肉嫩度形成的基礎(chǔ)
肉的嫩度是肉類最重要的感官品質(zhì)之一，在很大程度上決定了消費者對肉類食品的消費。肉的嫩度是指肉易切割的程度，國際標準單位為N/cm2，以剪切力表示。嫩度的口感主要以咬開、咀嚼的難易程度和咀嚼后的殘渣量描述。影響肉嫩度的因素可分為宰前和宰后因素。屠宰前嫩度主要由肌肉組織成分及肌肉纖維結(jié)構(gòu)特點決定。宰后的尸僵和熟化過程改變肌肉物質(zhì)組成從而影響肉嫩度。肌肉的化學組成是肉嫩度的物質(zhì)基礎(chǔ)。肌肉的大致化學組成為：水分60％ 蛋白質(zhì)20％ 脂質(zhì)15％ 礦物質(zhì)4％ 碳水化合物1％；肉中的脂質(zhì)主要以甘油三酯及微量的磷脂形式存在。
肉品嫩化理論
宰后畜禽肉伴隨著僵直、解僵、成熟和腐敗等一系列生理生化變化過程，可引起膠原蛋白含量、蛋白溶解度、肌肉短縮程度及成熟過程中結(jié)構(gòu)蛋白的變化，使肉品保水性、色澤、嫩度等受到影響。當前研究表明，參與宰后肌肉蛋白質(zhì)降解的蛋白酶中以鈣蛋白酶起主要作用。鈣蛋白酶可降解肌原纖維中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，包括伴肌動蛋白、肌聯(lián)蛋白、肌鈣蛋白-T和肌間線蛋白等，它們可破壞肌肉超微結(jié)構(gòu)、促進肌原纖維小片化、改善肌肉嫩度。鈣蛋白酶嫩化作用途徑為（圖1）：1）鈣蛋白酶降解肌球蛋白與肌動蛋白、弱化粗絲與Z線的相互作用，破壞I帶與Z線的結(jié)合力，使纖維變?nèi)趸驍嗔眩?）鈣蛋白酶水解肋節(jié)、肌間線蛋白后，肌纖維有序結(jié)構(gòu)、肌纖維與外周或肌纖維之間的完整性被破壞；3）鈣蛋白酶降解 類原肌球蛋白，弱化粗絲和細絲之間的鍵合，刺激肉品解僵；4）促進肌鈣蛋白中原肌球蛋白結(jié)合亞基Tn-T的降解，弱化細絲結(jié)構(gòu)，提高嫩度。
圖1 鈣蛋白酶嫩化途徑
物理法嫩化及機理
1.傳統(tǒng)物理法嫩化
電刺激多用于大型動物（牛、羊、鹿等），可加快三磷酸腺苷（ATP）降解與糖原分解速率、pH值下降，冷加工后可防止肌節(jié)縮短（冷收縮）；電刺激引起溶酶體水解酶的釋放，可破壞肌肉組織，加快蛋白水解，使肉質(zhì)變嫩。水分灌注技術(shù)（如Ca2＋溶液注射技術(shù)）亦能有效改善肉品嫩度及多汁性[7]。機械嫩化法則是通過對肉進行柔和切割，破壞肌間結(jié)締組織和肌纖維細胞以增強嫩度。尸僵時肉品嫩度與肌肉收縮程度密切相關(guān)，傳統(tǒng)嫩度拉伸技術(shù)可通過施加與收縮張力相反的力，提高肌原纖維小片化指數(shù)，阻止肌節(jié)縮短，但也可能引起肌肉破壞和嫩化。
2.新興物理法嫩化
新興物理技術(shù)主要是通過對肌肉結(jié)構(gòu)的物理破壞、增強蛋白水解與加快成熟進程、促進肌肉相關(guān)蛋白的變性與溶解，以達到嫩化目的。
2.1 高壓加工技術(shù)
高壓加工技術(shù)是一種通過液體介質(zhì)對產(chǎn)品施加靜電壓力的技術(shù)，高壓應用時會發(fā)生絕緣增熱現(xiàn)象（大氣受到壓縮而升溫且無熱量損失），高壓加工技術(shù)嫩化效果與宰后肉所處狀態(tài)密切相關(guān)。
