復(fù)合添加物在腌制過程中對(duì)兔肉傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)和肌原纖維蛋白的影響

張維悅 夏楊毅,2 侯佰慧 蘇 燕 李洪軍,2

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

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復(fù)合添加物在腌制過程中對(duì)兔肉傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)和肌原纖維蛋白的影響

張維悅1夏楊毅1,2侯佰慧1蘇 燕1李洪軍1,2

(1. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2. 重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

兔肉；濕腌；復(fù)合添加物；傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)；肌原纖維蛋白

濕腌，是利用物質(zhì)擴(kuò)散和水分滲透的共同作用，使腌制劑均勻地滲入原料組織內(nèi)、直至肌肉組織內(nèi)外溶液濃度逐步達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的一種腌制方法，相比于干腌具有食鹽分布均勻、含水量豐富等特點(diǎn)。經(jīng)腌制的肉不僅改善了風(fēng)味、色澤、質(zhì)地等品質(zhì)，而且更利于貯藏。研究發(fā)現(xiàn)，濕腌不僅與高壓[1]、超聲[2]、滾揉[3]及真空[4]等外在壓迫作用有關(guān)，而且受腌制液種類[5]、溫度[6]和濃度[7]等環(huán)境因素的影響，如果腌制液濃度過低，肉制品會(huì)寡而無味，風(fēng)味品質(zhì)較差，過高會(huì)增加黏度，降低腌制速率，磷酸鹽復(fù)合物、亞硝酸鹽等添加物則會(huì)影響蛋白質(zhì)的變性、降解及肌肉的持水力與嫩度[8-9]。因此，研究肌肉在添加物腌制過程中的NaCl擴(kuò)散和水分遷移情況，以及蛋白質(zhì)變化等狀況，對(duì)于準(zhǔn)確地控制加工過程、縮短腌制時(shí)間，改善肉品品質(zhì)極具現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國內(nèi)外相關(guān)添加物對(duì)濕腌過程中肌肉品質(zhì)特性變化及滲透規(guī)律的研究已有報(bào)道，諸如：Xiong Y L等[10]研究表明，磷酸鹽可以促進(jìn)肌原纖維橫向擴(kuò)張，使肌肉吸收水分、固定水分的能力增加；Cherroud S等[11]研究表明添加食鹽、橄欖油及辣椒面可以延長腌制時(shí)間，降低微生物數(shù)量；Vladimir F等[12]發(fā)現(xiàn)，甜菜蔗糖影響豬肉腌制的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)，且溫度40 ℃、時(shí)間1.4 h、蔗糖濃度67%時(shí)的滲透效果最好，水分流失率最低；杜磊[13]33-191發(fā)現(xiàn)老鹵的腌制方法、鹽水濃度及溫度會(huì)對(duì)鹽水鴨的品質(zhì)產(chǎn)生影響。綜合來看，此類研究集中在多種添加物對(duì)肌肉基本理化性質(zhì)的影響，或者單一添加物對(duì)滲透效果的影響等方面，相關(guān)多種復(fù)合添加物對(duì)腌制肌肉傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)方面的研究尚未見報(bào)道，但實(shí)際生產(chǎn)中腌制液種類較多，物質(zhì)擴(kuò)散速率難控制、品質(zhì)難保證。

本試驗(yàn)選擇兔肉為研究對(duì)象，分析復(fù)合添加物在腌制過程中對(duì)兔肉傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)和蛋白質(zhì)變化的影響，以期獲得貼近實(shí)際生產(chǎn)的基本理論，為實(shí)現(xiàn)未來兔肉加工生產(chǎn)過程的速率可控性、品質(zhì)可保性提供一定的技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

兔背最長肌取自養(yǎng)殖3個(gè)月的雄性伊拉兔(約2 kg，西南大學(xué)養(yǎng)兔場(chǎng))，去脂肪、筋膜后，切成1 cm×1 cm×1 cm肉塊，塑料膜包裹，-23 ℃凍藏備用。

