超聲時(shí)間對(duì)牛肉干品質(zhì)及其肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的影響

董智銘，姜萩婉，蔣澤臨，王 輝，王見釗，孔保華，劉 騫，陳 倩

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

超聲技術(shù)是食品加工中一種新興的綠色、消費(fèi)者友好型技術(shù)，具有效率高、耗能低等優(yōu)點(diǎn)。超聲技術(shù)作為非熱加工技術(shù)，可在不損害肉類質(zhì)量的前提下促進(jìn)加工進(jìn)程、提高產(chǎn)品安全[1]。超聲處理對(duì)肉類的影響可歸因于空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)?？栈?yīng)是指超聲頻率在20～100 kHz 下，傳播介質(zhì)中會(huì)形成空化泡并迅速生長(zhǎng)、變大、崩潰，整個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量能量，從而改變肌肉組織內(nèi)部環(huán)境[2-3]。許多研究表明，超聲的空化效應(yīng)可以誘導(dǎo)細(xì)胞膜破裂，破壞肌原纖維結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)肉類腌制、干燥和嫩化[4]。機(jī)械效應(yīng)是超聲處理的原發(fā)效應(yīng)，可以通過影響結(jié)締組織的原有結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)傳質(zhì)[5]。熱效應(yīng)是指由空化效應(yīng)釋放熱能，機(jī)械效應(yīng)摩擦生熱，從而導(dǎo)致局部高溫的一種現(xiàn)象，能夠造成肉類品質(zhì)改變[6]。

腌制是肉制品加工中重要的工藝環(huán)節(jié)，常用的腌制方法包括干腌法和濕腌法[7]。干腌法是利用食鹽和混合鹽，涂擦在肉的表面，依靠外滲汁液形成鹽液進(jìn)行腌制的方法，該法腌制時(shí)間較長(zhǎng)、食鹽不均，且大量的水分流失導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)地堅(jiān)硬[8]。濕腌法是將原料肉浸泡在提前配制好的食鹽溶液中，通過擴(kuò)散和水分遷移使得腌制劑滲入肉的內(nèi)部，該法食鹽分布均勻，但色澤和風(fēng)味欠佳，腌制時(shí)間與干腌法相近[9]。相關(guān)研究表明，超聲技術(shù)結(jié)合濕腌法可以通過提高肉中食鹽滲透速率，加速腌制進(jìn)程，且不會(huì)對(duì)肉類的感官屬性、氧化穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響[10]；還可以通過破壞溶酶體，釋放組織蛋白酶和鈣蛋白酶，增加蛋白質(zhì)溶解度，破壞纖維結(jié)構(gòu)，從而改善肌肉嫩度[11]；增大肌肉纖維間距，降低蒸煮損失，增加保水性[12]。

牛肉干作為一種具有高蛋白、低脂、美味等優(yōu)點(diǎn)的傳統(tǒng)特色干肉制品，因其易食、耐貯存和便于攜帶等特點(diǎn)被廣大消費(fèi)者所喜愛。然而，傳統(tǒng)牛肉干由于質(zhì)地硬、色澤深、品質(zhì)不穩(wěn)等問題，已不能很好的適應(yīng)市場(chǎng)需要[9]。目前，對(duì)于牛肉干品質(zhì)改善的研究大多集中在嫩化及保水技術(shù)的開發(fā)、成品配方的優(yōu)化、營養(yǎng)與風(fēng)味的提升等方面[13-14]。關(guān)于超聲技術(shù)改善牛肉干品質(zhì)的研究相對(duì)較少，且缺乏超聲技術(shù)對(duì)牛肉干品質(zhì)及蛋白結(jié)構(gòu)影響的系統(tǒng)分析。前期研究已明確了超聲功率對(duì)牛肉干品質(zhì)的影響，并且獲得最佳的超聲功率，基于此，本研究進(jìn)一步探究超聲時(shí)間對(duì)牛肉干品質(zhì)特性及其蛋白結(jié)構(gòu)的影響，以期為牛肉干品質(zhì)改善及實(shí)際生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛里脊肉、食鹽、白糖、味精 購于哈爾濱家樂福超市；食品級(jí)亞硝酸鈉 購于億人添加劑有限公司（哈爾濱）；砂仁、桂皮、茴香、胡椒、八角、肉豆蔻、草蔻、丁香、白芷 購于襄陽高新技術(shù)開發(fā)區(qū)食化香精商行；所用化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

