肌內(nèi)結(jié)締組織與肉嫩度的關(guān)聯(lián)機(jī)制及相關(guān)肉嫩化技術(shù)的研究進(jìn)展

汪 洋，王穩(wěn)航

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

動(dòng)物的骨骼肌是人們?nèi)粘Ｉ钪袆?dòng)物蛋白的主要來(lái)源之一。肌肉是一種由水、脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和無(wú)機(jī)成分組成的具有黏彈性的組織，結(jié)構(gòu)主要包括肌原纖維和結(jié)締組織，肌原纖維是其實(shí)質(zhì)部分，結(jié)締組織起支撐作用。

存在于肌肉組織中的結(jié)締組織稱(chēng)為肌內(nèi)結(jié)締組織（intramuscular connective tissue，IMCT），它是影響肌肉功能的重要部分，也是決定肉品質(zhì)（如嫩度、保水性）的關(guān)鍵成分。IMCT結(jié)構(gòu)由3 層結(jié)締組織組成——肌外膜、肌束膜、肌內(nèi)膜[1]，膠原蛋白是IMCT中最主要的成分。不同動(dòng)物、不同肌肉之間膠原蛋白的含量、交聯(lián)類(lèi)型及交聯(lián)產(chǎn)物（交聯(lián)鍵）、熱溶解度、熱穩(wěn)定性等特性有所差異，這些特性很大程度上影響了肉的質(zhì)地。IMCT在動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育中起多重作用，同時(shí)在宰后成熟和烹飪過(guò)程中對(duì)肉的嫩度產(chǎn)生特殊的影響。所以研究IMCT在宰后成熟和烹飪過(guò)程中的變化、分析其與肉的嫩度的相關(guān)性有重大意義。

本文總結(jié)了近10 年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于IMCT和肌內(nèi)膠原蛋白的相關(guān)研究，在前期對(duì)IMCT的組成、分布、生長(zhǎng)與調(diào)控的綜述的基礎(chǔ)上，對(duì)IMCT中膠原蛋白的特性，IMCT在肉的宰后成熟、烹飪過(guò)程中變化規(guī)律，以及新興的嫩化技術(shù)對(duì)IMCT的影響及與之相關(guān)的肉嫩度變化等多個(gè)方面進(jìn)行闡述與評(píng)論，最后對(duì)通過(guò)調(diào)控IMCT變化提升肉嫩度的研究方向與策略進(jìn)行了展望，旨在豐富與拓展IMCT的基礎(chǔ)理論與實(shí)用技術(shù)方向提供參考。

1 IMCT中膠原蛋白的特性

IMCT的主要成分是蛋白聚糖（proteoglycans，PGs）和纖維狀膠原蛋白，這兩類(lèi)分子在肌束膜、肌內(nèi)膜和肌纖維之間形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)[2]。PGs通過(guò)與膠原蛋白、非膠原成分、水分子之間的相互作用在組織結(jié)構(gòu)和功能中發(fā)揮作用，但目前絕大多數(shù)研究者認(rèn)為PGs不會(huì)影響肉的質(zhì)地[3]。IMCT對(duì)肉質(zhì)地的影響取決于結(jié)締組織的主要蛋白質(zhì)——占肌肉無(wú)脂肪干質(zhì)量2%～7%的膠原蛋白。膠原蛋白是IMCT中最豐富的成分，IMCT對(duì)肉嫩度的貢獻(xiàn)主要是通過(guò)肌束膜和肌內(nèi)膜中的膠原蛋白變化實(shí)現(xiàn)的。膠原蛋白的含量、溶解性、酶解性、熱性質(zhì)等特性均與IMCT的強(qiáng)度密切相關(guān)[1,4]。同時(shí)，在宰后成熟、烹飪過(guò)程中膠原蛋白的變化也會(huì)影響肌束膜和肌內(nèi)膜原本的組織結(jié)構(gòu)，從而影響肉的嫩度。

1.1 膠原蛋白的溶解性

膠原蛋白通過(guò)分子內(nèi)或分子間作用力形成不溶性纖維，性質(zhì)十分穩(wěn)定，不溶于冷水、稀酸、稀堿溶液[5]，但可在宰后成熟過(guò)程中被降解或在加熱過(guò)程中溶解，所以在評(píng)估膠原蛋白對(duì)熟肉質(zhì)地的貢獻(xiàn)時(shí)經(jīng)常采用可溶性膠原蛋白的相對(duì)含量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。Purslow[6]提出在IMCT中，有一定比例的膠原蛋白在烹飪時(shí)容易溶解或在成熟后降解。膠原蛋白的溶解性不是固定的，隨品種、動(dòng)物年齡、烹飪方式等因素的變化而變化[7-9]。在加熱過(guò)程中，膠原蛋白會(huì)發(fā)生部分溶解，這與膠原蛋白的類(lèi)型、動(dòng)物年齡和加熱過(guò)程中的溫度-時(shí)間-pH值的組合關(guān)系有關(guān)。

