超声处理修饰羊肌肉蛋白结构改善嫩度的研究.pdf

杨裕如，潘德胤，马金明，等.超声处理修饰羊肌肉蛋白结构改善嫩度的研究 J.食品工业科技，2023，44（21）：4553.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022120087YANGYuru,PANDeyin,MAJinming,etal.StudyofModifyingLambMuscleProteinStructureandImprovingtheTendernessbyUltrasonicTreatmentJ.ScienceandTechnologyofFoodIndustry,2023,44(21):4553.(inChinesewithEnglishabstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022120087 研究与探讨 超声处理修饰羊肌肉蛋白结构超声处理修饰羊肌肉蛋白结构改善嫩度的研究改善嫩度的研究杨裕如1,2，潘德胤1,2，马金明1,2，姜晓娟1,2，陈洪生1,2,*，刁静静3,*（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319；2.黑龙江省食品与生物技术创新研究中心（国际合作），黑龙江大庆163319；3.黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江大庆163319）摘要：本研究以超声处理时间（0、10、20、30、40、50min）和功率（0、200、250、300、350、400W）为变量，探讨了超声条件对羊肉蛋白结构及嫩度等品质特性的影响。结果表明，随超声时间和功率的增加，羊肉样品的拉曼光谱强度降低，-螺旋含量降低，-折叠含量增加，电泳结果显示，超声处理能够促使肌动球蛋白解离。扫描电镜发现超声处理使得羊肉肌纤维间距增大，并破坏了肌纤维结构，增加了羊肉肌原纤维小片化指数（Myofibrilfragmentationindex，MFI），降低了羊肉的剪切力，且提高了保水性。综合各项指标得出超声嫩化羊肉的最佳条件为，超声时间 30min，超声功率 300W，此条件下羊肉的 MFI 达到 44.59，与对照组相比提高了25.66%（P0.05）；剪切力降至 31.22N，降低了 29.35%（P0.05）；持水率达到 93.59%，羊肉嫩化效果最好。关键词：羊肉，嫩化，超声处理，蛋白结构，品质特性本文网刊:中图分类号：TS251.6文献标识码：A文章编号：10020306（2023）21004509DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022120087StudyofModifyingLambMuscleProteinStructureandImprovingtheTendernessbyUltrasonicTreatmentYANGYuru1,2，PANDeyin1,2，MAJinming1,2，JIANGXiaojuan1,2，CHENHongsheng1,2,*，DIAOJingjing3,*（1.CollegeofFoodScience,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing163319,China；2.HeilongjiangFoodandBiotechnologyInnovationandResearchCenter(InternationalCooperation),Daqing163319,China；3.NationalCoarseGrainsEngineeringResearchCenter,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing163319,China）Abstract：Inthisstudy,theeffectsofultrasonictreatmentontheproteinstructureandqualitycharacteristicsoflambwereinvestigatedusingtheultrasonictime(0,10,20,30,40,50min)andpower(0,200,250,300,350,400W)asvariables.Theresults