一种鸡肉交替双频超声嫩化方法和装置

1.本发明涉及食品技术领域，尤其是涉及一种淘汰蛋鸡肉嫩化方法和装置。


背景技术：

2.淘汰蛋鸡是指因产蛋率低、蛋品质下降严重而被养殖场淘汰的母鸡。尽管如此，但淘汰蛋鸡也是良好动物性蛋白质的来源，只是由于其日龄过长，并且因产蛋消耗过多自身营养而导致的肉质粗糙、嫩度不高等不利因素，使得淘汰蛋鸡的加工利用率和优质肉出品率低。我国是全球蛋鸡养殖大国，年均光是养殖场淘汰的蛋鸡就接近20亿只。淘汰蛋鸡肉的来源广泛，而肉的利用率低，导致我国蛋鸡养殖企业产生了严重的经济负担，因此迫切需要对蛋鸡肉进行预处理，以提高其附加值、增加蛋鸡肉品质。这里的关键核心就在于开发蛋鸡肉的嫩化技术。
3.肉质嫩化就是细化或断裂肌纤维蛋白，使其剪切力降低。目前，较多的方式是利用嫩化剂进行淘汰蛋鸡肉的嫩化，例如无机盐类或蛋白酶类，它们属于化学或生物嫩化法。目前新型的嫩化法包括超声、电场、滚揉等物理嫩化法。此外，还有利用多种方法协同嫩化的方法。
4.目前的超声嫩化研究集中在超声各参数的调整上，鲜有在超声作用模式上的研究，这使得超声嫩化工艺在技术上难以突破嫩化效果的瓶颈。同时，嫩化浸泡时间过长、效率较低，且超声使用功率大，能耗高。因此，提供一种改进的淘汰蛋鸡肉嫩化方法和装置是非常必要且意义重大的。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种淘汰蛋鸡肉嫩化方法，本发明提供的方法可增强肌纤维保水性和改善淘汰蛋鸡肉的嫩度。
6.本发明提供了一种淘汰蛋鸡肉嫩化方法，包括如下步骤：
7.将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，采用嫩化剂协同超声处理，即得；所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声。
8.优选的，所述超声功率为120～300w，所述超声处理的温度为25～35℃，超声处理的时间为15～30min。
9.优选的，所述超声处理的频率为22khz和40khz交替双频，无延时切换，切换时间为每隔10s。
10.优选的，所述氯化钙的浓度为1.5％～2.5％(w/v)；所述蛋白酶的浓度为1.5％～2.5％(w/v)。
11.优选的，所述采用嫩化剂协同超声处理具体为：
12.采用氯化钙协同超声处理5～10min，再采用蛋白酶协同超声处理10～20min，而后在蛋白酶溶液中继续浸泡30min。
13.优选的，所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理包括：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉洗净，去结缔
组织、筋膜和脂肪，切块。
14.优选的，所述切块的尺寸为30
×
30
×
30mm；
15.所述淘汰蛋鸡的鸡胸肉来源包括：家禽养殖场直接淘汰的蛋鸡、冷鲜肉市场；或来源于-40～-25℃畜禽肉低温冷库。
16.优选的，所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后还包括置于过滤袋中，所述过滤袋的目数为200目。
17.本发明提供了一种鸡肉嫩化装置，包括：
18.设置于鸡肉嫩化装置内的恒温水浴槽；
19.设置于水浴槽底部的多点同心圆式排布的超声振子。
20.优选的，所述多点同心圆式排布的超声振子排布方式具体为：由圆心向外依次间隔排布不同频率的超声振子。
21.与现有技术相比，本发明提供了一种鸡肉嫩化方法，包括如下步骤：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，采用嫩化剂协同超声处理，即得；所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声。本发明的超声装置采用同心圆式的超声振子排布模式，可为整个淘汰蛋鸡肉的嫩化过程提供外部无间断的交替双频超声物理场，最大程度地促使氯化钙与蛋白酶溶液渗透进肌肉组织深层。前者氯化钙可提高肌肉中的离子强度、改善离子分布，增强肌纤维保水性；后者蛋白酶水解并细化肌肉纤维，崩解肌纤维大分子蛋白，降低剪切力，从而改善淘汰蛋鸡肉的嫩度。
附图说明
22.图1为同心圆式双频交替超声波装置示意图；
23.图2为超声振子排布方式(a.3d建模；b.同心圆式排布；c.矩阵式排布)。
24.图3为超声波激发后一个周期内由矩阵式排列下的振子产生的声场仿真模型(a～f：初始时刻t0至t6下介质中超声波分布状态；a.～f.：初始时刻t0至t6下介质表面的声场分布状态)
25.图4为超声波激发后一个周期内由同心圆式排列下的振子产生的声场仿真模型(a～f：初始时刻t0至t6下介质中超声波分布状态；a.～f.：初始时刻t0至t6下介质表面的声场分布状态)。
26.图5为不同超声功率下淘汰蛋鸡肉的肌原纤维蛋白分子量分布。
