肉类嫩化原理及方法

肉类嫩化原理及方法肉的嫩度是肉类最重要的感官品质之一，它在很大程度上决定了消费者对肉类食品的消费。因此，国内外学者在最近的二三十年里一直致力于肉类嫩化的技术，并已取得大量成果。影响肉类嫩度的因素有很多，其中主要包括宰前因素（品种，年龄，性别，年龄生产用途，是否经肥育）和宰后因素（成熟情况，是否添加外源蛋白酶，电刺激等）。常见的肉类嫩化方法包括以下几种：一、物理嫩化法1.低温吊挂自动排酸法肌纤维的肌小节连结状态对嫩度有影响,肌节越长或断裂,则肉就越嫩。拉伸嫩化即将屠宰后胴体吊挂,借本身重力作用,根据不同的吊挂方式使相应部分肌肉肌节拉长,使肉嫩化,传统为后腿吊挂。试验表明骨盆吊挂效果较好,但肉体悬挂需在冷藏情况下应用,并且损失大、损耗多,还易受嗜冷微生物的侵扰。加之,冷库费用高,带来一定经济损失。2.电刺激嫩化法电刺激是采用探针或电极,利用电流对放血完全的胴体进行刺激的一种方法。利用电刺激提高嫩度最早始于1949年，美国本杰明•富兰克林发现电击昏的火鸡“异常的嫩”。这主要是因为电刺激加速了胴体的糖酵解反应,使动物胴体在较高温度下获得较低的ｐH值。有效减少了能诱发冷收缩产生ｐH值/温度出现的几率。应用时,有人建议电刺激与快速冷却相接合,使肌肉产生过强或过弱的收缩,提高嫩度。而在电压上各国研究差异较大,美国采用3000～6000Ｖ,日本采用35～50Ｖ,瑞典采用5～500Ｖ。目前倾向于采用低电压进行电刺激。由于电刺激这一技术本身具有一定的难度及危险性,在我国工厂中未能推广。3.机械嫩化法利用机械力的作用使肉嫩化,根据作用方式不同可分为滚揉嫩化法,绞碎嫩化法,再成型嫩化法。滚揉嫩化法分为按摩(messaging)与滚打(tumbling)破坏肌纤维,提高嫩度,滚打赋予肌肉块冲击力,利用滚筒旋转,使肉块由筒的上方落至下方,或利用轴上装有叶片打击肉块,此方法在欧洲肉品加工业中普遍采用处理较坚实的肉类,许多滚筒装备有真空系统,减低空气导入及增加腌渍液的扩散,按摩是一种比较温和的作用,以摩擦力抽出牛肉块中盐溶蛋白质,它是将肉块置于槽中利用旋转混合单元强迫肌肉块互相磨擦及与桶壁互相磨擦。绞碎嫩化。仅适用于灌肠、香肠类制品。再成型嫩化即为重组嫩化,即将肉粒减小为颗粒或改变其形态,用食盐、磷酸盐混合搅匀再成形而成。此方法可利用嫩度较差的肉,适用于各类肉,但较耗时耗能。4.声波嫩化法此方法是90年代同long提出的一种与其它嫩化原理不同的全新嫩化技术。它利用炸药在水中引爆,产生声波,声波在水中传递至肉时,由于声耦作用,肉受迫振动,肉快速的压缩和收张使肌肉结构破坏,肉得以嫩化。此过程以秒计,肉嫩化效果明显,不影响其营养和风味。由于声波嫩化具有的高效性、瞬时性及生产中低运行成本及原料的低选择性使得此项技术具有广阔的应用前景。5.冷冻嫩化处理冷冻能够提高肉的嫩度(Winger和Fennemn,1976),一方面是由于冷冻对肌纤维的破坏作用及对结缔组织的破坏和拉伸作用。组织学检查表明,嫩度的增加与肌纤维间冰的形成呈正比(Hiner等,1945)。如果解冻之后立即烹饪,冷冻的嫩化效果往往不一致(Smith等,1968)。这可能是由于冷冻温度和速度不一致(Hankins和Hiner,1940;Hiner等,1945)。此外,最近的研究还发现,液氮冻结对控制肌节缩短有效(Koohmaraie等,1998),这也可能是肉嫩度得以改善的一个原因。对冷冻法嫩化肉的研究,主要集中在对肥臀羊(callipygelamb)肉的嫩度改善方面。