2.2 沖擊波加工技術(shù)
沖擊波又稱流體動力學壓力，可于毫秒內(nèi)瞬間產(chǎn)生高達1GPa的壓力波，通常以水為液體介質(zhì)對肉品進行施壓。肌肉由質(zhì)量分數(shù)75%的水分構(gòu)成，沖擊波可在流體（如水）中傳播，同時產(chǎn)生與水相匹配的機械阻抗，從而產(chǎn)生“破裂效應”。
圖2 沖擊波嫩化肉品示意圖
2.3 超聲波嫩化
超聲是一種基于聲能的非熱技術(shù)，聲波在高、低壓之間傳播產(chǎn)生微小氣泡并使氣泡逐漸增大，直至它們破裂形成空化現(xiàn)象，超聲空化效應引起的氣泡聚集于肉塊表面，爆裂后形成微射流，沖蝕表層，形成裂縫；空化氣泡成核過程中崩塌可產(chǎn)生沖擊波，連續(xù)的能量輸出引起液體介質(zhì)湍流；超聲機械效應對肉塊具有機械破壞作用；液體介質(zhì)超聲后可產(chǎn)生自由基，影響肉塊組織及內(nèi)部蛋白。此外，空化作用還會引起分子破裂、誘導自由基形成并加速化學反應、促進蛋白氧化、引起二硫鍵交聯(lián)和蛋白聚集物的形成，從而影響蛋白溶解度，宏觀上表現(xiàn)為肉質(zhì)變硬，需合理控制超聲時間及強度，避免過多的自由基形成，從而影響肉品嫩度。
圖3 超聲波作用肉塊示意圖
圖4 超聲波嫩化肉品機理
2.4 脈沖電場嫩化
脈沖電場通過在兩個電極之間以直流電壓脈沖形成電場，其作為改善食品結(jié)構(gòu)及生物活性的綠色新型非熱技術(shù)，亦可用于肉類嫩化。肉品組織由于細胞尺寸大，一般不需要高強度電場，形成孔徑的電場強度約在1～10 kV/cm范圍內(nèi)。肉品成熟前對肌肉進行脈沖電場處理，可通過提高細胞膜通透性致使細胞器釋放Ca2＋、鈣激活蛋白酶，從而促進肉的嫩化；宰后成熟的嫩化也得益于脈沖電場對蛋白的水解，其余因素如溶酶體組織蛋白酶的釋放、僵直前肌肉中Ca2＋釋放引起的糖酵解加速及肌肉的物理性破壞也可能對肉品嫩度的提高有一定的貢獻。
圖5 脈沖電場嫩化肉品相關(guān)脈沖參數(shù)應用導圖
展望
新興嫩化技術(shù)能否獲得最佳利用，還需針對不同胴體肌肉、不同市場（食品服務(wù)行業(yè)、鮮品、出口品）、不同消費群體喜好進行不斷地調(diào)整。過往研究表明，消費者愿意為有保證的嫩化肉多付費，因此，這些新興技術(shù)可引起人們的興趣，它們在工業(yè)上的實施將取決于經(jīng)營者的創(chuàng)新意愿、技術(shù)資本、運營成本與投資-效益價值。
文章轉(zhuǎn)載于《食品風味感知創(chuàng)新》公眾號，如有侵權(quán)，聯(lián)系立刪。
圖1 鈣蛋白酶嫩化途徑物理法嫩化及機理1.傳統(tǒng)物理法嫩化電刺激多用于大型動物（牛、羊、鹿等），可加快三磷酸腺苷（ATP）降解與糖原分解速率、pH值下降，冷加工后可防止肌節(jié)縮短（冷收縮）；電刺激引起溶酶體水解酶的釋放，可破壞肌肉組織，加快蛋白水解，使肉質(zhì)變嫩。水分灌注技術(shù)（如Ca2＋溶液注射技術(shù)）亦能有效改善肉品嫩度及多汁性[7]。機械嫩化法則是通過對肉進行柔和切割，破壞肌間結(jié)締組織和肌纖維細胞以增強嫩度。