎng)胃,經(jīng)過較高或者較低的pH溶液的處理,均可提高其對水的保持力。

2.1.3蒸煮損失的變化如圖3所示,酸、堿處理均能顯著減少瘤胃和網(wǎng)胃的蒸煮損失(p<0.05),但酸、堿處理結果之間差異不顯著(p>0.05)。對于瘤胃,經(jīng)酸處理后蒸煮損失由原來50.08%分別降至42.10%(p<0.05);經(jīng)堿處理蒸煮損失降至40.23%。對于網(wǎng)胃,酸或堿液處理后其蒸煮損失變化與酸處理類似,約為40.23%和38.74%。整體而言,酸、堿腌制可以在一定程度上減少其蒸煮損失,提高牛胃加工中的保水性。

圖3　不同處理對瘤胃和網(wǎng)胃蒸煮損失的影響Fig.3　Effect of different treatments on cooking loss of rumen and reticulum

2.2酸、堿處理后牛胃平滑肌組織結構觀察

圖4為瘤胃的平滑肌纖維微觀結構圖。牛胃屬平滑肌,與橫紋肌相比,結構不同,故本實驗設橫切組和縱切組,從不同角度觀察處理前后牛胃平滑肌纖維結構變化。由圖4a、圖4b可觀察到完整的蜂窩狀結構和纖維狀結構,結構規(guī)則,排列緊密,未見明顯的空洞。經(jīng)過低pH的酸處理,橫切結構中完整的蜂窩狀結構解離,邊緣結構消失,出現(xiàn)明顯的空洞區(qū)域。而縱切圖中,原本排列緊密的肌纖維結構出現(xiàn)解離,呈現(xiàn)絲狀排列,中間多見空隙。類似的,堿處理后的瘤胃,橫切圖顯示較對照組而言,蜂窩狀結構出現(xiàn)解離,空隙較多;縱切圖顯示原有的簇狀緊密的平滑肌纖維也呈現(xiàn)與酸處理后相同的形態(tài)。這表明,不同pH腌漬液腌制處理可以在一定程度上弱化瘤胃平滑肌結構,對其功能和品質產(chǎn)生一定的影響。

圖4　酸、堿處理后瘤胃光學顯微結構(10×40=400)Fig.4　Optics microstructure of rumen after acid and alkali treatment(10×40=400)注:a、b分別表示對照組的橫截面和縱切面微觀結構圖; c、d酸處理組的橫截面和縱切面微觀結構圖; e、f堿處理組橫截面和縱切面微觀結構圖，圖5同。

圖5　酸、堿處理后網(wǎng)胃光學顯微結構(10×40=400)Fig.5　Optics microstructure of reticulum after acid and alkali treatment(10×40=400)

而對于網(wǎng)胃,從圖5a表明其具有典型的網(wǎng)格結構,其結構較瘤胃更加緊密,其間零星的白色顆粒狀分布為未被染色的網(wǎng)胃溝結構;圖5b表明平滑肌纖維呈現(xiàn)規(guī)律的密集排列。而經(jīng)過酸或者堿處理后的網(wǎng)胃,同樣也在結構上呈現(xiàn)一定程度的弱化。表現(xiàn)為橫切圖中,網(wǎng)格狀結構邊緣部分消失,網(wǎng)胃溝結構空隙變大;縱切圖簇狀的平滑肌纖維分散成絲狀,孔隙增多。相比之下,堿處理后平滑肌纖維分散程度更大,可能更能利于水分的吸收和滲透。

3　討論

相比于網(wǎng)胃,瘤胃具有較高的剪切力值,這表明網(wǎng)胃相比于瘤胃具有較好的嫩度,這可能是因為兩種胃組織結構存在差異:瘤胃存在無數(shù)密集的圓錐狀或者葉狀的瘤胃乳頭,整體而言結構更加致密[10]。關于平滑肌的嫩化研究,有學者采用天然植物蛋白酶嫩化雞肫[11-12],但酶法嫩化經(jīng)常出現(xiàn)過度嫩化或產(chǎn)品質構下降等問題。而堿在肉中的作用不僅能改善嫩度,更能提高產(chǎn)品的最終品質和出品率。如李凜等采用不同方式對毛肚進行發(fā)制,結果發(fā)現(xiàn),食品級NaOH處理組的增重率達139%,脹發(fā)效果較好,認為食品級NaOH更適合作為水發(fā)毛肚的處理用堿[13-14]。Sheard等[15]、Prochaska等[16]研究將食鹽、三聚磷酸鹽和碳酸鈉互相組合配成一定濃度的腌制劑注射到豬肉塊中,結果顯示,含有三聚磷酸鹽和碳酸鈉腌制液組的肉塊pH平均提高了0.3 ～ 0.5,肉樣肌纖維和多汁性顯著提高,總體嫩度和最終出品率顯著增加。趙麗艷等人[17],丁武等人[18]采用磷酸鹽改善肌肉嫩度,處理后的肌肉剪切力值約為4～5 kg。而對于堿處理后網(wǎng)胃的剪切力值約為5～6 kg,可見堿處理后的網(wǎng)胃的嫩度已達磷酸鹽嫩化鮮肉的效果,表明堿處理對于改善牛胃平滑肌嫩度等有重要意義。另外,堿性物質處理過的肉的營養(yǎng)價值下降得也不明顯[19],顯示出堿處理在食品營養(yǎng)的保留方面的優(yōu)勢。