分離可溶性膠原蛋白和不溶性膠原蛋白相對(duì)含量的測(cè)定普遍參照Hill[10]的方法。該方法中1/4 Ringer's溶液與水相比可削弱膠原蛋白中的分子間鍵。但Latorre等[11]認(rèn)為，Hill推薦的pH 7.3～7.4的1/4 Ringer's溶液與肌肉或結(jié)締組織均不等滲，并不符合5.5～5.8這個(gè)典型肉類(lèi)pH值范圍，因此其推薦在測(cè)定可溶性膠原蛋白相對(duì)含量或分離的IMCT的熱機(jī)械性能時(shí)用pH 5.6乙酸鹽緩沖液緩替代Ringer's溶液更合適。

1.2 膠原蛋白的酶解性

膠原蛋白可被內(nèi)源性蛋白酶和外源性蛋白酶分解，導(dǎo)致肌束膜、肌內(nèi)膜等結(jié)締組織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分解，這一性質(zhì)可為肉的嫩化提供基礎(chǔ)。

宰后早期階段β-葡萄糖醛酸酶和其他酶會(huì)從溶酶體中釋放出來(lái)，作用于PGs。隨著宰后成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，PGs的降解會(huì)使膠原蛋白暴露于膠原酶中，促進(jìn)了IMCT網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的降解，顯著降低了生肉中IMCT的強(qiáng)度，從而改善牛肉的嫩度[12]。盡管宰后成熟引起的肉的嫩化主要是肌原纖維蛋白在一系列內(nèi)源性蛋白酶作用下被水解所致[13]，但是肉中存在多種具有降解IMCT成分的酶，如膠原酶與β-葡萄糖醛酸酶或透明質(zhì)酸酶，它們的聯(lián)合作用會(huì)導(dǎo)致膠原蛋白的溶解度增加[14]。Zamora等[15]報(bào)道稱(chēng)溶酶體中的組織蛋白酶和肌漿中的蛋白水解酶可分解肌肉中少量的膠原蛋白。IMCT降解主要受基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的控制[16]，該酶參與天然膠原蛋白的降解[6]。外源性蛋白酶中植物源性的蛋白水解酶可作用于加熱時(shí)變性的膠原蛋白，首先降解基質(zhì)中的黏多糖，進(jìn)而使結(jié)締組織纖維變成無(wú)定型的物質(zhì)[17]。

1.3 膠原蛋白的熱穩(wěn)定性

膠原蛋白中單個(gè)分子的三螺旋結(jié)構(gòu)和通過(guò)翻譯合成后修飾形成的分子內(nèi)、分子間的交聯(lián)都可為基于膠原蛋白的組織提供機(jī)械性能、彈性、結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性[18]。原膠原蛋白分子交聯(lián)形成低聚物，以1/4交錯(cuò)排列組裝進(jìn)而橫向排列，使分子沿其長(zhǎng)度方向的電荷分布所產(chǎn)生的穩(wěn)定性最大化，這種增加的穩(wěn)定性使在38 ℃就會(huì)發(fā)生變性的膠原蛋白三螺旋分子轉(zhuǎn)變?yōu)樵贗MCT中60～68.5 ℃之間才可發(fā)生變性的纖維形式膠原蛋白。纖維狀膠原蛋白的熱穩(wěn)定性提高主要是由橫向堆積分子間的離子相互作用導(dǎo)致的，共價(jià)交聯(lián)和與PGs相互作用的影響較小[6,19]。膠原纖維通過(guò)二價(jià)和三價(jià)交聯(lián)而穩(wěn)定，隨著動(dòng)物年齡的增長(zhǎng)，二價(jià)交聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r(jià)交聯(lián)，這些三價(jià)交聯(lián)使得膠原蛋白具有熱穩(wěn)定的性質(zhì)，肉的韌性增加，膠原蛋白的熱溶解度下降[20]。

2 IMCT與肉嫩度的相關(guān)性

嫩度是指人對(duì)肉入口后咀嚼過(guò)程中的感受，反映肉的質(zhì)地和老嫩，是消費(fèi)者評(píng)判肉質(zhì)優(yōu)劣的最常用指標(biāo)[21]。Beermann[22]指出，對(duì)于牛肉來(lái)說(shuō)，消費(fèi)者認(rèn)為嫩度是其最重要的品質(zhì)指標(biāo)，其次是風(fēng)味。對(duì)熟肉制品而言，肉的硬度、韌性、多汁性、纖維性等綜合效應(yīng)反映其嫩度，通常用咀嚼的食感來(lái)判斷肉制品的嫩度，用剪切力表示嫩度的高低[23]。盡管肉的嫩度受肌肉的所有成分（如脂肪和PGs）的影響，但主要取決于肌原纖維和IMCT這兩個(gè)主要的肌肉結(jié)構(gòu)[24]。肌原纖維對(duì)牛肉嫩度的貢獻(xiàn)主要取決于屠宰前的應(yīng)激程度和宰后早期畜體的加工處理和管理[25]，因不屬于本文闡述對(duì)象，不在此贅述。