27.图6为不同超声频率处理方式对淘汰蛋鸡肉剪切力的影响。
具体实施方式
28.本发明提供了一种淘汰蛋鸡肉嫩化的方法和装置，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
29.本发明提供了一种淘汰蛋鸡肉嫩化方法，包括如下步骤：
30.将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，采用嫩化剂协同超声处理，即得；所述嫩化剂包括
氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声。
31.本发明提供的鸡肉嫩化方法首先提供淘汰蛋鸡的鸡胸肉。
32.具体的，所述淘汰蛋鸡的鸡胸肉来源包括：家禽养殖场直接淘汰的蛋鸡、冷鲜肉市场；或来源于-40～-25℃畜禽肉低温冷库。
33.而后将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理。
34.本发明所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理包括：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉洗净，去结缔组织、筋膜和脂肪，切块。所述切块的尺寸为30
×
30
×
30mm。
35.切块后，所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后还包括置于过滤袋中，所述过滤袋的目数为200目。
36.置于过滤袋中后，采用嫩化剂协同超声处理。所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶。
37.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述采用嫩化剂协同超声处理具体为：
38.采用氯化钙协同超声处理5～10min，再采用蛋白酶协同超声处理10～20min，而后在蛋白酶溶液中继续浸泡30min。总时长为45～60min。
39.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述采用嫩化剂协同超声处理具体为：
40.采用氯化钙协同超声处理6～9min，再采用蛋白酶协同超声处理12～18min，而后在蛋白酶溶液中继续浸泡30min。
41.本发明所述超声为交替双频超声。所述超声处理的频率为22khz和40khz交替双频，无延时切换，切换时间为每隔10s。
42.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述超声功率为120～300w，所述超声处理的温度为25～35℃，超声处理的时间为15～30min。
43.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述超声功率为130～280w，所述超声处理的温度为28～35℃，超声处理的时间为15～28min。
44.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述超声功率为150～260w，所述超声处理的温度为30～35℃，超声处理的时间为15～25min。
45.在本发明其中一部分优选实施方式中，所述超声功率为180～240w，所述超声处理的温度为32～35℃，超声处理的时间为15～20min。
46.在本发明的某些实施方式中，所述氯化钙的浓度为1.5％～2.5％(w/v)。
47.在本发明的某些实施方式中，所述氯化钙的浓度为1.8％～2.5％(w/v)。
48.在本发明的某些实施方式中，所述氯化钙的浓度为2％～2.5％(w/v)。
49.在本发明的某些实施方式中，所述蛋白酶的浓度为1.5％～2.5％(w/v)。
50.在本发明的某些实施方式中，所述蛋白酶的浓度为1.8％～2.5％(w/v)。
51.在本发明的某些实施方式中，所述蛋白酶的浓度为2％～2.5％(w/v)。
52.本发明氯化钙嫩化剂可提高肌肉中的离子强度、改善离子分布，增强肌纤维保水性；蛋白酶嫩化剂水解并细化肌肉纤维，崩解肌纤维大分子蛋白，降低剪切力，从而改善淘汰蛋鸡肉的嫩度。
53.本发明还提供了一种淘汰蛋鸡肉超声嫩化装置，包括：
54.设置于鸡肉嫩化装置内的恒温水浴槽；
55.设置于恒温水浴槽底部的多点同心圆式排布的超声振子。
56.图1为本发明同心圆式双频交替超声波装置示意图。图中，1-装置外壳，2-恒温水
浴槽，3-水浴槽盖板，4-水浴槽排水口，5-22khz超声振子，6-40khz超声振子。
57.本发明淘汰蛋鸡肉超声嫩化装置包括外壳，装置的外壳采用304不锈钢制造。盖板为透明亚克力材质，厚度8mm，带圆形把手。
58.本发明鸡肉嫩化装置包括设置于鸡肉嫩化装置内的恒温水浴槽，内腔总体积为8l。
