精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉品質(zhì)的影響

趙 立，邱慧敏，廉嘉欣，李苗云，陳 軍，盧河?xùn)|

（1 淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院 江蘇淮安223003 2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 鄭州 450002）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，人體中75%的鈉攝入量來自于在食物加工過程中添加的NaCl，而通過食用火腿、香腸、培根和臘腸等加工肉制品攝入的NaCl 可達(dá)鈉總攝入量的20%左右[1]。過量攝入NaCl 容易引發(fā)高血壓，并增加腦卒中、胃癌、心臟病、骨質(zhì)疏松等疾病的風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。全球疾病負(fù)擔(dān)（GBD）已將與高鈉飲食相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)確定為導(dǎo)致疾病的兩大飲食風(fēng)險(xiǎn)因素之一[4]。《中國居民膳食指南（2016）》推薦每日攝入食鹽少于6 g，隨著研究的深入，《中國居民膳食指南》 推薦每日攝入食鹽量逐漸降低，2022 年已降為每天攝入食鹽不超過5 g。根據(jù)2015 年中國居民營養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告，中國成年人的平均膳食鹽攝入量為每天10.5 g[5]，減鹽行動(dòng)已在世界各地開展。然而，直接減鹽對(duì)肉和魚產(chǎn)品來說并不容易，因?yàn)镹aCl 是幾乎所有肉制品，尤其是加工肉制品中的重要成分，具有提供風(fēng)味，改善質(zhì)地和控制微生物生長(zhǎng)等多種功能[6]。直接減少食品中的鹽會(huì)導(dǎo)致感官及理化性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響其商業(yè)價(jià)值。為達(dá)到在不影響商業(yè)價(jià)值的條件下減少鈉的目的，這對(duì)肉類行業(yè)來說仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

近年來，在肉制品的減鹽策略上，研究學(xué)者做了大量的嘗試，如：用其它氯化物（如鈣、鎂、鉀）完全或部分代替氯化鈉，然而其對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)地、風(fēng)味、外觀、水分和保質(zhì)期等產(chǎn)生不利影響[7]；利用復(fù)配鹽替代劑、風(fēng)味增強(qiáng)劑和添加天然咸味產(chǎn)品，如酵母提取物和海藻[8]；改變食鹽的物理結(jié)構(gòu)和晶型[9]；通過物理手段（高壓和超聲波技術(shù)）提高鹽的滲入效率等[10-11]。近10 年，在風(fēng)味增強(qiáng)劑研究方面，賴氨酸（L-Lys）、L-組氨酸（L-His）和L-精氨酸（L-Arg）等堿性氨基酸的應(yīng)用引起廣泛關(guān)注[12-13]。這些氨基酸在pH=7 時(shí)帶正電荷，這是因?yàn)樗鼈兒幸粋€(gè)額外的氨基，而它們的側(cè)鏈可與帶電荷相反的基團(tuán)相互作用，形成離子鍵或鹽橋，有利于改變肌球蛋白結(jié)構(gòu)來提高肌球蛋白在低NaCl 溶液（1～200 mmol/L NaCl/KCl 溶液）中的溶解度，從而提高低NaCl 肉制品的質(zhì)量[14]。L-Arg、L-Lys、LHis 能修飾蛋白結(jié)構(gòu)[15]，增強(qiáng)雞肉香腸、低鹽臘腸和大豆蛋白乳狀液穩(wěn)定性[1]。研究發(fā)現(xiàn)，L-Arg 能破壞有序的肌凝蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)，從而抑制熱誘導(dǎo)肌球蛋白聚集，并能顯著提高雞肉香腸的硬度、彈性、黏著性、咀嚼性，改善質(zhì)構(gòu)特性[16-17]。Zhou 等[18]和Ning 等[19]發(fā)現(xiàn)，Arg 能將褐色的高鐵肌紅蛋白還原成鮮紅色的氧合肌紅蛋白，提高豬肉香腸紅度值（a*）、降低亮度值（L*）和黃度值（b*），改善香腸色澤。一定含量的L-Arg 能提高蛋白質(zhì)與水的結(jié)合能力，從而提高持水力，減少乳化香腸蒸煮損失，提高保水性[9]。L-Arg 加速了肌鈣蛋白T 降解，提高雞胸肉嫩度[20]。此外，精氨酸可以通過螯合金屬離子和清除OH 自由基抑制脂肪和蛋白質(zhì)的氧化[21]。Gelabert 等[22]發(fā)現(xiàn)KCl、乳酸鉀和Gly 部分替代NaCl 對(duì)發(fā)酵香腸微生物穩(wěn)定性影響較小，然而，當(dāng)KCl、乳酸鉀、Gly 替代量分別為40%，30%，20%時(shí)，出現(xiàn)感官、風(fēng)味以及質(zhì)地缺陷。Dos Santos等[23]研究發(fā)現(xiàn)，味精、肌苷酸二鈉、鳥苷酸二鈉、賴氨酸和?；撬峥梢匝谏w由KCl 代替50%和75%NaCl 產(chǎn)生的不良感官特性，并使香腸中的鈉含量減少約68%。綜上，L-Arg 在肉制品加工過程中發(fā)揮重要作用，具有廣泛的應(yīng)用前景。

