本文摘要：摘要：以牛肉為原料，生姜汁為嫩化劑，研究其對牛肉的嫩化效果.對生姜汁添加量、浸泡溫度、浸泡時間進行單因素試驗.并通過L(934)正交試驗對其進行優化.結果表明，生姜汁嫩化牛肉最佳條件為：生姜汁添加質量分數為6%，浸泡溫度為30℃，浸泡時間為80min.對生姜
摘要：以牛肉為原料，生姜汁為嫩化劑，研究其對牛肉的嫩化效果.對生姜汁添加量、浸泡溫度、浸泡時間進行單因素試驗.并通過L(934)正交試驗對其進行優化.結果表明，生姜汁嫩化牛肉最佳條件為：生姜汁添加質量分數為6%，浸泡溫度為30℃，浸泡時間為80min.對生姜汁嫩化牛肉的影響因素次序為：浸泡時間>浸泡溫度>生姜汁添加量.通過對牛肉持水力和質構的測定結果分析，表明生姜汁能顯著提高牛肉的嫩度.DSC測定表明生姜汁處理后牛肉內的蛋白質性質發生了變化.電鏡觀察表明生姜汁處理后的牛肉肌原蛋白被分解，肌原纖維斷裂，肌肉紋理較細膩，斷面較光滑，肉的結構組織被破壞，說明生姜汁對牛肉有一定的嫩化作用.
關鍵詞：生姜汁;牛肉;嫩化
牛肉蛋白質含量高，而脂肪含量低，是當今世界食品肉類中位列第三的消耗肉品，在中國僅次于豬肉的消費肉類食品[1].牛肉制品的嫩度是由肌肉蛋白質分子之間的相互作用力、肌肉中結締組織的分布、密度和性質等因素共同控制的[2].反映著肉中各種蛋白質的結構形態和特性，直接影響著肉的食用價值和商品價值，決定了肉在食用時口感的老嫩[3-7].肉的嫩度包含肉對舌或頰的柔軟性，肉對牙齒壓力的抵抗性，咬斷肌纖維的難易程度和嚼碎程度[8].肌肉中膠原蛋白的含量及其中熱穩定性交鏈鍵數目不同，肉嫩度也不同，因此要提高肉的嫩度，就要降低肉中膠原蛋白的含量[9].
食品論文投稿刊物：《食品科學》(FoodScience)創刊于1980年，由中國商業聯合會主管，北京市食品研究所主辦，《食品科學》編輯部編輯出版的國內外公開發行的食品專業技術性期刊。國際標準刊號：1002-6630，國內統一刊號：11-2206/TS，復合影響因子：1.093，綜合影響因子：0.717，郵發代號：2-439。
生姜是一種人們生活中不可或缺的調味劑，價格比較便宜，姜汁嫩化法操作簡單、成本低、安全、風味好，是一種理想的肉類嫩化方法[10].目前研究表明生姜中含有大量的生姜蛋白酶對肉類有一定的嫩化作用，原因可能是生姜汁中的一種巰醇蛋白酶[11].生姜蛋白酶能有效同時降解肌原纖維和結締組織，提高肉的嫩度[12].主要是由于植物蛋白酶可以對肉類的結締組織及纖維中結構復雜的彈性蛋白和膠原蛋白進行適當分解，使部分氨基酸之間的連接鍵發生斷裂，破壞了它們的分子結構，從而實現嫩化效果[13].本文通過研究生姜汁對牛肉的嫩化效果，為牛肉的進一步加工利用提供嫩度更高的原料，從而提高牛肉深加工產品的質量.
1材料與方法
1.1材料與設備
牛肉(冷凍)、生姜，購于當地市場.CMD-20X恒溫鼓風干燥箱，上海瑯軒實驗設備有限公司;TDL-40B臺式離心機，上海安亭科學儀器廠制造;DZKW-D-Z電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫療儀器廠;BS124S電子天平，賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;雷磁PHS-3CpH數字酸度計，上海精科;JYL-350A打漿機，山東九陽小家電有限公司;T-500型電子天平(精確度0.1g)，美國雙杰兄弟(集團)有限公司;Q200型DSC，美國TA公司;CB-400色彩色差計，日本KONICAMINOLTN;TA.XT-plus物性測定儀，英國StableMicroSystem公司;Quanta200掃描電子顯微鏡，美國FEI公司.
1.2試驗方法
1.2.1牛肉處理流程
牛肉→解凍→清洗、修正→生姜汁(浸泡)→冷卻→取樣→樣品測試將冷凍的牛肉從冰箱中取出，放入水槽中用自來水解凍，約3h.將解凍好的牛肉取出，去除脂肪、筋膜，用清水稍沖洗一下即可，并且擦干表面的水分.
1.2.2生姜汁制備
選取新鮮干凈的生姜，去皮后清洗一下，然后切成小塊狀，用打漿機榨汁，先用四層紗布進行粗濾，再用離心機離心分離(4000r/min，15min)，取上清液放進冰箱備用[14].
