肉的保水性
出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第76页（4522字）
(一)保水性的概念
加工中的保水性(Water holding capacity)即持水性、系水性，是指肉在压榨、加热、切碎搅拌时，保持水分的能力，或在向其中添加水分时的水合能力，这种特性对肉品加工的质量有很大影响。
(二)影响保水性的主要因素
1．内在因素
(1)蛋白质 肉中少量的蛋白质结合的束缚水对保水性影响不大。参与保水性变化的主要是游离水。水在肉中存在的状况与蛋白质的空间结构有关。蛋白质网状结构愈疏松，固定的水分越多，反之则较少。蛋白质分子所带的净电荷对蛋白质的保水性具有两方面的意义：其一，净电荷是蛋白质分子吸引水的强有力的中心；其二，由于净电荷使蛋白质分子间具有静电斥力，因而可以使其结构松弛，增加保水效果。对肉来讲，净电荷如果增加，保水性就得以提高，净电荷减少，则保水性降低。
肌肉中水直接结合于蛋白质的亲水基团上，称为水溶性蛋白质。在水的快速结合上有重大作用的亲水基团有两种形式：一是包括蛋白质侧链的极性基团，如羧基、氨基、羟基及硫氢基等；二是由未解离的肽链的羧基与亚氨基。该形式中水的结合作用是因水具有两极性的缘故。羧基在水合作用上的重要性较氨基小，而肽键在水合作用上则无影响。
(2)pH 肉在成熟时，持水性又有回升。一般宰后2～4dpH下降，最终pH在5．5左右，此时水合率为40%～50%；最大尸僵期以后pH为5．6～5．8，水合率可达60%。因在成熟时pH偏离了等电点，肌动球蛋白解离，扩大了空间结构和极性吸引，使肉的吸水能力增强，肉汁的流失减少。如图1－3－1，宰后24h肉汁流失量达44%，6d后开始下降至41%，30d后流失得更少，接近35%。
图1－3－1 肉成熟时pH和持水力的变化
极限pH愈高，肉愈柔软。如果屠宰前人为的使糖原下降，则会获得较高的pH。但这种肉成熟后易形成DFD肉，其特征为持水性高、肉质干硬、肉色发暗。高pH成熟是由中性氨态酶起促进作用，故游离氨基酸多。
(3)金属离子 肌肉中含有Ca、Mg、Zn、Fe、Ag、Al、Sn、Pb、Cr、Me等多价金属元素，除前四种含量较多外，其余均属微量，在100g鲜肉中含量不超过0．06～0．08mg。金属元素在肉中以结合或游离状态存在，它们在肉成熟期间会发生变化。这些多价金属在肉中浓度虽低，但对肉保水性的影响却很大。在最大尸僵期，往肉中注入Ca2+可以促进软化。Bozlan和Hassllaeke先后在试验中发现，Ca2+大部分与肌动蛋白结合，对肌肉中肌动蛋白具有强烈作用。Mg2+对肌动蛋白的亲和性则较小，但对肌球蛋白亲和性则较强。Fe2+相与肉的结合极为牢固，即使用离子交换树脂处理也无法分离，这说明Fe2+与保水性并无关系。除去Ca2+，则使肌肉蛋白的网状构造分裂，将极性基团包围，此时与双极性的水分子结合时，可使保水性增加。Zn及Cu亦具有同样的作用。一价金属如K含量多，则肉的保水性低。但Na的含量多时，则保水性有变好的倾向。肉中K与Na的含量较2价金属为多，但它们与肌肉蛋白的溶解性的作用较2价金属小。肉中尚含有微量的锰、铜、锌、镍等，其中锌与钙一样能降低肉的保水性。
(4)动物因素 畜禽种类、年龄、性别、饲养条件、肌肉部位及屠宰前后处理等，对肉保水性都有影响。兔肉的保水性最佳，依次为牛肉、猪肉、鸡肉、马肉。就年龄和性别而论，去势牛＞成年牛＞母牛，幼龄牛＞老龄牛，成年牛随体重增加而保水性降低。安藤四郎等的试验表明：猪的岗上肌保水性最好，依次是胸锯肌＞腰大肌＞半膜肌＞股二头肌＞臀中肌＞半腱肌＞背最长肌。其它骨骼肌肉较平滑肌为佳，颈肉、头部肉比腹部肉、舌肉的保水性好。
(5)宰后肉的变化 保水性的变化是肌肉在成熟过程中最显着变化之一。刚屠宰后的肉保水性很高，但几小时甚至几十小时后就显着降低，然后随时间的推移而缓缓地增加。
①ATP的作用：Hamm于1958年发现，牛宰后保水性降低的原因有2／3是ATP的分解所引起的，有1／3由pH的下降所致。
②死后僵直：当pH降至5．4～5．5，达到了肌原纤维的主要蛋白质肌球蛋白的等电点，即使没有蛋白质的变性，其保水性也会降低。此外，由于ATP的丧失和肌动球蛋白的形成，使肌球蛋白和肌动蛋白间的有效空隙大为减少。这种结构的变化，则使其保水性也大为降低。而蛋白质的某种程度的变性，也是动物死后不可避免的结果。肌浆蛋白质在高温、低pH的作用下沉淀到肌原纤维蛋白质之上，进一步影响了后者的保水性。
③自溶期：僵直期后(1～2d)，肉的水合性缓慢升高，而僵直逐渐解除。一种原因是由于蛋白质分子分解成较小的单位，从而引起肌肉纤维渗透压增高所致。另一种原因可能是引起蛋白质净电荷(实效电荷)增加及主要价键分裂的结果。在成熟过程中，肉蛋白质连续释放Na+、Ca2+等到肌浆中，结果造成肌肉蛋白质净电荷的增加，使结构疏松并有助于蛋白质水合离子的形成，因而肉的保水性增加。