demonstrated that,with the extension of the ultrasonic time and power,the intensity of the Raman spectrumdecreasedandthe-helixcontenthadatendencytotransforminto-fold.Thesodiumdodecylsulfate-polyacrylamidegelelectrophoresis(SDS-PAGE)analysis showed that ultrasonic treatment contributed to the dissociation of actomyosin.Scanningelectronmicroscopy(SEM)exhibitedthatultrasonictreatmentenlargedthegapsamongthemusclefiberbundlesdestroyedthemusclefiberstructureoflamb,increasedthemyofibrilfragmentationindex(MFI)oflambmuscle,reducedshear force,and improved the water-holding capacity.According to all of the above indexes,the optimal ultrasonicconditionsweredetermined:theultrasonicpowerwas300Wfor30min.Inthiscondition,theMFIoflambwas44.59,收稿日期：20221212基金项目：黑龙江省“百千万”工程科技重大专项（2020ZX07B02）；黑龙江八一农垦大学三横三纵支持计划项目（TDJH202003）。作者简介：杨裕如（1998）（ORCID：0000000242986010），女，硕士研究生，研究方向：畜产品加工科学与技术，E-mail：。*通信作者：陈洪生（1979）（ORCID：0000000263189301），男，博士，教授，研究方向：畜产品加工，E-mail：。刁静静（1981）（ORCID：0000000243098808），女，博士，研究员，研究方向：食品科学，E-mail：。第44卷第21期食品工业科技Vol.44No.212023年11月ScienceandTechnologyofFoodIndustryNov.2023whichwasincreasedby25.66%comparedwiththecontrolgroup(P0.05),andtheshearforcedecreasedto31.22N,whichwas29.35%lowerthanthecontrolgroup(P0.05).Thewater-holdingcapacitywas93.59%.Therefore,thelambwaseffectivelytenderizedunderthisultrasoniccondition.Keywords：lamb；tenderization；ultrasonictreatment；proteinstructure；qualitycharacteristics嫩度指肉品入口咀嚼组织状态时所感觉的印象，反应肉的质地，是影响消费者满意度和饮食质量的主要因素1。羊肉因具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇且矿物质元素丰富的特点，已成为深受消费者喜爱的冬季进补肉品之一2，市场对其的需求量也随即增加。但冬季羊肉为保证销路，羊肉制品通常以冻品保存3，冻融后的羊肉仍存在嫩度差、水分流失等问题，同时不恰当的处理也会影响羊肉嫩度4。因此，在羊肉加工过程中如何改善其嫩度，提高肉的保水性，仍是行业亟待解决的问题。超声波技术是一种新兴的物理法嫩化手段56，主要通过空化效应破坏溶酶体、肌纤维蛋白和结缔组织，达到最佳嫩化效果78。Chang 等9研究表明，低频、高功率超声（40kHz、1500W）处理，可通过降低牛肉半腱肌结缔组织机械强度，使其剪切力降低，但同时伴随肉品水分流失，当超声时间大于 10min时，牛肉表面微观结构破坏显著。超声嫩化多作用于肉品成熟期，并通过延长肉品成熟期和缩短成熟时间，改善肉品嫩度。李正英等10发现利用超声对羊后腿肉进行嫩化，可使羊后腿肉剪切力显著降低，后熟时间的延长则可进一步提高羊肉嫩度。