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1、 肉品嫩化方法及超声波技术应用于肉品嫩化的研究进展 张坤 邹烨 王道营摘要：嫩度是肉品品质的重要指标之一，改善肉品嫩度一直是肉品科学的研究重点。根据近年来国内外肉品嫩化的研究情况，围绕超声波嫩化肉品的原理、主要影响因素及其与其他方法联合使用嫩化肉品的研究进展进行了综述，旨在为探究肉品嫩化机理，进一步提高肉品品质提供新的思路和理论指导。关键词：肉品嫩化;超声波;空化效应;原理;影响因素;肌原纤维蛋白： TS205 文献标志码： A ：1002-1302（2019）02-0033-05嫩度是影响肉制品营养、口感、风味和消化的重要因素之一1-2。它受许多因素的影响，其中宰后肉品的成熟和处理是改善肉品
2、质量的关键3;肉品中结缔组织的含量和性质与肌原纤维蛋白的结构和状态是影响肌肉嫩度的主要因素3-4，肌肉嫩度的变化也是组织蛋白酶、钙激活酶等多种酶协同作用的结果5-9。超声波是一种频率高于20 kHz的机械波，因其超出人的听觉上限，称之为超声波10-11。超声波有多种物理和化学效应，如热效应、空化效应、机械效应等。目前，超声波广泛应用于食品行业中，如超声波提取动植物体内的功能活性成分、超声波干燥、超声波均质与超声波杀菌等12-14。近年来，在肉品加工领域，超声波作为新技术具有潜在的、广阔的发展前景，成为肉品科学家们的研究热点。例如，超声波可加快腌制肉品速度和检测肉品成分等，缓解了人们对优质肉品的
3、需求压力15。另外，相比其他加工方法，超声波有安全性高、绿色环保、运行成本低、瞬时高效等优点16。但有关超声波嫩化肉品的研究报道较少，本文主要就超声波嫩化肉品的原理、主要影响因素及其与其他方法联合使用嫩化肉品的研究进展作综述，不仅为促进超声嫩化技术在肉品加工领域的广泛应用奠定理论基础，也为肉品高效嫩化技术的研发提供新思路。1 肉品嫩化的方法和原理肉品嫩化是肉制品加工过程中的1个重要步骤，嫩化一般分为宰前嫩化和宰后嫩化。1.1 宰前嫩化宰前嫩化是动物出栏前，在其口粮中适当添加维生素，或者宰前适当注射胰岛素等激素来达到嫩化肌肉的效果。维生素D3（VD3）和维生素E（VE）对肌肉的嫩化有促进作用17
4、-18。维生素D3能促进钙结合蛋白的形成，促进肠道钙吸收，提高血清中Ca2+的含量。维生素E是一种抗氧化剂，既能抑制生物膜脂发生过氧化反应，抑制胶原蛋白解离，又能防止钙蛋白酶氧化，对肌肉嫩化有促进作用。畜禽宰前，注射适量激素制剂如胰岛素、肾上腺激素等，可以减少肌糖原贮存17，降低宰后肌肉酸化，pH值趋向中性，有利于中性蛋白酶发挥水解蛋白作用18，抑制宰后僵直，从而起到嫩化肉质作用。宰前嫩化使用的试剂或方法大多安全可靠、无毒无害，但使用宰前嫩化方法的时间点和试剂量较难控制，因此嫩化效果差别较大，相比较而言，宰后嫩化效果较好，方法成熟，因此宰后嫩化多被青睐。1.2 宰后嫩化相对于宰前嫩化，宰后嫩化
5、是动物宰杀后食用前的肉质改善方法，它主要包括物理嫩化19-20、化学嫩化21-22、生物嫩化23-24等。物理嫩化包括低温吊挂嫩化法、机械滚揉嫩化法、超声波嫩化法、高压嫩化法及电刺激嫩化法等。化学嫩化包括一磷酸腺苷（AMP）嫩化法和钙离子嫩化法等。生物嫩化主要是酶法嫩化，酶法嫩化又分为激活内源酶嫩化法和外源酶嫩化法。1.2.1 低温吊挂嫩化法 低温吊挂法是在低于10 的低温环境中，通过吊挂拉伸肌肉，使肌纤维直径减小，肌节长度变大，进而改善肉品嫩度的方法25。马俪珍等研究了低温吊挂对羊肉肉质嫩化的影响发现，预冷后低温吊挂嫩化效果更佳，剪切力显著下降，减缓了pH值降低速率，利于肉质嫩化26-27。