1.2.3單因素試驗設計
1.2.3.1生姜汁添加量對牛肉嫩化效果的影響
在室溫和一定的浸泡時間下，分別添加質量分數為3%、4%、5%、6%、7%的生姜汁對牛肉進行嫩化，比較不同添加量下生姜汁對牛肉的嫩化效果.
1.2.3.2溫度對牛肉嫩化效果的影響
以1.2.3.1得出的生姜汁最佳添加量，將牛肉在20、30、40、50、60℃溫度下浸泡相同的時間進行嫩化.比較不同溫度條件下的嫩化效果.1.2.3.3時間對牛肉嫩化效果的影響以1.2.3.1確定的生姜汁最佳添加量在室溫下將牛肉分別浸泡0、30、60、90、120min，比較不同時間下的嫩化效果.
1.2.4正交試驗優化根據單因素試驗結果，以生姜汁添加量、浸泡溫度和浸泡時間3個因素作為自變量，以牛肉持水為指標，采用L(934)正交試驗對生姜汁嫩化牛肉進行優化.
1.2.5牛肉持水力測定
肉的持水量是指肉在壓榨、加熱、切碎、攪拌等外界因素的作用下，保持原有水分和添加水分的能力.其實質是肉的蛋白質所形成的網狀結構在單位空間以物理狀態所捕獲的水分量的反映.肉的持水力是一項重要的肉質性狀，它影響著肉的嫩度、質地等多種指標，具有重要的意義.肉的持水力大，其保持水的能力強、肉的汁液多、肉質富有彈性，具有良好的加工和食用品質，但持水力過大時，硬度變大，嫩度變小.這種特性對肉品加工的質量和產品的數量都有很大的影響[15].
1.2.5.1牛肉含水量的測定
(恒溫干燥法)取潔凈玻璃制的扁形干燥皿，置于100±5℃干燥箱中，加熱0.5~1h后取出，置于干燥器中0.5h后稱量，并重復干燥至恒溫.稱取10g切碎的牛肉，放入干燥皿中，樣品厚度為5mm，精密稱量(干燥皿+肉質量)后，置于100±5℃干燥箱中，干燥2h后取出，放入干燥器內冷卻0.5h后，稱量(干燥皿+肉質量)后，再放入100±5℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器內冷卻0.5h后再稱量(干燥皿+肉質量)，至前后兩次質量差不超過2mg。
即為恒質量.含水量計算公式為牛肉含水量/%=(干燥前質量-干燥后質量)/肉質量×100.1.2.5.2牛肉離心損失率的測定(離心法)稱取10g牛肉，用濾紙擦干表面水分，將其用搗臼搗碎，置于離心管中，稱質量后放在離心機中離心(轉速4000r/min，20min)，取出離心管，將離心管中的水分倒出，并且用濾紙將其表面的水分吸干，將樣品及離心管一起稱質量，計算公式為離心損失率/%=(離心前質量-離心后質量)/離心前質量×100.1.2.5.3牛肉持水力的測定持水率測定公式為持水力=牛肉含水量-離心損失率
1.2.6DSC測定
采用DSC測定儀進行熱量測定：取3~4mg未經處理過牛肉(對照組)放進小器皿內再放進DSC測定儀里進行測試，再用同樣的方法測試經正交試驗得出的最佳嫩滑方法處理過的樣品.1.2.7TPA測定采用TA.XT-plus物性測定儀進行硬度和其他物性的測定.將牛肉根據正交試驗結果進行嫩化處理，然后把處理過的牛肉和未處理的牛肉(對照組)擦干表面水分，順著肌纖維方向切取30mm的正方體，最后放在質構儀上測定其硬度值，重復測定3次，取平均值.測定條件：P/50平底圓柱形探頭。
操作模式：壓力測定;操作類型：TPA;測試前速度：2.00mm/s;測試速度：2.00mm/s;測試后速度：2.00mm/s;測試距離：樣品高度的50%.數據分析：硬度、彈性、膠著性、咀嚼性、黏性及回復性等物性數據采用TPA-macro軟件分析，Excel2000統計分析其他數據.1.2.8SEM觀察采用顯微掃描電鏡法[16-18].將對照組和用最佳方案嫰化處理的牛肉順肌纖維走向切成1cm的正方體，用體積分數為10%的甲醛溶液浸泡固定24h，然后用液體石蠟掩埋數小時后切成1mm的薄片，用曙紅染色，晾干后在顯微鏡下觀察結構形態的變化情況.
2結果與分析
2.1單因素試驗
2.1.1生姜汁添加量對牛肉嫩化效果的影響
不同生姜汁添加量嫩化，持水力測定結果，不同的生姜汁用量對牛肉的持水力有一定的影響.與對照組相比，生姜汁處理的牛肉持水力明顯提高，隨著生姜汁用量的增加，持水力逐漸增加，當生姜汁添加質量分數為5%時，持水力最大;此后隨生姜汁添加量的增加，持水力逐漸減小.由此表明，生姜汁添加質量分數為5%時對牛肉的嫩化效果最佳.
