趙冰 周慧敏 張順亮 吳倩蓉 潘曉倩 李素 朱寧 劉博文 郭雅 喬曉玲

摘 要：通過測(cè)定不同加熱溫度條件下灘羊肉剪切力、蒸煮損失、蛋白質(zhì)降解指數(shù)、肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度和二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，研究加熱溫度對(duì)灘羊肉熱加工品質(zhì)的影響。采用質(zhì)構(gòu)儀、凱氏定氮儀、傅里葉變換紅外光譜儀等測(cè)定不同加熱條件下灘羊肉的蛋白質(zhì)降解指數(shù)、嫩度和肌原纖維蛋白凝膠特性的變化。結(jié)果表明：隨著加熱溫度的升高，灘羊肉的蒸煮損失、蛋白質(zhì)降解指數(shù)、肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度逐漸增加，剪切力先升高再降低，肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)顯示出從有序到無序的變化趨勢(shì);121 ℃熱加工嚴(yán)重破壞灘羊肉產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，為賦予灘羊肉良好的熱加工品質(zhì)，需采用適宜的熱加工溫度。

關(guān)鍵詞：灘羊肉;加熱溫度;肌原纖維蛋白;凝膠強(qiáng)度

Abstract： This study determined the effects of heating temperature on the quality of Tan sheep meat as evaluated by changes in shearing force， cooking loss， protein degradation index， myofibrillar protein gel strength and secondary structure. Changes in protein degradation index， tenderness and myofibrillar protein gel properties were detected with a texture analyzer， a Kjeldahl nitrogen analyzer and a Fourier transform infrared spectrometer. The results showed that as the heating temperature increased， the cooking loss， protein degradation index， myofibrillar protein gel strength increased gradually， the shearing force increased first and then decreased， and the secondary structure of myofibrillar protein was transformed from an ordered to a disordered state. The meat quality severely deteriorated after being processing at 121 ℃. Therefore， moderate heating conditions are required in order to impart good thermal processing quality to Tan sheep meat.

Keywords： Tan sheep meat; heating temperature; myofibrillar protein; gel strength

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190917-219

中圖分類號(hào)：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2019）12-0007-05

鹽池灘羊是寧夏的特色羊種，2000年被農(nóng)業(yè)部列入國家二級(jí)保護(hù)品種，由于羊種、飼養(yǎng)方式和飼養(yǎng)水草等的差異，賦予灘羊肉良好的風(fēng)味[1-2]。近年來，隨著羊肉消費(fèi)人群的增加，羊肉消費(fèi)量逐年上升，高品質(zhì)羊肉也越來越受到消費(fèi)者的推崇。采用鹽池灘羊制作的產(chǎn)品口感細(xì)膩、味道鮮美，給予消費(fèi)者良好的口感，但是灘羊肉相關(guān)產(chǎn)品仍然主要以餐廳供應(yīng)為主，還沒有完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，僅有少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的少數(shù)幾種產(chǎn)品在市場(chǎng)上流通，且仍然存在品質(zhì)不穩(wěn)定等問題，嚴(yán)重阻礙鹽池灘羊加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。

鹽池灘羊產(chǎn)品口感細(xì)膩，具有良好的質(zhì)構(gòu)特性，但是工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生很大變化，嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的口感和風(fēng)味，這主要是由于在加工過程中蛋白質(zhì)和脂肪發(fā)生氧化和降解等化學(xué)變化[3-4]。目前，隨著鹽池灘羊產(chǎn)業(yè)的逐漸壯大，對(duì)鹽池灘羊的研究逐漸增加。楊文婷等[5]采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法（solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）檢測(cè)手抓羊肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量，結(jié)果表明，高溫高壓殺菌嚴(yán)重破壞了手抓羊肉的風(fēng)味。權(quán)海濤等[6]采用SPME-GC-MS分別對(duì)3 月齡和6 月齡寧夏灘羊背最長肌的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著寧夏灘羊月齡的增長，背最長肌內(nèi)風(fēng)味化合物種類增多，含量也發(fā)生了變化。張同剛等[7]采用SPME-GC-MS測(cè)定香辛料對(duì)手抓羊肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，并對(duì)風(fēng)味成分進(jìn)行主成分分析。但是對(duì)鹽池灘羊的研究主要集中在灘羊及其產(chǎn)品的風(fēng)味方面，對(duì)鹽池灘羊產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的研究還比較少。肉制品質(zhì)構(gòu)的形成主要與蛋白質(zhì)的變化有關(guān)[8-10]，肌原纖維蛋白是羊肉制品中最重要也是含量最高的蛋白質(zhì)，主要由肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白和肌鈣蛋白等組成，這些蛋白質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性具有重要影響[11-13]。適度的加工處理可以使肌原纖維蛋白發(fā)生良性變化，從而賦予產(chǎn)品良好的凝膠特性和感官品質(zhì)，而過度熱加工等處理方式會(huì)破壞肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)和特性[14-16]，肌原纖維蛋白變性過程中形成的凝膠體系是決定產(chǎn)品良好質(zhì)構(gòu)特性的根本因素。在不同的加熱溫度下，肌原纖維蛋白逐漸發(fā)生變性，從而形成逐漸穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)，賦予產(chǎn)品良好的質(zhì)構(gòu)和口感[17-20]。