ZE6000 色差計(jì) 日本電色工業(yè)有限公司；GL-21M 冷凍離心機(jī) 湖南湘儀有限公司；PB-30 pH 計(jì) 德國Sartorius 科學(xué)儀器有限公司；202 型電熱恒溫干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司；S-3400N 型掃描電鏡、E-1010 型離子濺射儀 日本Hitachi 公司；超聲波輔助冷凍機(jī) 南京先歐有限公司；TA-XT plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stabel Micro System 公司；智能水分活度儀 美國Decagon 公司；T6 新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 牛肉干的制作 按照課題組前期牛肉干制作方法[15]，并略做調(diào)整。將牛里脊去除筋膜，順著肌纖維的方向?qū)⑵淝谐? cm×2 cm×10 cm 的長(zhǎng)條狀。按肉液比1:3（g:mL）制備腌制液，根據(jù)肉重添加水和料包（12%砂仁、3%草寇、15%桂皮、6%茴香、6%胡椒、6%八角、6%肉豆蔻、3%丁香和3%白芷）進(jìn)行熬煮，水沸后繼續(xù)煮30 min，并維持水量在肉重的三倍，冷卻后加入6%姜粉、6%白糖和6%味精，根據(jù)水的總重加入6%氯化鈉、0.01%亞硝酸鈉，攪拌均勻即可。將切好的牛肉浸沒于腌制液中，根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，在溫度10 ℃、頻率30 kHz、功率300 W 下進(jìn)行超聲處理，超聲時(shí)間設(shè)置為0、15、30、45、60 min，每40 s 一次，間隔5 s。隨后，將經(jīng)不同超聲時(shí)間處理后的牛肉條繼續(xù)在10 ℃靜置腌制10 h。將腌制好的牛肉條放入發(fā)酵箱中進(jìn)行自然發(fā)酵和干制，設(shè)置溫度25 ℃，濕度75%～80%，發(fā)酵6 d 后成品，即為牛肉干。具體工藝流程如下：牛里脊→修割切條→制備腌制液→不同超聲時(shí)間處理（0、15、30、45、60 min）→靜置腌制10 h（牛肉條）→自然發(fā)酵、干制6 d→成品（牛肉干）。

本試驗(yàn)分別對(duì)發(fā)酵前的牛肉條和發(fā)酵后的牛肉干進(jìn)行理化及品質(zhì)特性的分析（包括水分含量、水分活度、pH、食鹽含量、剪切力和色差），同時(shí)對(duì)發(fā)酵前的牛肉條微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，并提取其中的肌原纖維蛋白，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析（包括羰基、總巰基、活性巰基含量和表面疏水性）。

1.2.2 水分含量和水分活度的測(cè)定 水分含量按照GB 5009.3-2016 進(jìn)行測(cè)定[16]；水分活度按照于秋影等[17]的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 pH 和食鹽含量的測(cè)定 pH 按照GB 5009.237-2016 進(jìn)行測(cè)定[18]；食鹽含量按照GB 5009.91-2017 進(jìn)行測(cè)定[19]。

1.2.4 剪切力的測(cè)定 將肉干進(jìn)行熟制（100 ℃蒸制20 min），然后將其冷卻至室溫，修割成1 cm×1 cm粗細(xì)的肉干，然后進(jìn)行剪切力的測(cè)定。刀頭型號(hào)為BSW，測(cè)力傳感器30 kg，測(cè)前速度10 mm/s，測(cè)量長(zhǎng)度1.5 cm，切割時(shí)刀頭需垂直肌纖維方向，進(jìn)行6 次重復(fù)試驗(yàn)，取平均值。