1.1.2 主要儀器

質(zhì)構(gòu)儀：TA.XT2i型，英國Stable Microsystem公司；

恒溫水浴鍋：HH-6型，金壇市富華儀器有限公司；

流變儀：DHR-1型，美國TA公司；

凝膠成像系統(tǒng)：G:BOX EF型，美國Syngene公司；

高速離心機(jī)：TGL-16C型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

冷凍離心機(jī)：Avanti J-301型，美國貝克曼庫爾特公司；

電泳儀：BIO-RAD型，美國電泳儀器公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品與腌制液制備

(1) 樣品制備：兔肉使用前于4 ℃冰箱恒溫空氣解凍后稱重、分組，肉與腌制液按1∶1的質(zhì)量比混合，并置于4 ℃冰箱液態(tài)腌制48 h，分別取樣測(cè)定。

(2) 香辛料水熬制：根據(jù)李忠等[14]的方法修改如下：丁香、白芷各0.25%，砂仁、肉蔻、小茴香各0.44%，八角、花椒、干辣椒各1.25%，畢卜0.75%，桂皮1.00%，沸水煮至約1 h，加水恒定容積，冷卻后待用。

(3) 腌制液配置：第1組(對(duì)照組)6%食鹽，蒸餾水為溶劑；第2組(Y組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉，蒸餾水為溶劑；第3組(YY組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉，香辛料水為溶劑；第4組(YL組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉及磷酸鹽(0.2%三聚磷酸鈉與0.3%焦磷酸鈉)，香辛料水為溶劑；第5組(YW組)6%食鹽、100 mg/kg亞硝酸鈉、磷酸鹽(0.2%三聚磷酸鈉與0.3%焦磷酸鈉)及調(diào)味料(0.25%味精、2%白糖與0.8%料酒)，香辛料水為溶劑。

1.2.2 水分、食鹽和總重指標(biāo)的測(cè)定

(1) 水分含量：按GB/T 9695.15—2008執(zhí)行。

(2) 食鹽含量：按GB/T 5009.44—2003執(zhí)行。

(3) 總重：用吸水紙吸干肉塊表面水分，后稱重。

1.2.3 持水力與硬度指標(biāo)的測(cè)定

(1) 持水力測(cè)定：稱取2.000 0 g肉樣離心(5 000 r/min，5 min)，將表面水分吸干后，稱重。

(2) 硬度測(cè)定：質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定。探頭型號(hào)為TA44，測(cè)定距離為5.0 mm；探頭速度皆為1.00 mm/s。

1.2.4 肌原纖維蛋白提取 根據(jù)Xiong等[15]的方法修改如下：肉樣解凍后去脂肪、結(jié)締組織，絞碎后稱10 g，加10倍體積的冰混合液I(0.1 mol/L KCl、2 mmo1/L MgC12、1 mmol/L EGTA、0.5 mmol/L LDTT及10 mmo1/L K2HPO4)進(jìn)行提取，冰浴勻漿1 min(1 000 r/min)，再離心10 min(5 500 r/min)，重復(fù)離心操作3次，收集沉淀物，即肌原纖維蛋白粗提物。沉淀物分散在4倍體積的冰混合液II (1 mmol/L NaN3，0.1 mol/L NaCl，pH 6.25 )中，冰浴勻漿30 s(2 000 r/min)，離心10 min(5 500 r/min)，重復(fù)離心操作2次，收集沉淀物。沉淀物再次分散在8倍體積冰的混合液II中，高速勻漿30 s，離心10 min(5 500 r/min)，收集沉淀物，即肌原纖維蛋白。提取的肌原纖維蛋白貯存于0～4 ℃，48 h內(nèi)用完。并用雙縮脲法測(cè)定所提取肌原纖維蛋白的濃度。

1.2.5 流變學(xué)特性測(cè)定 依據(jù)Westphalen[16]的方法稍作修改：事先以磷酸鹽緩沖液將肌原纖維蛋白稀釋為15 mg/mL的溶液。流變條件：平行板間距1 050 pm，頻率1 Hz，流變性能 1 000，溫度從20 ℃升至90 ℃(1 ℃/min)，降溫速率15 ℃/min。