2.1 IMCT數(shù)量與嫩度的相關(guān)性

IMCT是一個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)，其形態(tài)和組成受物種、品種、性別、年齡等因素的影響，同時(shí)隨肌肉的位置和功能而變化，并且與肉的嫩度有著復(fù)雜的聯(lián)系[26]。不同IMCT相對(duì)含量和肌纖維數(shù)量差異很大，是造成肌肉嫩度差異的重要原因。隨著IMCT含量的增加，肉的剪切力增大，嫩度下降[27]，并且IMCT的結(jié)構(gòu)和組成與熟肉嫩度有關(guān)[28]。

通常，肌外膜在加工過(guò)程中會(huì)被修整掉[6]，而占IMCT約90%的肌束膜對(duì)肉的品質(zhì)影響最大，是影響肉的嫩度的主要組分[29]。肌肉中肌束膜膠原蛋白的數(shù)量遠(yuǎn)大于肌內(nèi)膜，對(duì)于給定的動(dòng)物，肌肉間肌束膜數(shù)量對(duì)肉嫩度的影響大于肌內(nèi)膜[27]。

2.2 IMCT中膠原蛋白交聯(lián)與嫩度的相關(guān)性

除了膠原蛋白含量外，膠原蛋白分子間的交聯(lián)水平、交聯(lián)方式和成熟程度也是影響肉嫩度的重要因素。交聯(lián)鍵是由膠原蛋白分子的特定結(jié)構(gòu)形成的、排列于纖維分子之間的共價(jià)鍵，交聯(lián)鍵的性質(zhì)、特別是成熟的交聯(lián)鍵（三價(jià)），決定膠原蛋白的溶解性、收縮程度及肉的嫩度。未發(fā)生交聯(lián)的膠原蛋白強(qiáng)度差，并可溶于中性鹽溶液[29]，交聯(lián)鍵的形成使膠原蛋白的強(qiáng)度增加、溶解性降低。

IMCT中膠原蛋白的成熟交聯(lián)鍵比例隨著動(dòng)物年齡的增加而增加，使膠原蛋白的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，交聯(lián)鍵成熟度與膠原蛋白含量協(xié)同影響牛肉的嫩度。Smith等[30]取不同年齡的49 只荷斯坦牛的半腱肌，對(duì)其膠原蛋白熱溶解性、熱收縮溫度、焓變和成熟交聯(lián)鍵（吡啶啉）含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明隨著年齡增加，肌內(nèi)膠原的吡啶啉含量呈線性增加，IMCT熱穩(wěn)定性增加。

加熱過(guò)程中結(jié)締組織的主要變化之一是膠原蛋白的準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)狀結(jié)構(gòu)。這種分子變化導(dǎo)致結(jié)締組織縮短，并使它們具有橡膠樣的性能。在這種狀態(tài)下，它們的機(jī)械性能取決于肌肉單位體積存在的交聯(lián)鍵的總數(shù)，熟肉中膠原蛋白交聯(lián)鍵數(shù)量的增加與肉嫩度降低的幅度接近一致[20]。分子間不同類(lèi)型交聯(lián)鍵類(lèi)型的熱穩(wěn)定性不同。劉晶晶等[31]研究加熱溫度及時(shí)間對(duì)牛肉膠原蛋白共價(jià)交聯(lián)鍵的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，羥賴(lài)氨酸吡啶啉的含量遞增，而賴(lài)氨酸吡啶啉的含量則下降。

