牛肉嫩化 技术的研究

58 Heilongjiang Journal of Animal Science and Veterinary Medicine 黑龙江畜牧兽医2002年第9期 牛 肉 嫩 化 技 术 的 研 究 孔保华，刁新平 (东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030) 中图分类号：$823．8 5 文献标识码：A 文章编号：1004—7034(2002)09～0058～02 目前，中国已成为世界上第二牛肉生产大国，人均牛肉占 拉长，并使肌膜等结缔组织受到外力的冲击而变得松散破碎， 有量从 1980年的1．47 kg上升到 1998年的6．6 kg。我国养牛 最终使肉变得柔软。常用的方法是(1)机械滚揉法。此法是把 业虽然发展迅速，但牛肉的品质，特别是肉的嫩度较差，加工水 经过腌制的肉块采用机械的方法进行翻滚、肉体面形成黏 平较低，这在一定程度上限制 了养牛业的发展，而 目前国内牛 液，从而增加了肉的嫩度。(2)重组嫩化法。即将嫩度低的肉 肉生产从品种、饲养到屠宰、JJn3：包装等，都不能满足消费者对 用切片机切片再混合食盐及磷酸盐，直至 肉片产生粘度为止， 质量的。在跨入 21世纪及加人世界贸易组织(WTO)之 抽取的肌肉 中的蛋 白使 肉片黏在 一起，起到 改善嫩度 的 目 际，我国牛肉生产面临新的挑战。影响肉品质的因素很多，其 的⋯。这种方法结合腌制和斩拌等工序就能进一步提高肉的 中宰前因素如动物的种类、年龄、品种等对肉的品质影响最大， 嫩度，增加肉品的持水性和改善肉品的质量。此法常用于西式 但这些因素受 自然条件、品种资源和经济状况等多种因素制 肉制品加工中。 约，难以改变。现在市场和许多大饭店，对肥牛的需求量越来 3 电刺激嫩化法 越大，而嫩度是肥牛的一个非常关键的指标，如果嫩度不好，也 电刺激是家畜屠宰放血后，在一定的电压电流下，对胴体 就不能称其为肥牛。因而提高牛肉品质和开发牛肉系列产品 进行通电，从而达到改善肉质提高嫩度的目的。电刺激可改善 是肉类工业发展急待解决的问题。为了提高肉品的嫩度，研究 肉的嫩度，防止寒冷收缩。根据法国的资料介绍，刺激后的牛 人员一直在进行着不懈的努力，探讨宰后成熟的嫩化机制及不 肉可提 高嫩度15％～16％。刺激 后 的 肉类 在 肉温 降低 到 同的嫩化处理方式，并己取得了很大进展。 1O℃ 以下之前，pH值可降低到 6．0以下，防止寒冷收缩，为实 肉的嫩度由肌肉组织、结缔组织与脂肪组织的分布情况、 现热剔骨创造了前提条件 2。。 分布数量及这些组织的理化性状等因素决定。具体地讲，影响 电刺激可促进肌肉嫩化的机理基本可以概括三条理论来 肉嫩度的因素包括来源动物的种类、品种、年龄、性别、生产用 解释：①电刺激加快尸僵过程，减少了冷收缩，这一点是由于电 途、营养状况等外在因素，组织蛋白酶活性、肉的 pH值、温度、 刺激加快了肌 肉中 ATP的降解，促进糖 原分解速度，使胴体 肌断裂指数、肌间脂肪分布、肌纤维类型等内在因素等。 pH值很快下降到 6以下，这时再对牛、羊 肉进行冷加工，就可 国外已经在肉类工业化加工中使用许多嫩化技术，而我国 防止冷收缩，提高肉的嫩度。②电刺激激发强烈的收缩，使肌 在这方面还非常欠缺。值得一提的是在改善肉质方面不能一 原纤维断裂，肌原纤维间的结构松弛，可以容纳更多的水分，使 味地模仿国外，应依据本国国情研究出适合我国肉类的嫩化工 肉的嫩度增加。③ 电刺激使肉的 pH值下降，还会促进酸性蛋 艺，这是因为牛的种类不同。所有这些都必须以肉嫩化机制的 白酶的活性，蛋白酶分解蛋白质，大分子分解为小分子，使嫩度 基本理论为基础。以下介绍儿种国内外研究可行的几种牛肉 增加。屠宰后的机体用电流刺激可以加快生化反应过程和 pH 嫩化方法。 值的下降速度，促进尸僵过程的进行。近 2O年来人们对电刺 1 低温吊挂自动排酸成熟 激的应用不仅是为了改善肉的质量，而且也是为了解决现代化 该方法是将动物胴体后腿朝上，挂在 1O℃以下的低温库 肉类冷加工中出现的实际问题。