2.1.2不同浸泡溫度對牛肉嫩化效果的影響
在不同溫度條件下用質量分數為5%的生姜汁嫩化牛肉，持水力測定結果，在20~40℃之間經過生姜汁的浸泡，牛肉的持水力有明顯的提高，隨著浸泡溫度的增加持水力下降趨于水平，40℃時的持水力明顯的高于其他溫度，最佳的浸泡溫度為40℃.
2.1.3不同浸泡時間對牛肉嫩化效果的影響
在不同浸泡時間的條件下用質量分數為5%的生姜汁嫩化牛肉，與對照組相比較0~60min內嫩化效果比較明顯，隨著時間的增加持水力有所上升，在60min時達到最大，所以浸泡時間為60min較合適.
2.2正交試驗
在單因素試驗的基礎上，采用L(934)正交設計，比較生姜汁的添加量、浸泡溫度、浸泡時間對牛肉嫩度的影響，確定各因素的最優配比方案。
2.3生姜汁處理后牛肉熱量的變化
用DSC測定儀分別測定未經處理的牛肉(對照組)和經過質量分數為6%的生姜汁在30℃的溫度下浸泡80min的牛肉的熱量，經過生姜汁處理過的牛肉和對照組相比較，兩者的圖譜輪廓形似.在峰1部分，牛肉中肌球蛋白的變性溫度由60.28℃提前到51.51℃，在其變性過程中的熱焓值由1.070J/g提升到了2.987J/g.在峰2時，肌動蛋白的變性溫度由80.77℃延遲到84.09℃，其變性過程中的熱焓值由0.1573J/g降低至0.1523J/g.肌球蛋白變性過程中的熱焓值增大，肌動蛋白的熱焓值減小.綜上所述，生姜汁處理后的牛肉，牛肉中某些蛋白質的性質改變了.
2.4生姜汁處理后牛肉的硬度及其他物性
未經處理的牛肉(對照組)和經過質量分數為6%的生姜汁在30℃的溫度下浸泡80min的牛肉的硬度及其他物性比較結果，與對照組相比，被生姜汁處理過的牛肉的硬度有所下降.生姜汁處理的牛肉的硬度為16908.56，降低了5.3%.嫩化處理對牛肉的其他物性也有很明顯的影響，回復性、咀嚼性、膠著性和黏性增大，彈性降低，pH值變化不明顯，亮度增大，紅度和黃度降低，表明此時牛肉的視覺效果和口感較好，沒有口感粗糙、韌性大而咀嚼費力的特征.
2.5生姜汁處理后牛肉的超微結構
肉的超微結構是指肉經顯微鏡掃描后，擴大一定倍數后所看到的肉的組織結構.其好壞主要是通過肉的紋理的粗細、肉斷面的光滑程度、肌原蛋白被分解程度、肌原纖維的斷裂情況、肉的組織結構的破壞程度、脂肪存放量和分散程度來判斷.一般認為紋理細膩、斷面如縐綢般光滑、肌原蛋白大部分被分解、肌原纖維大部分已斷裂、肉的組織結構被破壞的很厲害、脂肪細膩分散一致，呈大理石紋狀的肉較好.
對照組的牛肉紋理很粗，肌原蛋白沒有被分解，肌原纖維較長，大部分都沒斷裂，組織結構斷面粗糙，且組織比較完整，基本上沒被破壞，脂肪的存放量多且分布不均勻.由圖5-b可知，被生姜汁嫩化的牛肉肌原蛋白被分解，肌纖維大部分都斷裂了，組織結構被破壞的也很徹底，紋路不清晰，與對照組相比嫩度有一定的提高.被生姜汁處理過的牛肉有一定的嫩化效果，這與以物性作為嫩化指標測定的結果基本一致.
3結論與討論
本文通過單因素和正交試驗對添加生姜汁嫩化牛肉的效果進行研究，結果表明，當添加生姜汁的質量分數為6%、溫度為30℃、浸泡時間為80min時，嫩化效果最佳.生姜汁處理能夠較好的保持牛肉的持水力，對牛肉的嫩化有很好的效果.DSC的測定結果表明，生姜汁處理后的牛肉中肌球蛋白的變性溫度提前，肌動蛋白的變性溫度延后，說明生姜汁對牛肉中蛋白質的性質有影響.與對照組相比，生姜汁處理后的牛肉的硬度降低了5.3%.特別是彈性的降低幅度很快，彈性降低了33%.電鏡分析結果表明，生姜汁嫩化的牛肉紋理比較細膩，結構比較細密，斷面相對比較光滑，牛肉肌原蛋白被分解，肌纖維大部分都斷裂了，組織結構被破壞的也很徹底，紋路也不清晰.由于本次試驗購買的是冷凍牛肉，因貯存時間過長，可能使牛肉的組織結構有一定的破壞，容易出現嫩化過度的現象;在解凍過程中可能會丟失一部分水分，使牛肉的持水力下降，失水率提高，這些問題有待后續研究改進.
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作者：秦躍奇，高海燕，孟可心，王瑩，張麟，姜繼凱，曾潔
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