研究发现,将肉于成熟之前进行一定时间的冷冻处理,可以大幅度降低肥臀羊(callipygelamb)肉中的CDP抑制剂活性,结合解冻之后一定时间的成熟嫩化,可以显著降低肉的剪切力值,肉的感官嫩度明显改善,其效果比单独成熟处理的效果好得多(Duckett等,1997,1998)。研究还表明,于成熟前进行冷冻处理对成熟没有影响,而且对解冻和加工引起的失重也没有影响(Stuby等,1995)。但有人发现,牛肉冷冻后经解冻再放置肉色变暗,影响消费者对冷冻处理牛肉的接受性(Moore等,1993)。关于冷冻处理的工艺参数,专门的研究报道资料不多,一般试验结果是在-70℃以下的温度条件下取得的,冷冻有效时间为4天以上,但延长冷冻时间,嫩度大的肉比例还上升。6.超高压嫩化法高压嫩化(1ＭＰａ～10ＭＰａ)具有嫩化效果明显、作用均一等优点,不仅合乎卫生条件(处理前进行真空包装),不会增加微生物污染的机会,而且可以起到杀菌作用,风味也明显改善。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10min,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-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-肌动蛋白,再解离为球状Ｇ-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组织结构变化的主要原因,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。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100ＭＰａ、2min处理可得到鲜美软化易消化的肉食品[1]。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。二、化学嫩化法1.多聚磷酸盐嫩化法磷酸盐是肉制品加工中常用的品质改良剂，在肉制品中可以起到增加产品保水性，改善肉的乳化能力和微观结构，抑制肉中脂肪的氧化等作用。磷酸盐具有缓冲作用,使溶液呈碱性,添加至肉中,使肉的pH值向碱性方向偏移至7.2～7.6,可以结合二价金属离子如Zn2+，Ca2+,Mg2＋肌肉中与蛋白质结合的离子失去,肌肉网状结构遭破坏,内部亲水基团外露,提高了持水性。目前常用的有焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠等。复合磷酸盐对肉制品的作用优于单一磷酸盐,当聚磷酸钠、焦磷酸钠、偏磷酸钠以2∶2∶1添加04%时,效果最佳。2.有机酸嫩化法在酸性溶液中浸渍,如醋酸或乳酸,是传统的嫩化及增加风味的方法。酸浸渍处理降低了肉的机械抵抗力,包括那些结缔组织含量高的组织。用于肉类嫩化的有机酸主要有醋酸、柠檬酸和乳酸,采用的嫩化方法有浸渍法和注射法。由于外源酸的渗透缓慢,有机酸浸渍处理达到充分浸渍的时间长,嫩化过程较缓慢,而有机酸的注射则可使酸溶液较快的扩散而加快嫩化速度。三、生物嫩化法1.蛋白酶嫩化法利用各种植物和微生物来源的蛋白酶类可以有效嫩化粗糙的肌肉组织和结缔组织，常用的植物来源的蛋白酶包括木瓜蛋白酶，无花果蛋白酶，猕猴桃蛋白酶等，微生物来源的主要包括黑曲霉蛋白酶，枯草蛋白酶，米曲蛋白酶，根酶蛋白酶等。通常蛋白酶是采用拌料，注射和浸渍的方法加入肉中。市场销售的嫩肉粉的主要有效成分即为木瓜蛋白酶。但在应用蛋白酶嫩化肉类时有一点需要注意，多数蛋白酶对肉类蛋白的水解作用都很强烈，并且同时作用于肌肉组织和结缔组织，因此，需控制好蛋白酶作用于肉类的时间和用量，防止嫩化过度，造成不良口感。