生产实践中，要求屠宰后的牛 中进行自动排酸，自然完成宰后肉的僵直、解僵和成熟过程。 羊胴体在24 h以内，肉体中心温度降低到7℃以下，必须以相 因为低温不利于微生物的生长，所以一般要求放置在低温条件 当快的速度冷却，然而快速冷却易产生肌肉寒冷收缩现象，损 下。吊挂不同的部位，相应拉伸的肌肉不同，效果不同。传统 害了肉的嫩度 J。实际证明，当死后肌肉的 pH值迅速降低到 的吊挂方法是后腿吊挂，可使背最长肌、半腱肌和半膜肌的肌 6以下，就可以防止产生冷收缩。而电刺激可以加快肌肉中的 节拉长，腰大肌 的肌节缩短。实验表明骨盆吊挂嫩化效果最 生物化学反应，迅速生成乳酸，使 pH值下降。电刺激的应用 好。但实验也表明并非肌节拉伸越长嫩度越大，当超过一定限 减少胴体冷却和成熟所用时间。同时节省了胴体吊挂冷却成 度，嫩化作用反而减小⋯。综合来说这种方法是 目前我国高档 熟所占用的空间，为企业带来显著经济效益。 牛肉生产的主要方法。但也存在着占用冷库时间长、耗能大、 4 高压嫩化法 易氧化、干耗高、易受嗜冷性细菌污染、费用高、效率低等缺点。 高压嫩化(1 MPa--10 MPa)具有嫩化效果明显、作用均一 此法是利用机械外力将肌动蛋白和肌球蛋白分离，使肌节 等优点，不仅合乎卫生条件(处理前进行真空包装)，不会增加 2 机捌l嫩化法 微生物污染的机会，而且可以起到杀菌作用，风味也明显改善。 收稿日期：2002一O1～17 作者简介：孔保华(1963一)，女，山西太原人，教授，博士，从事 肉类加 工方面研 究；刁新平 (1963一)，男，山西洪涧人，副教授 ， 硕士，从事饲料与动物营养方面研究． 这种嫩化方法在国内应用较少，是一种较新的嫩化技术。其原 理是：(1)机械作用即在高压作用下使肌肉体积收缩，肌膜和肌 原纤维破裂，肌动蛋白和肌球蛋白之间发生一定错位，造成肌 肉结构松散而提高肉质嫩度，起到嫩化效果。(2)蛋白酶的水 解作用利用高压的作用使肌肉中溶酶体破裂，释放组织蛋白 维普资讯 http://www.cqvip.com 牛内嫩化技术的研究 一孔保华 Heilongjiang Journal of Animal Science and Veterinary Medicine 59 酶，同时由于高压下肌质网的破坏导致 ca2 浓度升高，激活钙 激活酶系统，利用酶的作用达到嫩化的目的。 其工序是先将肉进行真空包装，在高压下处理 10 min，即 可提高肉的嫩度，可延长保质期。由于高压处理所需能耗较 低，且不会造成污染，有利于环境保护，还顺应了目前小包装分 割冷却肉的国际消费趋势，极具发展前景。然而投资较大对该 工艺的发展起到了限制作用。 研究表明高压会导致构成肌原纤维蛋白主体的 F一肌动 蛋白、肌球蛋白复合体(即肌动球蛋白)的解离及解离出的链状 F一肌动蛋白，再解离为球状 G一肌动蛋 白，使胶原纤维小活 化。可以认为蛋白质的空间结构的高压变化是上述 变化的主要原因，研究表明高压不仅使肌原纤维内部结构变化 而且还导致肌内周膜和肌外周膜剥离及肌原纤维间隙增大，促 使了肌肉嫩化‘4 J。 美国沃尔特·肯尼克研究所得的高压嫩化的方法是将原料 肉切块真空包装后经 100 MPa、2 min处理可得到鲜美软化易 消化的肉食 品【11。 由于高压处理所需的能耗相对较低，且不会造成空气污 染，因而有利于环境保护，这种方法还顺应了目前小包装分割 冷却肉的国际消费形式，极具发展前景。但由于其投资成本较 大限制了这项技术的普及化发展。 5 外源酶嫩化法 利用外源蛋白酶嫩化肉类常用的酶有木瓜蛋白酶、菠萝蛋 白酶、无花果蛋白酶等植物蛋白酶，枯草蛋白酶、米曲蛋白酶、 根酶蛋白酶及黑曲蛋白酶等细菌性蛋白酶。这些酶性质稳定， 分解能力强，而且可以对一般无法作用的弹性蛋白进行分解， 市场上许多嫩化剂就是这类产品。其使用方法有喷洒搅拌、浸 泡、注射、活体静脉注射和宰后大动脉注射泵注等 J。