2.3 IMCT與肉的“背景硬度”

盡管IMCT對(duì)肉的質(zhì)地很重要，但很多研究認(rèn)為在肉的宰后成熟早期，IMCT是不變的。因此，Sullivan等[32]指出，IMCT為每塊肌肉貢獻(xiàn)了“背景硬度”，這意味著盡管肌原纖維在宰后成熟過(guò)程中的降解提升了肉的嫩度，但I(xiàn)MCT對(duì)肌肉嫩度的貢獻(xiàn)是固定的。IMCT真的是不變的嗎？“背景硬度”這一說(shuō)法也引起了爭(zhēng)議，IMCT可決定生的和輕度烹煮肌肉的剪切強(qiáng)度，但是在70～80 ℃的烹煮溫度下，其貢獻(xiàn)小于肌原纖維。Purslow[33]認(rèn)為，目前的研究報(bào)道中沒(méi)有證據(jù)證明膠原蛋白收縮會(huì)導(dǎo)致肉的收縮、在65 ℃以上會(huì)增加蒸煮損失。Purslow[34]指出IMCT在生肉中的性質(zhì)以及宰后成熟過(guò)程中的降解并不能直接影響熟肉的質(zhì)地。IMCT在宰后成熟過(guò)程中降解，相較于屠宰初始狀態(tài)，IMCT的強(qiáng)度降低[35]，但是這種降解對(duì)在70～80 ℃烹飪后殘留IMCT的強(qiáng)度沒(méi)有影響。烹飪會(huì)極大地影響IMCT的性質(zhì)如膠原蛋白含量、熱穩(wěn)定性膠原蛋白交聯(lián)等，所以需要進(jìn)一步研究以闡明烹飪對(duì)IMCT的影響及其對(duì)肉嫩度的影響。

3 肉宰后成熟過(guò)程中IMCT的變化

肉的宰后成熟涉及一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，特別是蛋白質(zhì)的降解和肌肉結(jié)構(gòu)完整性的破壞，對(duì)肉的品質(zhì)特性（尤其是質(zhì)地、嫩度和保水力）產(chǎn)生重大影響[36]。

在肉的宰后成熟早期，肌原纖維快速降解，而IMCT的機(jī)械性能變化緩慢，在宰后10 d內(nèi)，IMCT強(qiáng)度幾乎保持不變[37]。隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，IMCT解體，主要表現(xiàn)為肌束膜和肌內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的破壞、膠原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的松弛，IMCT結(jié)構(gòu)由規(guī)則、致密的結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o(wú)序、松散的狀態(tài)[38]，從而使得肌肉嫩度得到改善。因此，在長(zhǎng)時(shí)間成熟過(guò)程中IMCT會(huì)影響肉的嫩度。研究表明，雞肉、牛肉和豬肉的宰后成熟過(guò)程中IMCT的結(jié)構(gòu)完整性會(huì)降低[3-5]。Latorre等[39]研究了牛半腱肌和胸大肌在宰后成熟過(guò)程中的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4 ℃下貯存5～13 d，半腱肌中膠原蛋白的溶解度高于胸大肌，但隨著成熟時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，兩組肌肉膠原蛋白溶解度差異減小，肌束膜的變性溫度峰值略有下降，但宰后成熟不影響肌束膜的熱收縮力。Starkey等[40]發(fā)現(xiàn)羊腰最長(zhǎng)肌在成熟過(guò)程中，總膠原蛋白含量變化不大，但膠原蛋白的溶解度整體增加。Modzelewska-Kapitu?a等[41]發(fā)現(xiàn)冷藏條件下岡下肌的膠原溶解度隨貯存時(shí)間（10 d）的延長(zhǎng)而增加。Zaj?c等[42]也觀察到在宰后成熟過(guò)程中（14 d）牛肉的膠原蛋白溶解度會(huì)增加。Fu Yu等[43]在研究宰后成熟過(guò)程中牛肉生物活性肽的內(nèi)源釋放時(shí)發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)蛋白和膠原蛋白的降解會(huì)導(dǎo)致低分子質(zhì)量（3 kDa）肽的釋放。

4 烹飪過(guò)程中IMCT的變化

傳統(tǒng)上將烹飪理解為加熱以使食物在感覺(jué)上更可接受、更安全和更易消化。從最嚴(yán)格的意義上講，烹飪是指將肉加熱到足夠高的溫度以使蛋白質(zhì)變性的方法。烹飪溫度對(duì)肉質(zhì)的影響取決于肌肉的保水能力、蛋白質(zhì)變性程度、膠原蛋白溶解度、膠凝作用以及剪切力[44]。

烹飪過(guò)程所產(chǎn)生的熱量會(huì)顯著影響IMCT的組分，如膠原蛋白溶解度增加會(huì)改變肌束膜和肌內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的固有強(qiáng)度。加熱能夠?qū)е氯忸?lèi)收縮，使IMCT的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)變化[6]。IMCT中的某些膠原蛋白熱不穩(wěn)定。Zhang Liyan等[45]研究烹飪對(duì)雞胸肉的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，加熱過(guò)程（55～85 ℃）中熱溶性膠原蛋白相對(duì)含量在55～65 ℃顯著增加；肉的剪切力在55～65 ℃時(shí)降低到最低，65～85 ℃逐漸增加，85～100 ℃略微增加。常海軍[46]通過(guò)研究水煮和微波兩種加熱方式對(duì)牛肉嫩度影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，60 ℃是牛肉肌束膜和肌內(nèi)膜的最大熱變性溫度，肌束膜的顆?；潭扰c嫩度顯著相關(guān)，加熱處理引起的膠原蛋白熱變性會(huì)對(duì)肉質(zhì)地產(chǎn)生顯著影響。達(dá)迪拉?買(mǎi)買(mǎi)提[47]研究發(fā)現(xiàn)加熱會(huì)使羊肉的膠原蛋白發(fā)生變性溶解，使IMCT結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而對(duì)嫩度產(chǎn)生影響。

