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早在20世纪50年代国外就开始研究肌肉蛋白凝胶形成机理及其控制方法,形成了肌肉凝胶成型的核心理论,产生了西式成型肉制品加工方法,带来了巨大经济效益。近20年美国肯塔基大学Pro.f Xiong YL等的研究工作又取得了突破性进展。
我国此领域的研究工作始于最近10年,但基本上处于跟踪性研究水平。
中国特有的仙草是王老吉凉茶以及龟苓膏的主要功能成分之一。本实验前期研究表明,仙草萃取物也有与肌肉蛋白形成凝胶的良好特性,且含保鲜和保健成分。对此,国内外均无研究报道。因此,由于凝胶形成机理不清,导致仙草-肌肉凝胶品质难以控制,无法形成中国特色的仙草凝胶低温肉制品产业。
“仙草+水”形成“王老吉”产业,“仙草+淀粉”形成了“龟苓膏”产业。希望通过本研究,为形成“仙草+畜肉”的中国特色凝胶低温肉制品产业奠定一定的理论基础和实践性尝试。
因此,本试验以我国市场最大的“猪肉”和最难生产低温成型火腿的“牛肉”为研究对象,在“仙草.肌肉蛋白凝胶机理“和“仙草-低温凝胶肉制品应用”两个层面上了研究。
研究首先优化了肌肉中盐溶蛋白提取的条件,重点研究了仙草提取物对肌肉中盐溶性蛋白凝胶的形成及质构特性的影响,初步探究了仙草提取物对仙草.肌肉盐溶性蛋白凝胶形成机理,并提出了仙草成型火腿(猪肉和牛肉)的加工工艺和质量控制方法,旨在为肉制品加工和新产品的研发提供一定的理论指导。主要研究结果如下:
(1)仙草功能成分提取方法:本研究表明,仙草提取方法对仙草功能成分的提取率、pH和“仙草-肌肉蛋白”凝胶特性均具有显著影响(P＜0.01)。
仙草水提取方法优选工艺:仙草粉碎经蒸馏水85℃煮制3 h,过滤、离心得上清液;该提取液中主要成分:多糖、黄酮、蛋白质含量和pH值分别为0.76％、0.092％、0.24 mg/mL和7.29。
仙草碱水提取方法优选工艺:仙草粉碎经0.14 mol/LNaHCO3溶液85℃煮制3 h,过滤、离心得上清液;该提取液中主要成分:多糖、黄酮、蛋白质含量和pH值分别为1.15％、0.125％、0.3 mg/mL和9.42。
(2)仙草提取物对肌肉盐溶性蛋白凝胶质构特性具有显著影响。仙草提取液稀释浓度为2倍和8倍时,猪背最长肌(PLD)和牛背最长肌(BLD)盐溶蛋白凝胶形成了最大的硬度,其硬度比未添加仙草提取物组分别提高了1.56和2.03倍(P＜0.01)。
同时加入0.15％卡拉胶、2％大豆蛋白和3％土豆淀粉时,BLD盐溶性蛋白形成最大硬度的仙草提取物浓度仍然是8倍稀释液,但其硬度提高2.4倍(P＜0.01);而PLD盐溶性蛋白形成最大硬度的添加仙草提取物浓度4倍浓缩液时,其硬度显著提高了7.03倍(P＜0.01)。同时,仙草提取物对PLD和BLD的弹性、粘性、脆性等质构特性也具有很大影响。
(3)“仙草-肌肉蛋白”凝胶形成机理研究表明,仙草提取物对肌肉盐溶性蛋白质构特性的影响不是简单的填充于盐溶性蛋白网络结构中。
由扫描电镜观察蛋白凝胶网络结构可知,仙草提取物使得蛋白凝胶网络结构更紧密,网络结构加强。高浓度破坏网络结构。复配添加食品粘结剂,网络结构较单独添加更加紧密,网络更强,一些大分子贯穿在网络结构中。
仙草提取物减少了肌肉盐溶蛋白静电相互作用,增加PLD盐溶蛋白体系疏水相互作用而减少了BLD盐溶蛋白体系该作用,维持了静电和疏水相互作用平衡;仙草提取物增强了肌肉盐溶蛋白体系非二硫共价键;仙草提取物减低了肌肉盐溶蛋白体系总巯基和活性巯基,增加了体系中二硫键,从而改善蛋白网络结构。从肌肉盐溶蛋白SDS-PAGE可知,仙草提取物通过非二硫共价键促进了蛋白间聚合,复配添加食品粘结剂后,高温下(PLD>70℃;BLD>60℃),蛋白条带消失。
(4)进一步研究表明,仙草提取物不仅直接影响肌肉盐溶性蛋白的凝胶特性,而且对“成型火腿产品”的凝胶特性有显著影响。在猪肉火腿中添加4倍仙草碱介质提取物稀释液时,火腿硬度为1492.43 g,比不添加仙草提取物增加了186.86 g(P＜0.01),仙草提取物也对牛肉火腿弹性、咀嚼性和感官评价有极显著影响(P＜0.01);通过响应曲面分析,仙草提取物对牛肉火腿硬度、咀嚼性和感官评价都有极显著影响(P＜0.01),优化得到,仙草提取物浓度为20.6倍稀释液时,牛肉火腿品质最好,硬度为3376.44 g比不添加仙草提取物的硬度增加了113.39 g,咀嚼性和感官都有改善。
(5)仙草提取物能够改善成型火腿的货架期,增加火腿抗氧化性。研究表明仙草猪肉和牛肉火腿,在4℃下储藏,TVB-N值分别在47和57 d超过国标规定,分别为20.18 mg/100g和20.23 mg/100g,比不添加的仙草火腿分别延长了13 d和14 d;TBA值始终低于未添加仙草火腿。仙草牛肉火腿因仙草浓度低,不具有保健功能;而猪肉火腿黄酮和多糖含量分别0.35、1.02 mg/g;清除DPPH自由基能力和Ve效果相当。