磷酸鹽對PSE豬肉食用品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響

劉廣娟, 徐澤權(quán), 邢世均, 陳錚, 朱明睿, 徐艷麗,張洪瑞, 張莉, 王子榮

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

PSE豬肉即發(fā)白(pale)、松軟(soft)和表面液汁滲出(exudative)的肉[1]。低pH和較高的胴體溫度相結(jié)合會導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)變性，進而產(chǎn)生PSE肉[2-3]。部分蛋白質(zhì)變性會降低豬肉的保水性，導(dǎo)致豬肉的質(zhì)量變輕，同時具有較高的滴水損失和蒸煮損失，進而影響豬肉的品質(zhì)，給肉類行業(yè)造成了極大的經(jīng)濟損失[4-5]。雖然為了降低PSE肉的發(fā)生率已經(jīng)做了大量工作，但仍然不能避免[6]。因此，提高PSE肉的保水性對減少經(jīng)濟損失有重要意義。目前，改善PSE豬肉的方法主要包括在正常肉中添加一定比例的PSE豬肉、添加非肉成分和采用輻射處理等。如Motzer等[7]研究發(fā)現(xiàn)，50%的PSE豬肉與50%的正常豬肉混合加工制作的重組火腿的產(chǎn)品品質(zhì)與正常肉的品質(zhì)接近。Booren等[8]通過添加羥丙基甲基纖維素和魔芋粉改善PSE豬肉質(zhì)構(gòu)特性。

保水劑主要包括磷酸鹽保水劑和無磷保水劑。磷酸鹽是肉制品工業(yè)中廣泛使用的保水劑，對肉制品的品質(zhì)改良起著重要作用，是唯一一種有效激活肉蛋白的肉制品水分保持劑[9]，應(yīng)用最為廣泛的主要為焦磷酸鈉(Na4P2O7)、三聚磷酸鈉(Na5P3O10)和六偏磷酸鈉[(NaPO3)6]及復(fù)合形式。添加磷酸鹽可以提高肉的保水性和嫩度，增加出品率。磷酸鹽是具有緩沖作用的堿性物質(zhì)，可以提高肉的pH使其偏離肉蛋白質(zhì)等電點，也可增加離子強度有利于肌原纖維蛋白的溶出，同時還能螯合與肌肉結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)合的Ca2+、Mg2+，從而提高肉的持水能力，使肉在加工過程中仍能保持其水分，營養(yǎng)成分和柔嫩性也得到了保存。根據(jù)食品添加劑使用標準GB2760-2014用量規(guī)定(以磷酸鹽計不得超過5 g·kg-1)，添加過多磷酸鹽會降低肉的食用品質(zhì)，甚至危害人體健康[10]。段昌圣等[11]研究發(fā)現(xiàn)，3 g·100 mL-1三聚磷酸鹽浸泡鴨肉，可以顯著提高其保水性，質(zhì)構(gòu)也得到了明顯改善，因此，三聚磷酸鹽能夠改善鴨肉的品質(zhì)。孫悅等[12]研究發(fā)現(xiàn)，焦磷酸鈉對豬肉的肌原纖維蛋白氧化具有一定的抑制作用，凝膠性能得到提高。高菲菲等[13]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磷酸鹽處理后的牛肚嫩度得到改善，保水性得到提高。祖鐵紅等[14]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合磷酸鹽保水劑處理后的閉殼肌解凍損失和蒸煮損失顯著降低，其保水性得到提高。另外，磷酸鹽可以改善牛肉的色澤，其品質(zhì)和感官特性也得到顯著提高[15-16]。而磷酸鹽對PSE豬肉食用品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的影響研究還比較少。

本研究以PSE豬肉為試驗材料，研究不同質(zhì)量濃度焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉對保水性的影響，確定復(fù)合磷酸鹽的最佳配比，并對其pH、嫩度、色澤及微觀結(jié)構(gòu)進行了觀察分析，為磷酸鹽提高PSE豬肉的利用價值具有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬品種為杜長大，育齡160～170 d，體質(zhì)量100～120 kg。優(yōu)選豬背最長肌，樣本來源于新疆天康食品有限公司。

