超聲波對豬肉腌制效率及其品質(zhì)特性的影響*

韋田，梅林，王志耕，薛秀恒

(安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽農(nóng)產(chǎn)品加工工程實驗室，安徽省畜產(chǎn)品加工工程實驗室，安徽合肥，230036)

超聲波腌制(ultrasonic curing，UC)技術在食品工業(yè)中的應用研究已有多年?，F(xiàn)普遍認為其空化效應、熱效應和機械作用是超聲技術應用的三大理論依據(jù)［1］。除此之外還有力學效應和微流效應。超聲波的“力學效應”賦予溶劑對細胞膜更大的滲透力，并強化細胞內(nèi)外的質(zhì)量傳輸;“微流效應”也能促進物質(zhì)的運動，此外超聲波能刺激活細胞和酶，影響物質(zhì)的分解［2］。

大量研究表明，UC輔助腌制可以提高NaCl等腌制劑的滲透速度，明顯縮短腌制時間，加快豬肉腌制進程，提高生產(chǎn)效率［3-4］。還可以改變肌肉組織的微觀結構，促進肌纖維脹大，提高肉組織的系水性，改善肉品質(zhì)構［5-7］。

雖然國內(nèi)外已有較多UC處理肉制品的研究，但UC處理對肉制品品質(zhì)及其微觀結構影響的系統(tǒng)研究報道較少。本研究通過不同功率UC對濕腌過程的豬肉處理不同時間，并與無UC處理的干腌(dry curing，DC)、濕腌(wet pickling，WP)比較，分析 UC 對豬肉腌制過程氯化鈉和亞硝酸鹽滲透速率和系水力、色澤、質(zhì)構等品質(zhì)特性，以及微觀結構的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

NaCl、NaNO2、K4Fe(CN)6、乙酸鋅、Na2B4O7、對氨基苯磺酸、鹽酸蔡乙二胺、HCl等試劑均為分析純。

FA2004型電子分析天平，上海上天精密儀器有限公司;KQ-700B超聲波清洗器，廣州罡然機電設備有限公司;NR110型便攜式色差計，廈門和頌電子科技有限公司;HH-S6型水浴鍋，江蘇金壇市金城國盛實驗儀器廠;TU-1901型分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司;GMK-550型數(shù)顯鹽度計，杭州匯爾儀器設備有限公司;TA.XTPlus型物性測試儀，蘇州市三昊儀器設備有限公司;202-00S型鼓風干燥箱，長沙科怡儀器設備有限公司;日本JEM-1230型透射電鏡，日本電子株式會社廣州事務所;LKB-NOVA型切片機，瑞典產(chǎn)。

1.2 實驗方法

1.2.1 腌制處理

將新鮮豬背脊肉剔除筋腱修整之后，切成質(zhì)量約130 g(85 mm×68 mm×25 mm)的肉塊，置于紫外燈下殺菌30 min(隔15 min翻面)。

腌制劑配制:NaCl 4%、亞硝酸鹽0.01%，DC以肉重計算，WP以肉與水的總質(zhì)量計算腌制劑用量，并將腌制劑溶解于水中配成腌制液。

腌制方法:DC將腌制劑均勻涂抹于肉表面，放入保鮮袋排氣、捆扎封口，置于4℃的冰箱腌制;WP肉與腌制液質(zhì)量比1∶1，將腌制液與肉塊一同放入保鮮袋，使肉完全浸沒，排氣、捆扎封口，置于4℃的冰箱，其中一部分WP樣品用于UC輔助腌制試驗。

1.2.2 超聲波輔助腌制試驗

UC頻率為40 kHz，功率40～80 W，處理時間30～180 min。處理期間超聲處理槽中分批放入冰袋，控制槽內(nèi)水溫低于10℃(預試驗發(fā)現(xiàn)，腌制溫度2～10℃內(nèi)，腌制效率無明顯變化)。UC處理結束后，將樣品轉移至4℃冰箱，總腌制時間24 h。然后進行各項指標的測定。

1.3 不同腌制工藝理化指標的測定

1.3.1 NaCl含量測定

肉塊絞碎后充分混勻稱取25 g，加100 mL蒸餾水攪勻靜置24 h，浸泡過程中攪拌幾次使肉中的鹽分充分溶解與水中，靜置后取其上清液，用鹽度計測定含鹽量。

1.3.2 亞硝酸鈉測定

利用鹽酸萘乙二胺比色法［8］。

1.3.3 系水力的測定

采用加壓濾紙法［9］。肌肉總水量按肉重的72%計算，肌肉總水分量=樣品重量×72%，求系水力:

1.3.4 色差值的測定［10］

在肉樣上瘦肉部位隨機取2～3個點，每個點用色差計測定3次，將各點值平均，取其總均值為肉樣色差值。

1.3.5 質(zhì)構分析

用質(zhì)構分析儀(TPA)對樣品組織結構進行分析。將肉樣切成2 cm3的方塊狀，測定時，每組3個平行樣，取其平均值為測定結果。TPA的測定參數(shù):測前速度:2.0 mm/s;測試速度:1.0 mm/s;測后速度:2.0 mm/s;時間間隔:5.00 s;數(shù)據(jù)采集速率:200.00 pps;觸發(fā)力:5 g;壓縮變形率:50%。

1.3.6 電鏡觀察

組織切成1 mm3左右小塊，用質(zhì)量分數(shù)2.5%戊二醛4℃固定，取出用濃度0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 7.2)漂洗數(shù)次。接著用1%鋨酸固定2h，取出用濃度0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液漂洗數(shù)次。依次用體積分數(shù)為30%、50%、70%、90%和100%乙醇溶液進行梯度脫水，最后用醋酸異戊酯將乙醇脫掉。樣品用環(huán)氧丙烷置換，于環(huán)氧丙烷和環(huán)氧樹脂等體積混合液中2 h，再于環(huán)氧丙烷和環(huán)氧樹脂體積比1∶2混合液中滲透1 h，再浸環(huán)氧樹脂(Epon812)2 h，然后環(huán)氧樹脂包埋，入45℃烤箱中12 h。65℃烤箱中48 h。取出包埋好的組織進行超薄切片(片厚70 nm)。將切好的片子水洗后放入醋酸鈾飽和水溶液中30 min，取出雙蒸水洗滌3次，放入枸櫞酸鉛染液再雙蒸水洗3次。透射觀察拍照。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SAS 8.0對實驗結果進行差異顯著性分析，用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行平均數(shù)和標準偏差的統(tǒng)計分析并作圖。

2 結果與討論

2.1 超聲波腌制試驗結果

2.1.1 超聲波功率對豬肉品質(zhì)的影響

UC在40～80 W 內(nèi)處理60 min，肉中 NaCl和NaNO2含量均未表現(xiàn)出隨功率增大而升高的趨勢。40 W UC的NaCl和NaNO2含量均高于60 W和80 W，60 W UC的豬肉中NaNO2和NaCl含量均最低，分別是17.97 mg/kg和1.6%，分別比40 W的低37.95%和28.57%，比80 W 的低21.63%和20.00%(圖1-a)。鐘賽意［11］以頻率26.4 kHz超聲波處理鹽水鴨，在300～400 W內(nèi)，超聲功率越大對NaCl的滲透促進作用越明顯。本試驗未能得到與之一致的結果，可能由于本試驗選用的超聲波功率較小，空化效果作用不顯著。

隨著超聲波功率的增大，系水力呈現(xiàn)下降的趨勢。由于功率的增大，細胞破壞明顯，肌肉肌束變松散，使得系水力降低(圖1-b)。

色澤L，a，b值在40～80 W差異均不顯著(圖1-c)，說明UC在低功率范圍對肉品色澤不會產(chǎn)生顯著影響。該結果與Jayasooriya等［12］研究一致。

UC處理的樣品彈性隨著功率的增大而呈下降趨勢，在功率40 W時，彈性值最大。40W處理彈性值高于80 W 33.65%(圖1-d)。說明UC功率提高對豬肉質(zhì)地會產(chǎn)生不利的影響。

圖1 UC功率對豬肉腌制效率、系水力、色澤以及質(zhì)構影響Fig.1 Effect of UC poweron the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

2.1.2 超聲處理時間對豬肉品質(zhì)的影響

UC功率為40 W時，處理30～180 min，隨著時間的變化，肉中NaCl和NaNO2含量均呈先升高后降低的趨勢，在60 min時分別達到最大值4.00%和32.57 mg/kg(圖2-a)。超聲波處理超過60 min，均呈下降趨勢。這是由于少于60 min的超聲波處理，對細胞壁與細胞質(zhì)膜的損傷程度小，空化作用和機械作用促進腌制劑分子進入組織內(nèi)。隨著超聲時間的延長，細胞壁與細胞質(zhì)膜損傷程度加大，細胞內(nèi)溶物外泄速度大于腌制劑分子向內(nèi)的滲透速度。