1.2.5 色差的測(cè)定 色差按照吳九夷等[20]的方法進(jìn)行測(cè)定，將樣品切碎處理，鋪滿色差杯底部。使用配備有8 mm 孔徑、D65 光源和10°觀察角的ZE6000色差計(jì)測(cè)定樣品的亮度值（L*），紅度值（a*）和黃度值（b*）。在進(jìn)行顏色讀數(shù)之前，用黑色和白色標(biāo)準(zhǔn)板校準(zhǔn)儀器。

1.2.6 掃描電鏡的觀察 按照Zhou 等[21]光學(xué)顯微鏡分析肉樣的方法進(jìn)行測(cè)定，并略做調(diào)整。將牛肉樣品切成5 mm×5 mm×1 mm 的肉片，固定在2.5%戊二醛緩沖液中，用0.1 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液（pH7.2）沖洗三次，再用乙醇梯度溶液（50%、70%、90%和100%，V/V）脫水。然后，立即用叔丁醇洗滌三次，并在-20 ℃下冷凍。在冷凍干燥和噴金后，使用電子顯微鏡觀察樣品微觀結(jié)構(gòu)。

1.2.7 肌原纖維蛋白的提取 按照杜洪振等[22]的方法提取超聲處理后牛肉條中的肌原纖維蛋白。將切碎的牛肉條與四倍體積的磷酸鹽提取液混合后均質(zhì)90 s，所得勻漿在3000 r/min 下冷凍離心15 min 后去除上清液。用四倍體積的相同提取液重復(fù)勻漿離心兩次，隨后用四倍體積的氯化鈉洗液（0.1 mol/L）將沉淀溶解，均質(zhì)60 s，在3000 r/min 下離心15 min，重復(fù)上述操作三次，通過四層80 目紗布過濾，用鹽酸（0.1 mol/L）調(diào)節(jié)濾液pH 至6.0，收集蛋白并在24 h內(nèi)立即分析。

1.2.8 肌原纖維碎片化指數(shù)（myofibril fragmentation index，MFI）MFI 按照馬旭華等[23]的方法進(jìn)行測(cè)定，使用緩沖液調(diào)節(jié)提取的蛋白溶液濃度至0.5 mg/mL，記錄波長(zhǎng)540 nm 處的吸光度，其平均值乘以200 即為MFI。

1.2.9 羰基含量的測(cè)定 羰基含量按照Fan 等[24]的方法進(jìn)行測(cè)定，并略做調(diào)整。取1 mL 2,4-二硝基苯肼（10 mmol/L）與1 mL 蛋白溶液（2 mg/mL）混勻，在室溫下避光反應(yīng)1 h。此后加入1 mL 20%三氯乙酸溶液，經(jīng)10000 r/min 離心5 min，取其沉淀用1 mL 乙醇-乙酸乙酯溶液（1:1，V/V）洗滌三次，并用3 mL 鹽酸胍溶液（6 mol/L）將沉淀完全溶解，記錄樣品在波長(zhǎng)370 nm 處的吸光度。對(duì)照組在開始時(shí)以1 mL HCl 溶液（2 mol/L）取代2,4-二硝基苯肼，此后操作相同。

1.2.10 總巰基含量的測(cè)定 總巰基含量按照扈瑩瑩等[25]的方法進(jìn)行測(cè)定，并略作調(diào)整。將蛋白溶液調(diào)整至2 mg/mL，取1 mL 蛋白溶液加入到8 mL Tris-甘氨酸緩沖液（0.09 mol/L 甘氨酸，0.086 mol/L Tris，8 mol/L 尿素，4 mmol/L EDTA，pH=8.0）中進(jìn)行均質(zhì)。取4.5 mL 混合溶液與0.5 mL Ellman 試劑（10 mmol/L DTNB）避光反應(yīng)30 min，對(duì)照組以4.5 mL Tris-甘氨酸緩沖液取代混合液。經(jīng)DTNB衍生后，10000 r/min 離心15 min，記錄上清液在波長(zhǎng)412 nm 處的吸光度，測(cè)定總巰基含量。