對于增重率而言,其體現(xiàn)了在腌制過程中網(wǎng)胃和瘤胃對于水分的保持能力。對于瘤胃對照組中一定程度的增重,可能是因為其組織中分布的密集的圓錐狀或者葉狀的瘤胃乳頭,其可對水分子產(chǎn)生一定的保持作用。而對于處理組,蛋白質在酸堿溶液中分別帶上正、負電荷,一定濃度的酸液或者堿液可破壞蛋白質的表面結構,導致蛋白質表面親水基團暴露,從而改變蛋白質的凈電荷,增加其水合作用,進而持續(xù)吸水膨脹,產(chǎn)品表現(xiàn)為膨脹增重,晶瑩剔透[20]。另外,相比而言,堿處理對網(wǎng)胃增重率的影響更為明顯,這可能是因為堿通過自由擴散作用充入平滑肌纖維間,可與細胞間的脂蛋白發(fā)生反應,造成部分外周蛋白溶解,在細胞膜表面形成空隙,為水分子進入細胞內提供了更多“通道”,產(chǎn)品表現(xiàn)出較高的增重率[21-23]。Moller[24]、Yang[25]等也認為堿熱處理后蛋白結構部分展開,暴露出更多自由的親水基團。

蒸煮損失,主要反映產(chǎn)品的出品率。由對照組可知,不作任何處理情況下,瘤胃、網(wǎng)胃蒸煮損失約在45%以上。生產(chǎn)上應注重減少損失,提高產(chǎn)品的出品率,增加利潤。本研究表明,無論是酸處理還是堿處理,均可在一定程度上降低瘤胃和網(wǎng)胃的的蒸煮損失。這可能是因為平滑肌蛋白被破壞后,水分子充分滲透到蛋白質分子內部和蛋白質-蛋白質之間,在一定程度上加固了蛋白質整體結構的穩(wěn)定性,因此在熱變性條件下,蛋白質失水相對較少[20]。

牛胃組織結構特殊,其內細胞長短不一、粗細不一,瘤胃平滑肌纖維由內環(huán)肌和外縱肌組成,兩層平滑肌又有相互交錯的部分,因此結合橫縱切片才能更好的觀察其結構的變化。事實上,微觀結構結果也表明,酸堿均可以弱化平滑肌纖維的結構,使原本簇狀緊密排列的平滑肌纖維分散成絲狀,并在肌纖維間產(chǎn)生一定的空隙,這與剪切力值的下降以及牛胃一定程度的增重保持一致。

4　結論

酸或堿腌制可以改善牛胃平滑肌品質。不同pH腌漬液腌制后網(wǎng)胃和瘤胃的剪切力值均顯著降低,其中堿處理后對于平滑肌嫩度改善較大。相比于瘤胃,網(wǎng)胃在經(jīng)過酸堿處理后增重率較多。酸堿處理均可以在一定程度上降低瘤胃和網(wǎng)胃的失水率。微觀結構觀察表明,平滑肌纖維在經(jīng)過不同pH溶液腌制處理后,原有的網(wǎng)格狀結構消失,空隙增多,原本簇狀的平滑肌纖維分散成絲狀,彼此分散,有利用水分子進入,提高其出品率。

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Effect of pH shifting marinating on the tenderness,water retention and microstructure in cattle gastric smooth muscle

WANG Fu-long,GAO Fei-fei,PENG Zeng-qi*

(Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control,Ministry of Agriculture Nanjing Agricultural University,National Center of Meat Quality and Safety Control,Nanjing 210095,China)

Marinating in different pH solutions could affect the quality of bovine rumen and reticulum. 0.5% of malic acid and 0.5% sodium hydroxide solution were used at 4 ℃ for the marinating,respectively. Shear force of rumen and reticulum were significantly decreased after acid and alkali marinating(p<0.05). The tenderness was better after alkali marinated compared with acid treatments. The weight gain rates in rumen were both over 2.5 times that of the control group,respectively. And there were significant differences between the treated group and control group(p<0.05). The cooking loss in rumen treated with acid and alkali was decreased from 50.08% in the control group to 42.10% and 40.23%(p<0.05),respectively. Similarly,the weight gain in reticulum were both over 9.7 times that of the control group with significant differences(p<0.05). And the cooking loss in reticulum marinated with acid and alkali were about 40.23% and 38.74%. Microstructure observations indicated that there were some weakens in the smooth muscle fiber in rumen and reticulum marinated with acid and alkali. In conclusion,there were improvements in the tenderness of rumen and reticulum marinated with acid and alkali,and the marinating were also could improve the ability of water retention.

net stomach;rumen;acid or alkali marinated;quality;microstructure

2015-05-13

王復龍(1988-)，男，博士研究生，研究方向:畜產(chǎn)品加工與質量控制,E-mail：2012208013@njau.edu.cn。

彭增起(1956-)，男，博士，教授，研究方向：畜產(chǎn)品加工與質量控制，E-mail：zqpeng@njau.edu.cn。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金資助項目(CARS-38)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)03-0110-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.014