超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)牛肉品質(zhì)的影響

吳 強(qiáng)，戴四發(fā)*

超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)牛肉品質(zhì)的影響

吳 強(qiáng)1,2，戴四發(fā)1,*

(1.安徽科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350000)

探討超聲波結(jié)合氯化鈣處理在不同成熟期對(duì)牛肉色澤、系水力、蒸煮損失及嫩度的影響。選擇對(duì)宰后12h成年母黃牛的臀肉注射300mmol/L氯化鈣(注射量分別為肉質(zhì)量的5%、10%)，樣品再分別在強(qiáng)度為133W/m2的超聲波中處理6、12min，即4個(gè)處理組(Ⅰ組注射量5%、處理6min，Ⅱ組注射量5%、處理12min，Ⅲ組注射量10%、處理6min，Ⅳ組注射量10%、處理12min)，對(duì)照組未作任何處理。各組分別在4℃成熟1、2、3、4、5、7d時(shí)檢測(cè)肉塊的色澤、系水力、蒸煮損失及嫩度(剪切力)。結(jié)果表明：注射10%氯化鈣結(jié)合超聲波處理12min對(duì)牛肉的色澤、系水力、蒸煮損失改善效果最好，注射5%氯化鈣結(jié)合超聲波處理6min對(duì)改善嫩度效果最顯著(P＜0.05)，剪切力平均降低了28.41%。所以超聲波結(jié)合氯化鈣處理牛肉能明顯改善牛肉品質(zhì)。

牛肉；超聲波；氯化鈣；色澤；系水力；蒸煮損失；嫩度

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，人們的膳食營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著改變，對(duì)食品也提出了更高的要求。而牛肉營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體所需的一切必需氨基酸，并具有高蛋白、低脂肪、低膽固醇的特點(diǎn)，在肉類消費(fèi)中呈上升趨勢(shì)，所以提高牛肉品質(zhì)在食品加工業(yè)中成為熱點(diǎn)。

超聲波應(yīng)用于食品工業(yè)已是多年研究發(fā)展的主題，1992年美國(guó)農(nóng)業(yè)調(diào)查所的肉品科學(xué)家Solomon等[1]合作研究超聲波對(duì)肉的嫩化作用，開(kāi)始了超聲波在肉品嫩化中的應(yīng)用。超聲波處理過(guò)程以秒計(jì)，嫩化效果明顯，不影響其營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。后來(lái)國(guó)外許多研究者發(fā)現(xiàn)低頻率高能量的超聲波(20～100kHz)可用于提高肉品嫩度，Lyng等[2]指出超聲波技術(shù)可能使溶酶體破壞，同時(shí)肌原纖維蛋白和結(jié)締組織也受到破壞，從而起到嫩化作用，特別是溶酶體破壞位組織蛋白酶和鈣蛋白酶體系釋放而發(fā)揮嫩化作用。國(guó)內(nèi)也有研究者開(kāi)始研究超聲波對(duì)肉品的作用，李會(huì)蘭[3]用頻率40kHz、電功率1000W、強(qiáng)度為1.33W/cm2的超聲波水浴處理山羊肉塊3～5min，發(fā)現(xiàn)明顯提高了肉塊的嫩化速率。

近年來(lái)，一些學(xué)者系統(tǒng)研究氯化鈣對(duì)牛羊肉的嫩化機(jī)理及效果[4-6]。氯化鈣的作用機(jī)理是Ca2+增加鈣激活蛋白酶的活性，并使肌纖維結(jié)構(gòu)蛋白變得不穩(wěn)定，可充分地發(fā)揮這種組織蛋白酶的分解潛力，游離氨基酸增多，嫩度得到明顯改善[7]。邱加生[8]用0.025mol/L Ca(H2PO4)2溶液和0.025mol/L CaHPO4溶液處理牛肉比對(duì)照組嫩度提高20%～40%。