1.2.11 活性巰基含量的測(cè)定 活性巰基含量按照Pan 等[26]的方法進(jìn)行測(cè)定，并略做調(diào)整。將8 mL Tris-甘氨酸緩沖液（0.09 mol/L 甘氨酸，0.086 mol/L Tris，8 mol/L 尿素，4 mmol/L EDTA，pH=8.0）與1 mL 蛋白溶液（2 mg/mL）進(jìn)行均質(zhì)。在4.5 mL 混合液中加入0.5 mL Ellman 試劑，并在室溫下避光反應(yīng)30 min，Tris-甘氨酸緩沖液作為空白對(duì)照。然后10000 r/min 離心15 min，通過記錄上清液在波長(zhǎng)412 nm 和540 nm 處的吸光度測(cè)定活性巰基含量，計(jì)算公式如下：

式中：73.53=106/13600；13600 L/（mol·cm）為摩爾消光系數(shù)；C（mg/mL）為蛋白溶液濃度。

1.2.12 表面疏水性的測(cè)定 表面疏水性按照陳臘梅等[27]使用溴酚藍(lán)的方法進(jìn)行測(cè)定。將溴酚藍(lán)（1 mg/mL）添加到蛋白溶液（1 mg/mL）中，在室溫下充分混合后，以3500 r/min 的速度離心，記錄稀釋10 倍的上清液在波長(zhǎng)595 nm 處的吸光度。對(duì)照組用pH7.0的磷酸鹽緩沖液（10 mmol/L）代替蛋白溶液。通過溴酚藍(lán)結(jié)合量反映蛋白表面疏水性，計(jì)算公式如下：

式中：A0為對(duì)照組的吸光度；Ax為樣品的吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)來自三次重復(fù)的獨(dú)立試驗(yàn)，均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）來表示。使用SPSS 21.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并通過單因素方差分析（ANOVA）和Duncan 檢驗(yàn)確定平均值之間的顯著性差異（P<0.05）。其他繪圖用Excel 和Origin 2021 完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲時(shí)間對(duì)牛肉干水分含量和水分活度的影響

由表1 可知，發(fā)酵后的牛肉干中水分含量和水分活度均顯著低于牛肉條（P<0.05），0、15、30、45和60 min 處理組的牛肉條經(jīng)6 d 自然發(fā)酵后，水分含量分別降低至25.22%、25.80%、27.11%、28.62%和29.87%，水分活度分別降至0.704、0.711、0.722、0.728 和0.747，這主要因?yàn)榘l(fā)酵過程中牛肉條失水所致。此外，隨著超聲時(shí)間的增加，牛肉條與牛肉干中水分含量和水分活度均呈逐漸上升趨勢(shì)，特別是超聲時(shí)間在45 和60 min 時(shí)（P<0.05）。這說明延長(zhǎng)超聲時(shí)間有助于肌纖維保留更多的水分，本研究結(jié)果與Zhao 等[12]報(bào)道的一致。一方面可能是因?yàn)槌曁幚砜梢允辜±w維直徑膨脹，纖維間空隙逐漸增大，可以容納更多的水分；另一方面，空化效應(yīng)引起的鹽加速滲透提高了纖維之間的靜電斥力和蛋白溶解，更多水分被束縛在肌肉組織中[28]。

表1 超聲時(shí)間對(duì)牛肉條及牛肉干水分含量和水分活度的影響Table 1 Effects of ultrasound time on the moisture content and water activity of fresh beef strip and beef jerky

