不同加热程序对猪骨汤中蛋白质降解的影响.pdf

现代食品XIANDAISHIPIN187/分析检测AnalysisandTestingdoi:10.16736/41-1434/ts.2023.13.046不同加热程序对猪骨汤中蛋白质降解的影响Effect of Different Heating Procedures on Protein Degradation in Porkchop Soup 袁利娟（武穴市公共检验检测中心，湖北 武穴435400）YUAN Lijuan(Wuxue Public Inspection and Testing Center,Wuxue 435400,China)摘 要：以猪排骨为原料，采用 3 种加热程序制作排骨汤，通过测定猪骨汤中可溶性蛋白、固形物、游离氨基酸的含量，并结合感官评价来研究不同的加热程序对猪骨汤中蛋白质降解的影响，分析蛋白质降解与温度之间的关系，确定猪骨汤的最佳温度曲线，为制汤工艺提供参考。结果表明，不同的加热程序对猪骨汤的蛋白质降解特性和感官评定均有明显的影响。综合营养和感官品质，确定适宜猪骨汤烹制的最佳加热程序是以 7 min-1升温速率在 10 min 时到达沸腾（100），在 10 90 min 温度维持在 97，在 90 120 min 维持在微沸状态（100 左右）。此时，猪骨汤中的可溶性蛋白含量、固形物含量和游离氨基酸含量分别达到了 2.54 gL-1、3.77%和 0.625 mgmL-1。关键词：猪骨汤；加热程序；蛋白质降解；感官品质Abstract：Using pork ribs as the raw material,the porkchop soup was cooked with three temperature mode.By measuring the content of soluble protein,solids,and free amino acids in pig bone soup,and combining sensory evaluation,the effect of different heating procedures on protein degradation in pig bone soup was studied.The relationship between protein degradation and temperature was analyzed to determine the optimal temperature curve for pig bone soup,providing reference for soup making technology.The result showed that,the effects of different temperature mode on degradation of protein and sensory quality of porkchop soup were remarkable or significantly noticeable.Based on comprehensive nutrition and sensory quality,the optimal heating procedure for cooking porkchop soup is determined to reach boiling(100 )at a heating rate of 7 min-1 for 10 minutes,maintain the temperature at 97 for 10 90 minutes,and maintain a slightly boiling state(around 100 )for 90 120 minutes.At this time,the soluble protein content,solid content,and free amino acid content in porkchop soup reached 2.54 gL-1,3.77%,and 0.625 mgmL-1,respectively.Keywords：porkchop soup;heating procedure;protein degradation;sensory quality中图分类号：TS251肉汤中含有丰富的短肽和游离氨基酸等水溶性营养成分，更利于消化和吸收1-2。在煲汤过程中，当水温上升至 80 以上时，肌肉纤维束开始破裂，肌肉纤维中的糖类和蛋白质开始发生降解3-6；继续加热，细胞基质中的游离氨基酸、短肽和水溶蛋白等水溶性物质2和矿物质3也逐渐溶出；随着加热的持续，蛋白质降解的最后一步是由氨肽酶对肽类的分解产生游离氨基酸增加汤汁的美味7-8，D-谷氨酸是肉汤中重要的鲜味物质9，具有甜味的天然氨基酸如组氨酸、甘氨酸、丙氨酸和精氨酸等相互作用可赋予汤醇厚而鲜作者简介：袁利娟（1979），女，本科，工程师，研究方向为食品检测、食品质量安全。