6、此法在低温条件下完成，解决了常温及高温（1.2.2 机械滚揉嫩化法 用机械方法对肉品进行翻滚、按摩、揉擦，破坏肉品肌纤维，使肌肉组织结构遭到破坏，释放的胞液黏着在肉品表面，从而增加肌肉嫩度和保水性25。李正英等用40 r/min对新鲜羊腿滚揉处理，剪切力和破碎指数显著下降29。此法适用于较坚肉类和腌制肉制品的嫩化。滚揉处理前对肉品先腌制或者在滚筒中加入适量腌渍液，机械滚揉过程可以加速腌渍液的扩散与渗透，在肉品表面附着，同样增加肉品的嫩度30。1.2.3 高压嫩化法 对肉进行高壓处理使肉收缩，削弱肌动蛋白和肌球蛋白间的作用，破坏肌纤维20，溶酶体破裂导致蛋白酶被释放，软化分解结缔组织，分子间距增
7、大及极性区域暴露，造成肌肉结构松散且保水性增加，嫩度提高31。靳烨等发现，结缔组织高的部位高压嫩化效果不明显，优质部位如牛最长肌等嫩化效果更明显，同时压力增大导致pH值上升，减少了微生物污染机会31。但高压处理会改变肉的色泽，且生产成本较高，仍须对高压设备进一步发展和改善32。1.2.4 电刺激嫩化法 利用探针或电极对完全放血的胴体进行电刺激，在一定程度上对肌原纤维结构造成物理破坏，肌肉结构松弛，肉品嫩度增加4，28。贾文婷等对比了电刺激嫩化和低温吊挂嫩化法，电刺激嫩化法有效防止冷收缩，显著缩短宰后尸僵时间，加快了肌原纤维蛋白降解，促进宰后嫩化27。同时，电刺激法操作较简便，利于流水线加工，应
8、用前景广阔。但此法对安全实施电刺激的空间有较高要求，且对肌肉保水性有不利影响，目前仅广泛应用于大型屠宰企业4。1.2.5 一磷酸腺苷（adenosine 5-monophosphate，AMP）嫩化法 随着宰后肌肉中ATP逐渐分解耗尽，体内积累大量AMP33。AMP作用于肌动球蛋白促进其解离，改善肉品嫩度34-37，因此，AMP有一定改善嫩度作用。张淼等研究表明，添加适当浓度的AMP溶液能显著改善鸭肉嫩度，且AMP无毒无害36-37，通常作为食品添加剂用于改善风味及特定营养38，因此，AMP嫩化法极具研究潜力。1.2.6 酶嫩化法 酶嫩化法分为内源酶嫩化和外源酶嫩化。内源酶系统主要由组织蛋白酶
9、（溶酶体蛋白酶）、钙激活酶和蛋白酶体3个系统组成，主要存在肌肉组织中，一般认为肌肉宰后成熟期嫩度改善主要是内源酶对肌原纤维蛋白的降解作用。朱蓓薇等发明了低温激活海参体壁内源酶活、物理手段辅助处理，生产熟化海参制品的方法，嫩度明显提升39。目前广泛认为宰后肌肉的蛋白水解是内源酶系统的协同增效作用，内源酶嫩化法嫩化效果较好，但多依靠物理方法辅助激活内源酶活性发挥嫩化作用40-41，受温度、pH值、盐等因素影响，且最佳酶活条件须优选控制，实施较为不便，目前未广泛应用。外源酶嫩化是人为添加蛋白酶制剂以提高肌肉嫩度。用于肌肉嫩化的外源酶主要分为植物性蛋白酶（木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等）和细菌性蛋白酶（中性
10、蛋白酶等）30，分解结缔组织中的纤维、蛋白，松散肌肉结构，其中木瓜蛋白酶的嫩化效果较突出42。外源酶法无毒无害、方法简单、条件要求相对低，处理后的肉品柔软多汁、易于咀嚼，肉品品质显著提高，研究应用较为广泛。但酶的种类相对单一，动物源性外源酶应用较少，酶纯度须进一步提高等43。1.2.7 超声波嫩化法 20世纪90年代，肉品科学家Solomon等发现了1种全新的肉品嫩化技术超声波嫩化，超声波嫩化技术与当时的嫩化技术原理全然不同，开启了超声波在肉品嫩化中的研究应用44-45。超声波嫩化又叫水波（hydrodyne）嫩化，最初是用小块炸药在水中爆炸引起的振荡波使肉被迫振动，改变肉品中影响嫩度的蛋白质
11、及其联接键46，从而改善肉品品质，达到肉品嫩化的效果。利用低频超声波（20100 kHz）处理肉品，超声波的“声耦”作用47-48使肉受迫振动，破坏肌肉结构，溶酶体、结缔组织和肌原纤维结构均遭到破坏49。溶酶体破坏蛋白酶体系，大量蛋白酶被释放，降解肌肉中的肌原纤维蛋白和胶原蛋白，肉品得到嫩化50-51。苏丹对老龄梅花鹿肉进行超声波嫩化处理，结果显示超声波可以改变鹿肉组织结构，降低硬度、咀嚼性和蒸煮损失，肌原纤维小片化程度增加，肉的口感改善，嫩化效果较好52。常海霞等对草鱼肌肉超声处理发现，超声波处理诱导草鱼肌原纤维蛋白分子展开，肌原纤维蛋白高级结构破坏，草鱼肉质嫩化53。张婷等采用微波法、酶解