张莉等11利用超声改善哈萨克羊肉的嫩度，发现羊肉剪切力降低，肌原纤维小片化指数、蛋白溶解度升高，且羊肉成熟时间缩短 48h。目前，对于超声波嫩化羊肉的研究较少，主要集中在超声波对宰后羊肉成熟期的影响，对成熟期羊肉超声嫩化的研究不够充分；且研究变量多为超声时间，需更深入地研究不同参数条件下对羊肉蛋白结构和品质特性的影响。因此，本文以羊半膜肌肉为研究对象，对其进行超声波嫩化，以拉曼光谱、水分分布、扫描电镜、剪切力等为检测指标，探究不同超声时间和功率对羊肉蛋白结构和肉品质的影响。研究结果可为后续羊腿肉产品开发提供嫩化方案，也可为工业上超声嫩化羊肉条件的选择提供一定的理论依据。1材料与方法1.1材料与仪器新鲜羊后腿肉（8 月龄养殖雌绵羊）购于大庆金锣专卖店。选取羊半膜肌，剔除多余脂肪和结缔组织，切块（3cm3cm6cm）称重后真空包装，于20储藏，贮藏时间不超过 14d。牛血清蛋白Takara生物公司；Tris-HCl 缓冲液北京索莱宝科技有限公司；SDS-PAGE 凝胶配制试剂盒、彩色预染蛋白 Ma-rker（10250kDa）Biosharp 生物公司；十二烷基硫酸钠（Sodiumdodecylsulfate，SDS）广州赛国生物科技有限公司；溴酚蓝（Bromophenolblue，BPB）国药集团化学试剂有限公司；冰乙酸天津市富宇精细化工有限公司；-巯基乙醇上海阿拉丁生化科技股份有限公司；所用试剂纯度均为分析纯。TA-XTplus 质构仪英国 SMS 公司；NMI20-15低场核磁共振成像仪苏州纽迈分析仪器股份有限公司；SB25-12DTD 超声波清洗仪宁波新芝生物科技股份有限公司；CR-410 色差计KonicaMinolta公司；Centrifuge5810R 高速冷冻离心机德国 Epp-endorf 公司；S3400N 扫描电镜日本日立公司；DM2700MRenRL/TL 共聚焦显微拉曼光谱仪德国 Renishaw 公司。1.2实验方法1.2.1超声嫩化将切块备用的羊肉样品于 4，解冻 12h，分装密封后放入超声波设备中进行处理。参考朱琪12的参数范围并作适当修改，设计实验条件如下：a.超声频率为 40kHz，超声功率为 300W，超声时间分别为 10、20、30、40、50min 对羊肉样品进行嫩化处理。b.超声频率为 40kHz，超声时间30min，超声功率分别为 200、250、300、350、400W对羊肉样品进行嫩化处理。1.2.2拉曼光谱的测定将肉样切成 3mm 薄片放置在载玻片上，采用波长 785nm 离子激光器，功率75mW，20 倍聚焦镜头聚焦，拉曼光谱扫描范围在5002100cm1。用 Origin2019 软件对数据进行Savitzky-Golay 平滑处理，二阶导数基线校正后，高斯函数分峰拟合，计算二级结构相对含量。1.2.3肌原纤维蛋白（Myofibrillarprotein，MP）的提取参考 Park 等13的方法，实验温度及试剂温度应保持在 4。取 20g 的肉样，加入 4 倍体积的提取液（10mmol/L 磷酸盐、0.1mmol/LNaCl、2mmol/LMgCl2和 1mmol/LEGTA，pH7.0，4）进行蛋白的提取，匀浆 60s 后，冷冻离心 3500r/min，15min，弃去上清液，上述过程重复 3 次。随后加入 4 倍体积0.1mol/LNaCl 溶液，并调节 pH 为 6.25，随后再次3500r/min 离心 15min，沉淀即为 MP。使用双缩脲法测定蛋白浓度，提取后立即进行电泳样的配制。1.2.4蛋白质电泳分析参考李可等14的方法，稍作改动。将浓度为 2mg/mL 的 MP 样液与上样缓冲液（4%SDS，20%甘油，0.02%溴酚蓝，125mmol/LTris-HCl，10%-巯基乙醇）进行 1:1 混合，沸水浴3min。配制 10%的分离胶和 4%的浓缩胶，Marker和电泳样进样量均为 10L。取出后的胶片后用染色液染色 1h，用脱色液洗脱两次至胶片透明。胶片拍照成像后，使用 ImageJ 对蛋白条带进行定量分析。46食品工业科技2023 年11月1.2.5肌原纤维小片化指数（Myofibrilfragmentationindex，MFI）的测定参考苏丹15的方法。称取4g 肉样，与 40mLMFI 浸提液（100mmol/LKCl，7mmol/LKH2PO4，18mmol/LEDTA-2Na，1mmol/LMgCl2，pH7.0，4）匀浆 30s，于 8500r/min 下冷冻离心 30min，收集上清液，重复 2 次。