本研究以灘羊后腿肉為研究對(duì)象，研究不同加熱溫度對(duì)灘羊肉剪切力、蒸煮損失、蛋白質(zhì)降解指數(shù)、肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度和二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，從而為灘羊肉加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

灘羊后腿肉 寧夏鹽池縣鑫海食品有限公司;鹽酸和三氯乙酸（均為分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Nicoleti S10傅里葉變換紅外光譜儀 美國Thermo Fisher Scientific公司;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司;UDK 159全自動(dòng)凱氏定氮儀 意大利Velp公司;AM-3高速勻漿機(jī) 日本精機(jī)制作所。

1.3 方法

1.3.1 蒸煮損失測(cè)定

將冷凍灘羊去骨后腿肉在4 ℃環(huán)境中解凍，分割為形狀相似的42 塊，質(zhì)量均為（100±10） g，準(zhǔn)確記錄質(zhì)量。用蒸煮袋包裝后，分為7 組，每組6 個(gè)樣品，其中1 組為對(duì)照組，室溫（20 ℃）放置30 min，其余6 組分別在40、50、70、90、100、121 ℃的水浴中加熱30 min后，立即取出，流水冷卻至室溫，吸干肉表面的水分，稱質(zhì)量。灘羊肉蒸煮損失率按式（1）計(jì)算。

1.3.2 剪切力測(cè)定

取1.3.1節(jié)稱質(zhì)量后的樣品，沿肌肉纖維方向取大小為1 cm×1 cm×5 cm的肉塊，采用HDP/BSW探頭進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試速率為1.0 mm/s，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定6 次，結(jié)果取平均值。

1.3.3 蛋白質(zhì)降解指數(shù)測(cè)定

不同溫度（40、50、70、90、100、121 ℃）水浴加熱后的樣品根據(jù)GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》測(cè)定蛋白質(zhì)含量，以總氮（total nitrogen，TN）含量表示。

將不同溫度（40、50、70、90、100、121 ℃）水浴加熱后的樣品切碎后稱取5 g左右（精確到0.001 g），然后加入20 mL 50 mmol/L pH 6.0的檸檬酸緩沖溶液，采用高速勻漿機(jī)在冰浴中22 000 r/min勻漿3 次，每次10 s，間隔10 s，離心15 min（12 000×g，4 ℃）;快速濾紙過濾，在濾液中加入20 mL 10 g/100 mL三氯乙酸溶液，混合均勻后4 ℃過夜，然后離心5 min（5 000×g，4 ℃）;取上清液用檸檬酸緩沖液定容至25 mL，然后根據(jù)GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》測(cè)定非蛋白氮（non-protein nitrogen，NPN）含量[21]。

蛋白質(zhì)降解指數(shù)按式（2）計(jì)算。

1.3.4 肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度測(cè)定

肌原纖維蛋白的提取：取灘羊后腿肉于4 ℃解凍，切碎后加入勻漿杯，然后再加入5 倍體積的提取緩沖溶液（含0.1 mol/L NaCl、2 mmol/L MgCl2、1 mmol/L乙二胺四乙酸、10 mmol/L K2HPO4，pH 7.0），10 000 r/min高速勻漿，然后使用冷凍離心機(jī)5 000×g離心10 min，提取步驟重復(fù)4 次，直到離心洗出的上清液清澈，然后用4 層紗布過濾勻漿后的混合物料，并用0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)pH值至6.0，最后離心取沉淀即為所需的肌原纖維蛋白，貯藏備用[22-23]。

蛋白凝膠的制備：將肌原纖維蛋白加入到直徑20 mm、高50 mm的小玻璃杯中，分為7 組，每組6 個(gè)平行，其中1 組為對(duì)照組，室溫放置30 min，其余6 組分別在40、50、70、90、100、121 ℃條件下加熱30 min后，立即取出，流水冷卻至室溫，形成的肌原纖維蛋白凝膠在4 ℃條件下貯藏過夜，測(cè)定樣品凝膠強(qiáng)度前室溫放置1 h，采用TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定凝膠強(qiáng)度[24-25]。