系水力也呈先上升后下降的趨勢，在超聲波60 min達到最大值87.96%(圖2-b)。UC前60 min可能由于肌肉纖維蛋白結構被破壞，暴露出親水基，增加蛋白與水分的結合能力，大量水分進入組織內(nèi)部或是被細胞吸收，提高保水性能;而超聲波是一種機械彈性振動波，具有較強的空化作用、熱效應和機械作用，60 min后可能會造成肌肉肌節(jié)斷裂［13］，細胞內(nèi)部微結構的破壞，導致汁液大量流失，還可能引起蛋白質(zhì)變性［14］，導致系水力下降。

色澤L值隨超聲時間變化不顯著，a、b值均呈先降低后上升趨勢(圖2-c)?？赡苡捎谒M入松散肌束，沖淡了肌肉中色素，同時部分色素溶出，使肉色變淡a值下降;隨著UC時間增加，細胞大量破裂，胞內(nèi)色素釋放a值升高。

UC處理時間在90 min以內(nèi)，對腌制肉的彈性有一定程度的提高。超過90 min則會降低彈性(圖2-d)。

圖2 UC時間對豬肉腌制效率、系水力、色澤以及質(zhì)構影響Fig.2 Effect of UC time on the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

綜合UC功率與時間的試驗結果，頻率為40 kHz的UC，功率40 W，時間60 min在提高腌制效率、穩(wěn)定色澤、改善質(zhì)構方面具有較好的效果。

2.2 不同腌制工藝對豬肉品質(zhì)的影響

UC功率40 W處理60 min腌制1 d，DC 9 d、WP 6 d比較，UC 1 d的肉中NaCl和NaNO2含量高于DC 9 d，略低于WP 6 d(圖3-a)。這說明UC對腌制劑的滲入有顯著的促進作用，大大提高了腌制效率，縮短腌制時間。UC 1 d的系水力顯著高于DC 9 d和WP 6 d(圖3-b)。由于肌肉組織破壞，肌束變松散，肌球蛋白溶出，蛋白質(zhì)分子內(nèi)包埋的親水基團被打開，結合更多的水分，提高了系水力。另一方面，DC和WP腌制時間長，在NaCl的滲透作用下，也會導致肉品失水率增大。

代表肉色亮度的L值，UC 1 d與WP 6 d無顯著差異，但顯著高于DC 9 d(P≤0.01)(圖3-c)。因為DC腌制肉品長時間暴露于空氣中，肌紅蛋白和血紅蛋白氧化，導致肉品顏色深暗。UC 1 d肉的彈性顯著高于 DC 9 d、WP 6 d(P≤0.01)(圖3-d)。

圖3 腌制方式對豬肉腌制效率、系水力、色澤以及質(zhì)構的影響(DC和WP按1.2.1方法分別腌制9 d和6 d;UC以頻率40 KHz，功率40 W，時間60 min腌制1 d)Fig.3 Effect of curing ways on the curing efficiency，water holding capacity，color and texture of pork

2.3 不同的腌制方式對肌肉組織和細胞微觀結構的影響

線粒體是細胞中對各種損傷最為敏感的細胞器，可作為判定細胞受損程度的一項指標。通過透射電鏡觀察，DC和WP樣品的線粒體外形基本完整，UC樣品的線粒體已不具備基本形狀，外形和內(nèi)部結構均已被破壞(圖4)。這說明UC對細胞結構破壞程度較大。對細胞的過度破壞，可能加速細胞內(nèi)容物的流失。因此，選擇適合的UC處理條件，以獲得理想的腌制效率和肉品品質(zhì)為度。

圖4 不同腌制方式對豬肉細胞線粒體的影響Fig.4 Effect of different curing ways on the Mitochondria of pork

DC和WP肌肉纖維排列有序且緊密，橫紋清晰可見，肌節(jié)完整;UC肌肉纖維發(fā)生明顯的松散、斷裂、彎曲、脫落等變化(圖5)。UC對肌纖維的這種作用效果，可以提高肉品嫩度，改善肉品質(zhì)構。

圖5 不同腌制方式對肌肉纖維的影響Fig.5 Effect of different curing ways on the muscle fiber of pork

3 結論

UC頻率40 KHz、功率40 W、處理60 min能提高豬肉腌制效率、增強系水性能，改善肉品色澤，提高肉品彈性。

UC能使肌肉纖維發(fā)生明顯的松散、斷裂、彎曲、脫落等變化，提高肉品嫩度，改善肉品質(zhì)構。但過度的UC處理，對細胞及細胞器都可能產(chǎn)生嚴重的破壞。因此，選擇適合的UC處理條件，以獲得理想的腌制效率和肉品品質(zhì)為度。

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