《食品科学》：滁州学院蔡华珍教授等：多频复合超声真空煮制对卤牛肉肌纤维结构及保水性的影响

卤牛肉作为一种广受欢迎的传统肉制品，在传统常压热加工过程中存在肉质变硬、环境负担和能耗增加的问题。多频复合超声因其均匀的辐射能量和更强的空化效应显示出在食品加工中的显著优势，展现出改善食品品质、减少营养素损失和安全环保的潜力。

滁州学院生物与食品工程学院的蔡华珍、戴泓宇、陈 杨等以牛腱子肉为研究对象，对比不同复合超声频数（40/52/68、40/52、40/68、52/68、40、52、68、0 kHz）处理后卤牛肉纤维结构、质构特性和水分变化，探讨多频复合超声真空煮制对卤牛肉纤维结构以及保水性的影响，以期为酱卤肉制品的工业化生产提供参考。

1 多频复合超声辅助真空煮制对牛肉MFI的影响

MFI是表征肌原纤维断裂程度的参数，是衡量肉类嫩度的重要指标之一。如图1所示，各处理组MFI大小为三频＞双频＞单频＞未超声组，不同复合频数间的MFI差异显著（P＜0.05）。在双频超声处理组中，双频之和较低的MFI（40/68 kHz）显著高于双频之和较高的MFI（52/68 kHz）（P＜0.05）；在单频超声处理组中，随着频率增加，MFI呈下降趋势，其中40 kHz与68 kHz之间差异显著（P＜0.05）。结果表明，超声处理能显著破坏牛肉肌纤维结构，随着复合频数的增加，频率复合效应愈加显著，其破坏程度亦愈大。随着复合频数的增加，超声声场分布更加均匀、无空化死角，频率复合的叠加效应增强了空化效应和机械作用，更能引起牛肉蛋白质结构的变化，因而三频复合超声的MFI最大。在比较不同频率超声波对淀粉结构的影响发现，随着复合频数的增加，超声产生的空化事件越来越多；单频超声时，随着超声波频率的增大，空化阈值随频率的增大而增大，空化事件减少，因而随着超声频率的增加对肌纤维的破坏减小，MFI相应减小。

2 多频复合超声辅助真空煮制对牛肉蛋白质二级结构的影响

蛋白质二级结构是多肽链通过氢键沿一定方向盘旋、折叠而形成有规则的重复构象，包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲结构。由图2可知，各处理组牛肉肌原纤维蛋白质在波长208 nm和222 nm附近有两个强负吸收峰，这是α-螺旋结构的特征吸收峰，该特征吸收峰峰形随着超声波频数的增加渐趋平缓。

利用软件进一步定量分析，由表1可知，随着复合超声频数的增加，α-螺旋、β-折叠含量均呈下降趋势，其含量排序为未超声组＞单频＞双频＞三频，而β-转角、无规卷曲含量的趋势则相反，其中，三频组与双频组比较，除了β-转角含量差异不显著外，其他二级结构含量均差异显著（P＜0.05）；在三频组与单频组间，除了β-转角含量差异显著外（P＜0.05），其他二级结构含量的差异均达极显著水平（P＜0.01）；三频组与未超声对照组相比差异尤其凸显，三频组的α-螺旋含量只有未超声对照组的39.3%，β-折叠含量约是未超声对照组的38.7%，同时，三频组的β-转角、无规卷曲含量大幅上升，分别是未超声对照组的1.76、3.28 倍。结果表明，超声处理能减弱/破坏维持α-螺旋、β-折叠结构稳定的氢键，并转变为β-转角和无规卷曲，使肌原纤维蛋白结构从有序逐渐转向无序，多频率复合加剧了空化效应、机械振动，产生了大量气泡，真空下静压力下降，降低了空化阈值，加剧气泡内爆，从而增加了空化效应和机械作用的强度，加强了对肌纤维蛋白结构的破坏，因此，多频复合超声处理组的α-螺旋、β-折叠结构含量远低于真空未超声对照组，而无规卷曲和β-转角含量则大大增加。