質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)定：采用弱凝膠強(qiáng)度模式采集數(shù)據(jù)，探頭型號(hào)為P/0.5，測(cè)前速率1.0 mm/s，觸發(fā)力5.0 g，測(cè)試速率0.5 mm/s，返回速率10.0 mm/s，測(cè)試循環(huán)次數(shù)1 次，測(cè)試距離10 mm。

1.3.5 傅里葉變換紅外光譜測(cè)定蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)

將1.3.4節(jié)制備的肌原纖維蛋白凝膠進(jìn)行冷凍干燥，然后采用傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)冷凍干燥后的樣品進(jìn)行測(cè)定，將測(cè)定結(jié)果采用Omnic軟件進(jìn)行傅里葉去卷積處理，分析肌原纖維蛋白中α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量的變化[26-27]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件繪圖，利用SPSS Statistics 21.0軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加熱溫度對(duì)灘羊肉蒸煮損失的影響

小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。圖2～4同。

由圖1可知，隨著加熱溫度的升高，灘羊肉蒸煮損失率逐漸增加，在50 ℃以下加熱時(shí)，灘羊肉的蒸煮損失率很小，且變化不顯著，從50 ℃開始，灘羊肉的蒸煮損失率快速增加，當(dāng)加熱溫度達(dá)100 ℃后，蒸煮損失率的變化開始變緩，100 ℃和121 ℃加熱對(duì)灘羊肉蒸煮損失率的影響無顯著性差異。這可能主要與灘羊肉蛋白質(zhì)的變性有關(guān)。蛋白質(zhì)具有一定保水性能，但是隨著加熱溫度的升高，蛋白質(zhì)逐漸發(fā)生變性，加熱溫度40 ℃左右時(shí)，肌漿蛋白逐漸發(fā)生變性，隨后，肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白等蛋白質(zhì)逐步發(fā)生變性，變性作用使蛋白質(zhì)的疏水基團(tuán)暴露，蛋白質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被破壞，保水性降低，從而使蒸煮損失率逐漸增加。加熱溫度超過100 ℃時(shí)蛋白質(zhì)已經(jīng)基本全部變性，因此，蒸煮損失率的變化逐漸平緩。

2.2 不同加熱溫度對(duì)灘羊肉剪切力的影響

由圖2可知，隨著加熱溫度的升高，灘羊肉剪切力先升高，在100 ℃達(dá)到最大值，隨后顯示出降低趨勢(shì)。加熱是肉制品的重要加工步驟，對(duì)肉制品的品質(zhì)具有重要影響，剪切力可以反映羊肉嫩度，嫩度是肉制品品質(zhì)的重要指標(biāo)[28-29]，而加熱是改變?nèi)庵破纺鄱鹊闹匾侄?。肉制品的嫩度主要與肌原纖維蛋白的熱變性有關(guān)，從50 ℃左右開始，肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白依次發(fā)生變性，肌纖維收縮，肌纖維直徑和肌節(jié)長度逐漸發(fā)生變化;而隨著加熱溫度的升高，加熱溫度121 ℃時(shí)，肌纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，肌絲結(jié)構(gòu)弱化，從而使灘羊肉的剪切力降低。

2.3 不同加熱溫度對(duì)灘羊肉蛋白質(zhì)降解指數(shù)的影響

由圖3可知，隨著加熱溫度的升高，灘羊肉的蛋白質(zhì)降解指數(shù)逐漸升高，從50 ℃開始顯示出顯著性差異（P<0.05），這是由于不同溫度加熱處理對(duì)蛋白質(zhì)的破壞程度不同，加熱處理使蛋白質(zhì)發(fā)生降解，形成多肽、小肽、氨基酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)于產(chǎn)品的滋味、香味都有一定影響[30-31]。蛋白質(zhì)降解指數(shù)可以反映肉制品蛋白質(zhì)的水解程度，蛋白質(zhì)水解程度較低時(shí)，形成的氨基酸、小肽等呈味物質(zhì)較少，對(duì)風(fēng)味的形成不利，造成肉制品風(fēng)味不足，降低產(chǎn)品品質(zhì);但是蛋白質(zhì)的過度水解也會(huì)影響肉制品品質(zhì)，造成產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)軟化、滋味變差等問題。因此，蛋白質(zhì)降解指數(shù)是肉制品品質(zhì)調(diào)控的重要指標(biāo)[32-33]。