課題組前期研究確定了精氨酸能協(xié)同食鹽增強(qiáng)咸味感知（未發(fā)表），并開發(fā)了一種精氨酸低鈉鹽（精氨酸替代30%氯化鈉）。本研究將精氨酸低鈉鹽應(yīng)用于豬肉的腌制過程，探究不同添加量的精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬后腿肉，華潤(rùn)萬家超市；食鹽，江蘇省鹽業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；L-精氨酸，浙江一諾生物科技有限公司。

SDS-PAGE 變性丙烯酰胺凝膠快速制備試劑盒，生工生物工程（上海）股份有限公司；KCl、K2HPO4、KH2PO4、EGTA、MgCl2、NaN3，國藥集團(tuán)有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

CR-10 色差計(jì)，日本柯尼卡公司；TAXT PLUS 物性分析儀，英國Stable Micro System 公司；ETS-2 大量高速勻漿機(jī)，江蘇金壇市億通電子有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

將新鮮的后腿肉剔除可見脂肪和筋膜，切成3 cm×2.5 cm×2.5 cm 的均勻塊形，分成6 組樣品進(jìn)行腌制，S0 為對(duì)照組，即3%精制NaCl 食用鹽（g/100 g 豬肉），S1～S5 為處理組，分別添加2%，2.5%，3%，3.5%，4%精氨酸低鈉鹽（g/100 g 豬肉）。于冰浴中用手搓的方法將鹽和豬肉充分混勻，直到食鹽完全融化，停止揉搓。用保鮮膜覆蓋，在4℃下腌制24 h，取樣，進(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.1 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 TPA 測(cè)定參考田星等[24]的方法并稍作修改，將腌制好的肉切割成長(zhǎng)×寬×高=10 mm×10 mm×10 mm 的正方體，放在質(zhì)構(gòu)儀上測(cè)定硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性等物性指標(biāo)。儀器參數(shù)設(shè)定為：壓縮試驗(yàn)，測(cè)試高度6 mm，形變量50%，樣品中測(cè)試速度60 mm/min，起始力5 N，觸發(fā)類型自動(dòng)，探頭類型P30，循環(huán)次數(shù)2 次。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)5 次。

1.3.2 色差的測(cè)定 使用色差儀測(cè)定腌制豬肉的色澤，用白色校準(zhǔn)板矯正。樣品表面要求平整，將色差計(jì)的鏡頭垂直于樣品表面，鏡口緊貼樣品表面，測(cè)定樣品的L*值、a*值和b*值（L*值表示亮度；a*值表示樣品紅度，b*值表示黃度）。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)5 次。

1.3.3 持水力的測(cè)定 結(jié)合Chen 等[25]的方法并稍作修改。將肉樣切成1 mm×1 mm×1 mm 的小塊，取5 g 用濾紙包裹，放入底部裝有脫脂棉的離心管中，在4 ℃，5 000 r/min 離心10 min。離心后樣品質(zhì)量占最初樣品質(zhì)量的比例為持水力。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.4 蒸煮損失的測(cè)定 參照Naveena 等[26]的方法，將肉樣切成4 cm×4 cm×2 cm 的小塊并稱重，記做m2。置于蒸煮袋中，于100 ℃的水浴鍋中加熱至中心溫度為80 ℃。隨后取出，于流動(dòng)水下冷卻至室溫。用濾紙吸干肉樣表面的水分，再次稱重，記作m3。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.5 水分含量測(cè)定 參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測(cè)定》中的直接干燥法測(cè)定水分含量。

