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牛肉嫩化技术的研究进展

时间:2019-12-14牛羊肉产业网


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       牛肉营养价值高,味道鲜美,经常吃牛肉,可以补气养血,滋养益胃,利水消肿,强健肌肉和筋骨。在寒冬吃牛肉,可以暖胃。牛肉蛋白质含量一般在20%以上,高于羊肉和猪肉。而牛肉的脂肪含量较低,在10%左右。牛肉中还富含B族维生素,如维生素B6、维生素B12,并且牛肉中所含矿物质种类也较齐全,如钙、锌、铁等。牛肉嫩度是指肉进入口内进行咀嚼时所产生的感觉,其决定了肉的食用价值,它是由肌肉蛋白质分子之间的相互作用力、肌肉中结缔组织的分布、密度和性质等因素共同控制的。嫩度影响牛肉的质量以及消费者对牛肉及其制品的喜爱。本文就牛肉嫩化技术予以概述,并展望了其开发应用前景,旨在为牛肉食品的开发应用提供参考。


       一、影响牛肉嫩度的因素


       1.年龄对嫩度的影响

       牛肉在不同年龄的牛之间差异很大。一般来说,幼年牛肉嫩度比老年牛肉的嫩度高。尽管老年牛结缔组织含量降低,但肌肉的内源蛋白酶抑制剂活性较高,蛋白质分子间相互作用力增大,胶原纤维含量下降,在加热或酸碱条件下,胶原纤维发生收缩,肉的嫩度变小。因此,在正常情况下,老年牛肉的嫩度低于幼年牛肉的嫩度。


       2.基因型及生长环境

       牛的基因型会影响嫩度。不同品种牛的嫩度也会存在差别,但事实上环境因素也起到了很大作用,生长在野外或者经常放养的牛肉嫩度要低于圈养、很少放养的牛肉嫩度。肉的嫩度30%取决于基因型,而70%取决于其生长环境。不同品种牛肉的嫩度差别等于或者稍低于相同品种的嫩度差别。所有牛肉品种中46%的嫩度受基因型影响,54%受环境因素影响。由研究结果可知,环境因素对牛肉嫩度的影响要高于基因型对牛肉嫩度的影响,因此,在牛的养殖过程中,可以选用嫩度高的基因型牛以及在适宜环境下对牛进行饲养。


       3.烹调方法和加热温度

       通过改变牛肉的烹调方法和加热温度,可以提高牛肉的嫩度。当牛肉在烹饪过程中,采用煮、焖、烧等烹饪方法时,肉的嫩度要高于采用炒、炸、烤等方法。加热可以使蛋白质发生变性,从而影响嫩度。加热温度的差异也会对牛肉嫩度产生影响,通过实验,控制加热温度分别为60℃及68℃,其他条件不变,研究表明,加热温度为60℃的牛肉嫩度更高。此外,烹调大理石纹少的肌肉时间短,而烹调大理石纹多的肌肉时间长。当牛肉的中心温度在71~77℃时,达到最佳烹调温度,此时牛肉口感最好。


       4.胶原蛋白

       胶原蛋白是牛肉结缔组织的重要组成部分,对肉的嫩度影响较大。通常情况下,肌肉中含有较多胶原蛋白的嫩度反而低,老龄牛肌肉中含有的胶原蛋白比幼年牛肌肉中含有的胶原蛋白多,嫩度却低于幼年牛的肌肉嫩度。然而事实并非如此,实际上,胶原蛋白分子间的作用力大小决定了嫩度的高低。HillF(1991)根据年龄大小把牛分为三组,分别为幼、中、老年组,再测它们胶原蛋白含量,由研究结果得出,中年组胶原蛋白含量低于幼年与老年组。由此可知,总胶原蛋白含量与牛的年龄大小没有明显关联性,随着牛岁数的增长,胶原蛋白分子之间作用力增大,所以胶原蛋白结构更加牢固,导致肉的嫩度降低。


       二、牛肉嫩化的物理方法


       1.机械嫩化法

       指利用机械力使肉嫩化,其嫩化原理是通过外力,破坏肌纤维细胞及肌间结缔组织,分离肌动蛋白和肌球蛋白,使肉的结构被破坏,保水性与黏着性增加,从而提高肉的嫩度。机械嫩化法适用于嫩度低的肉,嫩化过程所需时间较长,可提高20%~50%的嫩度。其可以分为滚揉嫩化法、重组嫩化法等。滚揉嫩化法是先将肉块腌好,再进行滚揉,破坏肌纤维,从而增强牛肉的系水力,来提高嫩度。重组嫩化法是先把肉切成小肉块,然后与磷酸盐和食盐搅拌均匀至成型。


       2.超高压技术嫩化法

        在超高压情况下,牛肉的肌球蛋白与肌动蛋白之间的作用力减小,在环境温度20℃的情况下,增加压力可以使pH值上升,酸度增加使细胞膜中的结缔组织发生软化;同时,溶酶体在高压条件下发生破裂产生蛋白酶,导致肌纤维的结构蛋白被分解。在这两方面共同作用下,牛肉的嫩度增加。白艳红[15](2004)等研究了超高压下牛羊肌肉的感官特征、结构和剪切力大小,以及这些因素对牛羊肌肉的嫩化作用。研究表明,在超高压处理条件下,牛羊肌肉的剪切力都明显降低,超高压处理嫩化效果较好、作用均一,可以改善肉的风味、色泽。