烹飪過(guò)程中大多數(shù)膠原蛋白保持不溶，其纖維結(jié)構(gòu)仍保持不變。熟肉中膠原蛋白的機(jī)械性能可能取決于肌原纖維的收縮狀態(tài)和烹飪過(guò)程中肉尺寸的變化[6]。Brüggemann等[48]使用二次諧波顯微鏡研究了豬肉中熱誘導(dǎo)膠原變性，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白會(huì)在57～59.5 ℃收縮，部分膠原蛋白在59～61 ℃變性，三螺旋結(jié)構(gòu)展開(kāi)；而肌肉中一些膠原蛋白結(jié)構(gòu)在高達(dá)68 ℃的溫度下仍保持穩(wěn)定。

不同的烹飪方法對(duì)肉質(zhì)地的影響不同[44]。可以根據(jù)IMCT的數(shù)量決定采用哪種烹飪方法以得到嫩度較好的肉：IMCT含量高的肉應(yīng)在較低溫度下長(zhǎng)時(shí)間烹飪或在液體介質(zhì)中烹飪；IMCT含量低的肉盡量不要長(zhǎng)時(shí)間烹煮，因?yàn)檫@樣會(huì)使肉變硬，可以采用燒烤的方式。

5 IMCT在肉成熟嫩化與烹飪嫩化中的矛盾與統(tǒng)一

5.1 熱溶性與非熱溶性膠原蛋白假說(shuō)

盡管早已證明宰后成熟過(guò)程中IMCT會(huì)發(fā)生降解，并會(huì)影響生肉的嫩度，但對(duì)于熟肉嫩度的影響一直存在爭(zhēng)議。Rant等[49]研究波蘭美利奴公羊羔的腰大肌和臀中肌時(shí)發(fā)現(xiàn)，宰后成熟14 d過(guò)程中兩種肌肉的嫩度均增加。Christensen等[8]報(bào)道15 個(gè)品種牛（15 個(gè)月）的背最長(zhǎng)肌的膠原蛋白特性與生肉質(zhì)地有良好的相關(guān)性，但與熟肉質(zhì)地之間沒(méi)有相關(guān)性。Lewis等[50]研究表明在宰后成熟過(guò)程牛半腱肌的IMCT強(qiáng)度會(huì)降低，而在60 ℃或更高的溫度下烹煮后，強(qiáng)度降低的現(xiàn)象會(huì)被高溫烹煮抑制，使成熟和未成熟的肌束膜具有相同的強(qiáng)度。Purslow等[51]證明，在60 ℃以上的溫度下烹飪時(shí)，膠原變性對(duì)牛半腱肌收縮的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)。

Purslow在2014年提出一種假說(shuō)以解釋宰后成熟和烹飪對(duì)IMCT強(qiáng)度的相反作用，IMCT中存在一定比例的在烹飪時(shí)容易溶解或在成熟時(shí)易降解的膠原蛋白；但另一部分膠原蛋白卻對(duì)烹飪和成熟均具有抵抗力，這種具有更高交聯(lián)度的膠原蛋白不僅更耐熱，同時(shí)可對(duì)水解更具抵抗力[6]。Velázquez等[28]通過(guò)對(duì)肌束膜中膠原蛋白的理化性質(zhì)、熱變性、機(jī)械表征的研究，進(jìn)一步佐證了這一假說(shuō)。Latorre等[20]研究發(fā)現(xiàn)在60 ℃下加熱24 h，IMCT對(duì)熟肉嫩度的影響會(huì)變??；隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，肌束膜中變性膠原蛋白的比例緩慢升高，肉的剪切力降低，但是使剩余膠原蛋白變性所需能量增大，說(shuō)明在IMCT中既存在不穩(wěn)定的成分，又存在穩(wěn)定且具有更強(qiáng)抵抗力的成分。決定肉嫩度的一個(gè)重要方面是熱穩(wěn)定性膠原蛋白和熱不穩(wěn)定性膠原蛋白之間的關(guān)系。

大分子原纖維中膠原分子之間的成熟交聯(lián)鍵可以提高IMCT的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和生物力學(xué)穩(wěn)定性[20]。Lepetit[52]和Latorre[11]等均認(rèn)為肌內(nèi)膠原蛋白可以通過(guò)高強(qiáng)度的肌束膜網(wǎng)絡(luò)影響剪切力，或者通過(guò)提供熱收縮力擠出肌纖維蛋白中的水分來(lái)降低肉的嫩度。