3 多频复合超声辅助真空煮制对牛肉微观结构的影响

由图3可见，未超声对照组肌纤维排列紧密而规整，而所有超声组的肌纤维均出现裂缝，并且随着复合频数的增加，肌纤维表面结缔组织附属物逐渐减少甚至消失、光洁度增加，肌纤维出现分离、断裂现象，尤其是三频超声组，肌纤维断裂明显。这种现象的出现是超声作用的结果，且频率效应显著，由于肌纤维被结缔组织包围成肌束聚集在一起，超声真空煮制过程中，超声的空化效应、机械效应、微扰效应、湍动效应等均会加快传热、传质，加快结缔组织分解，复合超声频数的增加加速了这种进程。

4 多频复合超声辅助真空煮制对牛肉质构特性的影响

如表2所示，超声波处理对卤牛肉质构特性有很大影响，随着复合超声频数的增加，其硬度、咀嚼性、内聚性随之降低，不同复合频数的硬度、咀嚼性、内聚性大小排序均为三频＜双频＜单频＜未超声组，其中多频组的硬度、咀嚼性大幅下降，三频组的硬度、咀嚼性降幅最大，分别降为双频组的87%、65.8%，单频组的61.7%、52%，只有未超声对照组的40.7%、40.3%；内聚性虽然也呈降低趋势，但总体降幅不明显，各组间仅多频组的降幅与未超声对照组间差异显著（P＜0.05），这些结果说明，多频超声比单频超声产生的机械作用更强烈，对蛋白质的影响更大，使其刚性结构减弱，因而卤牛肉硬度大幅度降低，MFI以及二级结构的研究结果也证实了这点，但是由于多频复合超声引起蛋白质与水结合力的增强，抵消了部分机械作用引起的蛋白纤维结合力减弱，因而其内聚性虽然降低，但降幅不大。弹性随复合频数的增加有增大趋势，总体增幅不大，但三频组（40/52/68 kHz）、双频（40/52 kHz）组与未超声对照组间均有显著差异（P＜0.05），其他各组间差异不显著（P＞0.05）。超声对蛋白质结构的破坏，使更多的亲水基团暴露到蛋白质表面，增加了蛋白质与水的相互作用，此外，肌纤维的破坏增加了肉与水的结合几率，因而弹性增加与己酸和己酸乙酯呈显著正相关。

5 多频复合超声辅助真空煮制对牛肉保水性的影响

5.1

水分分布

肉中水分的存在状态与产品品质、出品率有关。肉中水分以自由水、不易流动水（准结合水）、结合水3 种状态存在，水分子的不同存在状态可以通过低场核磁的弛豫时间 T 2反映。一般肉中与 T 2对应水分3 种存在状态为结合水（ T 21 0～1 ms）、不易流动水（ T 22 1～100 ms）、自由水（ T 23＞100 ms）， P 21、 P 22、 P 23是与 T 2对应3 种不同状态水分含量的峰面积。图4为多频复合超声与对照组的弛豫时间。由表3可见，超声处理对卤牛肉的 T 2影响显著，与未超声对照相比，各超声处理组的 T 2均比未超声处理组短，且均向左迁移。其中，三频超声处理组向左迁移幅度最大，双频超声处理组次之，单频超声处理组左迁最少，结果表明，超声处理增加了肉与水的结合力，这种变化存在显著的频率效应，复合超声频数越多效应越显著，肉与水的结合越紧密 。

