李升升 孙 璐

(1青海大学畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016;2国家牦牛肉加工技术研发专业中心,青海 西宁 810016)

平滑肌是存在于动物胃、肠等内脏中的肌肉,又称为“内脏肌”[1]。长期以来,富含平滑肌的内脏主要作为副产物处理,被用来制作“麻辣牛肚”、“红烧牛肚”、“牛杂汤”等,而用于工业化和规模化生产的较少,因此,对其进行深度加工和开发的潜力巨大。

目前,对于平滑肌食用品质的研究较少,主要集中于平滑肌中牛肚的腌制、涨发和冷藏品质变化。高菲菲[2]报道了牛肚蛋白质在0.6 mol·L-1NaCl 浓度下腌制有较好的溶解性、起泡性和乳化性;罗天林[3]研究表明牛瘤胃经4℃冷藏3 d后食用品质得到改善,而皱胃却不适宜4℃冷藏。这些研究为平滑肌的加工提供了一定的研究基础,然而对平滑肌的熟制方式研究较少,限制了平滑肌熟制品的开发。肉制品的熟制方式主要是卤、煮、蒸、烤、炒、涮等[4],Modzelewska-Kapitula等[5]研究指出牛肉的蒸煮损失随熟制温度的升高而显著增加;郎玉苗等[6]指出当煎制牛排的熟制温度为80℃、切片厚度为10 mm 以及肌纤维走向为垂直肌纤维时,牛排具有较好的品质;靳烨等[7]报道高压处理可显著改善牛肉的嫩度;李升升[8]研究表明牦牛肉在80℃熟制时其肉质感官品质较好;孙圳等[9]研究得出定量卤制产品工艺的产品的挥发性风味物质含量较高;李升升等[10]指出适宜的加热温度可保持牦牛瘤胃平滑肌的加工品质和组织结构。大量的研究表明不同熟制方式下肉品的品质不同,然而关于熟制方式对平滑肌剪切力、质构、蒸煮损失及其微观结构的影响尚鲜见报道。

为此,在前期研究温度、时间、介质和不同压力对牦牛平滑肌食用品质影响的基础上,选择水浴熟制方式1(80℃、60 min)、水浴熟制方式2(100℃、60 min)、蒸汽熟制(100℃、60 min)、高压熟制(0.20 MPa、10 min)4种熟制方式,研究不同熟制方式对牦牛平滑肌蒸煮损失、热收缩率、剪切力、质构、胶原蛋白含量和微观结构的影响,旨在为平滑肌的加工提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牦牛瘤胃,选取12头36～48月龄的青海天峻县的放牧牦牛,在青海裕泰食品有限公司按照清真的方式屠宰,宰后取牦牛瘤胃,除去瘤胃内容物,清水冲洗后,于3±1℃保温箱中运回实验室,待用。

硫酸、氯胺T、对二甲氨基苯甲醛、无水乙醇、二甲苯、苏木精染液、伊红等试剂均为分析纯,购于天津市富宇精细化工有限公司。

1.2 仪器与设备

JM-B3003 电子称,诸暨市超泽衡器设备有限公司;BG-0.020～150 mm 卡尺,上海申韩量具有限公司;CT-3 质构仪,美国布鲁克菲尔德工程公司;722N紫外可见分光光度计,上海精密仪器仪表有限公司;IX71 显微镜,日本奥林巴斯株式会社;HH-6 电热恒温水浴锅,上海比朗仪器有限公司;YXQ-LS-SII 全自动立式电热压力蒸汽锅,上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理 撕去瘤胃表面的绒毛、粘膜层、粘膜下层、浆膜和脂肪,仅留肌层,即牦牛平滑肌。将平滑肌分成150±10 g的肉块,分别在水浴熟制方式1(80℃、60 min)、水浴熟制方式2(100℃、60 min)、蒸汽熟制(105℃、60 min)、高压熟制(0.20 MPa、10 min)4种方式下熟制,熟制后将样品放至常温直接进行各项指标的测定。

