牛肉的营养价值及其嫩化技术研究进展

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　　摘  要：该文分析了牛肉的营养价值以及影响牛肉嫩化程度的因素，重点介绍了牛肉嫩化的物理方法、化学方法和生物方法，并对其未来发展前景进行了简要分析，以期为牛肉的加工和利用提供理论依据。
　　关键词：牛肉;营养价值;影响因素;嫩化技术
　　中图分类号 TS251.5 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）13-0140-03
　　Abstract：This paper introduces the nutritional value of beef and the factors that affect the tenderness of beef.The physical， chemical and biological methods of beef tenderization were mainly introduced. the prospects of its future development were briefly analyzed in order to provide a theoretical basis for the processing and utilization of beef.
　　Key words：Beef;Nutrient value;Influencing factor;Tenderness technology
　　牛肉营养价值高，味道鲜美，经常食用牛肉，可以补气养血，滋养益胃，利水消肿，强健肌肉和筋骨。牛肉中的蛋白质含量一般在20%以上，高于羊肉和猪肉，并且脂肪含量较低，一般在10%左右。牛肉中富含B族维生素，如维生素B6、维生素B12，矿物质种类也较齐全，如钙、锌、铁等[1]。近年来，随着人们健康意识的提升，越来越青睐于富含营养的肉类，牛肉越来越受到了大众的欢迎。
　　嫩度是指肉进入人口中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[2]。嫩度影响牛肉的质量以及消费者对牛肉及其制品的喜爱程度[3]。探索牛肉的嫩化机理，有助于提高牛肉的质量，促进牛肉产业蓬勃发展。本文就牛肉的营养价值及其嫩化技术进行了概述，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。
　　1 牛肉营养价值概述
　　牛肉含有丰富的蛋白质、维生素以及矿物质，并且脂肪与胆固醇含量比其他肉类低，味道鲜美、营养价值高，可以提高机体的抗病能力，有多重功效[4]。牛肉可以补血和加快受伤组织恢复，促进身体痊愈，所以受伤患者可以在膳食中适当的增加牛肉的摄入量。研究表明，牛肉具有抑制癌细胞病变的活性成分，常吃牛肉可以防癌;牛肉中的蛋白质含量丰富且种类较多，与人体所需的蛋白质构成相近，可为人体提供充足的能量。牛肉的蛋白质含量远高于猪肉的，而脂肪和胆固醇的含量低于猪肉的，因而减肥人群、高血压人群等较适宜食用牛肉。在日常消费中，可以适当减少猪肉的用量，增加牛肉的含量。牛肉中所含的维生素B6，有助于治疗口腔溃疡以及预防糖尿病的作用;牛肉中所含的维生素B12，有助于增强记忆力以及促进碳水化合物、脂肪等的代谢;牛肉中富含锌，有助于伤口和创伤的愈合、促进生长发育以及增强人体免疫力;牛肉中含有的镁，则可以加快胰岛素合成代谢的速度，保护神经，有助于预防糖尿病;牛肉中含有的钾，可以调节体内酸碱平衡，防止泌尿系统发生病变[5]。
　　2 影响牛肉嫩度的因素分析
　　2.1 年龄 牛肉在不同年龄的牛之间差异很大。一般来说，幼年牛肉的嫩度比老年的高。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[6]。
　　2.2 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，70%取决于生长环境。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[7]。
　　2.3 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，结果表明，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，然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[8]。
　　2.4 胶原蛋白 胶原蛋白是牛肉结缔组织的重要组成部分，对肉的嫩度影响較大。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的多，嫩度却低于幼年牛的。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[9]。Hill F[10]根据年纪大小把牛分为3组，分别为幼、中、老年组，再测定它们胶原蛋白含量，结果表明，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纪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，胶原蛋白结构更加牢固，导致肉的嫩度降低[11]。
　　3 牛肉嫩化的方法
　　3.1 物理方法 　　3.1.1 机械嫩化法 它是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[12]。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[13]。
　　3.1.2 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[14];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2个方面共同作用下，牛肉的嫩度增加。白艳红等[15]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，结果表明，在超高压处理条件下，牛羊肌肉的剪切力明显降低，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。
　　3.1.3 超声波嫩化法 超声波嫩化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。这个过程只需要很短的时间就可以让肉快速嫩化[16]。超声波嫩化法是一项新型技术，具有安全、经济的优点，可以改善肉的口感、质构和持水力。
　　3.1.4 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，从而提高了肉的嫩度。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[17]。电刺激嫩化法具有加简单、高效的优点，可以改善肉的外观、肉色以及口感[18]。但由于电刺激嫩化法存在危险性，所以使用较少。
　　3.2 化学方法
　　3.2.1 碳酸盐嫩化法 碳酸盐嫩化法是指将其配制成溶液（1%～2%），然后再注射到肉块中，或者将需要嫩化的的肉块等放入到溶液中。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[19]。
　　3.2.2 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[20]。
　　3.2.3 多聚磷酸盐嫩化法 在肉制品生产、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%。其作用机理如下，多聚磷酸盐呈碱性，提高肉的pH;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[21]。
　　3.3 生物方法
　　3.3.1 内源蛋白酶 内源蛋白酶包含钙激活酶與组织蛋白酶，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[22]。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[23]。
　　3.3.2 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[24]。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[25]。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[26]。并且生姜蛋白酶由于其价格较低，引起了国内外研究者的广泛关注。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[27]。
　　3.3.3 激素嫩化法 激素嫩化法是在指牛被屠宰之前，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，从而提高肉的pH值，使肌球蛋白数量增加，提高肉的嫩度[28]。
　　4 展望
　　牛肉具有很高的营养价值，其食用价值受到了越来越多人的重视。由于人们对牛肉品质的重视，牛肉嫩化也愈发重要。当前，牛肉嫩化方法有较多，但是一些嫩化方法并不适用于商业化生产，今后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、化学等方法对牛肉进行了嫩化处理，提高牛肉价值，促进牛肉市场的蓬勃发展，满足人们对牛肉口感和营养的需求。
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