1.3.6 pH 值測(cè)定 參照馬志方等[27]的方法，精確稱取5 g 肉樣于50 mL 離心管中，加入15 mL 蒸餾水，用高速勻漿機(jī)勻漿1 min。用pH 計(jì)測(cè)定勻漿液的pH 值。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.7 肌原纖維小片化指數(shù)（MFI）的測(cè)定 參考趙立等[28]的方法制備肌原纖維懸液。稱取4 g 肉樣，加40 mL 預(yù)冷（2 ℃）的MFI 緩沖液（100 mmol/L KCl，11.2 mmol/L K2HPO4，8.8 mmol/L KH2PO4，1 mmol/L 乙二醇二乙醚二胺四乙酸（EGTA），1 mmol/L MgCl2，1 mmol/L NaN3），放入勻漿機(jī)中高速勻漿3 次，每次20 s（中間間隔1 min）。勻漿后用50 mL 離心管冷凍離心（離心力1 000×g，15 min，2 ℃），棄上清，將沉淀用40 mL 預(yù)冷后的MFI 緩沖液懸浮，再離心（離心力1 000×g，15 min，2 ℃），棄上清，用10 mL 預(yù)冷后的MFI 緩沖液將沉淀充分懸浮，懸浮液用150 目濾布過濾除去結(jié)締組織，再用10 mL MFI 緩沖液洗離心管，并過濾。將過濾的懸浮液用雙縮脲法測(cè)蛋白濃度，然后用MFI 緩沖液調(diào)整懸浮液蛋白質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL，在540 nm 處測(cè)吸光度，將所得結(jié)果乘200后得到MFI 值。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.8 十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）參 考Villaverde 等[29]的方法提取鹽溶性蛋白，稱取5 g 絞碎的肉樣于50 mL 離心管中，加入25 mL 50 mmol/L，pH=7.0的磷酸鹽緩沖液（A 液：7.8 g NaH2PO4·2H2O 定容250 mL；B 液：17.925 g Na2HPO4·12H2O 定容250 mL。取A 液97.5 mL 和B 液152.5 mL 定容1 L），均質(zhì)1 min，然后離心15 min，棄上清，向沉淀中加25 mL 50 mmol/L，含0.6 mol/L NaCl，pH=7.0 的磷酸鹽緩沖液，均質(zhì)1 min，離心15 min，上清液即鹽溶性蛋白。將提取的鹽溶性蛋白用雙縮脲法測(cè)蛋白質(zhì)含量，將蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度調(diào)整至2 g/L。SDSPAGE 電泳試驗(yàn)參考趙立等[28]的方法并略有修改，取0.8 mL 蛋白質(zhì)溶液，加入0.2 mL 含1% β-巰基乙醇的樣品緩沖液，沸水加熱3 min，冷卻至室溫，上樣，上樣量20 μL。初始電壓為100 V，進(jìn)入分離膠后電壓增至200 V。染色、脫色至背景清晰。

1.3.9 微觀結(jié)構(gòu)觀察 用取樣刀順肌纖維方向?qū)⑷鈽忧谐? mm×1 mm×2 mm 的小塊，立即用預(yù)冷的2.5%戊二醛溶液固定，送至南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)院電鏡室，通過透射電鏡（Transmission electron microscope，TEM）對(duì)肉樣進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖1a、1b 顯示，與S0 相比，S1～S5 豬肉硬度和內(nèi)聚性差異均不顯著（P>0.05）。精氨酸對(duì)豬肉的硬度和內(nèi)聚性影響較小。圖1c 顯示，與S0 相比，S5 的彈性顯著較高，由0.55 增加到0.88，提高了60.0%（P<0.05）。隨著精氨酸含量的增加，豬肉彈性呈升高趨勢(shì)。圖1d 顯示，隨著精氨酸含量的增加，豬肉咀嚼性呈逐步升高的趨勢(shì)，與S0 相比，S5 咀嚼性顯著升高（P<0.05）（由24.25 增加到35.96，提高了48.3%），說明精氨酸可以增強(qiáng)豬肉咀嚼性。這是因?yàn)樵诘蜐舛萅aCl 中添加堿性氨基酸，可增強(qiáng)蛋白質(zhì)溶解度，從而提高肉制品咀嚼性[6]。總體而言，本試驗(yàn)結(jié)果表明，一定替代比例的精氨酸低鈉鹽，能顯著增強(qiáng)豬肉的彈性和咀嚼性，改善豬肉質(zhì)構(gòu)特性。

圖1 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉質(zhì)構(gòu)的影響Fig.1 Effects of arginine low-sodium salt on the texture of pork