1.3.2 蒸煮损失和热收缩率的测定 参考文献[8]的方法。

1.3.3 剪切力的测定 参考文献[10]的方法。

1.3.4 质构的测定 参考文献[6]的方法。将平滑肌样品切成为10 mm×10 mm的正方形(沿肌纤维方向),将2～3 块正方形样品堆叠至样品自然高度为10 mm时,使质构仪压板下降方向垂直于肌纤维方向,测定样品质构指标变化。

1.3.5 胶原蛋白含量的测定 参考文献[10]的方法。

1.3.6 平滑肌微观结构的分析 从熟制后的样品上切取10 mm×10 mm的块状,于4%多聚甲醛溶液中固定过夜,随后用30%～100%乙醇进行梯度洗脱,然后用二甲苯洗脱2 次,组织切片,切片厚度5 μm,经苏木精-伊红染色液染色后制成切片标本,用显微镜观察不同熟制方式下牦牛平滑肌微观结构的变化并拍照。

1.4 数据处理与分析

应用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析,各处理平均数间采用Duncan 多重比较法进行差异显著性分析,差异显著水平为P=0.05,极显著水平为P=0.01;用Excel 2007软件作图。

2 结果与分析

2.1 熟制方式对牦牛平滑肌胶原蛋白含量的影响

胶原蛋白是肌肉结缔组织的主要成分,结缔组织主要存在于肌束膜中,胶原蛋白含量的变化会引起肌肉结构的变化,进而影响肌肉的品质[11-12]。由图1可知,熟制方式对牦牛平滑肌胶原蛋白的含量的影响显著(P＜0.05),胶原蛋白的含量从小到大依次为水浴熟制方式2＜水浴熟制方式1＜高压熟制＜蒸汽熟制。胶原蛋白根据其溶解性可分为可溶性和不可溶性,可溶性胶原蛋白会溶于熟制介质中,而不可溶性胶原蛋白在热和压力的作用下因变性而减少[13]。水浴熟制方式1、水浴熟制方式2和高压熟制3种熟制方式的介质为水,可溶性胶原蛋白会大量溶于水中,而蒸汽熟制加热介质为蒸汽,这可能是造成胶原蛋白在水介质中含量减少的原因。

图1 熟制方式对牦牛平滑肌胶原蛋白含量的影响Fig.1 Effect of cooking methods on collagen content of yak smooth muscle

2.2 熟制方式对牦牛平滑肌蒸煮损失的影响

蒸煮损失是产品加工过程中的主要评价指标之一,蒸煮损失大小决定了产品的出品率,直接影响产品的经济效益[14]。由图2可知,牦牛平滑肌蒸煮损失从小到大依次为水浴熟制方式1＜高压熟制＜蒸汽熟制＜水浴熟制方式2。肌肉中的主要蛋白是肌动蛋白、肌球蛋白和胶原蛋白。肌动蛋白开始变性温度约为71℃、胶原蛋白约为64℃,而肌球蛋白在40～60℃基本完成变性[15-16]。4种熟制方式均使蛋白质发生变性,导致肌肉蒸煮损失增加;而水浴熟制方式2、蒸汽熟制和高压熟制的温度均高于水浴熟制方式1,说明在水浴熟制方式1 下其蛋白变性程度较其他3种方式小,这与其蒸煮损失较小相一致;而胶原蛋白变性后会变成明胶,明胶具有一定的吸水能力,在压力作用下胶原蛋白变性程度较大,表现为高压熟制下其蒸煮损失较水浴熟制方式2和蒸汽熟制小。

图2 熟制方式对牦牛平滑肌蒸煮损失的影响Fig.2 Effect of cooking methods on cooking loss of yak smooth muscle