5.2 低溫長(zhǎng)時(shí)烹飪提升肉嫩度的合理性

熱處理會(huì)引起肉的結(jié)構(gòu)和成分的改變，肌原纖維、肌質(zhì)和IMCT蛋白的變性、聚集和降解取決于熱處理過(guò)程的時(shí)間和溫度[53]。

肌內(nèi)膠原蛋白變性是一個(gè)多步驟過(guò)程，至少包含一個(gè)不可逆步驟。Latorre等[54]用差示掃描量熱法證明了IMCT中的膠原蛋白變性包括天然三重螺旋分子降解為單鏈螺旋、未折疊的單鏈變性等。變性溫度高度依賴(lài)于加熱速率，加熱速率相對(duì)較高時(shí)，膠原蛋白可在65 ℃左右變性，如果加熱非常緩慢，IMCT中的膠原蛋白會(huì)在更低的溫度下開(kāi)始變性。在0.5 ℃/min的加熱速率下，半腱肌的肌束膜在59 ℃開(kāi)始變性，而胸大肌則在58 ℃開(kāi)始變性。Brüggemann等[48]報(bào)道，以0.2 ℃/min速率加熱股二頭肌，其肌束膜會(huì)在57 ℃變性。肌內(nèi)膠原蛋白變性依賴(lài)于加熱速率是低溫-長(zhǎng)時(shí)間或低溫蒸煮過(guò)程中肉嫩化的基礎(chǔ)[55]。

在50～65 ℃之間的溫度下長(zhǎng)時(shí)間對(duì)肉類(lèi)進(jìn)行熱處理，被稱(chēng)為低溫長(zhǎng)時(shí)（low temperature-long time，LTLT）烹飪。與常規(guī)（高溫、短時(shí)間）烹飪相比，LTLT烹飪可增加肉的嫩度并且減少烹飪損失[53]。因此越來(lái)越多食品行業(yè)，如餐飲業(yè)使用LTLT烹飪[56]。

LTLT烹飪的嫩化效果主要?dú)w因于其通過(guò)膠原蛋白增溶和糊化作用使IMCT的強(qiáng)度降低[57]。隨著LTLT處理的時(shí)間/溫度變化，膠原蛋白的穩(wěn)定性發(fā)生變化。隨著烹飪時(shí)間的延長(zhǎng)，不溶性膠原蛋白比例降低，表明膠原蛋白中熱穩(wěn)定性組分減少[20]。LTLT對(duì)不同肉類(lèi)的嫩化都產(chǎn)生了顯著的影響，如豬肉、牛肉和羊肉[58]。在53～58 ℃下對(duì)豬肉和牛肉進(jìn)行LTLT烹飪，延長(zhǎng)加熱時(shí)間會(huì)增加膠原蛋白的溶解度，并會(huì)降低背最長(zhǎng)肌和半腱肌的剪切力，特別是老齡動(dòng)物的肌肉[59-61]。

LTLT可代替延長(zhǎng)宰后成熟時(shí)間來(lái)獲得相同嫩度的肉。Li Shengjie等[62]研究了加熱溫度（53、58 ℃）、加熱時(shí)間（10、20 h）對(duì)不同成熟時(shí)間（1、10 d）背豬最長(zhǎng)肌肉質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)成熟1 d的肉在58 ℃下加熱20 h與成熟10 d的肉在53 ℃下加熱20 h或在58 ℃下加熱10 h剪切力相近，這表明優(yōu)化LTLT溫度-時(shí)間范圍以縮短宰后成熟時(shí)間是可行的。因此，通過(guò)選擇合適的LTLT溫度-時(shí)間范圍可以縮短成熟過(guò)程，提升肉的嫩度，但該范圍需要進(jìn)一步的研究。

6 其他新興肉嫩化技術(shù)對(duì)IMCT的影響

熱量對(duì)肉組織的作用非常復(fù)雜，但它對(duì)肌原纖維（主要通過(guò)肌球蛋白的變性和凝結(jié)而收縮）、肌漿蛋白（聚集和形成凝膠）、IMCT（收縮和溶解度）和肉的保水性、多汁性的影響最大[56,63]。加工方法和烹飪參數(shù)（例如時(shí)間、溫度、氣流和壓力）會(huì)影響肉的結(jié)構(gòu)，從而影響嫩度[64]。目前用于肉嫩化的技術(shù)包括電刺激、高壓處理、添加外源蛋白酶、脈沖電場(chǎng)、超聲波、沖擊波等，這些創(chuàng)新技術(shù)不同程度地破壞肌肉結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)蛋白水解等，從而導(dǎo)致質(zhì)地變化[44]。