1.2.6 SDS-PAGE電泳分析 將蛋白質(zhì)溶液濃度稀釋到5 g/mL，取20 μL于試管中，加2 μL樣品緩沖液后，水浴5 min，再離心5 min，取10 μL上清液做為電泳樣品。其中分離膠、濃縮膠濃度分別為10%，5%，電泳開始時(shí)電壓為15 mA，進(jìn)入分離膠后電壓加大為25 mA。電泳結(jié)束后，將濃縮膠去掉，分離膠加適量考馬斯亮藍(lán)于搖床上染色2 h，純水清洗后，加脫色液震蕩脫色至條帶清晰為止。

1.2.7 兔肉水分、鹽分及總重變化值的測(cè)定 兔肉的水分、鹽分及總重的變化量分別按式(1)～(3)計(jì)算：

(1)

(2)

(3)

式中：

(4)

式中：

t0.5——腌制時(shí)間的平方根。

(5)

(6)

式中：

Xw、XNaCl——某時(shí)刻兔肉中水分、鹽分含量，%。

兔肉中NaCl的有效擴(kuò)散系數(shù)可以按照菲克第二定律關(guān)于一個(gè)半無限平板的式(7)[17-18]計(jì)算得到。

(7)

式中：

L——肉厚，約1cm；

De——有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS17.0和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析，Origin8.1軟件作圖，每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)3次，最終結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.2 兔肉腌制過程動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算

圖1 復(fù)合添加物腌制過程中兔肉和的變化

Figure 1 The changes of water content, salt content and total weight of rabbit meat during curing in compound additves

表1 式(4)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)值及其相關(guān)系數(shù)R2

2.3 表觀擴(kuò)散系數(shù)(De)的計(jì)算

由表2可知，添加物腌制兔肉的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力與t0.5具有較好的相關(guān)性(R2≥0.814 6)，表明幾種復(fù)合添加物腌制兔肉時(shí)根據(jù)式(7)得到的方程有較好的線性關(guān)系。添加物使腌制兔肉的De值有所降低，且YY>YW>YL>Y，可能是亞硝酸鹽、香辛料、磷酸鹽等添加物參與蛋白質(zhì)反應(yīng)引起肌肉微觀結(jié)構(gòu)變化[8-9,11,20]，影響了物質(zhì)傳遞過程，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

2.4 復(fù)合添加物腌制過程中兔肉持水力、硬度的變化

由圖2可知，腌制過程中兔肉的持水力逐漸降低、硬度增大，且腌制前4 h變化最快，原因在于隨時(shí)間延長肌肉組織食鹽滲透增加，離子強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)致兔肉持水力降低、硬度增大[21]，且電荷發(fā)生改變、氫鍵受到破壞，不易流動(dòng)水含量減小[21-22]。與對(duì)照組相比，腌制48 h后，Y、YY組硬度增加(P<0.05)，持水力降低(P>0.05)，可能是亞硝酸鹽與蛋白質(zhì)巰基基團(tuán)反應(yīng)，分子發(fā)生交聯(lián)，形成二硫化物導(dǎo)致硬度增加[20]；腌制48 h后，YL、YW組持水力增加(P<0.05)，硬度降低(P<0.05)，且持水力值YW>YL，表明磷酸鹽和調(diào)味料能提高肌肉持水力、降低硬度，尤其是磷酸鹽能通過促使肌原纖維發(fā)生橫向膨脹及調(diào)節(jié)pH值、增加肌原纖維蛋白分子間的靜電荷斥力，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)松弛，促使肌肉組織容納更多的水分，增加肌肉的持水力[10,15]，這與Shao J H等[23]的研究結(jié)果一致。

表2 式(7)的理論動(dòng)力學(xué)參數(shù)值及其相關(guān)系數(shù)R2

圖2 復(fù)合添加物腌制過程中兔肉持水力、硬度的變化

Figure 2 The changes of water holding capacity and hard-ness of rabbit meat during curing in compound additives