2.3 熟制方式对牦牛平滑肌热收缩率的影响

热收缩是肌肉在外力作用下形状变化的过程,热收缩率反映了肌肉在受热或经其他处理后形状改变的程度[17]。由图3可知,水浴熟制方式1、蒸汽熟制和高压熟制3种处理后平滑肌的热收缩率差异不显著(P＞0.05),但均与水浴熟制方式2的热收缩率差异显著(P＜0.05)。肌肉由肌纤维及肌束膜组成,肌纤维和肌束膜受热均会收缩,导致其收缩率增加,温度越高其收缩越明显;水浴熟制方式1 下肌肉的受热温度最低,与其热收缩率较小一致;肌束膜中的主要成分是胶原蛋白,胶原蛋白在64℃以上就会变性成明胶[18],明胶具有一定的吸水性,导致肌肉收缩率减小;蒸汽凝结释放大量热促使平滑肌胶原蛋白迅速变性,而高压也会使胶原蛋白变性,导致蒸汽熟制和高压熟制下肌肉的热收缩率减小。

2.4 熟制方式对牦牛平滑肌剪切力的影响

剪切力是肉品嫩度的直接反映,也是肉品质构的主要评价指标[19-21]。由图4可知,高压熟制后平滑肌的剪切力最小,其次为水浴熟制方式2和蒸汽熟制,水浴熟制方式1 平滑肌的剪切力最大。由于水浴熟制方式2、蒸汽熟制和高压熟制3种熟制温度均超过80℃,故表现为水浴熟制方式1 处理后平滑肌的剪切力显著大于其他3种熟制方式(P＜0.05)。与水浴熟制方式2和蒸汽熟制方式相比,高压熟制中由于压力的介入,使其剪切力更小。

2.5 熟制方式对牦牛平滑肌质构的影响

图3 熟制方式对牦牛平滑肌热收缩率的影响Fig.3 Effect of cooking methods on heat shrinkage rate of yak smooth muscle

图4 熟制方式对牦牛平滑肌剪切力的影响Fig.4 Effect of cooking method on shear force of yak smooth muscle

质地剖面分析是模拟口腔对事物咀嚼而开发出的用于客观评价产品品质的力学测定方法,质构品质主要通过硬度、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性等指标反映[22-24]。由表1可知,经高压熟制后牦牛平滑肌的硬度最小;水浴熟制方式1 硬度居中;而水浴熟制方式2、蒸汽熟制牦牛平滑肌硬度较大,且二者间差异不显著(P＞0.05)。4种熟制方式处理后其内聚性差异均不显著(P＞0.05)。高压熟制后平滑肌的弹性显著大于其他3种熟制方式(P＜0.05)。4种熟制方式处理后牦牛平滑肌的胶着性和咀嚼性的变化趋势与硬度一致。总体来看,水浴熟制方式2和蒸汽熟制牦牛平滑肌的质构指标基本一致,差异不显著(P＞0.05)。在4种熟制方式中,高压熟制平滑肌的硬度、胶着性和咀嚼性均显著小于单独热处理组,表明高压处理可以显著改善牦牛平滑肌的硬度、胶着性和咀嚼性;而在单独热处理熟制方式中温度越高平滑肌的硬度、胶着性和咀嚼性越差,表明温度越高越不利于牦牛平滑肌硬度、胶着性和咀嚼性的保持。

表1 熟制方式对牦牛平滑肌质构的影响Table1 Effect of cooking methods on texture of yak smooth muscle

2.6 微观结构

水浴熟制方式1(图5-A)处理后牦牛平滑肌的肌束膜和肌纤维间的间隙较大,肌纤维和肌束膜受热收缩明显;而水浴熟制方式2(图5-B)、蒸汽熟制(图5-C)处理后牦牛平滑肌的肌束膜和肌纤维边界清楚,肌束膜膨胀存在于肌纤维之间,肌纤维有明显裂痕;高压熟制(图5-D)后,其肌纤维中的白色裂痕较多,表明肌纤维断裂较其他3种熟制方式严重。由于肌肉是由肌内膜将若干条肌纤维包裹形成肌束,肌束膜将不同的肌束分开,最后由肌外膜将肌束包裹形成肌肉[25],肌纤维和肌束膜会因受热和压力而收缩,当热和压力进一步增大时肌束膜中的胶原蛋白会变成明胶吸水膨胀,在一定程度上抵消肌纤维的收缩[26],进而导致不同熟制方式下牦牛平滑肌微观结构的变化。此结果也验证了不同熟制方式下牦牛平滑肌热收缩率、剪切力和质构的变化。

