熱處理對肉類蛋白特性及有害物質的産生研究
肌原纖維蛋白是肌肉中肌纖維組成的重要蛋白質之一,占肉類中蛋白總含量的50%~60%。肉類經熱處理後肌原纖維蛋白的變性在兩種不同的溫度範圍内會導緻0.5%(m:V)凝膠形成。反應的第一部分發生在30~50°C之間,第二部分發生在50°C以上。有文獻指出,在電子顯微鏡下觀察到反應的第一階段涉及肌球蛋白球狀頭部的聚集,肌球蛋白分子在30℃加熱30min後,外觀沒有變化。當溫度升高到35°C時,天然肌球蛋白分子仍然是完整的,但兩個肌球蛋白分子通過其頭部的二聚化開始聚集。肌球蛋白的天然結構在40°C時完全改變,僅出現結合的頭部,但在50°C以上,很難識别單個尾部,聚集進一步延長。在50~60°C,形成大的球狀聚集體,尾部消失。在第二階段,肌球蛋白尾部的螺旋結構通過疏水基團的互相作用形成網絡結構。
蛋白質的變性和聚集。肉類在熱處理蛋白質中發生的構象變化通常被稱為蛋白質變性。在這個過程中,由于一些外部壓力,主要是熱處理,蛋白質失去了它們的三級結構,變性的蛋白質表現出從溶解性喪失到群體變化的廣泛特性。目前,肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的變性始于40~50°C,進一步的蛋白變性和凝固發生在55~60°C,這會導緻肌纖維的收縮和質地的變硬;大多數肌原纖維蛋白和肌漿蛋白在55℃凝固,這會導緻肌肉中的水分流失,而膠原蛋白的收縮和變性發生在60~70°C。另一方面,肉類在熱處理過程中會産生大量的自由基,而堿性氨基酸、芳香族氨基酸和半胱氨酸在肉類熱處理過程中特别容易與自由基發生反應。大多數情況下,氨基酸的氧化是蛋白質聚集的主要原因,由于堿性氨基酸的氧化而形成羰基,與遊離氨基酸發生反應,在蛋白質中誘發交聯,促成蛋白質的聚集。半胱氨酸和酪氨酸的氧化也可以分别通過形成分子間的二硫化物和二酪氨酸來誘導蛋白質交聯。
蛋白質的氧化。熱處理誘導肉類蛋白質氧化的形成主要與活性氧有關,通常可以通過羰基含量的增加和席夫堿的形成來評估。目前,根據已有文獻觀察到的結果顯示,肉類經熱加工後蛋白質氧化主要是通過以下幾種途徑産生:(1)通過氫鍵的損失和随後暴露的疏水氨基酸,由蛋白質折疊引起的表面疏水性增加;(2)由二硫鍵和二酪氨酸形成,導緻共價修飾引起肉蛋白聚集,進而巯基損失和酪氨酸的氧化;(3)羰基化的增加,這主要是由堿性氨基酸(如賴氨酸、組氨酸和精氨酸)通過活性氧的攻擊轉化為羰基衍生物,以及羧化和席夫堿形成引起的。另一方面,氧化可能導緻蛋白質消化率下降,而加熱溫度是影響蛋白質消化率的決定性因素。在較低溫度(70°C)下,由于蛋白質折疊使酶能夠進入活性部位,增加了胃蛋白酶的消化速度,而較高的溫度(>100°C)會使蛋白質聚集,減緩胃蛋白酶的活性。蛋白質消化性的降低可能導緻氨基酸生物使用率的降低,主要是一些必需氨基酸,這對肉制品的營養價值會産生負面影響。
熱處理對雜環胺形成的影響。在熱源方面,與烤箱燒烤相比,巴西燒烤是一種利用木炭直接輻射熱的熟制方法,由于熱源接觸的距離較近且加熱時間更長,木炭在燃燒過程中會産生較多的有害物質雜環胺(HAAs),這也是導緻巴西燒烤雞肉和鲑魚肉中HAAs高于烘烤或其他種類燒烤的原因之一。據報道,通過烤來熟制食物會導緻食物中存在幾乎全部類型的HAAs和PAHs化合物,其中喹喔類和β-咔啉類是含量最多的,而在烤魚類中,隻存在IQ型雜環胺、吡啶類和吲哚類。在傳熱媒體上,通過油炸熟制食物,通常需要添加食用油或固體脂肪,這反而影響了HAAs的形成。但重複使用油進行炸制可能增加草魚中HAAs的生成量,這可能由于熱煎炸過程中,脂類在氧化過程中産生的自由基,催化造成了HAAs所需的縮合反應,雞肉和魚肉表皮的存在也會影響HAAs的形成。除熱處理方式外,熟肉中HAAs形成程度也取決于一些肉的前體因素,如:肉的種類(紅肉、白肉或魚類)、肉的年齡(宰後時間)、脂肪和水分含量、酸度、HAAs前體化合物(遊離氨基酸)含量等。
熱處理對多環芳烴形成的影響。在肉的種類和熱處理方式上,煙熏和火烤最容易造成多環芳烴（PAHs）的形成;雖然在油炸、微波和水煮肉類中也發現了這些化合物,但在多種肉類(除魚類)食物中均檢出16種PAHs,其中4種緻癌性PAHs名額(BaP、CH、BAA和BBF)在除水煮的加熱方式中均被發現;而魚類樣品,這些名額僅在熏制、油炸和烤制中發現。在傳熱媒體上,采用火烤熟制的肉類,會使脂肪在火上滴落,導緻PAHs的形成和随後在媒體空氣中與食物表面黏附,而采用沸煮烹饪就能很好避免;與烤箱烘烤相比,木炭燒烤由于不完全燃燒會産生更多的PAHs。是以,如果避免熱源直接接觸食物,則可降低PAHs的生成量。在熱源類型上,加熱過程中使用的木材類型是控制和減少食品中污染的關鍵因素。