2.5 復(fù)合添加物腌制過程中兔肉流變學(xué)特性的變化

由圖3可知，各組流變特性變化的趨勢(shì)基本一致，都經(jīng)歷了水平、增加、降低的過程。儲(chǔ)能模量(G') 值在42 ℃之前沒有增加，可能是肌球蛋白在此溫度下并沒有變性，也可能是肌球蛋白雖然變性，但聚集程度還沒有達(dá)到引起彈性明顯增加的程度[24]；G' 在42～65 ℃時(shí)急劇上升，且G' 隨添加物種類的增加而增加，說明復(fù)合添加物影響了肌原纖維蛋白穩(wěn)定性；隨后G' 下降，可能是肌動(dòng)球蛋白結(jié)構(gòu)變化，形成了高密度凝膠結(jié)構(gòu)[25]。由表3可知，與對(duì)照組相比，Y、YY組的肌球蛋白變性溫度升高，Y、YL和YW組的肌動(dòng)蛋白變性溫度降低，原因在于腌制環(huán)境中亞硝酸鈉與肌肉中的肌球蛋白反應(yīng)[8]，磷酸鹽促使肌動(dòng)球蛋白解離、改變肌球蛋白與肌動(dòng)蛋白的比例[11]，影響蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。

圖3 復(fù)合添加物腌制24 h兔肉肌原纖維蛋白的儲(chǔ)能模量(G')

Figure 3 Myofibrilar proteins storage modulus(G') of rabbit meat cured 24 h in compound additives

表3 肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白的變性溫度

2.6 肌原纖維蛋白SDS-PAGE變化

由圖4可知，隨著腌制時(shí)間的延長，兔肉肌原纖維蛋白所有條帶顏色都有不同程度變淡，主要是隨著肌肉中食鹽含量的增加導(dǎo)致水溶性蛋白的滲出，溶酶體膜破裂，釋放出蛋白酶，加速蛋白質(zhì)的降解[26]。以標(biāo)準(zhǔn)蛋白分子量為參照，對(duì)各條帶進(jìn)行分析，明顯看出Y、YY組在15～25 kDa處條帶數(shù)目變少，條帶數(shù)目Y>YY，表明亞硝酸鹽促進(jìn)肌原纖維蛋白降解，香辛料中的丁香、肉蔻、桂皮等酚類成分可以與蛋白質(zhì)交聯(lián)[9]，延緩肌原纖維蛋白變性降解[27]；與Y、YY組相比，YL、YW組在15～25 kDa處的條帶數(shù)目增加，顏色變淺，且亞基數(shù)目YL>YW，說明磷酸鹽有利于促進(jìn)蛋白質(zhì)分解為小分子片段，而調(diào)味料中的有機(jī)酸會(huì)降低體系的pH值，影響磷酸鹽的作用[28]；Y、YY組在15～25 kDa處條帶變濃，可能是25～35 kDa處的條帶降解及降解的小分子發(fā)生聚合。

1. 標(biāo)準(zhǔn)品 2～4. 分別為Y組腌制4，24，48 h時(shí)的樣品 5～7. 分別為YY組腌制4，24，48 h時(shí)的樣品 8～10. 分別為對(duì)照組腌制4，24，48 h時(shí)的樣品 11～13. 分別為YL組腌制4，24，48 h時(shí)的樣品 14～16. 分別為YW組腌制4，24，48 h時(shí)的樣品

圖4 復(fù)合添加物腌制過程中兔肉肌原纖維蛋白的SDS-PAGE

Figure 4 SDS-PAGE patterns of myofibrilar protein during curing in compound additives

3 結(jié)論

本研究仍存在一些未予解決的問題：① 試驗(yàn)所用添加物不具有代表性，并未涉及辣椒、生姜等其他常用添加物；② 試驗(yàn)僅從腌制速率和蛋白質(zhì)特性的角度進(jìn)行初步研究，并未考慮風(fēng)味特性的影響。因此，后續(xù)試驗(yàn)可以從這兩方面出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)一步研究其他常用復(fù)合添加物對(duì)物質(zhì)傳遞及風(fēng)味特性的影響。

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Effects of compound additives on mass transfer kinetics and myofibrillar protein of rabbit meat during curing

ZHANG Wei-yue1XIA Yang-yi1,2HOU Bai-hui1SU Yan1LI Hong-jun1,2

(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

rabbit; wet curing; compound additives; mass transfer kinetics; myofibrillar protein

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(編號(hào)：201303144)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(編號(hào)：201303082-7)

張維悅，女，西南大學(xué)在讀碩士研究生。

夏楊毅(1970—)，男，西南大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，博士。E-mail：265835528@qq.com

2017—04—03

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.006