尸僵時肉品嫩度與肌肉收縮程度密切相關(guān)，傳統(tǒng)嫩度拉伸技術(shù)可通過施加與收縮張力相反的力，提高肌原纖維小片化指數(shù)，阻止肌節(jié)縮短，但也可能引起肌肉破壞和嫩化。2.新興物理法嫩化新興物理技術(shù)主要是通過對肌肉結(jié)構(gòu)的物理破壞、增強蛋白水解與加快成熟進程、促進肌肉相關(guān)蛋白的變性與溶解，以達到嫩化目的。2.1 高壓加工技術(shù)高壓加工技術(shù)是一種通過液體介質(zhì)對產(chǎn)品施加靜電壓力的技術(shù)，高壓應用時會發(fā)生絕緣增熱現(xiàn)象（大氣受到壓縮而升溫且無熱量損失），高壓加工技術(shù)嫩化效果與宰后肉所處狀態(tài)密切相關(guān)。2.2 沖擊波加工技術(shù)沖擊波又稱流體動力學壓力，可于毫秒內(nèi)瞬間產(chǎn)生高達1GPa的壓力波，通常以水為液體介質(zhì)對肉品進行施壓。肌肉由質(zhì)量分數(shù)75%的水分構(gòu)成，沖擊波可在流體（如水）中傳播，同時產(chǎn)生與水相匹配的機械阻抗，從而產(chǎn)生“破裂效應”。
圖2 沖擊波嫩化肉品示意圖2.3 超聲波嫩化超聲是一種基于聲能的非熱技術(shù)，聲波在高、低壓之間傳播產(chǎn)生微小氣泡并使氣泡逐漸增大，直至它們破裂形成空化現(xiàn)象，超聲空化效應引起的氣泡聚集于肉塊表面，爆裂后形成微射流，沖蝕表層，形成裂縫；空化氣泡成核過程中崩塌可產(chǎn)生沖擊波，連續(xù)的能量輸出引起液體介質(zhì)湍流；超聲機械效應對肉塊具有機械破壞作用；液體介質(zhì)超聲后可產(chǎn)生自由基，影響肉塊組織及內(nèi)部蛋白。此外，空化作用還會引起分子破裂、誘導自由基形成并加速化學反應、促進蛋白氧化、引起二硫鍵交聯(lián)和蛋白聚集物的形成，從而影響蛋白溶解度，宏觀上表現(xiàn)為肉質(zhì)變硬，需合理控制超聲時間及強度，避免過多的自由基形成，從而影響肉品嫩度。
圖3 超聲波作用肉塊示意圖
圖4 超聲波嫩化肉品機理2.4 脈沖電場嫩化脈沖電場通過在兩個電極之間以直流電壓脈沖形成電場，其作為改善食品結(jié)構(gòu)及生物活性的綠色新型非熱技術(shù)，亦可用于肉類嫩化。肉品組織由于細胞尺寸大，一般不需要高強度電場，形成孔徑的電場強度約在1～10 kV/cm范圍內(nèi)。肉品成熟前對肌肉進行脈沖電場處理，可通過提高細胞膜通透性致使細胞器釋放Ca2＋、鈣激活蛋白酶，從而促進肉的嫩化；宰后成熟的嫩化也得益于脈沖電場對蛋白的水解，其余因素如溶酶體組織蛋白酶的釋放、僵直前肌肉中Ca2＋釋放引起的糖酵解加速及肌肉的物理性破壞也可能對肉品嫩度的提高有一定的貢獻。
圖5 脈沖電場嫩化肉品相關(guān)脈沖參數(shù)應用導圖展望新興嫩化技術(shù)能否獲得最佳利用，還需針對不同胴體肌肉、不同市場（食品服務(wù)行業(yè)、鮮品、出口品）、不同消費群體喜好進行不斷地調(diào)整。過往研究表明，消費者愿意為有保證的嫩化肉多付費，因此，這些新興技術(shù)可引起人們的興趣，它們在工業(yè)上的實施將取決于經(jīng)營者的創(chuàng)新意愿、技術(shù)資本、運營成本與投資-效益價值。文章轉(zhuǎn)載于《食品風味感知創(chuàng)新》公眾號，如有侵權(quán)，聯(lián)系立刪。