2.2 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉色澤的影響

肉類和肉制品的色澤是給消費(fèi)者的第1 印象，也是影響消費(fèi)者購買決定的最直觀的因素[30]。在Lab 體系中，L*值越高肉色越有光澤；a*值越高肉色越紅；b*值越高肉色越黃。表1 所示，S0 和S1的L*值顯著大于S5 的L*值（P<0.05）。隨著精氨酸低鈉鹽含量的增加，L*值呈下降趨勢(shì)；S0 的a*值最低，隨著精氨酸低鈉鹽的含量增加，a*值呈上升趨勢(shì)，由2.9 上升到6.3（P<0.05），S5 的a*值顯著大于其它組；b*值的增加雖具有精氨酸低鈉鹽的劑量效應(yīng)；但各組間差異均不顯著（P>0.05）。由此可知，精氨酸可提高豬肉的紅度，降低亮度。此結(jié)論與Zhu 等[17]、Zheng 等[31]的研究結(jié)果一致。

表1 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉色差的影響Table 1 Effects of arginine low-sodium salt on the color difference of pork

原料肉中與色澤有關(guān)的蛋白質(zhì)主要是肌紅蛋白與血紅蛋白。肌紅蛋白呈現(xiàn)暗紫色的還原狀態(tài)，很不穩(wěn)定，容易被空氣中的氧氣氧化成為褐色的高鐵肌紅蛋白。Ning 等[32]研究香腸和火腿腌制過程中精氨酸/賴氨酸/半胱氨酸對(duì)肉品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，精氨酸/賴氨酸/半胱氨酸可抑制肌紅蛋白氧化，將褐色的高鐵肌紅蛋白還原成鮮紅色的氧合肌紅蛋白，促進(jìn)亞硝基肌紅蛋白的形成，有助于改善腌制肉的顏色。汪慧[33]也發(fā)現(xiàn)，精氨酸能夠穩(wěn)定血紅蛋白色澤，使肉保持紅色。

2.3 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉持水力、蒸煮損失和水分含量的影響

持水力（WHC）是肉制品重要的品質(zhì)屬性之一，影響產(chǎn)品的烹飪產(chǎn)量和多汁性。表2 所示，各組間持水力差異均不顯著（P>0.05）。Warner[34]發(fā)現(xiàn)，氯化鈉的氯離子與肌肉蛋白質(zhì)帶正電荷的側(cè)基結(jié)合，篩選帶正電荷的側(cè)基，打破鹽橋，使蛋白質(zhì)纖維分離，從而使肉制品獲得更大的持水能力。減少肉制品中NaCl 含量，其持水力會(huì)降低。本試驗(yàn)中S1～S5 中的NaCl 含量均低于S0（3%食鹽），在NaCl 含量降低的情況下持水力沒有顯著降低，說明精氨酸對(duì)豬肉具有保水性。與S0 相比，S3、S4、S5 的蒸煮損失顯著降低（P<0.05）。隨著精氨酸低鈉鹽含量的增加，與S0 相比，S3、S4、S5 組的水分含量均顯著增高（P<0.05），這與蒸煮損失的結(jié)果一致。水分含量影響豬肉的多汁性，添加3%，3.5%，4%的精氨酸低鈉鹽提高了豬肉嫩度。

表2 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉持水力和蒸煮損失的影響Table 2 Effects of arginine low-sodium salt on water holding capacity and cooking loss of pork

2.4 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉pH 值的影響

精氨酸為一種堿性氨基酸，pH 值在10.5～12.0（25 ℃，0.5 mol/L）。圖2 所示，S1～S5 pH 值均顯著高于S0（P<0.05）。隨著精氨酸低鈉鹽含量的增加，pH 值顯著上升（P<0.05）由S0 的5.71 提高到S5 的6.11。根據(jù)Zhang 等[35]的結(jié)論，精氨酸調(diào)節(jié)pH 值使肌肉組織中鹽溶蛋白偏離等電點(diǎn)，由于蛋白質(zhì)之間的靜電斥力增大，肌絲之間產(chǎn)生更大的間隙，從而加強(qiáng)了肌球蛋白與水的相互作用，從而提高豬肉的保水性。相關(guān)研究表明，精氨酸、賴氨酸、組氨酸等堿性氨基酸引起的pH 值增加，有助于抑制肌球蛋白增加，從而改善肌球蛋白溶解度[36-37]。

圖2 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉pH 值的影響Fig.2 Effects of arginine low-sodium salt on pH value of pork

圖3 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉肌原纖維小片化指數(shù)的影響Fig.3 Effects of arginine low-sodium salt on the MFI of pork