3 讨论

熟制是肉制品加工的主要工序之一,不同熟制方式对产品品质具有显著的影响[7,19]。在肉制品的熟制过程中,加热温度、加热时间、加热介质和压力[6,10,15]均可能引发肌肉结构或肌肉蛋白质发生一系列变化,如蛋白质会变性、降解,可溶性物质溶解,组织结构收缩、变形等[27-29],进而引起肉制品品质相应的变化。

本研究结果表明,同一熟制介质条件下温度越高牦牛平滑肌的胶原蛋白含量越低,蒸煮损失和热收缩率越大,这与常海军[15]报道的不同加工条件下牛肉的品质变化规律一致,究其原因,可能是熟制温度越高,肌肉蛋白变性越严重,进而导致了肌肉的持水性降低以及收缩增加。孟祥忍等[30]研究表明牛肉在60℃和65℃低温加热条件下,其组织结构较为松散,肌束膜与肌纤维分离度较小,随着加热温度升高,牛肉中肌纤维和肌膜会进一步发生热收缩,肌束膜紧密包裹肌纤维,肌肉组织变得致密,这与本研究结果一致。此外,邹良亮等[31]发现在121℃条件下加热15 min,牛背最长肌的肌浆蛋白和肌原纤维蛋白含量分别下降了86.9%和89.88%;康怀彬等[32]指出牛肉蛋白中离子键和氢键的含量会随加热温度的升高而显著下降,疏水相互作用和二硫键含量显著升高;这些研究结果均表明熟制使肌肉蛋白发生了变性,进而导致其食用品质发生相应的变化。本研究结果表明,在高压熟制方式下牦牛平滑肌的剪切力、硬度和咀嚼性均最小,表明高压处理会使肌肉的剪切力和质构降低,提高肉品的食用品质。靳烨等[7]研究表明高压处理可显著降低牛肉的剪切力,与本研究结果一致。熟制过程中肉品质的形成是一个综合的过程,熟制方式对肉品质的影响一方面引发肌肉蛋白变性,进而影响肌肉持水力的变化[33];另一方面引起肌肉组织结构的变化,在热作用下肌肉收缩导致其质构变化,这些作用相互促进、相互影响,形成了熟制品特殊的食用品质。

总体来看,熟制方式对平滑肌食用品质和微观结构的影响较大,这主要是由于温度不同,肌肉蛋白的变性程度不同;加热介质不同,肌肉中蛋白质与介质的相互作用不同;在压力作用下,肌纤维断裂程度增加。这些因素的相互作用形成了牦牛平滑肌不同的食用品质。本研究从食用品质和组织结构变化的角度,探讨了牦牛平滑肌在不同熟制方式下的品质变化,但未对在不同熟制条件下平滑肌肌纤维蛋白和胶原蛋白的状态和变性程度作深入探讨,这将是后续研究的重点。

4 结论

本研究结果表明,不同熟制方式下牦牛平滑肌的品质变化差异显著,水浴熟制方式1(80℃、60 min)和蒸汽熟制下牦牛平滑肌的蒸煮损失较小,而剪切力较大;水浴熟制方式2(100℃、60 min)和蒸汽熟制下其蒸煮损失和热收缩率均较大、质构较差;高压熟制后其剪切力较小、质构较好。牦牛平滑肌在不同熟制方式下组织结构的变化支持了其食用品质的变化。综上所述,高压熟制(0.20 MPa、10 min)方式下熟制牦牛平滑肌的品质较好,且适当缩短熟制时间有利于品质的提升。