由表4可知，多频复合超声处理使卤牛肉水分重新分布，随着超声复合频数的增加，结合水峰面积 P 21以及自由水峰面积 P 23逐渐增大，其峰面积大小为三频＞双频＞单频＞未超声组；对结合水来说，各超声处理组与未超声组间峰面积均有显著差异（ P＜0.05）。其中，三频复合超声组与双频组间差异显著（ P＜0.05），与单频组及未超声组间差异极显著（ P＜0.01），三频复合超声组的 P 21是未超声组的2.41 倍；对自由水来说，多频组与未超声对照组间均有显著差异，尤其是三频复合超声组，其峰面积是未超声对照组的4.1 倍。准结合水峰面积 P 22的趋势则相反，随着超声复合频数的增加，峰面积呈下降趋势；多频组峰面积最小，与单频组间差异显著（ P＜0.05），与未超声组间差异极显著（ P＜0.01），多频组中三频 P 22最小。在研究超声真空煮制中也发现，超声真空卤煮增加了峰面积 P 23， P 22相应减小。分析认为，可能两次间隔多频复合超声处理产生了强烈的空化效应与机械效应，导致肌原纤维小片化以及二级结构的改变较大，增加了蛋白质分子与水分子间相互作用的几率，使得准结合水向结合水迁移，这种迁移具有明显的频率效应，结合水含量随着复合超声频数的增加而增加，不易流动水含量则随之减少。又因为在一定真空条件下，两次间隔超声处理导致肌纤维间隙进一步增大，且频率效应显著，肌纤维间隙随着复合频数的增加而增大、小片化增多，因而被纵横交织的小片化肌纤维包围的自由水随复合频数的增加而增加。另外，卤煮好后破真空的反向压力在一定程度上对肉中水分的保持起稳定或巩固作用；由于低温卤制，未超声组肌纤维结构完整，因而滞留的自由水相对较少，这与卤牛肉微观结构的扫描电镜分析结果一致。

5.2

蒸煮损失率与出品率

蒸煮损失率反映肌肉的保水性，蒸煮损失率越低，保水性越好。表5结果显示，多频超声蒸煮损失率最小，损失由大到小顺序为未超声组＞单频＞双频＞三频，其中三频组蒸煮损失率显著低于双频组和单频组（ P＜0.05），极显著低于未超声组（ P＜0.01）；多频组出品率均显著高于未超声对照组（ P＜0.05），三频复合超声组的出品率最高，显著高于双频组和单频组（ P＜0.05），极显著高于未超声对照组（ P＜0.01）。这种变化与肌原纤维小片化的结果相对应，此外，多频复合超声水分分布的结果也从侧面证实了保水性的频率效应。

结 论

多频复合超声处理对卤牛肉肌纤维结构和保水性影响显著。具体表现为随着复合超声频数的增加，MFI、β-转角与无规卷曲结构含量均升高，α-螺旋、β-折叠结构含量则降低；复合频数越多，肌纤维表面结缔组织附属物溶解越多，肌纤维分离、断裂越明显，三频超声组纤维断裂最显著。卤牛肉的硬度、咀嚼性、内聚性随着复合频数的增加而降低，多频组的硬度、咀嚼性大幅下降，三频组的降幅最大，而弹性随复合频数的增加而增大。在保水性上，各超声处理组的T2均比未超声处理组缩短，且均向左迁移，其中，三频处理组向左迁移幅度最大，双频次之，单频左迁最少；此外，多频超声处理使得准结合水向结合水迁移，复合频数越多准结合水迁移越多，结合水和自由水含量越多。相应地，在蒸煮损失率和出品率方面，三频组蒸煮损失率显著低于双频组和单频组，出品率的趋势则相反，三频复合超声组的出品率最高。因此，多频超声处理能显著破坏卤牛肉肌纤维结构，增加肉与水的结合力，降低卤牛肉的硬度、咀嚼性、内聚性，增加弹性，提高肉制品的保水性和出品率，这种变化具有明显的频率效应，复合频数越多，频率效应越显著。

本文《多频复合超声真空煮制对卤牛肉肌纤维结构及保水性的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第04期264-270，作者：蔡华珍，戴泓宇，陈 杨，陈建功，陆楷懿。DOI : 10.7506/spkx1002-6630-20230503-006。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

修改/编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。

图片来源于文章原文及摄图网。

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