2.2 超聲時(shí)間對(duì)牛肉干pH 和鹽含量的影響

pH 是發(fā)酵肉制品的重要指標(biāo)之一，對(duì)牛肉干品質(zhì)形成和安全性有影響。由圖1A 可知，經(jīng)過6 d 發(fā)酵后的牛肉干pH 顯著降低（P<0.05），這主要與發(fā)酵過程中優(yōu)勢(shì)微生物代謝有關(guān)，這些微生物主要源于材料自身以及加工環(huán)境和設(shè)備。隨著超聲時(shí)間的增加，牛肉條pH 從5.8 升高至5.96，發(fā)酵后的牛肉干pH從5.24 升高至5.34（P<0.05）。這可能是因?yàn)槌暤目栈?yīng)導(dǎo)致蛋白水解酶與脫氨基酶的釋放，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致離子基團(tuán)位置發(fā)生改變，表現(xiàn)為pH 升高[29]。Jayasooriya 等[30]在研究超聲處理對(duì)牛半腱肌和最長(zhǎng)肌物理性質(zhì)的影響時(shí)，也得出了相同的結(jié)論。

圖1 超聲時(shí)間對(duì)牛肉條及牛肉干pH（A）和鹽含量（B）的影響Fig.1 Effects of ultrasound time on the pH (A) and salt content(B) of fresh beef strip and beef jerky

超聲時(shí)間對(duì)牛肉干鹽含量的影響如圖1B 所示，發(fā)酵后的牛肉干中鹽含量較牛肉條顯著增加（P<0.05），這主要與發(fā)酵過程中牛肉水分損失有關(guān)，導(dǎo)致食鹽溶液濃縮，鹽含量增高。隨著超聲時(shí)間的增加，牛肉條和發(fā)酵后的牛肉干中鹽含量均顯著上升（P<0.05）。這與Mcdonnell 等[31]的研究結(jié)果一致，超聲輔助處理可以顯著改善雞胸肉腌制過程中的鹽滲透，主要是因?yàn)楫?dāng)空化氣泡在肉表面附近不對(duì)稱坍塌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生具有瞬時(shí)高速（100 m/s）的微射流，將鹽水微注射到肉中，從而改善肌肉組織中的鹽擴(kuò)散。此外，超聲處理會(huì)破壞肌肉組織，排出內(nèi)部氣體，肌肉組織內(nèi)形成負(fù)壓降低了腌制液進(jìn)入肉塊的阻力，從而提高食鹽滲透效果；超聲波產(chǎn)生的湍流和攪動(dòng)作用也可以進(jìn)一步增強(qiáng)食鹽的轉(zhuǎn)移。

2.3 超聲時(shí)間對(duì)牛肉干剪切力的影響

由圖2 可知，牛肉條各組剪切力均在13.96 N 以下，經(jīng)6 d 發(fā)酵后，0、15、30、45 和60 min 處理組的牛肉干剪切力分別升高至33.19、30.64、25.01、24.10和23.85 N（P<0.05）。這主要因?yàn)榕Ｈ庠诎l(fā)酵過程中失水，導(dǎo)致牛肉質(zhì)地變硬。牛肉條和牛肉干的剪切力均隨超聲時(shí)間的增加（0～30 min），呈顯著降低趨勢(shì)（P<0.05），30 min 后隨著超聲時(shí)間的增加，其剪切力沒有顯著變化（P>0.05）。這說明適當(dāng)增加超聲時(shí)間可顯著提升牛肉干的嫩度，這與劉夢(mèng)等[32]的研究結(jié)果一致，超聲處理可以破壞牛肉肌原纖維結(jié)構(gòu)，且對(duì)肌束膜等結(jié)締組織也有很強(qiáng)的破壞性。超聲輔助腌制可以促進(jìn)肌肉中肌間線蛋白降解，肌原纖維Z-線斷裂程度進(jìn)一步增大，導(dǎo)致肌原纖維結(jié)構(gòu)被破壞，從而改善牛肉的嫩度[33]。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)牛肉條及牛肉干剪切力的影響Fig.2 Effects of ultrasonic time on the shear force of beef strip and beef jerky