焦磷酸鈉(pH 9.8～10)、三聚磷酸鈉(pH 9.5～9.8)、六偏磷酸鈉(pH 6.4～6.5)，均為食品級，購自湖北興發(fā)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TESTO 205便攜式pH計，德國德圖(深圳)有限公司；JZ-350色彩色差計，深圳市金準儀器設(shè)備有限公司；DK-8D電加熱恒溫水槽，上海一恒科技有限公司；Avanti-J-26S XPI落地式高速冷凍離心機，美國Beckman Coulter有限公司；LE204E/02電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；C-LM.3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院研制；JSM-7610FPlus掃描電鏡，捷歐路(北京)科貿(mào)有限公司。

1.3 PSE豬肉的處理方法

參照PSE豬肉的鑒別方法[17]對肉樣進行判定。PSE豬肉的L*值、蒸煮損失和pH分別為(53.14±2.52)(32.22±1.85)和(5.45±0.05)。按照工藝要求把PSE豬肉切成大小相近、厚薄一致的肉片。分別把焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉溶于去離子水中，制備成不同濃度的磷酸鹽溶液，采用注射的方法把蒸餾水和不同濃度磷酸鹽溶液注入PSE豬肉中，注射量為PSE豬肉重量的5%，注射后在5～6 ℃條件下間歇式滾揉12 h。

1.4 單因素試驗與正交試驗

1.4.1單因素試驗設(shè)計 參考丁武等[18]研究方法，在試驗過程中，考察不同質(zhì)量濃度焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉對PSE豬肉蒸煮損失、離心損失、滴水損失的影響情況，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉的添加量選取0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%。

1.4.2正交試驗設(shè)計 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以蒸煮損失、離心損失、滴水損失為指標，以焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉為因素，進行L9(34)正交試驗。焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉的添加量選取0.10%、0.15%、0.20%。

1.5 測定指標

1.5.1蒸煮損失測定 參考王曉宇等[19]的設(shè)計方案進行優(yōu)化，沿肌肉纖維方向切成5 cm×3 cm×2 cm肉塊，用濾紙吸干表面水分，置于蒸煮袋中，把肉塊放入90 ℃水浴中加熱至中心溫度為70 ℃，立即取出，蒸煮前質(zhì)量為m1，蒸煮完成后，在25 ℃條件下冷卻15 min后，稱其質(zhì)量為m2，計算蒸煮損失。

1.5.2滴水損失、離心損失和pH測定 滴水損失參照王曉宇等[19]方法進行，離心損失參照蔡淑偉[20]方法進行，pH用TESTO 205便攜式pH計進行測定。

1.5.3剪切力測定 參照嚴維凌等[21]方法并進行優(yōu)化，把肉塊裝入蒸煮袋中，把肉塊放入90 ℃水浴中加熱至中心溫度為70 ℃，取出肉塊冷卻至室溫，用濾紙吸干表面的水分，用取樣器順肌纖維方向取1 cm的肉柱，用C-LM.3B數(shù)顯式肌肉嫩度儀測定。

1.5.4色差測定 把PSE豬肉切割成厚度約1 cm左右、直徑約2 cm的圓片，用色差計測定L*、a*和b*值，每個樣品重復(fù)3 次[22]。

1.5.5微觀結(jié)構(gòu)觀察 參照Chumngoen等[23]方法，將處理好的PSE豬肉切成3 mm×3 mm×6 mm，放入固定液(2.5%戊二醛，2%多聚甲醛緩沖液)中4 ℃固定3 h，用0.1 mol·L-1的磷酸緩沖液漂洗3次(各30 min)，然后用不同濃度(30%、50%、70%、80%、90%)的乙醇脫水(各15 min)，用無水乙醇進行脫水，再用叔丁醇置換，進行冷凍干燥，粘臺噴金，最后送至中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所電鏡室進行透射電子分析。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本研究所有數(shù)據(jù)處理由Microsoft Excel 2013軟件完成，繪圖由Origin 8.5軟件(OriginLab公司)完成，數(shù)據(jù)分析選用SPSS 19.0軟件(SPSS公司)進行單因素方差分析，數(shù)據(jù)的差異顯著性評定經(jīng)由鄧肯多重比較完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷酸鹽對PSE豬肉保水性的影響

2.1.1焦磷酸鈉添加量對PSE豬肉保水性的影響 由圖1中可以看出，隨著焦磷酸鈉質(zhì)量濃度的升高，PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失都呈先降低后升高的趨勢，并且經(jīng)焦磷酸鈉處理的PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失都明顯低于對照組(P<0.05)。當焦磷酸鈉添加量在0.10%～0.20%時，PSE豬肉的處理組間的蒸煮損失和離心損失差異不顯著(P>0.05)。從滴水損失來看，當焦磷酸鈉添加量在0.10%～0.20%時，PSE豬肉的滴水損失顯著低于對照組(P<0.05)。當焦磷酸鈉添加量為0.15%時,滴水損失最低為2.11%，綜合考慮3個指標，選定焦磷酸鈉的最適添加量為0.15%。