2.5 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉肌原纖維小片化指數(shù)（MFI）的影響

MFI 是指肌原纖維碎片化程度，是肉類嫩化的標(biāo)志[17]。MFI 值越大，表明肌原纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整性受到破壞的程度越大，肉制品越嫩[38]。圖4 所示，添加精氨酸低鈉鹽各組豬肉的MFI 值均顯著高于對(duì)照組S0（44.73，P<0.05），S5 組MFI 值達(dá)到了71.40，較S0 提高了59.6%。這表明，精氨酸低鈉鹽腌制的豬肉肌原纖維碎片化程度較高，肉質(zhì)較嫩，這與2.3 節(jié)結(jié)果一致。相關(guān)研究表明，當(dāng)LArg 添加量為5 mmol/L 時(shí)，巰基顯著增加，蒸煮損失及凝膠強(qiáng)度顯著降低，對(duì)肉蛋白的氧化穩(wěn)定性、肉制品的嫩度和持水性有一定的改善作用[39]。

圖4 豬肉肌原纖維蛋白的SDS 電泳圖譜Fig.4 SDS-PAGE profile of pork myofibril protein

2.6 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉肌原纖維蛋白的影響

通過SDS-PAGE 觀察不同組別豬肉中精氨酸低鈉鹽對(duì)肌原纖維蛋白的影響，如圖4 所示。肌球蛋白重鏈（MHC）和肌動(dòng)蛋白（AC）在豬肉蛋白中含量最高，是主要的蛋白成分。與S0 相比，S2、S3、S4 的AC 有所減少，相對(duì)應(yīng)地，S3 和S4 的肌球蛋白輕鏈（MLC）明顯增加。這是由于在精氨酸低鈉鹽的干預(yù)下，S3 和S4 中的AC 降解為分子質(zhì)量更小的肌球蛋白輕鏈，有利于提高肉嫩度。Zhang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，精氨酸可以提高雞胸肉中的鈣蛋白酶活性，降解肌動(dòng)蛋白（37 ku），從而提高肉嫩度；此外，精氨酸能夠促進(jìn)肌動(dòng)球蛋白解離，同樣有利于提高肉嫩度，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.7 精氨酸低鈉鹽對(duì)豬肉肌原纖維微觀結(jié)構(gòu)的影響

肌肉蛋白水解可導(dǎo)致肌原纖維超微結(jié)構(gòu)改變，包括與肉嫩度有關(guān)的I 帶和Z 線[40]。由圖5 可見，S0 的肌節(jié)完整，Z 線和M 線清晰平滑，I 帶和A 帶清晰可見。S1 與S0 差別不大。S2 A 帶開始降解，A 帶與I 帶之間界限模糊。S3 肌節(jié)松弛變形，M 線消失，A 帶發(fā)生降解。S4 I 帶和A 帶降解，兩者之間界限模糊。S5 兩條Z 線之間完全融為一體，肌原纖維發(fā)生嚴(yán)重降解。從本試驗(yàn)的透射電鏡結(jié)果看，不同含量精氨酸低鈉鹽腌制的豬肉肌原纖維發(fā)生不同程度的降解，導(dǎo)致肉嫩度發(fā)生變化。Zhang 等[20]對(duì)精氨酸腌制雞胸肉的掃描電鏡結(jié)果表明，精氨酸可以抑制肌纖維的橫向收縮，從而降低蒸煮損失，提高嫩度，與本試驗(yàn)2.3 節(jié)結(jié)果一致。

圖5 豬肉肌原纖維透射電鏡微觀組織結(jié)構(gòu)圖（×10 000）Fig.5 Transmission electron microscopic microstructure of pork myogenic fibers（×10 000）

3 結(jié)論

堿性氨基酸，精氨酸、賴氨酸、組氨酸等特殊的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致近年來在減鹽替代品研究方面受到廣泛關(guān)注。精氨酸作為一種堿性氨基酸，具有協(xié)同食鹽增強(qiáng)咸味感知的作用，本試驗(yàn)探究了不同添加量的精氨酸低鈉鹽（精氨酸替代30%的NaCl）腌制對(duì)豬肉品質(zhì)的影響。與3%精制NaCl 腌制的豬肉相比，精氨酸低鈉鹽可以改善肉的質(zhì)構(gòu)特性和色澤。添加4%的精氨酸低鈉鹽可提高豬肉的嫩度。通過測(cè)定豬肉的MFI，SDS-PAGE 電泳和顯微結(jié)構(gòu)的觀察，精氨酸低鈉鹽使豬肉MFI 值增加，I帶、A 帶和M 線發(fā)生不同程度的降解，肌動(dòng)蛋白明顯降解為小分子成分，表明精氨酸協(xié)同食鹽對(duì)豬肉具有嫩化作用。本研究明確了精氨酸低鈉鹽能提高豬肉的質(zhì)構(gòu)特性，改善色澤，增強(qiáng)保水性以及促進(jìn)嫩化，研究結(jié)果為減鹽替代品的開發(fā)和在肉制品生產(chǎn)加工中的應(yīng)用提供了參考。