在宰前 10～30 min注入蛋卤酶制剂，用量为体质量的 2％～5％，将木 瓜蛋白酶以氧化态滔入静脉血液，可避免动物应激。宰后注射 活性为 1．6 X 10 单位的酶剂，以肉重的 0．2％～0．5％的用量， 进行嫩化处理。如不屠宰可由肾脏排 出。宰后在还原物质作 用下，使酶由氧化态转为有活性的还原态木瓜酶，对肉组织发 生嫩化作用。各种外源植物酶嫩化方法的共同缺点是嫩化不 均匀，不能取得理想的产品风味，并增加生产成本。尤其对肌 肉组织的破坏很大，使脏器的综合利用因而受到限制。由于大 多数的植物蛋 白酶对热的耐受性较高，一般 65～75"C的温度 下仍有很高的活性，有的在 90℃高温下仍具有嫩化作用，可应 用于加工熟制品中。 6 内源蛋白酶嫩化法 肌肉嫩度变化的反应是在多种酶的协同作用下完成的。 其中一个起主要作用的酶就是钙激活酶，因为只有它才能启动 肌原纤维蛋白的降解，破坏 z线，释放肌纤丝，从而引起其他蛋 白酶的作用，促进肌纤维的降解【6 J。 钙激活酶系位于肌原纤维 z盘附近及肌质网膜上，它在肌 浆中为半胱氨酸酶。钙激活酶是一种内切酶这个酶体系中主 要有三个成分‘6 J：钙激活酶 I(U—Calpain)，钙激活酶 II(m— Calpin)，钙激活酶抑制蛋白(Calpastatin)。在嫩化过程中钙激 活因子及其抑制剂的作用过程分为五个主要阶段：第一阶段为 ca 自肌浆网内释放出来，使 ca激活因子激活。活体肌细胞 的 Ca 贮存于肌浆网内。在尸僵过程 中，从肌浆网内释放出 来进入到细胞内，激活 ca激活因子。在 ca 浓度较低时，Ca 激活因子 I首先被激活。随着浓度的进一步升高，一部分 激活因子Ⅱ也被激活。所以，整个尸僵过程中，酶的活性是逐 渐增强的，同时 肉的酸度 也提高，pH值从 7降到最终 的 ． 5 C 。第二阶段 ca激活因子与其抑制剂结合，此过程受 pH值 影响极大，在 pH值升高时，二者的结合物占优势，这种形式中 的激活因子无活性。随着 pH值的降低，ca激活因子以活性形 式被释放出来，使肉嫩化。其余三个阶段 ca激活因子对蛋白 质的的分解作用。两种 ca(I、Ⅱ)激活因子有着相似的结构 和特性，它们具有特殊的性质，即：分解 自身、分解其抑制物、分 解结构蛋 白‘7 J。溶酶体组织蛋 白酶包括 B、D、H、L等形式。 位于溶酶体内，只有 当溶酶体膜破裂时，才被释放到细胞溶质 中发挥降解蛋白质的作用。其主要表现为：组织蛋 白酶 B、D 降解肌动蛋白和肌球蛋白：组织蛋 白酶 D还能降解粘性蛋白： 组织蛋白酶 I 能降解肌球蛋 白、肌动蛋白、a一辅肌动蛋白、肌 原蛋白一T和肌原蛋白：组织蛋白酶 H能降解肌球蛋白⋯。 7 基因工程嫩化方法 这种方法是利用生物工程对动物 内的肌肉生长发育基因 进行调控，通过基因获得嫩度好的肉，可从两个方面着手：一是 活体调控钙激活酶抑制蛋白的含量，从而降低肌肉中蛋白质的 代谢速度，增加肌肉中蛋白质的积存，提高瘦肉的生产量 ：而在 动物准备屠宰前则通过调控钙激活酶的活性来改善肌 肉的嗽 度。目前已完成了钙激活酶和钙激活酶抑制蛋白的基因克隆 和染色体定位，并正着手进行转基因动物的研究 5。 另一个途径是调控脂肪在畜体内的沉积顺序以达到改善 肉质的 目的。沉积在内肌周膜和肌内膜的脂肪是均匀地分布 于肌肉中，使肌肉呈大理石状，嫩度好、风味浓、多汁、口感好 ； 而皮下脂肪对肉的品质则没有任何益处，在肉加工中也很难利 用，价值很低。因此，改变或淡化畜体的脂肪沉积顺序，减少皮 下脂肪的产量具有相当的经济意义。 肉的嫩化方法是多种多样的，但有些嫩化机理还不清楚， 有待于进一步的研究。在生产中人们不单独使用一种嫩化方 法，常用几种方法综合使用以达良好的嫩化效果。 参考文献： [1] 胡铁军，晋艳曦．肉嫩化方法及机理[J]．中国畜产与食品，1999，6 (3)：138—140． [2] 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