注：圖中不同小寫字母表示差異在P<0.05水平具有顯著性。

2.1.2三聚磷酸鈉添加量對PSE豬肉保水性的影響 由圖2可以看出，隨著三聚磷酸鈉質(zhì)量濃度的升高，PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失都呈整體下降趨勢，并且經(jīng)三聚磷酸鈉處理的PSE豬肉的處理組間的蒸煮損失和離心損失都明顯低于對照組(P<0.05)。當三聚磷酸鈉添加量大于0.15%時，PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失差異不顯著(P>0.05)。從滴水損失來看，當三聚磷酸鈉添加量在0.15%～0.25%時，PSE豬肉的滴水損失顯著低于對照組(P<0.05)。綜合考慮3個指標，選定三聚磷酸鈉的最適添加量為0.15%。

注：圖中不同小寫字母表示差異在P<0.05水平具有顯著性。

2.1.3六偏磷酸鈉添加量對PSE豬肉保水性的影響 由圖3可以看出，從PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失考慮，隨著六偏磷酸鈉質(zhì)量濃度的升高，PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失都呈先降低后升高的趨勢，并且經(jīng)六偏磷酸鈉處理的PSE豬肉的蒸煮損失和離心損失都明顯低于對照組(P<0.05)。當六偏磷酸鈉添加量在0.15%時，PSE豬肉的處理組的蒸煮損失和離心損失最低，分別為20.57%和22.89%。而空白組的蒸煮損失和離心損失分別為32.46%和34.78%。從滴水損失來看，當六偏磷酸鈉添加量在0.10%～0.20%時，PSE豬肉的滴水損失顯著低于對照組(P<0.05)，且處理組間的滴水損失差異不顯著(P>0.05)。綜合考慮3個指標，選定六偏磷酸鈉的最適添加量為0.15%。

注：圖中不同小寫字母表示差異在P<0.05水平具有顯著性。

2.2 正交試驗結(jié)果分析

由表1可知，從磷酸鹽對PSE豬肉蒸煮損失影響來看，A因素的影響最大，其次是B因素，C因素影響最小，即焦磷酸鈉>三聚磷酸鈉>六偏磷酸鈉，其最優(yōu)組合為A3B2C2。從磷酸鹽對PSE豬肉離心損失角度來考慮，三因素影響順序為三聚磷酸鈉>焦磷酸鈉>六偏磷酸鈉，其最優(yōu)組合為A3B2C2。磷酸鹽對PSE豬肉滴水損失影響來看，焦磷酸鈉>三聚磷酸鈉>六偏磷酸鈉，其最優(yōu)組合為A3B3C1。

表1 PSE豬肉保水性正交試驗結(jié)果

綜合考慮磷酸鹽對PSE豬肉保水性的影響，在肉制品生產(chǎn)中通常認為，蒸煮損失率是衡量和評價保水效果的一項重要指標，因為蒸煮損失直接反映了產(chǎn)品的出品率[24]。以蒸煮損失確定復(fù)合磷酸鹽的最佳組合為A3B2C2。故進行驗證實驗，結(jié)果PSE豬肉的蒸煮損失為12.22%，優(yōu)于正交試驗中所有組合。最終確定最佳添加量是焦磷酸鈉為0.20%、三聚磷酸鈉為0.15%、六偏磷酸鈉為0.15%。

2.3 復(fù)合磷酸鹽處理對PSE豬肉pH、嫩度和色澤的影響

按照正交試驗優(yōu)化的保水工藝(焦磷酸鈉0.20%、三聚磷酸鈉0.15%、六偏磷酸鈉0.15%)處理PSE豬肉，分析對照組與處理組的pH、嫩度、色澤的區(qū)別，結(jié)果如表2所示。與對照組相比，經(jīng)復(fù)合磷酸鹽處理的PSE豬肉pH顯著增加(P<0.05)。這是由于復(fù)合磷酸鹽溶液呈堿性，可解離出氫氧根離子，并與PSE豬肉中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，降低氫離子的濃度，從而使得PSE豬肉的pH升高[25]。與對照組相比，經(jīng)復(fù)合磷酸鹽處理的PSE豬肉剪切力極顯著降低(P<0.01)。剪切力值越低說明PSE豬肉的嫩化效果越好。經(jīng)復(fù)合磷酸鹽處理的PSE豬肉的亮度值L*較對照組略低，紅度值a*較對照組顯著增加(P<0.05)，黃度值b*和對照組相比無顯著性差異(P>0.05)。由此可見，復(fù)合磷酸鹽的添加，可以提高PSE豬肉的pH，改善PSE豬肉的嫩度和色澤。