2.4 超聲時(shí)間對(duì)牛肉干色差的影響

由表2 可知，發(fā)酵后的牛肉干與牛肉條相比，其L*值、b*值顯著增加，a*值顯著降低（P<0.05）。并且牛肉條與牛肉干的L*值均隨著超聲時(shí)間的增加逐漸提高，超聲處理后的L*值顯著高于未經(jīng)處理組（P<0.05）。L*值的升高可能是由于空化氣泡在破裂時(shí)產(chǎn)生的小范圍高溫、高壓環(huán)境導(dǎo)致的肌紅蛋白部分變性引起的，也可能是肌肉水分含量增加，提高了其光反射率，產(chǎn)生了顏色增白效果，進(jìn)而提高了L*值[34]。Pohlman 等[35]研究也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超聲輔助腌制的牛胸肌，其L*值顯著增加。

表2 超聲時(shí)間對(duì)牛肉條及牛肉干色差的影響Table 2 Effects of different ultrasound time on the color properties of fresh beef strip and beef jerky

a*值隨著超聲時(shí)間的增加先增大后減小，在超聲30 min 時(shí)達(dá)到最大（P<0.05），牛肉條a*值達(dá)到17.88，牛肉干a*值達(dá)到16.8。這是因?yàn)殡S著超聲時(shí)間的增加，空化氣泡破裂產(chǎn)生了大量自由基，氧合肌紅蛋白的形成，導(dǎo)致a*值升髙[36]；然而經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間超聲處理后，氧合肌紅蛋白進(jìn)一步氧化成高鐵肌紅蛋白，牛肉的a*值降低。此外，可能是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間超聲處理在破壞肌纖維的同時(shí)，促進(jìn)纖維中的肌紅蛋白釋放到腌制液中，降低了牛肉中的肌紅蛋白含量，導(dǎo)致a*值降低。b*值隨著超聲時(shí)間的增加而變大，在超聲60 min 時(shí)達(dá)到最大，b*值的增加可能與脂質(zhì)氧化有關(guān)。然而，Carrillo-lopez 等[37]發(fā)現(xiàn)增加超聲時(shí)間對(duì)牛肉的b*值沒有顯著影響，這可能是因?yàn)槭褂玫某晱?qiáng)度太低，釋放的能量不足以誘導(dǎo)蛋白質(zhì)和色素變性，并且與原料肉的差異有關(guān)。

2.5 超聲時(shí)間對(duì)牛肉條微觀結(jié)構(gòu)的影響

肌肉組織的嫩度和保水性與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，對(duì)超聲處理后的牛肉條樣品進(jìn)行掃描電鏡觀察，結(jié)果如圖3 所示。超聲處理0 min 的對(duì)照組，肌束排列良好，彼此緊密接觸；超聲處理15 min 后，肌肉組織的相鄰肌束間存在明顯間隙；超聲處理30 min 后，肌束間隙進(jìn)一步變大；超聲處理60 min 后，出現(xiàn)了明顯的肌束斷裂。這說明增加超聲時(shí)間，空化和機(jī)械效應(yīng)會(huì)對(duì)肌肉微觀結(jié)構(gòu)造成更明顯的破壞效果，這也是促使牛肉干嫩度提高的重要原因，與Reynolds 等[38]研究結(jié)果一致。

圖3 不同超聲時(shí)間處理的牛肉條掃描電鏡圖（500×）Fig.3 Scanning electron microscope of fresh beef strip with different ultrasound time (500×)

2.6 超聲時(shí)間對(duì)牛肉肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的影響

通過上述研究發(fā)現(xiàn)不同超聲時(shí)間對(duì)牛肉干的品質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響，為了進(jìn)一步揭示其影響機(jī)制，對(duì)經(jīng)超聲處理后的牛肉條的肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析。由表3 可知，隨著超聲時(shí)間的增加，牛肉MFI 呈上升趨勢(shì)，當(dāng)超聲處理60 min 時(shí)達(dá)到最大。這說明增加超聲時(shí)間能夠提高牛肉肌原纖維碎片化指數(shù)，超聲處理的機(jī)械效應(yīng)作為改善肉質(zhì)的關(guān)鍵因素，可在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用，引起肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)弱化、斷裂，從而降低剪切力，提高肉的嫩度[39]。