沉淀用 MFI浸提液溶解，单层纱布过滤。将提取液浓度稀释至0.5mg/mL，在 540nm 波长处测定其吸光度。计算出肌原纤维小片化指数公式如下：肌原纤维小片化指数(MFI)=A540 nm200式中：A540nm为稀释后样品在 540nm 波长处吸光度值。1.2.6剪切力的测定参照 Sheard 等16的方法，稍作改动。将超声处理后的肉样放入 80 水浴锅内进行水浴，待肉样中心温度为 70 时取出。将待检测的肉样沿纤维切成规则的小块（1cm1cm3cm），使用 HDP/BC 探头进行测量，测定参数为：测前速度 2.00mm/s，测试速度 3.00mm/s，测试后速度10.00mm/s，距离 25mm，引发力 5g。1.2.7pH 的测定参考朱紫玉等17的方法，仪器校准后，将探头没入肉样进行测定。1.2.8色度值的测定参照 Chang 等9方法，仪器使用白板校准，测定肉样的 L*，a*和 b*值。1.2.9蒸煮损失的测定参照 Honikel 等18的方法。肉样称重后于 80 水浴 45min，冷却至室温并置于 4 过夜，再次称重。羊肉样品蒸煮损失计算方法如下：蒸煮损失(%)=W1W2W1100式中：W1为肉样重量，g；W2为蒸煮后肉样重量，g。1.2.10持水率的测定参考 Naveena 等19的方法。将 10g 的肉样与 15mL0.6mol/L 的 NaCl 溶液置于离心管中，漩涡振荡 1min，4 静置 15min，再次振荡 1min，5000r/min 冷冻离心 15min，测量上清液体积。持水率(%)=V1V2100式中：V1为离心后液体的体积，mL；V2为离心管内液体总体积，mL。1.2.11T2横向弛豫时间的测定参考程天赋等20的实验方法测定。标品校正后，将超声处理后的肉样切割成规则小块（2.0cm0.5cm0.5cm），放入核磁管内，在 23.2MHz 的共振频率下使用 CPMG 序列进行测量，扫描 16 次，拟合 0.013000ms 的弛豫时间。1.2.12扫描电镜根据朱琪12的方法稍作修改。将样品切割成规则肉块（0.5cm0.5cm0.3cm），置于 2.5%戊二醛（pH7.4）固定 2d，0.1mol/L 磷酸盐缓冲溶液清洗 3 次后，分别使用浓度为 50%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行梯度洗脱，脱水后的样品用叔丁醇进行置换。冷冻干燥样品后喷金镀膜，使用扫描电子显微镜在电压为 20.0kV、放大倍数为 1000 倍条件下进行扫描，观察肌肉结构的变化。1.3数据处理各项实验指标重复测定 3 次，结果表示为“平均数标准差”，数据采用 Statistix8 分析软件，进行单因素方差分析法对数据进行分析，执行 Duncan 多重比较分析处理，P0.05 代表差异显著。采用 Sigma-plot12.5 和 Origin2019 软件作图。2结果与分析2.1超声波处理对羊肌肉蛋白结构的影响2.1.1超声波处理对羊肌肉蛋白二级结构的影响肉在加工过程中蛋白二级结构的变化可以通过拉曼光谱反映出来21。由图 1 和图 2 可以看出，与对照组相比，超声处理组的拉曼强度均发生了不同程度的下降，这主要是由于超声处理使羊肌肉蛋白质密度降低，这一定程度上可以有效提升羊肌肉的嫩度22。在拉曼图谱中蛋白 S-S 的拉伸位置在 500550cm123，随超声时间和功率的增加，蛋白 S-S 峰强度皆呈现先降低后升高的趋势，这可能是由于超声时间和功率过大，会引起断裂的二硫键发生再次交联。在970cm1处，随超声时间和功率的增加，平面弯曲顺600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000超声50 min超声40 min超声30 min超声20 min超声10 min对照拉曼强度(a.u.)S-S拉伸=C-H 弯曲酰基带波数(cm1)图1不同超声时间羊肌肉的拉曼光谱Fig.1Ramanspectraoflambmuscleatdifferentultrasonictime600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000对照超声200 W超声250 W 超声300 W超声350 W超声400 W拉曼强度(a.u.)S-S拉伸波数(cm1)=C-H弯曲酰基带图2不同超声功率羊肌肉的拉曼光谱Fig.2Ramanspectraoflambmuscleatdifferentultrasonicpower第44卷第21期杨裕如，等：超声处理修饰羊肌肉蛋白结构改善嫩度的研究47式异构体（=C-H）强度降低，说明超声对羊肌内脂肪饱和度呈现积极作用24。