(6)PSE肉和DFD肉 在成熟过程中，为避免微生物繁殖，屠宰后屠体在0～4℃下冷却。当pH在5．4～5．6之间时，温度也达不到37～40℃，因此在成熟中蛋白质不会变性。但有些猪死后的糖酵解速度却比正常的猪进行得要快得多，在屠体温度还远未充分降低时就达到了极限pH。所以就会产生明显的肌肉蛋白质变性。这样的肌肉在僵直后肉色淡(Pale)、组织松软(Soft)、持水性低、汁液易渗出(Exudative)，即所谓的PSE肉。这种肌肉肉质差，不适于作精肉。PSE肉多来自于猪肉，但牛和羊也会产生PSE肉。一般将屠宰后45min内背最长肌pH低于5．8的猪肉定为PSE肉。
PSE肉肉色发渍，收缩蛋白质的提取性下降。前者是由于变性的肌浆蛋白质覆盖了肌红蛋白，或是由于肌红蛋白自身变化造成的。后者是由于收缩蛋白被变性肌浆蛋白质覆盖或是被提取的收缩蛋白质机能自身也有所下降从而导致自体变性引起的。
对各种应激反应来说，猪可分有抗性(Stress－resistant Pig)和无抗性(Stress susceptible Pig，Porcine Stresyndrome即PSS)两种类型。PSE肉易产生于对应激无抗性的猪(猪应激症)。有报道认为，PSS猪死后，由于肌肉的游离Ca2+浓度增加，从而产生PSE肉。在PSS猪线粒体厌氧条件下Ca2+的释放量是无应激反应猪的2倍。肌质网未收回多余的Ca2+，使肌原纤维的ATP酶活化，加快ATP分解。同时也使磷酸化激酶激活，加快了糖酵解速度。若照此过程进行，就会继续产生高温度下低pH引起的肌质网自体变性，从而进一步释放Ca2+，导致PSE肉的产生。
因此，如果屠宰后因pH降低很快，但胴体温度仍很高，使与蛋白质结合的水减少，从而导致PSE肉的产生。有时还会出现另外一种情况，如果肌肉中糖原含量较正常低，则肌肉最终pH会由于乳酸积累少而pH比正常情况高(pH约为6．0)。由于结合水增加和光被吸收，使肌肉外观颜色变深，产生DFD(Dark，Firm，Dry)肉。这种情况主要出现在牛肉中，故又称深色牛肉切块。产生DFD肉的主要原因是宰前长期处于紧张状态，使肌肉中糖原含量减少所致。
2．外部因素
在肉的腌制或加工过程中加添加剂对肉的持水性有很大影响。
(1)磷酸盐 添加酸或碱来调节肌肉的pH，并借加压方法测定其保水性能时可知，保水性随pH的高低而发生变化。当pH在5．0左右时，保水性最低。保水性最低时的pH几乎与肌动球蛋白的等电点一致。如果稍稍改变pH，就可引起保水性的很大变化。任何影响肉pH变化的因素或处理方法均可影响肉的保水性，尤以猪肉为甚。在实际肉制品加工中常用添加磷酸盐的方法来调节pH至5．8以上，以提高肉的保水力。
肉制品生产中使用的磷酸盐有20余种，但我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760－1996)中明文规定可用于肉制品的磷酸盐主要有：磷酸三钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。
在肉制品中使用磷酸盐，一般是以提高保水性、增加出品率为主要目的，但实际上磷酸盐对提高结着力、弹性和赋形性等均有作用。
(2)食盐 一定浓度的食盐具有增加肉保水能力的作用。这主要是因为食盐能使肌原纤维发生膨胀。肌原纤维在一定浓度食盐的存在下，大量氯离子被束缚在肌原纤维间，增加了负电荷引起的静电斥力，导致肌原纤维膨胀，使保水力增强。另外，食盐腌肉使肉的离子强度增加，肌纤维蛋白质数量增多。在这些纤维状肌肉蛋白质加热变性的情况下，将水分和脂肪包裹起来凝固，使肉的保水性提高。Hamm就生肉及加热肉的保水性用牛肉进行的试验表明，当食盐浓度在4．6%～5．8%(离子强度为0．8～1．0)时，保水性达到最强(当然受肉本身pH的影响很大)。通常肉制品中食盐含量在3%左右，因此为提高黏结性和保水性，有必要在制品中添加黏结剂。
(3)大豆蛋白 在肉的腌制或加工过程中添加外源性蛋白能改善保水性。最常用的外源蛋白是大豆蛋白。现比较多用的是大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白。浓缩大豆蛋白中蛋白含量超过70%，而大豆分离蛋白粉中蛋白质含量超过90%。浓缩大豆蛋白粉溶解性较差，且随浓度的增加，盐水黏度明显增加，使盐水成分在肉块中的均匀分布受到影响，因而在肉制品中使用有限。大豆分离蛋白分散性及溶解性好，在高盐溶液中也很稳定，最适宜配制蛋白质盐水。大豆蛋白中90%以上是大豆球蛋白。因此，在缺乏肌球蛋白的配方中，大豆分离蛋白添加剂则显得更为重要。据报道，使用2%分离蛋白具有10%瘦肉的保水功能。大豆蛋白的添加量应控制在10%以内，最好在5%左右。