2.激活内源蛋白酶嫩化法在肌肉中主要有两类蛋白酶对肉类的嫩化起作用，即钙激活酶系统和组织蛋白酶，钙激活酶包括μ－钙激活酶（calpain），m－钙激活酶以及钙激活酶抑制因子（calpastatin）。动物屠宰后在成熟过程中，钙激活酶作用于肌原纤维Z盘，使Z盘崩解肌原纤维易于破碎。在肉尸僵过程中，随着ATP的消耗，肌质网小泡体内积蓄的钙离子被释放出，激活了钙激活酶，分解肌原纤维蛋白促进肉类嫩化。在正常情况下，肌肉中的钙离子浓度只能够激活μ－钙激活酶，如要激活m－钙激活酶则需要添加外源钙离子。通过宰后注射CaCl2嫩化牛肉和鸡胸肉的是近些年来肉类嫩化领域研究的热点。当嫩化达到一定程度后，就会激活钙激活酶抑制因子，从而抑制钙激活酶对肌肉的嫩化作用，因此，钙盐注射并不会造成肌肉过度嫩化。而且，可以增加肉类中钙离子的含量，防止因钙摄入不足而造成的营养疾病。国内外牛肉嫩化技术目前，中国已成为世界上第二大牛肉生产国，养牛业虽然发展迅速，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，而目前国内牛肉生产从品种、饲养到屠宰、加工包装等，都不能满足消费者对质量的要求。现在市场和许多大饭店，对肥牛的需求量越来越大，而嫩度是肥牛的一个非常关键的指标，如果嫩度不好，也就不能称其为肥牛。国外已经在肉类工业化加工中使用许多嫩化技术，而我国在这方面还非常欠缺，以下介绍几种国内外研究可行的牛肉嫩化方法。1低温吊挂自动排酸成熟该方法是将胴体后腿朝上，挂在10℃以下的低温库中进行自动排酸，自然完成宰后肉的僵直、解僵和成熟过程。这种方法是目前我国高档牛肉生产的主要方法。但也存在着占用冷库时间长、耗能大、易氧化、干耗高、易受嗜冷性细菌污染、费用高、效率低等缺点。2机械嫩化法此法是利用机械外力将肌节拉长，并使肌膜等结缔组织受到外力的冲击而变得松散破碎，最终使肉变得柔软。常用的方法是：机械滚揉法，此法是把经过腌制的肉块采用机械的方法进行翻滚，肉体表面形成黏液，从而增加了肉的嫩度；重组嫩化法：即将嫩度低的肉用切片机切片再混合食盐及磷酸盐，直至肉片产生黏度为止，抽取的肌肉中的蛋白使肉片黏在一起，起到改善嫩度的目的。这种方法结合腌制等工序就能进一步提高肉的嫩度，增加肉的持水性和改善肉品的质量。此法常用于西式肉制品加工中。3电刺激嫩化法电刺激是家畜屠宰放血后，在一定的电压电流下，对胴体进行通电，改善肉的嫩度，防止寒冷收缩。根据法国的资料介绍，刺激后的牛肉可提高嫩度15%～16%。电刺激的应用减少了胴体冷却和成熟所用时间，同时节省了胴体吊挂冷却成熟所占用的空间，为企业带来显著经济效益。4高压嫩化法高压嫩化（1MPa～10MPa）具有嫩化效果明显、作用均一等优点，不仅合乎卫生条件（处理前进行真空包装），不会增加微生物污染的机会，而且可以起到杀菌作用，风味也明显改善。这种嫩化方法在国内应用较少，是一种较新的嫩化技术。其工序是先将肉进行真空包装，在高压下处理10分钟即可提高肉的嫩度，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。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。在宰前10～30分钟注入蛋卤酶制剂，用量为体质量的2%～5%，将木瓜蛋白酶以氧化态注入静脉血液，可避免动物应激。宰后注射活性为1.6×104单位的酶剂，以肉重的0.2%～0.5%的用量，进行嫩化处理。