低场核磁技术研究食品吸水和持水能力

什么是持水性?

动物屠宰后肌肉保持自身水分的能力被称之为持水性,是指当肌肉受到外力作用时保持原有水分的能力。肉的持水性不仅影响肉的滋味、香气、多汁性、营养成分、嫩度、颜色等食用品质,而且还直接影响肉制品的成品率,具有重要的经济价值。较低的持水性对于肉类工业意味着较大的经济损失,即肉中水分流失带来的经济损失和肉品加工品质的降低带来的损失。

肌肉中的水分主要存在于肌细胞中,即肌原纤维中、肌原纤维间、肌原纤维与细胞膜之间、细胞间和肌束之间的空隙中。肌肉的持水性主要依靠肌浆中的蛋白质分子,蛋白质分子所带的静电荷与水分子极化基团静电荷之间相互吸引从而能将水分子纳入蛋白质高分子网状立体结构的空间中,这是肌肉持水性的原因。肌肉中的大部分水分被吸附于肌纤维细胞膜内的肌浆中,小部分水分靠毛细管作用滞留于肌纤维细胞膜外,由于有肌束膜包裹而不致外溢。宰后肌肉转变成食肉的过程中,其持水性有一个变化的过程。

水是肉品中最主要的成分,占到肉品质量的75%左右。宰后肉品持水力的改变,不仅影响肉品的感官和食用品质,而且严重地影响其经济价值。研究猪肉的持水性降低猪肉汁液损失具有十分重要的意义。传统方法如压力(重量、面积)法、离心法、滴水损失、贮藏损失和蒸煮损失等都不能表征肉中水分存在的状态以及变化过程。低场核磁共振利用氢原子核在磁场中的自旋驰豫特性,通过弛豫时间的变化分析研究物质的含水量、水分分布、水分迁移以及与之相关的其他性质,为如何控制和避免宰后猪肉大量滴水提供了一种行之有效的方法。国外的相关研究也表明低场核磁共振可以成为研究肉品持水性能、水分分布及变化的一种理想工具。

低场核磁技术研究食品吸水和持水能力基本原理

生物组织含有很多水和有机化合物,而构成水和有机物的氢原子在有电荷绕核旋转的同时又不停的自转,与线圈通过电流时会产生磁场一样,所以把氢原子核看做是小磁铁,把生物组织的试样看成是由无数微小的氢原子核磁铁构成的。这些微小的原子核磁铁在磁场中有的处于高能态有的处于低能态。对样品施加射频脉冲,使氢质子发生共振,低能态氢质子就可能跃迁到高能态。停止射频脉冲后质子以非辐射的方式回到基态而达到玻尔兹曼平衡的时间就是弛豫时间。

通过分析纵向弛豫时间Tl和横向弛豫时间T2,可以得到很多样品内部的信息。肉品水分的研究主要利用横向弛豫时间T2。弛豫时间越短说明水与周围物质结合越紧密,弛豫时间越长说明水分越自由。所以弛豫时间可以间接的表明水分的自由度,从而可以用核磁共振研究肉品中水分的分布和流动,进而研究肉品持水性变化的机理。