波长为 16451685cm1被指认为酰胺带，常用于研究蛋白二级结构的变化，主要包括位于16451660cm1的-螺旋，16651680cm1的-折叠、1680cm1附近的-转角和位于 16601665cm1处的无规则卷曲25。由表 1 可知，随超声时间的增加，-螺旋含量先降低后增加，在超声 20min 时占比达到最低为 20.68%（P0.05），-折叠含量则相反，占比达到最大为 40.39%（P0.05）。这与李弓中等26的实验结果相一致。由表 1 可知，随超声功率的增加，-螺旋含量降低，-折叠含量先增加后降低，无规则卷曲逐渐增加。在超声 300W 时，-螺旋含量占比达到最低为20.79%（P0.05），-折叠含量达到最大为 40.18%（P0.05）；超声 400W 时，无规则卷曲含量占比达到最大为 22.39%（P0.05）。这可能是由于超声波的空化作用破坏了稳定-螺旋的氢键16，使其向无序的结构转变，蛋白结构稳定性下降，变得更加松散，从而有利于提高嫩度。Shi 等27研究也发现经超声波辅助处理的 MP，其-螺旋向更松散的结构转化，减少了聚集体的形成，降低了蛋白的聚集，使其持水性得到改善。2.1.2超声波处理对羊肌肉蛋白降解情况的影响电泳检测到的蛋白条带主要有肌球蛋白重链（Myosinheavychain，MHC，220kDa）、C 蛋白（100kDa）、肌动蛋白（44kDa）、原肌球蛋白（35kDa）和降解蛋白质条带（1520kDa）2829。由图 3A 可知，超声时间小于 30min 时，MHC、原肌球蛋白、降解蛋白质条带强度逐渐降低。结合表 2 发现，与对照组相比，超声 1030min 时的肌动蛋白相对含量显著增加（P0.05）。这可能是由于超声波促使肌细胞释放组织蛋白酶和钙蛋白酶，加速了肌动球蛋白的降解30，从而形成了较多的肌动蛋白。超声 30min 时，肌动蛋白条带颜色加深，且两条带下方出现了明显的条带，产生了较多的中等分子量降解蛋白，量化结果显示肌动蛋白条带相对含量增加至最大，此时肌动球蛋白解离程度也达到最大。当超声处理 40 和 50min 时，肌球蛋白上方的大分子条带明显变浅，肌球蛋白条带与 30min 处理组相比强度下降明显，40min 时肌动蛋白下方出现了明显的新条带；表1超声时间和功率对羊肌肉 MP 二级结构的影响Table1EffectofultrasonictimeandpoweronMPsecondarystructureoflambmuscle处理变量-螺旋（%）-折叠（%）-转角（%）无规则卷曲（%）超声时间（min）对照22.440.19b38.320.08c20.040.27ab19.210.1a1021.840.66bc38.730.56bc20.570.42a18.860.59a2020.680.32d40.390.48a19.820.82ab19.110.92a3020.790.14cd40.180.11a18.950.28b20.090.31a4021.550.23bcd39.630.19ab18.890.4b19.930.08a5024.080.59a38.830.61bc18.510.89b18.580.89a超声功率（W）对照22.440.19A38.320.09C20.040.27AB19.210.1CD20021.850.02AB39.050.29BC20.310.36A18.790.45D25021.070.47C39.400.5AB19.020.48B20.520.49B30020.790.14C40.180.11A18.950.28B20.090.31BC35021.350.3BC39.190.05B19.190.31B20.270.04BC40021.230.24BC37.020.46D19.360.6AB22.390.36A注：小写字母不同，表示超声时间同列数据差异显著（P0.05）；大写字母不同，表示超声功率同列数据差异显著（P0.05）；表2表5同。ABMarker10 min20 min30 min40 min50 min对照200 W 250 W 300 W 350 W 400 W对照250 kDaMHCC蛋白肌动蛋白原肌球蛋白降解蛋白质100 kDa50 kDa40 kDa20 kDa图3超声处理羊肌肉的 SDS-PAGE 模式Fig.3SDS-PAGEpatternsofultrasonictreatmentoflambmuscle注：A 为超声时间处理组；B 为超声功率处理组。