6.1 電刺激

20世紀(jì)70年代電刺激開(kāi)始工業(yè)化應(yīng)用于牛屠宰，以改善肉的嫩度。在電刺激期間，流經(jīng)畜體的電流會(huì)導(dǎo)致肌肉快速收縮和松弛，快速消耗肌肉中的能量、縮短屠宰后尸僵過(guò)程。肉結(jié)構(gòu)的變化和分解還會(huì)刺激酶促過(guò)程并導(dǎo)致肉嫩化[64]。研究表明電刺激降低了冷收縮的風(fēng)險(xiǎn)并加速了肌原纖維蛋白的降解，促進(jìn)宰后嫩化[65]。田園[66]發(fā)現(xiàn)電刺激可加速宰后24 h牦牛胴體pH值、溫度的變化，形成高溫低pH值的環(huán)境，從而預(yù)防耗牛肉冷收縮發(fā)生。Miko?ajczak等[67]建議在屠宰后盡快使用電刺激處理，他們研究發(fā)現(xiàn)，用電刺激處理過(guò)的肉樣貯存3 d后剪切力顯著降低，說(shuō)明電刺激加速了肉的嫩化并增加了膠原蛋白的溶解度。

6.2 高壓處理

高壓處理是通過(guò)液體傳輸器將壓力靜態(tài)地施加到產(chǎn)品上，壓力為100 MPa或更高時(shí)，可影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，但僅影響蛋白之間的非共價(jià)鍵。高壓處理在低溫或高溫條件下對(duì)肉類(lèi)蛋白質(zhì)和質(zhì)地有不同的影響[44]。高壓可以改善肉的嫩度，主要是因?yàn)闄C(jī)械外力可破壞肉的肌纖維結(jié)構(gòu)。Ichinoseki等[68]采用不同壓力（0.1～500 MPa）、8 ℃、5 min的條件下處理牛肉，研究其對(duì)IMCT的影響，結(jié)果表明隨壓力的升高，膠原蛋白的熱穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致其熱溶解度增加；同時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓不能破壞膠原蛋白的分子結(jié)構(gòu)，但是可以使膠原蛋白纖維或原纖維分解為原纖維或分子。

6.3 添加外源蛋白酶

肉的嫩化過(guò)程在本質(zhì)上是酶促反應(yīng)過(guò)程，因此可添加植物性蛋白酶或微生物酶來(lái)分解IMCT和肌肉蛋白[65]，提高肉的嫩度。在肉嫩化中使用最廣泛的外源酶是木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、絲氨酸酶以及細(xì)菌膠原酶，這些酶可以通過(guò)水解膠原蛋白和彈性蛋白來(lái)水解肌肉蛋白并增加肉的嫩度[69]。Maqsood等[70]發(fā)現(xiàn)添加1%（以肉質(zhì)量計(jì)，下同）的木瓜蛋白酶和菠蘿蛋白酶可使肉中可溶性膠原蛋白含量升高。Zhao Guoyan等[71]發(fā)現(xiàn)膠原蛋白酶MCP-01在4 ℃時(shí)可有效降解膠原蛋白。獼猴桃提取物可有效水解肌原纖維和膠原蛋白[72]；生姜蛋白酶對(duì)IMCT有很好的降解效果[73]。Abdel-Naeem等[74]將生姜提取物（7%）、木瓜蛋白酶（0.01%）、生姜提取物（5%）+木瓜蛋白酶（0.005%）的混合物分別放入駱駝漢堡肉餅的配方中，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白溶解度和感官評(píng)分顯著提高，肉的剪切力顯著降低。Toohey等[75]研究發(fā)現(xiàn)注射獼猴桃汁可增加牛半膜肌中膠原蛋白、肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白的溶解性，降低剪切力，從而提高牛肉的嫩度。

6.4 脈沖電場(chǎng)

脈沖電場(chǎng)處理是指將食物置于兩個(gè)電極之間放置，使其受電場(chǎng)強(qiáng)度為0.1～80 kV/cm的幾納秒至幾毫秒的短時(shí)間的電場(chǎng)脈沖的影響[76]。它可增強(qiáng)細(xì)胞滲透性、增強(qiáng)Ca2+和鈣蛋白酶的釋放，從而刺激早期的糖酵解過(guò)程[77]，通過(guò)加快肌原纖維斷裂和降解來(lái)促進(jìn)肉嫩化[78-80]。脈沖電場(chǎng)可改善IMCT的熱溶解性，Alahakoon等[81]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)脈沖電場(chǎng)預(yù)處理過(guò)的牛胸大肌IMCT的變性溫度降低，可溶性膠原蛋白比例升高，在60 ℃和70 ℃的熱溶解度測(cè)試中，處理后的樣品均比未處理的樣品溶解度增加。在某些加工條件下，對(duì)牛胸肉進(jìn)行脈沖電場(chǎng)預(yù)處理可以顯著改變其質(zhì)地（剪切力、硬度、咀嚼性），從而在后續(xù)真空蒸煮加工中促進(jìn)膠原蛋白溶解、改善肉的嫩度[82]。