表3 超聲時(shí)間對(duì)牛肉肌原纖維蛋白MFI、羰基、總巰基、活性巰基含量和表面疏水性的影響Table 3 Effects of ultrasound time on the MFI,carbonyl,total sulfhydryl,active sulfhydryl content and surface hydrophobicity of myofibrillar proteins of fresh beef strip

羰基衍生物的形成主要?dú)w因于氨基酸側(cè)鏈遭受自由基攻擊氧化所致，其變化情況如表3 所示。未經(jīng)超聲處理的對(duì)照組羰基含量為0.31 nmol/mg 蛋白，隨著超聲時(shí)間的增加羰基含量逐漸增加，在60 min時(shí)達(dá)到1.22 nmol/mg 蛋白（P<0.05），約為30 min 時(shí)的2 倍。這主要是因?yàn)槌暱栈?yīng)引起的鹽加速滲透增強(qiáng)了組織內(nèi)部離子強(qiáng)度，由此膨脹的肌原纖維導(dǎo)致自由基更易攻擊氨基酸側(cè)鏈生成羰基，從而增加了羰基含量[40]。

蛋白質(zhì)的氧化程度可以用巰基的含量來衡量，總巰基含量是蛋白質(zhì)表面及包埋在內(nèi)部所有巰基的總和。在本研究中，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白總巰基含量逐漸降低，初始總巰基含量為58.66 nmol/mg蛋白，在超聲60 min 后顯著降至53.24 nmol/mg 蛋白（P<0.05），且30 min 和45 min 處理組間差異不顯著（P>0.05）。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間超聲處理導(dǎo)致巰基中的氫原子被空化產(chǎn)生的自由基捕獲，巰基發(fā)生氧化，并在肽鏈間或內(nèi)部形成二硫鍵[41]。Zhang 等[42]也報(bào)道了相同的結(jié)論，超聲處理的豬臀中肌總巰基含量隨超聲時(shí)間的增加而降低。

隨著超聲時(shí)間的增加，活性巰基含量從0 min的32.17 nmol/mg 蛋白顯著增至38.57 nmol/mg 蛋白（60 min）（P<0.05）。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的超聲處理會(huì)使肌原纖維蛋白充分舒展，暴露出更多的活性巰基基團(tuán)，從而導(dǎo)致含量升高，康大成[36]也證明了此結(jié)論。

表面疏水性是評(píng)估蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)之一，肌原纖維蛋白與溴酚藍(lán)相互結(jié)合可以反映蛋白質(zhì)的疏水情況。超聲時(shí)間越長(zhǎng)，表面疏水性越強(qiáng)，當(dāng)超聲時(shí)間60 min 時(shí)，其值達(dá)到51.30 μg（P<0.05）。這是因?yàn)槌暱栈?yīng)引起的機(jī)械力會(huì)破壞肌原纖維蛋白分子間作用力，蛋白質(zhì)的展開和重折疊導(dǎo)致包埋的疏水性氨基酸暴露于表面，疏水性增加，這與Gulseren等[43]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本研究表明增加超聲時(shí)間可以提高牛肉干的保水性、嫩度，促進(jìn)食鹽滲透，改善產(chǎn)品色澤；并且，增加超聲時(shí)間促進(jìn)了牛肉肌原纖維蛋白的氧化程度，表現(xiàn)為總巰基含量的降低，羰基含量、活性巰基含量的增加及表面疏水性的增強(qiáng)。當(dāng)超聲時(shí)間大于30 min，牛肉干嫩度改善不明顯，且過長(zhǎng)時(shí)間的超聲處理會(huì)增加顏色劣變、蛋白過度氧化等問題。綜上，確定超聲為30 min 牛肉干的整體品質(zhì)最佳，該研究為超聲技術(shù)在肉干制品中的應(yīng)用提供了思路，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論參考。但目前關(guān)于超聲處理對(duì)膠原蛋白等其他蛋白組分的影響研究較少，超聲處理對(duì)牛肉干風(fēng)味的影響也鮮見報(bào)道，因此，在這些方面有待進(jìn)一步探究。