48食品工业科技2023 年11月另外，原肌球蛋白条带变浅，降解蛋白质条带变深，说明超声处理导致原肌球蛋白水解明显。此结果与量化结果相一致。由图 3B 显示，超声功率在 200350W 时，MHC、C 蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白和降解蛋白质条带均随超声功率的增加逐渐变细，颜色明显变浅。降解蛋白质条带在超声功率达到 300W 时达到最浅，这与量化结果相一致，说明小分子蛋白发生显著降解。这可能是由于超声波的空化作用产生的微射流和高压，影响了蛋白分子间的相互作用，产生大量可与水分子结合的作用位点，从而导致蛋白质的二级结构发生了变化31。当超声功率到达 400W 时，MHC 和肌动蛋白条带强度显著增强。这与上述拉曼光谱的结果相一致，可能是由于超声波的湍流作用引起断裂的二硫键再次交联，形成聚集体所致3233。2.1.3超声波处理对羊肌肉 MFI 的影响MFI 是长度为 14 个肌节的肌原纤维占全部肌原纤维的比例，与肌纤维内部结构和骨骼蛋白的破坏程度呈正相关34，与剪切力呈负相关。由图 4 可知，随超声时间的增加，羊肌肉 MFI 呈现先上升后平稳的趋势，且在超声 30min 达到最大值 44.3，与对照组相比差异显著（P0.05）。由图 5 可知，随超声功率的增加，羊肌肉 MFI 也呈现先上升而后平稳的趋势，超声功率300W 达到最大值 44.59，与对照组相比差异显著（P0.05）。这与 Carrillo-lopez 等35的实验结果相似，MFI 的提升可能是由于超声的空化作用产生的气泡破坏溶酶体，扩大了肌纤维的间隙，使蛋白酶释放从而水解肌纤维蛋白，破坏了肌纤维结构，使其分解成小片段10,36。对照 20025030035040001020304050dcbaaa肌原纤维小片化指数(MFI)超声功率(W)图5超声功率对羊肌肉 MFI 的影响Fig.5EffectsofultrasonicpoweronMFIoflambmuscle2.2超声波处理对羊肉肌肉品质特性的影响2.2.1超声波处理对羊肌肉剪切力、pH 及色差值的影响由表 3 中剪切力结果可知，超声处理组的剪切力值均显著低于对照组（P0.05）；随超声功率的增加，羊肌肉剪切力呈先下降后平缓趋势，超声300W达到最低为31.22N，随后差异不显著（P0.05）。此结果与Barekat等31采用高强度超声处理改善肉嫩度的实验结果相一致。这可能是由于超声的机械力和空化作用促使组织蛋白酶释放，并促进钙激活因子的扩散，同时也削弱了肌节的连接力，进而产生了嫩化作用36。由表 3 中 pH 测定结果可知，随超声时间的增加，羊肌肉 pH 的变化与对照组相比差异显著（P0.05），呈先上升后下降的趋势，超声 20min 时达到最大 6.07。随超声功率的增加，羊肌肉 pH 呈先上升后下降的趋势，在超声功率为 300W 时 pH 最大为表2蛋白亚基定量分析表Table2Quantitativeanalysistableofproteinsubunits处理变量MHC（%）C蛋白（%）肌动蛋白（%）原肌球蛋白（%）降解蛋白质（%）超声时间（min）对照100.000.00a100.000.00b100.000.00d100.000.00a100.000.00bc1098.530.55a111.911.84a108.711.25c105.033.76a90.424.95c2098.571.095a112.970.53a107.070.58c97.671.26a90.975.71c3089.441.04b97.881.69b125.111.23a84.494.90b95.615.71bc40100.701.65a93.492.34c122.261.59ab68.702.30c130.176.46a5083.650.39c82.690.98d121.370.79b80.582.22b121.1620.59ab超声功率（W）对照100.000.00A100.000.00A100.000.00A100.000.00A100.000.00B20068.220.70C63.711.60B77.340.91C70.355.44DE108.934.47A25070.490.66C60.501.79BC83.740.96B87.883.89B71.663.27C30070.721.92C49.653.40D71.771.66D77.952.87CD52.382.82D35063.642.15D32.265.58E64.891.31E65.223.01E73.842.80C40077.860.35B55.211.68CD83.101.92B84.003.78BC55.951.10D对照102030405001020304050dcbaaa肌原纤维小片化指数(MFI)超声时间(min)图4超声时间对羊肌肉 