现代食品XIANDAISHIPIN188/分析检测Analysis and Testing美的滋味10-11。目前，家庭烹饪中主要的煲汤汤锅包括电磁炉+不锈钢锅、智能电炖锅（陶锅）和电饭锅 3 大类。各种煮制方法都有其不同的特点，本文利用 3 种不同锅来实现不同的加热程序，并全程测控温度变化，研究在 3 种不同加热程序下，排骨汤在 80、100 和终点蛋白质及其降解物质的溶出变化规律，并辅之以感官评定来研究汤的品质与感官之间的关系，确定制作猪排汤烹饪的最佳升温速率。研究不仅有利于提高排骨汤的烹饪品质，而且可为烹制专用锅体的开发提供理论依据。1 材料与方法1.1 材料与试剂新鲜猪排购于当地生鲜市场；氯化钠、盐酸（优级纯），国药集团；氨基酸液体混标、茚三酮显色液，日本和光纯药；16 种氨基酸固体单标（纯度均98%），Sigma公司；蛋白质水解分析缓冲液（PH-1#、PH-2#、PH-3#、PH-4#）及再生溶液（PH-RG），日本关东公司；高纯氮气（99.99%）；考马斯亮蓝试剂盒。1.2 仪器与设备烹饪器具为不锈钢锅、陶锅和电饭锅、电磁炉和无油烟炒锅；单项调压器，北京伏尔沃德电子有限公司；N4 型紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；ME204E 电子分析天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；101-2AB 恒温箱，北京中兴伟业仪器有限公司；BK8803 温度记录仪；L-8900 氨基酸自动分析仪，日本日立。1.3 实验方法1.3.1 猪骨汤炖制方法将猪排骨洗净后称重，每次取 500 g 进行前处理，所有工艺的前处理步骤相同。焯水。直接将猪排骨放入锅中，加冷水至刚好能淹没猪排骨，焯水至猪排骨变色倒去血水，沥干。油炒。大火（2 100 W）将锅烧热后放入 20 mL 大豆油，待油达到一定温度后放入 20 g 姜片和 0.2 g 花椒，最后倒入猪排骨炒 2 min，猪排骨待用。将前处理后的猪排骨分别放入不锈钢锅、陶锅和电饭锅中，分别记为 A、B 和 C，用其自带的煲汤程序煲制 2 h，料水比为排骨水盐=1 3 0.01。全程用温度记录仪跟踪记录，分别在 80、100 和终点取样，每次取样 50 mL。1.3.2 猪骨汤的全程温度曲线按 1.3.1 方法制作排骨汤，用温度记录仪全程跟踪记录，绘制温度曲线。1.3.3 猪骨汤中可溶性蛋白的测定取排骨汤 1 mL，用 5 倍的 5%生理盐水稀释，采用 4 200 g 离心 10 min，取 100 L 清样，用考马斯亮蓝法测定汤中的可溶性蛋白。1.3.4 猪骨汤中固形物的测定称取排骨汤汤汁 10 mL，参照 GB 5009.32016，采用 105 常压烘干法测定固形物含量。1.3.5 猪骨汤中游离氨基酸的测定将按 1.3.1 的方法制作的排骨汤，取 20 mL 排骨汤经旋转蒸发仪进行干燥，浓缩至 2 mL 左右，加入10 15 mL 6 molL-1的盐酸。在抽真空状态下用酒精喷灯烧管封口，后将水解管放在（1101）的恒温干燥箱内水解 22 h，取出冷却。打开水解管，将水解液全部转入 25 mL 容量瓶中，用去离子水定容至刻度。取滤液 1 mL 置于 25 mL 小烧杯中，在 40 50 的真空干燥箱中烘干（如有残留物，用 1 2 mL 去离子水溶解，再干燥），加入 5 mL 0.02 molL-1的盐酸溶液溶解，经 0.22 m 的滤膜过滤，作为待测液12。用 L-8900 氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量。1.3.6 猪骨汤的感官评定由 6 名食品专业的学生（3 名男生、3 名女生）经过严格训练后，品尝样品，以猪骨汤的香气、色泽、形态、浮油和滋味 5 个方面为评价指标，按照表 1 的标准给样品打分，评价指标的权重各不相同，香气、色泽、形态、浮油和滋味的权重分别为 0.3、0.1、0.1、0.1 和 0.413-15。表 1 猪骨汤感官评价标准表项目0 2 分3 5 分6 8 分9 10 分香气没有排骨汤香味，有异味肉香味较弱，无异味有明显的排骨肉香味，香味较淡肉香味强，浓郁色泽肉汤浑浊肉汤较清，淡黄色肉汤很清，米黄色肉汤清澈，米黄色形态肉汤浑浊肉汤有少量沉淀肉汤较清肉汤清澈浮油汤汁表面油脂覆盖，油脂层较厚汤汁表面有大片油脂有少量颗粒浮油汤汁表面无明显浮油滋味没有鲜味，汤有异味口味清淡，无回味，无特殊异味鲜味不足，口感纯正口感醇厚，回味清甘现代食品XIANDAISHIPIN189/分析检测AnalysisandTesting2 结果与分析2.1 3 种加热程序下猪骨汤的温度曲线在汤烹饪过程中，温度达到 50 时肌肉中的蛋白质开始凝固；60 时肉汁开始流出；70 时肉凝结收缩，肉中色素变性，由红色变灰白色；80 时结缔组织中胶原开始水解为可溶性明胶，肌肉机械强度下降，蛋白质溶出，肉变软；继续煮沸（100）蛋白质、碳水化合物部分水解，肌纤维断裂，肉被煮烂16。