12、法、超声波法等5种嫩化方法处理牛肉用以制作牛肉粒，综合分析发现超声波嫩化工艺处理的牛肉粒品质高于其他处理组，感官评价最高，硬度和咀嚼性显著降低54。Jayasooriya等的研究证实超声波处理促进肌肉老化，pH值升高，蒸煮损失和剪切力降低55-56。超声波处理加速了肉品宰后成熟速率，且不影响肉的色泽、风味等，较其他嫩化方法更安全、经济、效果佳，应用前景广阔。但目前超声波嫩化主要处于理论阶段，具体技术还不成熟，实际生产中的应用不如其他成熟的嫩化方法，且单一使用超声波嫩化不如与其他方法联用效果理想，这些仍待科研工作者们进一步探索研究。1.2.8 复合嫩化法 近年来，复合嫩化法的研究取得了很大进展。
13、李莹等将超声波与微波联合使用对淘汰蛋鸡鸡胸肉进行嫩化处理57，唐福元等对猪脯肉进行超声波和蛋白酶复合嫩化剂处理，以及将超声波与盐及滚揉等嫩化方法两两或多个复合，发现复合方式嫩化效果显著高于单一方法嫩化，如超声波与氯化钙联合可降低氯化钙的使用浓度，减小氯化钙对肉品的负面影响58-59。复合嫩化法既节省嫩化时间，又能显著改善肉品嫩度，将是肉品嫩化的研究热点。2 超声波嫩化肉品的原理超声波是一种能穿透各种物质、频率大于20 kHz的机械波，可分为低频率超声波（20100 kHz）和高频率超声波（100 kHz10 MHz）。超声波因强针对性和作用温和被广泛应用于食品加工领域，是一种极具发展潜力的食品
14、加工技术60。超声波法是目前最常用的物理嫩化方法，通过改变影响肌肉硬度的蛋白成分及其联接键，降低肌肉硬度，达到嫩化肉品的效果50。超声波具有空化、机械振动、击碎等特性，对肉品嫩化起主要作用的特性是“机械效应”和“空化效应”48。机械效应是超声在介质中前进时产生的振动效应，超声波的振荡引起胞内振动，改变细胞膜的通透性及蛋白合成率，破坏物质结构，软化结缔组织等。Stadnik等研究发现，宰后 24 h 的牛肉经超声波处理后，肌原纤维被破碎、小片化指数增加，保水力增强，证实了机械效应对肉品嫩化的作用56。周丹通过超声波嫩化处理河蚌肉的研究表明，超声波嫩化处理效果显著，并且得出了超声波嫩化處理河蚌肉的
15、最佳参数为：超声功率200 W，超声时间30 min，此条件处理下河蚌肉硬度和咀嚼性显著降低，嫩度较好61。李正英等研究了超声波处理对羊肉的嫩化效果，确定了超声波嫩化的最佳条件为： 3 W/cm2 处理10 min，可以获得嫩化效果较好的羊肉62。空化效应是声波在介质中传播时，介质因流动产生无数微小气泡，气泡不断受到拉伸和压缩，足够强的负压导致分子间距离超过极限值，液体断裂，结构完整性被破坏并形成近似真空的空洞，空洞在压缩时崩溃，产生的瞬时高温高压破坏细胞及肌肉结构。超声波快速破坏肌肉结构，肌肉细胞中的溶酶体、肌质网和线粒体等被破坏，促进蛋白酶的释放，同时，肌质网和线粒体结合使Ca2+的能力降
16、低，Ca2+被释放，有助于激活酶原63，肌纤维结构蛋白和肌纤维间联接蛋白被释放的酶降解，肌原纤维蛋白降解速率增大，可溶性蛋白增加，自然成熟时间缩短。尚军等的研究证明，超声波可改变胞膜通透性或击破细胞膜，释放酶，提高酶解速率等64。李正英等进一步确定了超声波处理后羊肉的最佳后熟条件，结果显示，超声波处理缩短了肌肉宰后成熟期，提高了肌肉嫩化速率，嫩化效果较佳62，这也与Jayasooriya等的结论55相似。另外，超声波促进溶液水分快速渗透，“空化效应”导致的空洞可容纳更多的水分和小分子营养物质，保水性增加，嫩化效果显著。在肉品加工中，超声波可以破坏肌原纤维结构，利于肉质嫩化65，这也与Lamminen等的结果