MFI 的影响Fig.4EffectsofultrasonictimeonMFIoflambmuscle注：小写字母不同，表示处理组间差异显著（P0.05）；图 5 同。第44卷第21期杨裕如，等：超声处理修饰羊肌肉蛋白结构改善嫩度的研究496.04（P0.05）。超声处理组 pH 整体大于对照组，这可能是由于超声处理使蛋白酶释放，碱性胺类的利用率提高，酸性蛋白基团降低，部分离子释放到细胞外，基团位置改变造成的11。由表 3 中色差结果可知，与对照组相比，超声处理对羊肌肉 L*值、a*值影响较为明显。随超声时间的增加，处理组 L*值显著升高（P0.05），而 a*值显著下降（P0.05）。羊肉样品持水率的测定结果与蒸煮损失结果相对应，即：持水率高，蒸煮损失小，反之亦然。在超声时间 30min 时持水率达到最大值 93.59%，超声功率为 250W 时，持水率最高 93.94%，与对照组相比差异均显著（P0.05）。这可能是由于超声的空化作用使肌肉组织中的细胞破裂，水分进入到肌肉细胞内39；同时肌丝伸长收缩的程度变大，与水分子相结合能力变强，提高其保水能力40。结合 pH 和 MFI的数据可以发现，pH 的增加使纤维间隙变大，MFI的增加有利于肌原纤维蛋白与水结合，捕获更多的水分子，提高其持水率41。这些结果与蒸煮损失的结果相对应。2.2.3超声波处理对羊肌肉水分分布的影响根据弛豫时间对水分子的状态进行划分为，强结合水T2b（01ms）、弱结合水 T21（110ms）、不易流动水T22（10100ms）、自由水 T23（1001000ms）42。由表 4 可以知，随超声时间的增加，各组样品横向弛豫时间先减少后增加，在超声 50min 时弛豫时间与对照组相比显著增加（P0.05）。随超声功率的增强，各组分横向弛豫时间同样呈现先减少，后增加的趋势，从超声 350W 开始 T22与对照组相比显著增加（P0.05）。说明较强的超声处理，可以使羊肉中不易流动水的自由度增加，与底物蛋白的结合力变弱43。由表 5 可知，超声时间为 30min 时，不易流动表3超声时间和功率对羊肌肉剪切力、pH 及色差的影响Table3Effectsofultrasonictimeandpoweronshearforce,pHandcolordifferenceoflambmuscle处理变量剪切力（N）pH色差L*a*b*超声时间（min）对照44.190.62a5.890.01b38.530.52b17.970.25a5.170.52a1037.761.63b5.870.11b38.060.16b15.900.13b4.530.61ab2035.700.47bc6.070.10a38.630.57b15.350.93bc4.250.42abc3032.041.03d6.060.12a38.740.48b15.090.48bcd4.050.17abc4033.710.31cd5.920.10b41.690.48a13.560.52cd3.710.19bc5034.450.85cd5.900.10b41.970.04a13.510.09d3.160.75c超声功率（W）对照44.190.62A5.890.01C38.530.52B17.970.25A5.170.52A20038.690.17B6.030.01A39.030.66AB15.800.48A4.420.29A25035.891.31C6.020.02A39.480.45AB15.430.51B3.990.81A30031.221.34D6.040.11A38.870.19AB15.320.52B4.000.14A35031.450.91D5.980.01B40.120.59AB15.060.65B4.300.48A40032.080.79D5.960.01B40.341.14A14.030.33B4.820.14A对照10203040500102030405080859095100ababccbcaBABABAABAB蒸煮损失(%)蒸煮损失持水率持水率(%)超声时间(min)图6超声时间对羊肌肉持水率及蒸煮损失的影响Fig.6Effectofultrasonictimeonwaterretentionandcookinglossoflambmuscle注：小写字母不同，表示处理组间蒸煮损失差异显著；大写字母不同，表示处理组间持水率差异显著（P0.05）；图 7 同。