6.5 超聲波

超聲波是一種基于聲能的非熱技術(shù)，當(dāng)聲波在高壓（壓縮）和低壓（反射）之間傳播時(shí)，微小的氣泡振蕩并尺寸增大。這個(gè)過(guò)程將一直持續(xù)到泡沫破裂，從而產(chǎn)生一種稱(chēng)為空化的現(xiàn)象[83]。在較高的強(qiáng)度下，小氣泡會(huì)爆裂，從而破壞物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。食品行業(yè)中的超聲應(yīng)用分為低功率（低強(qiáng)度）或高功率（高強(qiáng)度）超聲[44]。利用超聲波處理肉品可使肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)斷裂、IMCT和溶酶體結(jié)構(gòu)受到破壞、蛋白酶釋放，從而加速蛋白水解或蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致肉的嫩化[84]。Chang Haijun等[85]發(fā)現(xiàn)低頻和高功率超聲處理對(duì)膠原蛋白特性和肉質(zhì)結(jié)構(gòu)具有顯著影響，可降低膠原蛋白的平均穩(wěn)定性，處理后的膠原纖維紊亂并明顯錯(cuò)開(kāi)，排列松散；使細(xì)胞外出現(xiàn)膠原纖維的變性、成粒和聚集，但對(duì)熱不溶性膠原的含量沒(méi)有顯著影響。超聲波處理對(duì)膠原含量和溶解度的影響很小[86]。Ozuna等[87]在應(yīng)用超聲波處理豬背最長(zhǎng)肌時(shí)觀察到IMCT中膠原纖維的破壞和分散；Gonzalez-Gonzalez等[88]發(fā)現(xiàn)高功率超聲處理80 min可有效降低牛腰最長(zhǎng)肌、岡下肌和枕骨肌的總膠蛋白原含量；Pe?a-Gonzalez等[89]發(fā)現(xiàn)超聲處理可有效降低肉的剪切力，并使纖維間隙變大、肌內(nèi)膜變薄。

6.6 沖擊波

沖擊波又名流體動(dòng)力學(xué)壓力處理，是指在幾分之一毫秒內(nèi)瞬時(shí)產(chǎn)生的高達(dá)1 GPa的壓力波，可在液體介質(zhì)（通常是水）中快速傳播。由于肉中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在75%左右，因此高壓波穿過(guò)肉產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而撕裂肌肉結(jié)構(gòu)，這會(huì)產(chǎn)生所謂的“破裂效應(yīng)”，導(dǎo)致肌原纖維結(jié)構(gòu)的物理破壞、蛋白水解、IMCT軟化并分解，從而達(dá)到嫩化效果[90]。Bolumar等[91]報(bào)道流體壓力處理或沖擊波處理可提高牛里脊的嫩度，使肌纖維束結(jié)構(gòu)破壞和肌內(nèi)膜空間增加。Zuckerman等[92]在經(jīng)沖擊波處理的樣品中觀察到肌內(nèi)膜蜂窩結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，其外觀變?yōu)樗缮⒌木W(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)，肌內(nèi)膜中膠原纖維網(wǎng)絡(luò)的完整性遭到破壞。

7 結(jié) 語(yǔ)

在肉的宰后成熟過(guò)程中，IMCT在一系列內(nèi)源性蛋白酶作用下會(huì)發(fā)生降解，從而導(dǎo)致肉的嫩化。闡明IMCT在宰后成熟過(guò)程中的分解機(jī)制有助于了解膠原蛋白在成熟和加熱過(guò)程中的降解情況、肌肉組織在成熟和烹飪后的物理特性，并有助于更好地調(diào)控宰后肉嫩度。在烹飪過(guò)程中，受加熱時(shí)間和溫度等因素的影響，肌內(nèi)膠原蛋白的性質(zhì)發(fā)生變化，因此IMCT對(duì)熟肉嫩度有重要的影響。隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的新興技術(shù)可用于肉的嫩化，同時(shí)可與宰后成熟相結(jié)合，以便肉類(lèi)生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省時(shí)間和成本，提高效益。在烹飪過(guò)程中熱穩(wěn)定性膠原蛋白含量決定了肉的嫩度，如何降解或轉(zhuǎn)換這部分熱穩(wěn)定性膠原蛋白，可成為未來(lái)調(diào)控IMCT從而改善熟肉嫩度的主要方法。