       3.超声波嫩化法

       超声波嫩化目前研究较少,它是利用声波对浸入水中需要嫩化的肉产生作用力,造成肌纤维断裂,溶酶体破裂,导致可溶性蛋白浓度增加,组织结构发生改变。这个过程需要很短的时间就可以让肉快速嫩化。超声波嫩化法是一项新型技术,有安全、经济的优点,可以改善肉的口感、质构和持水力。


       4.电刺激嫩化法

       电刺激嫩化法的原理是利用电流对肉进行刺激,导致肌纤维结构被破裂,保水性增加,来提高肉的嫩度。电刺激加快了肉体内发生的糖酵解反应,使肉的pH值降低,促进蛋白质分解,使肉的嫩度提高。电刺激嫩化法具有简单、高效的优点,可以改善肉的外观、肉色以及口感。但由于电刺激嫩化法存在危险性,所以使用较少。


       三、牛肉嫩化的化学方法


       1.碳酸盐嫩化法

       所有碳酸盐包括碳酸钠及碳酸氢钠等,嫩化方法是将其配制成溶液(1%~2%),然后再注射到肉块中,或者将需要嫩化的肉块等放入溶液中。碳酸盐溶液通常是碱性的,它可以提高肉的pH值,破坏肉的结构,增强持水性,从而使嫩度增加,并改善肉制品的色泽等,但是也会造成部分营养流失。


       2.盐酸半胱氨酸嫩化法

       盐酸半胱氨酸的嫩化原理是通过打下酶分子活性基团的-SH基,使酶分子的结构被破坏,激活解胱酶系统,促进活性蛋白酶的释放,肌肉中的部分蛋白质被其水解,最终提高肉制品的嫩度。


       3.多聚磷酸盐嫩化法

       肉制品生产、加工中,加入多聚磷酸盐可以抑制脂肪氧化,增加肉的嫩度,使口感极佳,提高切片性和保水性。嫩化方法是将其配制成溶液,然后注射到肉块中。通常情况下添加量为0.125%~0.375%,少于0.5%。它的作用机理:多聚磷酸盐呈碱性,可提高肉的PH值;使肌球蛋白的溶解性增加;增大蛋白质静电斥力;促进肌动球蛋白解离。这种方法可以明显改善肉的质构。


       四、牛肉嫩化的生物方法


       1.内源蛋白酶

       内源蛋白酶包含钙激活酶与组织蛋白酶,钙激活酶的嫩化效果较好,是一种中性蛋白酶,性质稳定,存在于肌纤维Z盘附近及肌质网膜上。可以分解肌原纤维蛋白。其嫩化原理为:动物被屠宰后,肌浆网结构被破坏,钙离子浓度上升,激活钙激活酶,使z线发生裂解,释放肌丝,分解肌原纤维蛋白,破坏其结构,从而提高肉的嫩度。


       2.外源蛋白酶

       嫩化肉类的常用外源蛋白酶有植物性蛋白酶(无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶等)、微生物蛋白酶(根酶蛋白酶、米曲蛋白酶、枯草杆菌的碱性蛋白酶等)、动物性蛋白酶(胰蛋白酶)等几类。这些酶的性质稳定,其中植物性蛋白酶的嫩化效果较好。外源蛋白酶可以分解胶原和纤维蛋白,破坏空间结构,增加肉的保水性,从而使嫩度提高,可以改善肉制品的风味和口感。目前,木瓜蛋白酶是市场中的主要嫩化剂种类。其嫩化原理是通过使蛋白质分子发生水解,来改善牛肉的嫩度。并且,生姜蛋白酶由于其价格较低而引起国内外研究者的关注。也有从一些细菌和真菌中提取的酶,如枯草芽孢杆菌蛋白酶、链霉亲和素和水解蛋白酶等,这些酶中许多都具有水解蛋白质的功能,可以提高肉的嫩度。总的来说,外源蛋白酶具有安全、卫生的优点,可以改善牛肉的嫩度、口感以及减少营养价值的流失。


       3.激素嫩化法

       激素嫩化法的嫩化方法是在牛被屠宰之前,向身体内注射适量的激素类制剂例如肾上腺素、胰岛素等。通过注射激素,可以加快糖代谢速度,使肉中糖原和乳酸含量保持在较低水平,提高了肉的pH值,使肌球蛋白数量增加,提高肉的嫩度。


       五、展望


       牛肉具有很高的营养价值,其食物价值的好处受到越来越多人的重视。由于人们对牛肉品质的重视,牛肉嫩化也愈发重要。牛肉嫩化方法较多,但是一些嫩化方法并不适用于商业化生产,所以应当不断研究和完善;生产加工过程中需要从实际出发,确定合适嫩化方法,通过物理、生物、化学方面对肉的嫩化,提高牛肉价值,推进牛肉市场蓬勃发展,满足人们对牛肉口感和营养的需求。


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