对照 20025030035040080859095100abccbcaaBABAAABAB01020304050蒸煮损失(%)超声功率(W)持水率(%)蒸煮损失持水率图7超声功率对羊肌肉持水率及蒸煮损失的影响Fig.7Effectofultrasonicpoweronwaterretentionandcookinglossoflambmuscle50食品工业科技2023 年11月水峰比例 P22达到最大为 96.37%。超声功率为300W 时，P22最大达 96.29%，此时自由水峰比例P23达到最低为 0.51%，且与对照组相比差异显著（P0.05）。图 8 和图 9 也显示，随超声时间和功率的增加，各组羊肌肉样品的 T22峰比例均呈先增大，后减少的变化趋势。这与上述持水率和蒸煮损失的结果相一致。0500100015002000对照2002503003504000.0010.010.1110100100010000100000信号强度(a.u.)T2横向弛豫时间(ms)超声功率(W)图9超声功率对羊肌肉 T2横向驰豫时间的影响Fig.9EffectofultrasonicpoweronT2transverserelaxationtimesoflambmuscle2.2.4超声波处理对羊肌肉微观结构的影响通过分析上述指标的结果，确定选择嫩化效果明显的三组样品进行微观结构分析，即：超声 30min，300W、超声 50min，300W 和超声 400W，30min，对照组不变。由图 10 可知，超声处理对羊肉肌纤维微观结构影响明显。对照组的羊肌肉纤维结构平行完整，肌束膜包裹排列紧密。超声 30min（图 10B）使原本分布均匀的肌束膜变得散乱，肌周结构被破坏；超声50min（图 10C）时，肌束膜大部分被瓦解，肌节收缩明显，肌束间间隙变大，完整的纤维结构受损，变成较小的蛋白质单体或片段，使原本平整的表面，变得凸凹不平。这些结果与前述的 MFI 结果相一致，并且，陈丽艳等44研究超声对鹅肉肌纤维结构的影响时，也发现随超声时间的增加，肌肉组织受损程度显著增大。所以，超声处理羊肉的最适时间为 30min。超声功率为 300W（图 10B 和图 10C）时，肌束膜有所减少，且变得松散混乱；肌纤维间空隙变大，部分肌纤维呈现小片化。超声功率为 400W（图 10D）表4超声时间与功率对羊肌肉 T2驰豫时间的影响Table4EffectofultrasonictimeandpoweronT2relaxationtimeoflambmuscle处理变量T2b（ms）T21（ms）T22（ms）T23（ms）超声时间（min）对照 0.230.02bc2.220.37a24.770.00b167.1713.14b100.190.00c1.520.00b18.740.00d151.990.00b200.190.03c1.410.31b20.611.62cd133.0518.52b300.220.03bc1.600.13b22.621.86bc161.735.37b400.250.00b1.520.00b24.770.00b174.750.00b500.310.03a2.540.20a28.480.00a242.5419.97a超声功率（W）对照 0.230.02AB2.220.37AB24.770.00B167.1713.14A2000.170.02B2.660.00A22.621.86B145.3911.43A2500.210.02AB1.920.15AB23.701.86B174.750.00A3000.210.03AB1.670.13B23.701.86B161.735.38A3500.280.06A1.920.15AB28.480.00A167.1713.14A4000.290.04A1.740.58B28.480.00A175.8924.486A注：T代表横向弛豫时间。表5超声时间与功率对羊肌肉 T2