表2 復(fù)合磷酸鹽處理對PSE豬肉pH、嫩度和色澤的影響

2.4 復(fù)合磷酸鹽處理對PSE豬肉微觀結(jié)構(gòu)的影響

PSE豬肉經(jīng)復(fù)合磷酸鹽(焦磷酸鈉0.20%、三聚磷酸鈉0.15%、六偏磷酸鈉0.15%)處理，放大500倍，由圖4發(fā)現(xiàn)，經(jīng)復(fù)合磷酸鹽處理后的PSE豬肉表面較對照組更加平坦致密、堅固均勻規(guī)則有序，而對照組則表現(xiàn)出不平整、粗糙、空隙變大、混亂無序。掃描電子顯微鏡圖中能夠明顯地觀察到經(jīng)復(fù)合磷酸鹽處理的PSE豬肉變得致密平坦，有效地提高了PSE豬肉的保水性。這與磷酸鹽對PSE豬肉保水特性的分析結(jié)果基本一致。

圖4 PSE豬肉的掃描電鏡

3 討論

不同磷酸鹽對PSE豬肉的保水性指標是有差異的，這說明磷酸鹽對PSE豬肉保水性的作用不同。本研究發(fā)現(xiàn)，焦磷酸鈉對PSE豬肉的蒸煮損失和滴水損失影響最大，三聚磷酸鈉對PSE豬肉離心損失影響最大。磷酸鹽提高PSE豬肉保水性是因為添加磷酸鹽后增加了肉中的親水基團，抑制蛋白變性，螯合Ca2+、Mg2+等金屬離子，釋放羧基，增加負電荷斥力，改善體系電荷，促使肌動球蛋白解離等因素[26]。復(fù)合磷酸鹽不僅能提高肉的保水性，還能提高pH，促進膠原蛋白溶解，增加離子強度，具有一定的嫩化效果，可以改善其色澤[27]。尚校蘭等[28]研究發(fā)現(xiàn)，當磷酸三鈉為1.0 g·kg-1、三聚磷酸鈉為2.0 g·kg-1、焦磷酸鈉為1.0 g·kg-1、六偏磷酸鈉為1.5 g·kg-1時，海鱸魚魚糜具有最小的蒸煮損失為25.34%；高海燕等[29]研究表明,復(fù)合磷酸鹽的質(zhì)量分數(shù)為0.20%時，鵝肉的pH得到提高，色澤均較為鮮亮，嫩化效果最顯著(P<0.05)。Mc Gee等[30]研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合磷酸鹽的添加量為0.25%、注射量為7%～9%時能夠顯著改善牛肉的蒸煮損失和感官評分(P<0.05)；Baublits等[31]研究也發(fā)現(xiàn)，當復(fù)合磷酸鹽添加量為0.40%、注射量為12%時，能夠顯著改善牛肉的多汁性和嫩度等感官評分(P<0.05)。本研究也發(fā)現(xiàn)，通過復(fù)合磷酸鹽處理的PSE豬肉，pH得到了提高，嫩度和色澤也得到了改善?？梢姡瑥?fù)合磷酸鹽使用，對提高PSE豬肉保水性，提高pH，改善嫩度和色澤都有較好的效果。

單因素試驗表明，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉均能提高PSE豬肉的保水性。在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交試驗，對PSE豬肉復(fù)合磷酸鹽保水劑進行復(fù)配研究，確定復(fù)合保水劑最佳質(zhì)量濃度配比為焦磷酸鈉0.20%、三聚磷酸鈉0.15%、六偏磷酸鈉0.15%。此條件下處理的PSE豬肉保水性最好。且經(jīng)該條件(焦磷酸鈉0.20%、三聚磷酸鈉0.15%、六偏磷酸鈉0.15%)處理后的PSE豬肉的pH得到提高，嫩度和色澤得到改善，并且微觀結(jié)構(gòu)也更加規(guī)則有序。這為磷酸鹽提高PSE豬肉的利用價值提供一定的依據(jù)。