3 种加热程序下排骨汤的温度曲线见图 1，其中 A、B、C 分别代表不锈钢锅、陶锅和电饭锅的加热程序。排骨汤起始温度相同，均为 30，在 3 种不同加热程序下，升温速率发生明显的变化。A 以 7 min-1的升温速率最先达到了沸腾，在 6 min 时达到了 80，在 10 min 时达到了 100，在 10 90 min 呈微沸状态，平均温度维持在 97，在 90 120 min 温度呈小幅度上升趋势达到了沸腾；B 以 1.2 min-1的升温速率在 30 min 时达到了 80，在 60 min 时达到了 100，60 90 min 维持在 99.5 左右的温度，在 90 120 min 维持在微沸状态，温度在 100 左右；C 以 0.8 min-1的升温速率在 50 min 时达到了 80，在 90 min 达到了 100，在 90 120 min 维持 100 的温度。120 100A B C 80 60温度/40 20013610时间/min30506090120图 1 3 种加热程序下猪骨汤的温度曲线图 2.2 3 种加热程序对猪骨汤中可溶性蛋白的影响由图 2 可知，随着加热时间的延长，3 组不同加热程序下可溶性蛋白的含量整体均呈上升的趋势。对比 3 组加热程序，A（7 min-1升温速率）的猪骨汤可溶性蛋白溶出含量均高于其他两组，最高时含量达到 2.54 gL-1。高温加热使猪骨中的蛋白质分解速度加快，80 时存在于肌肉中的蛋白质成分开始降解，持续的高温加热使肌肉机械强度下降，部分肌肉纤维素断裂使猪骨汤中可溶性蛋白的含量增加17。A以7 min-1的升温速率在6 min时达到了80，相对较高的升温速率能更好地使蛋白质发生热变性，后续持续稳定加热促使蛋白质分子中的不耐热化学键断裂，大分子蛋白质分解为小分子的多肽和氨基酸18；B 和 C 以 1.2 min-1和 0.8 min-1的升温速率分别在 30 min 和 50 min 时才达到了 80，较低的升温速率延长了达到排骨中蛋白溶出温度的时间，不能更好地促进肌肉纤维素的断裂，影响了蛋白质的溶出。由此可见，升温速率高的烹制工艺制作的猪骨汤中可溶性蛋白含量更高。3.0 2.0 1.0加热程序80 100 终点 可溶性蛋白含量/（gL-1）0ABC图 2 3 种加热程序对猪骨汤中可溶性蛋白的影响图2.3 3 种加热程序对猪骨汤中固形物含量的影响由图 3 可知，3 种加热程序下猪骨汤中固形物的含量均随加热时间的延长而不断升高，在 80 和 100 时固形物的含量都很低。这是因为持续的高温加热使肌肉中的蛋白质、糖和骨骼中的矿物质溶解到汤中，低温会影响固形物的溶出3。对比3组加热程序，A（7 min-1）中猪骨汤的固形物含量高于其他两组，固形物含量最高时达到 3.77%。3.0 4.0 5.0 2.0 1.0加热程序80 100 终点 固形物含量/%0ABC图 3 3 种加热程序对猪骨汤中固形物含量的影响图A 以 7 min-1的升温速率在 10 min 时达到了 100，在之后的炖制过程中温度基本维持在 97，长时间的高温加热使肉质骨质松散，物质扩散溶出较多，猪骨中的物质不断溶解到汤中，增加了汤中的固形物含量；B 和 C 达到沸腾的所用的时间较长，整个烹制过程现代食品XIANDAISHIPIN190/分析检测Analysis and Testing中持续高温加热的时间少于 A，不利于促进蛋白质和骨质的水解，所以固形物的含量均低于 A。由此可见升温速率高的烹制工艺制得的猪骨汤中的固形物更高。2.4 3 种加热程序对猪骨汤中游离氨基酸含量的影响由表 2 可知，检测到的 17 种氨基酸中，氨基酸中的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸都是决定食物鲜味的主要因子，统称为风味氨基酸（Flavor Amino Acids，FAA）19。3 种加热程序下猪骨汤中游离氨基酸的含量随加热时间的延长呈上升趋势，这是由于随着持续加热，肌浆中的氨基酸不断浸出。B 的氨基酸含量和风味氨基酸含量高于 A、C，氨基酸总量最高达到 0.807 mgmL-1。原因是 A 中的游离氨基酸与核糖和葡萄糖等单糖发生美拉德反应，产生一系列香味成分；蛋氨酸中含硫成分使其相对热稳定不高，易降解成有明显肉香味的二甲基硫醚3；同时游离氨基酸中的组氨酸与 Na+、K+、Ca+结合后可增强其甜味，促进汤的风味形成20。C 中游离氨基酸含量最低，C 在 90 min 才达到沸腾状态，长时间的低温状态不利于猪骨中的蛋白质降解，而游离氨基酸的含量取决于蛋白质的降解量，所以 C 中游离氨基酸和风味氨基酸含量均低于其他两组。