國(guó)內(nèi)外對(duì)肉品質(zhì)的研究也屢有報(bào)道[9-18]，但都幾乎集中于對(duì)牛肉嫩度品質(zhì)影響上，而忽視了肉的感官質(zhì)量也直接左右著消費(fèi)者的購(gòu)買欲望。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用超聲波配合氯化鈣溶液處理牛肉，研究在不同成熟期對(duì)牛肉色澤、系水力、蒸煮損失及嫩度的影響，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為改善牛肉品質(zhì)提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無(wú)水氯化鈣(分析純，生產(chǎn)批號(hào)：20090223) 上海山浦化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

雙頻超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司；電子萬(wàn)用爐 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；YYW-2應(yīng)變控制式無(wú)側(cè)限壓力儀 南京土壤儀器廠有限公司；TA2004N電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；BCD-205F海爾電冰箱 青島海爾電冰箱股份有限公司；電熱蒸餾水器嘉興市秀城區(qū)佳儀教育儀器廠；101-2電熱鼓風(fēng)箱 上海市上?？h第二五金廠；101-2A數(shù)顯式電熱恒溫干燥箱上海陽(yáng)光實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；YHG-50×55遠(yuǎn)紅外線速恒溫干燥箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；C-LM3型數(shù)顯式肌肉嫩度儀 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院研制；506型機(jī)械秒表上海秒表廠；CR-10色彩色差計(jì) 日本美能達(dá)公司出品。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

選擇于宰后12h成年魯西母黃牛的左側(cè)臀肉，剔除可見(jiàn)脂肪和結(jié)締組織，平均分割成5份，每份均為(132±5)g。注射300mmol/LCaCl2(注射量分別為肉質(zhì)量的5%、10%)，再分別在強(qiáng)度為133W/m2的超聲波中處理6、12min，即4個(gè)處理組(Ⅰ組注射量5%、處理6min，Ⅱ組注射量5%、處理12min，Ⅲ組注射量10%、處理6min，Ⅳ組注射量10%、處理12min)，對(duì)照組為未作任何處理。每組分別用保鮮袋密封包裝置于4℃，分別在成熟1、2、3、4、5、7d時(shí)檢測(cè)肉塊的色澤、系水力、蒸煮損失及剪切力。

1.3.2 肌肉色澤的測(cè)定方法

每個(gè)成熟期從4℃冰箱中取出用保鮮膜包裝冷藏的處理肉塊，在正常條件下(室溫條件下，自然燈光條件下)CR-10色彩色差計(jì)測(cè)量L*、a*、b*值并記錄，其中L*代表明亮度(L*=0表示黑色，L*=100表示白色)，a*表示紅色度，b*表示黃色度[19-20]。

1.3.3 肌肉系水力的測(cè)定

系水力是肉食用品質(zhì)重要指標(biāo)，反映系水力的指標(biāo)很多，本實(shí)驗(yàn)以失水率來(lái)反映。準(zhǔn)確稱取肉樣1～1.5g (m1)，將肉樣上下各墊16層濾紙，濾紙外層各放一塊硬質(zhì)塑料墊板，然后置于鋼環(huán)允許膨脹儀平臺(tái)上，加壓68.66kPa，并保持5min，撤去壓力后立即測(cè)量壓力后的肉樣質(zhì)量(m2)，失水率按照式(1)計(jì)算。

1.3.4 蒸煮損失的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取約10g(m3)，將肉樣放入蒸器皿中置于蒸鍋中蒸煮30min，后控干水后冷卻稱質(zhì)量(m4)，蒸煮損失率按照式(2)計(jì)算。

1.3.5 剪切力的測(cè)定方法

在冰箱中的處理肉塊放入80℃水浴鍋中加熱至肉中心溫度達(dá)到75℃，取出，用吸水紙吸干，冷卻至室溫，沿肌原纖維方向?qū)⑷鈮K切割成1cm×1cm的肉條，用肌肉嫩度計(jì)作剪切力測(cè)定(重復(fù)3次取平均值)。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