2.4 不同加熱溫度對(duì)灘羊肉肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度的影響

蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度可以反映蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)變性形成的凝膠與水的結(jié)合能力，是蛋白質(zhì)的重要凝膠特性之一[34-37]。

由圖4可知，隨著加熱溫度的上升，灘羊肉肌原纖維蛋白的凝膠強(qiáng)度逐漸增加，且在50 ℃之后快速上升。肌原纖維蛋白是蛋白質(zhì)凝膠形成的核心蛋白質(zhì)，加熱溫度50 ℃左右時(shí)肌球蛋白的變性代表著穩(wěn)定的蛋白凝膠逐漸形成，當(dāng)肌動(dòng)蛋白變性后，穩(wěn)定的蛋白凝膠結(jié)構(gòu)形成，此時(shí)，水與蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定的相互作用，維持肌原纖維蛋白凝膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定;當(dāng)加熱溫度繼續(xù)上升時(shí)，肌原纖維蛋白凝膠的強(qiáng)度進(jìn)一步增加，一方面可能是由于肌球蛋白不斷發(fā)生變性，另一方面是由于高溫作用使部分水分溢出，進(jìn)一步強(qiáng)化了凝膠強(qiáng)度。

2.5 不同加熱溫度對(duì)灘羊肉肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在紅外光譜區(qū)域有特征性的吸收帶，其中酰胺Ⅰ帶在1 600～1 700 cm-1范圍內(nèi)，這也是蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的代表性區(qū)域，α-螺旋位于1 650～1 658 cm-1范圍內(nèi)，β-折疊位于1 600～1 640 cm-1范圍內(nèi)，β-轉(zhuǎn)角位于1 660～1 695 cm-1范圍內(nèi)，無規(guī)卷曲位于1 640～1 650 cm-1范圍內(nèi)[38]，這也是可以直接反映蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)變化的幾個(gè)區(qū)域。

由表1可知，隨著加熱溫度的升高，灘羊肉肌原纖維蛋白中α-螺旋和β-折疊的含量顯示出先降低后升高再降低的趨勢(shì)，而β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量顯示出先上升后下降再上升的趨勢(shì)。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要依靠非共價(jià)鍵，如氫鍵、范德華力、靜電相互作用等維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，α-螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要依靠多肽鏈上的羰基和氨基端之間的氫鍵維持，β-折疊表征蛋白質(zhì)分子間的有序排列，主要通過分子間氫鍵維持穩(wěn)定性[25，39]。隨著加熱溫度的上升，灘羊肉肌原纖維蛋白的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，在50 ℃左右發(fā)生的肌球蛋白變性使α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)構(gòu)展開，形成不穩(wěn)定的β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲;隨著加熱溫度的進(jìn)一步上升，α-螺旋和β-折疊含量回升，這可能是由于加熱溫度超過70 ℃以后，肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白等發(fā)生部分聚合，引起α-螺旋和β-折疊含量上升;隨著加熱溫度的繼續(xù)升高，α-螺旋和β-折疊含量則進(jìn)一步下降，β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲含量逐漸上升，這可能是由于肌原纖維蛋白的結(jié)構(gòu)在高溫下遭到嚴(yán)重破壞，蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)由穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變。Tornberg等[40]認(rèn)為，加熱溫度的升高會(huì)破壞維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氫鍵和靜電相互作用，從而導(dǎo)致更大的分子自由能隨機(jī)分配。因此，加熱過程中肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化說明，在熵的驅(qū)動(dòng)下肌原纖維蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，變性、聚合等一系列反應(yīng)造成α-螺旋、β-折疊與β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)化。

3 結(jié) 論

以灘羊肉為研究對(duì)象，研究不同加熱溫度對(duì)灘羊肉嫩度、保水性和肌原纖維蛋白凝膠特性等品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，隨著加熱溫度的上升，灘羊肉的蒸煮損失、蛋白質(zhì)降解指數(shù)、肌原纖維蛋白凝膠強(qiáng)度逐漸增加，剪切力先升高再降低，肌原纖維蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)顯示出從有序到無序的變化趨勢(shì)，這也與肉制品生產(chǎn)加工過程中品質(zhì)的變化趨勢(shì)相一致，適度的熱加工可以改善產(chǎn)品的嫩度、口感等品質(zhì)，但是過度熱加工，如121 ℃的高溫殺菌嚴(yán)重破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，造成產(chǎn)品保水性、口感等品質(zhì)的嚴(yán)重下降。

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