胶原纤维热解聚行为对胶原类酱卤肉制品风味保持能力的影响机制研究

Our previous results indicated that the absorption of meat proteins on the odor from spices and additives and their thermal derivatives is the key factor to form the flavor of products, and that thermal treatments can improve the binding capacity of collagen fibers. In order to clarify the formation mechanism of the flavor of stewing meat products from different collagen tissues (skin, tendons and cartilage), the structural difference was determined by Picric acid- Sirius red staining, scanning probe microscope, glycosaminoglycan quantification and DSC; the change of structure and active binding sites during the multi-stepping depolymerization of collagen fibers including the separation of crosslinked network, the depolymerization of spiral microfibril and the cleavage of collagen was detected by TEM, SEM, AFM, Masson staining, SDS-PAGE, DTNB, TNBS and ANS probe and Raman spectroscopy; the binding capacity of collagen fiber on flavor (pinenes, aldehydes, furan and esters) was determined by SPME-GC-MS; the correlation among the binding capacity, binding sites and sensory scores was analyzed to illuminate the influencing mechanism of the depolymerization of collagen fibers on meat flavor. In addition, the influence of processing procedures and ingredients on the depolymerization of collagen fibers was studied to elucidate the controlling mechanism of the flavor formation of stewing meat products.

申请人前期研究表明，酱卤肉制品肌肉蛋白主动吸附来源于香辛料、辅料及其热反应风味成份是决定产品品质的根本要素，加热处理能提高胶原纤维风味吸附能力。为了探明皮肤、筋腱、软骨等不同组织来源的胶原类酱卤肉制品风味形成机制，拟采用苦味酸天狼星红染色、扫描探针显微镜、糖胺聚糖定量、DSC等表征其胶原纤维结构差异，通过TEM、SEM、AFM、Masson染色、SDS-PAGE，以及DTNB、TNBS、ANS探针、拉曼光谱等观察胶原纤维多级热解聚（交联网络解开、螺旋状微纤维解聚以及胶原蛋白降解）过程中结构和吸附活性位点变化；采用SPME-GC-MS测定胶原纤维风味（蒎烯、醛类、呋喃、酯类）吸附能力，并与吸附位点和感官评价建立相关性，从而阐明胶原纤维解聚对产品风味的影响机制。同时，研究加工工艺和配料成份对胶原纤维吸附特性的影响，明确加工因素对酱卤肉制品风味的控制机制。

不同胶原类酱卤肉原料的质构，超微结构，胶原纤维直径，胶原蛋白的热稳定性，胶原蛋白和糖氨聚糖含量具有显著差异。在6种不同组织中，牛蹄筋的硬度、咀嚼度、总胶原含量和胶原纤维直径最高，羊蹄筋、鸡爪筋、猪蹄、羊皮次之，而鸡爪皮最低。筋腱类原料胶原蛋白热稳定性、胶原蛋白含量和纤维分布密度，纤维直径均高于皮肤组织。这说明不同胶原组织质构差异和他们的超微结构，理化指标差异有关。与皮类相比，筋腱组织的硬度和咀嚼性更高，这可归结于筋腱组织的胶原纤维排列更质密，纤维直径更粗，热稳定性、糖氨聚糖和总胶原含量更高。酱猪蹄在湿热场下炖煮 60 和 120 min，猪皮胶原组织的成熟交联度和核心蛋白聚糖和糖胺聚糖含量显著减少，三螺旋结构发生了明显的解折叠，组织结构咀嚼性和胶粘性明显改善。随加热温度升高与时间延长，后期胶原组织解聚，硬度、粘性、咀嚼性降低，胶原蛋白对醛类、酮类、呋喃类、萜烯类和丁酸乙酯的吸附能力降低，对乙酸乙酯吸附增强，这主要与胶原蛋白疏水结合位点的包埋与暴露有关。加热处理对酱猪蹄的香气评分和胶原蛋白风味吸附能力的影响具有相似的趋势，说明酱猪蹄的香气和猪蹄胶原蛋白的风味吸附能力密切相关。热处理对胶原蛋白降解情况，粒径大小，表面疏水性，二级结构有着不同影响。热处理导致的胶原蛋白的降解产物可能有与风味化合物结合的潜能，而表面疏水性的变化通过疏水相互作用改变风味化合物的吸附能力。加热导致的α-螺旋和β-折叠的变化可导致氢键位点和疏水性位点的变化，从而改变风味结合位点，最终导致风味化合物吸附能力的改变。对加工工艺超高压处理模型的研究显示，超高压与热结合处理相比于单一湿热场处理，加剧了成熟交联、 核心蛋白聚糖和糖胺聚糖的含量下降，最终促进胶原组织解聚、胶原蛋白变性坍塌，从而猪蹄的机械性能下降，风味吸附能力增强。对加工辅料pH值影响模型研究显示，不同酸碱度处理后的猪蹄，其质地参数（弹性，咀嚼性，硬度和胶粘性）随酸碱度大小的变化而变化。猪蹄经过酸碱处理后咀嚼性，硬度和胶粘性的降低是由于胶原纤维的溶解，成熟交联、核心蛋白聚糖和糖胺聚糖含量的减少和三螺旋结构的解折叠所致。不同酸碱度下，当pH为4时胶原蛋白变性最显著，具有较强的风味吸附能力。项目荣获江苏省科技进步一等奖、荣获中国轻工业联合会科技进步一等奖、宁波市科技进步二等奖各1项，发表高水平 SCI 论文10篇，培养研究生 7 名。