數(shù)據(jù)利用SPSS11.5進(jìn)行單因素差異分析，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著，本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波與氯化鈣處理對(duì)牛肉色澤L*值的影響

圖1 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉色澤L*值的影響Fig.1 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef color L* value

由圖1可知，各組L*值均在第4天達(dá)到最高峰值，其中以Ⅳ組L*最高，較對(duì)照組提高了10.89%(P＜0.05)。Ⅰ、Ⅳ組L*值在各成熟期均高于對(duì)照組，Ⅱ組L*值在6個(gè)成熟期總體水平高于對(duì)照組，但是在第1天(P＜0.01)、第2天均低于對(duì)照組，Ⅲ組L*值在6個(gè)成熟期較對(duì)照組均無(wú)顯著差異(P＞0.05)。

2.2 超聲波與氯化鈣處理對(duì)牛肉a*值的影響

圖2 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉a*值的影響Fig.2 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef color a* value

由圖2可知，各處理組及對(duì)照組均有明顯變化，且Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組與對(duì)照組變化規(guī)律相同，Ⅳ組a*值在各成熟期較對(duì)照組均極顯著降低(P＜0.01)，Ⅱ、Ⅲ組在4、5、7d成熟期較對(duì)照組均有顯著差異或極顯著差異，第7天成熟期Ⅰ組較對(duì)照組有顯著差異(P＜0.05)，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組與對(duì)照組差異極顯著(P＜0.01)。

2.3 超聲波與氯化鈣對(duì)牛肉b*值的影響

圖3 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉b*值的影響Fig.3 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef color b* value

由圖3可知，各組b*值均有很大變化，其中各處理組與對(duì)照組b*值在各成熟期變化趨勢(shì)是相同的。Ⅰ組較對(duì)照組在第1、2、3天成熟期均有顯著性增加(P＜0.05)，Ⅳ組較對(duì)照組在4、5、7d成熟期分別降低了16.90%(P＜0.01)、19.28%(P＜0.01)、10.07%(P＜0.05)。b*值最高峰出現(xiàn)在Ⅰ組的第1天成熟期，最低峰出現(xiàn)在Ⅱ組第7天成熟期。

2.4 超聲波和氯化鈣處理對(duì)牛肉系水力的影響

圖4 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉系水力的影響Fig.4 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef WHC

由圖4可知，Ⅰ、Ⅲ組失水率呈先升后降再升再降的變化趨勢(shì)，Ⅱ、Ⅳ組與對(duì)照組變化趨勢(shì)相同。各處理組牛肉失水率較對(duì)照組在第1、2、3天均有極顯著提高(P＜0.01)，Ⅲ、Ⅳ組較對(duì)照組在第4天成熟期，分別提高了19.69%(P＜0.05)、20.90%(P＜0.05)，第5天成熟期各處理組與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P＞0.05)，第7天成熟期只有Ⅳ組較對(duì)照組存在極顯著差異(P＜0.01)。

2.5 超聲波和氯化鈣處理對(duì)牛肉蒸煮損失的影響

圖5 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉蒸煮損失的影響Fig.5 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef cooking loss

由圖5可知，各處理組與對(duì)照組蒸煮損失的變化趨勢(shì)相同，都是先升后降再升再降的過(guò)程。Ⅲ組與對(duì)照組相比較在各成熟期均有提高，在第1天成熟期達(dá)到峰值(P＜0.01)，各處理組較對(duì)照組在第2天成熟期均有顯著提高(P＜0.05)。第7天成熟期Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ較對(duì)照組差異顯著(P＜0.05)，分別提高了1.83%、6.18%、2.88%。