由此可见，B 的升温速率（1.2 min-1）下猪骨汤中游离氨基酸的含量较高，但 A 的升温速率（7 min-1）促使猪骨汤形成了良好醇厚的品质，汤更加鲜美。表 2 3 种加热程序下猪骨汤中游离氨基酸的含量表 单位：mgmL-1游离氨基酸ABC80 100 终点80 100 终点80 100 终点天冬氨酸0.0040.0050.0370.0040.0100.0630.0100.0100.024苏氨酸0.0010.0010.0130.0010.0030.0180.0040.0040.008丝氨酸0.0020.0020.0190.0020.0040.0270.0050.0050.011谷氨酸0.0080.0130.0800.0070.0190.1170.0230.0240.055甘氨酸0.0070.0100.1150.0050.0130.1480.0120.0130.048丙氨酸0.0040.0060.0700.0040.0080.0710.0100.0100.028缬氨酸0.0030.0030.0180.0030.0060.0290.0050.0050.010蛋氨酸0.0020.0020.0080.0020.0030.0100.0030.0030.005异亮氨酸0.0010.0010.0100.0010.0030.0140.0030.0030.005亮氨酸0.0020.0030.0240.0020.0070.0360.0060.0070.015色氨酸000.006000.0080.0020.0020.003苯丙氨酸0.0020.0020.0180.0010.0050.0240.0030.0040.010赖氨酸0.0030.0030.0280.0030.0070.0430.0080.0090.019络氨酸0.0020.0040.0160.0040.0070.0310.0050.0060.013组氨酸0.0100.0190.0670.0120.0250.1060.0300.0340.059精氨酸0.0020.0030.0380.0020.0060.0540.0060.0080.020脯氨酸0.0040.0230.05800.0090.0080.0110.0080.022氨基酸总量0.0580.1010.6250.0520.1330.8070.1450.1540.355FAA0.0230.0340.3020.0200.0500.3990.0550.0570.1552.5 3 种加热程序对猪汤感官评定的影响细胞基质中的水溶性物质如游离氨基酸、短肽和水溶蛋白等和矿物质在加热过程中逐渐溶出，不仅自身可呈现出某种滋味，同时它们可与其他滋味和香味物质以一定的方式结合使汤的味道更醇厚柔和21。由图 4 可知，A（7 min-1）的感官评分最高，因为高温更有利于蛋白质的溶出和降解，并通过美拉德反应产生香气成分，并且游离氨基酸易与矿物离子结合，增加汤的甘甜和香醇22。虽然以 A 的升温速率（7 min-1）制作的猪骨汤损失了部分游离氨基酸 成分，但是其转化了呈香和呈味物质使得猪骨汤的滋味更加醇厚香甜。由此可见，以 A 的加热程序（7 min-1）制作的猪骨汤滋味最佳。现代食品XIANDAISHIPIN191/分析检测AnalysisandTesting 8 9 10 7 6 5 4 3 2 1加热程序80 100 终点 感官评分/分 0ABC图 4 3 种加热程序对猪骨汤感官评定的影响图3 结论水溶性蛋白、游离氨基酸和固形物是蛋白质的主要降解产物。通过全程的温度监控，在一定程度上能反映不同升温速率对猪骨汤体系中蛋白质降解情况的影响。感官评定结果显示 3 种不同加热速率下猪骨中蛋白质的降解度差异明显。加热程序 A 炖制的猪骨汤可溶性蛋白含量达到2.54 g L-1，固形物含量达到3.77%，游离氨基酸含量虽然低于 B，但综合感官评定结果可知，A 加热程序下游离氨基酸更好地转化成了香气和呈味物质。综上所述，加热程序 A 以 7 min-1升温速率在10 min到达沸腾，1090 min温度维持在97，90 120 min 维持在微沸状态（100）左右烹制的猪骨汤为最优，同时得到了猪骨汤炖制的最佳温度曲线，可为汤锅的设计提供理论依据。参考文献1XU N，YE J J，LI L Y，et al.Exploration of flavor and taste of soft-boiled chicken at different post-mortem aging time：based on GC-IMS and multivariate statistical analysis J.Food Bioscience，2021，43：101326.2 赵勇，邱祥国.烹制对鸡汤灭菌作用及营养物质浸出的试验观察 J.扬州大学烹饪学报，2005（2）：44-47.3 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