2.6 超聲波和氯化鈣處理對(duì)牛肉剪切力的影響

各種處理對(duì)牛肉嫩度的影響是通過(guò)剪切力的變化來(lái)體現(xiàn)的，如圖6所示。分析表明Ⅰ組與對(duì)照組比較，在6個(gè)成熟期一直下降，變化趨勢(shì)一致，且剪切力均有顯著降低(P＜0.05)，第7天成熟期降到最低，降低了28.84%，整個(gè)7d成熟期剪切力較對(duì)照組平均降低了28.41%。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組較對(duì)照組在第1天成熟期分別降低了44.60%(P＜0.01)、52.67%(P＜0.01)、41.58%(P＜0.01)。各組較對(duì)照組在第2、3天成熟期均有極顯著差異(P＜0.01)。第5天成熟期各處理組較對(duì)照組均有顯著性差異(P＜0.05)。

圖6 超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)各成熟期牛肉剪切力的影響Fig.6 Combined effect of calcium chloride and ultrasonic treatments on beef tenderness

3 討 論

3.1 對(duì)色澤的影響

肌肉的顏色對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是重要的食用品質(zhì)指標(biāo)之一。肉色主要與肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)含量有關(guān)，若放血充分，則肌紅蛋白對(duì)肉色起主要作用。肌紅蛋白結(jié)合氧形成氧合肌紅蛋白，呈亮紅色，這種顏色往往表示是新鮮的，對(duì)消費(fèi)者有吸引力。肌肉中的肌紅蛋白的含量受動(dòng)物種類、肌肉部位、運(yùn)動(dòng)程度、年齡及性別等因素的影響。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)7d成熟期的牛肉L*、a*、b*值檢測(cè)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，L*、a*、b*均最后降低，可能是肉的新鮮度下降，一些諸如VE、色氨酸等營(yíng)養(yǎng)素?fù)p失導(dǎo)致肉亮度不斷下降[21]。中間有反彈升高的過(guò)程，作者認(rèn)為是超聲波和氯化鈣處理有促使肌肉產(chǎn)生特殊的酶類能延長(zhǎng)肌紅蛋白的活性，阻斷自由基氧化，延遲類脂的氧化，保持肉色的穩(wěn)定。從本實(shí)驗(yàn)各處理組牛肉的L*、a*、b*值變化曲線可看出，超聲波和氯化鈣處理對(duì)牛肉色澤變化影響明顯，可延長(zhǎng)肉的新鮮度。Ⅳ組在7d成熟期中L*、a*、b*系度較對(duì)照組均有差異顯著或差異極顯著，這說(shuō)明10%氯化鈣超聲波處理12min對(duì)肉色影響最明顯。

3.2 對(duì)系水力和蒸煮損失的影響

肌肉的系水力和蒸煮損失是指肌肉蛋白在不同處理下的保水能力，系水力和蒸煮損失越高，失水率越低，保水性越好，系水力和失水率呈直線負(fù)相關(guān)。系水力、蒸煮損失直接影響肉的顏色、風(fēng)味、嫩度和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及香氣等食用品質(zhì)[22]。有報(bào)道稱在肉產(chǎn)品加工過(guò)程中肉品質(zhì)指標(biāo)受鈣濃度的調(diào)控[23]。各處理組在系水力方面在第1～3天成熟期處理組與對(duì)照組差異極顯著(P＜0.01)，成熟后第4～7天差異不明顯，后來(lái)可能隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)、采樣時(shí)間間隔長(zhǎng)，肌肉內(nèi)脂肪系水能力下降，脂類氧化導(dǎo)致多不飽和脂肪酸、脂溶性維生素和色素的含量下降，引起肉質(zhì)變壞，使細(xì)胞膜喪失完整性(脂類是亞細(xì)胞膜的主要成分)，細(xì)胞內(nèi)液從而釋出，這導(dǎo)致較多的液體和滴水損失，另一方面與蛋白質(zhì)的沉淀也有關(guān)系[24]。本研究與歐秀瓊[25]、任善茂[26]等的研究結(jié)論一致，系水力開(kāi)始上升表明肌肉中色素和營(yíng)養(yǎng)成分流失減少，肉質(zhì)良好，后隨時(shí)間延長(zhǎng)系水力降低。

3.3 對(duì)牛肉嫩度影響

剪切力是表現(xiàn)牛肉嫩度的重要指標(biāo)，剪切力越大，表明肌肉嫩度越差。有大量研究表明鈣離子對(duì)牛肉有嫰化作用[4-6]。本實(shí)驗(yàn)中超聲波和氯化鈣處理對(duì)牛肉嫩度的影響最顯著，通過(guò)處理組與對(duì)照組比較，其對(duì)剪切力的影響后4d較前3d成熟期小，但是剪切力均降低。降低的原因可能是由于氯化鈣和超聲波對(duì)結(jié)締組織或者肌原纖維成分的嫩化作用所致，這與李林強(qiáng)[4]、叢玉艷[6]等利用氯化鈣研究對(duì)牛肉嫩度影響的結(jié)果一致。

而在1～7d成熟期肌肉剪切力有的出現(xiàn)增高，這可能有諸多因素造成的：一是本研究是結(jié)合蒸煮損失測(cè)定進(jìn)行，蒸煮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使肌肉膠原蛋白的水解過(guò)程延長(zhǎng)；二是排酸時(shí)間太短，氯化鈣有助宰后排酸，可能是氯化鈣隨著時(shí)間延長(zhǎng)，高水平的氯化鈣不會(huì)使肉嫩化所致。排酸前的牛肉剪切力值明顯高于排酸后，證明排酸處理對(duì)牛肉嫩度影響較大[6-8,17]。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)從牛肉色澤、系水力和蒸煮損失品質(zhì)方面來(lái)看，10%氯化鈣浸泡液結(jié)合超聲波處理12min改良牛肉品質(zhì)效果最顯著，而在牛肉嫩度影響方面，5%氯化鈣浸泡液結(jié)合超聲波處理6min改良效果最顯著，剪切力平均降低了28.41%。所以超聲波結(jié)合氯化鈣處理對(duì)肉品成熟和保鮮應(yīng)用有很廣闊的前景。

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Influence of Ultrasonic-assisted Calcium Chloride Treatment on Beef Quality

WU Qiang1,2，DAI Si-fa1,*
( 1. College of Animal Science, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China；2. College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350000, China )

This study was carried out to explore the influence of combined calcium chloride and ultrasonic treatments on the color, water holding capacity (WHC), cooking loss and tenderness of beef. At 12 hours post-mortem, adult yellow cattle rump was injected with 300 mmol/L calcium chloride (5% and 10% injection amounts, as percentage of meat mass) and then treated in a 133 W/m2ultrasonic field for two different periods of time, 6 min and 12 min. As a result, four treatment groups were generated, namely group one: 5% injection amount plus 6 min ultrasonic treatment, group two: 5% injection amount plus 12 min ultrasonic treatment, group three: 10% injection amount plus 6 min ultrasonic treatment and group four: 10% injection amount plus 12 min ultrasonic treatment. The control group did not receive any treatment. Each group was tested for its color, WHC, cooking loss and tenderness at 1 through 5 d and 7 d of aging at 4 ℃. The best improvement of color, WHC and cooking loss was achieved after 10% calcium chloride injection followed by 6 min ultrasonic treatment. Combination of 5% calcium chloride injection with 12 min ultrasonic treatment had the best improvement on beef color, WHC and cooking loss, and resulted in a decrease in tenderness by 28.41%. These results demonstrate that combination of calcium chloride injection with ultrasonic treatment can notably improve beef quality.

beef；ultrasonic；calcium chloride；color；WHC；cooking loss；tenderness

TS251.52

A

1002-6630(2010)19-0141-05

2010-02-02

吳強(qiáng)(1984—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樘烊凰幬锘瘜W(xué)成分及構(gòu)效關(guān)系。E-mail：wuqiang198@163.com

*通信作者：戴四發(fā)(1973—)，男，副教授，碩士，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)與肉品品質(zhì)控制。E-mail：daisifa-004@163.com