59.在本发明的某些实施方式中，恒温水浴槽使用位于两侧的电加热管进行加热与控温，水浴槽内底直径500mm；水浴槽盖板采用亚克力材质制造，其边缘与水浴槽的槽口贴合；水浴槽底部留有一端排水孔，孔径为12mm；
60.本发明鸡肉嫩化装置包括设置于水浴槽底部的多点同心圆式排布的超声振子。
61.在本发明的优选实施方式中，所述多点同心圆式排布的超声振子排布方式具体为：由圆心向外依次间隔排布不同频率的超声振子。
62.在本发明其中一个优选实施方式中，最内圈4颗以及最外圈8颗振子的振动频率为22khz，中间圈层8颗为40khz的超声振子。一种频率的超声振子工作间隙，由另一频率的振子无延迟地接替继续工作。
63.在本发明其中一个优选实施方式中，在距离恒温水浴槽底部中心点100mm处，分别以圆形振子圆心为原点，等间距布置4颗频率为22khz的超声振子(振子直径40mm，振子两两圆心之间的距离为100√2mm)；由内向外，在距离水浴槽底部中心点250mm处等间距布置8颗频率为40khz的超声振子(振子直径45mm，振子两两圆心之间的距离为500[√(2-√2)/2]mm)；最后，在距离水浴槽底部中心点400mm处继续等间距布置8颗频率为22khz的超声振子(振子直径40mm，振子两两圆心之间的距离为800[√(2-√2)/2]mm)。这样，形成了以水浴槽底部中心点为圆心，由内向外扩展的同心圆式双频超声阵列。所有振子的超声发射面均以直接接触的形式粘连在水浴槽的底部。
[0064]
在使用上述装置的情况下，本发明的嫩化方式具体为：
[0065]
将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，在上述嫩化装置中，采用嫩化剂超声处理，即得；所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声。
[0066]
更优选具体为：本发明将介质蒸馏水倾倒进双频超声装置的水浴槽中，蒸馏水的体积为水浴槽内腔总体积的2/3，保持恒温。将盛有一定体积的氯化钙溶液的烧杯放置于水浴槽中央，并在烧杯中放入装有淘汰蛋鸡肉的过滤袋，静置15min。待烧杯中溶液温度保持恒定后，再开启超声，利用22/40khz的双频超声无延迟交替处理5～10min，随后，将装有淘汰蛋鸡肉的过滤袋转移至已预热的蛋白酶溶液烧杯中，放置于超声水浴槽中央继续双频交替超声处理10～20min。然后，关闭超声，将含有蛋白酶溶液的烧杯继续在恒温水浴槽中静置30min。接下来，从过滤袋中取出鸡胸肉，通过本发明特定的超声功率、超声温度、超声时间和嫩化剂浓度协同配合，以显著提高淘汰蛋鸡肉的嫩度。
[0067]
本发明的超声装置采用同心圆式的超声振子排布模式，可为整个淘汰蛋鸡肉的嫩化过程提供外部无间断的交替双频超声物理场，最大程度地促使氯化钙与蛋白酶溶液渗透进肌肉组织深层。
[0068]
本发明主要是通过改进超声波的发生装置，采用同心圆式振子排列方式，进行22/40khz双频交替无延时处理。两种频率的交替发生，传质效果和促溶效果显著增强，能量利用率更高，比单频还节能约20％(pan zhongli，2011)。多方面研究还表明，交替双频处理效
果优于单频或同步双频处理效果。其最主要优势在于，两种超声频率的交替产生，相当于一种超声结束后，其间隙由另一种频率的超声替代，属于多靶点作用超声。交替双频超声波结合氯化钙溶液预嫩化后，再进行蛋白酶的嫩化处理，增强了肌肉组织中的离子强度，改善了保水性能，同时也使蛋白酶快速渗透进深层组织中，水解大分子蛋白，降低肌纤维剪切力，显著提高淘汰蛋鸡肉的嫩度。
[0069]
本发明采用了同心圆式的超声发生装置，鸡胸肉先后经历超声-氯化钙与超声-蛋白酶嫩化处理，超声波的机械与空化效应促使这两种嫩化剂高效渗透进深层组织中，使得肌肉纤维结构不断发生变化。处理完成的鸡胸肉经检测显示，肉质剪切力显著降低、嫩度增加，品质指标也明显提高；同时，鸡肉的保水性变化幅度较小。较短的超声处理时间显著改善了淘汰蛋鸡肉肌纤维较粗、肉质老、持水性与口感一般的原始特点，扩大了其潜在的市场应用前景，提升了淘汰蛋鸡肉的经济价值。
[0070]
本发明方法所用超声装置结构简单，保温效果好。采用计算机仿真建模后，结果提示，相比于传统矩阵式超声振子的排布方式(图2c.)，同心圆式排布方式(图2b.)产生的超声声场更加均匀，声场密度更高，对于鸡肉嫩化的作用也就更强。具体来看，矩阵式超声振子排布所产生的超声场在一个周期下声场较分散，甚至出现了声场真空带(图3e)，严重影响超声嫩化效果。而同心圆排布方式所产生的超声场均匀性高，一个超声周期下未发生明显的声波峰谷抵消状态，声场致密性好(图4e)。
[0071]
此外，同心圆式排布的多颗超声振子以不同频率交替工作，保证超声场在介质中均匀传播的同时，亦能充分拉扯淘汰蛋鸡的肌肉组织微观结构，产生的间隙结合超声微射流作用更便于嫩化剂溶液不断地向着组织深层渗透，缩短了嫩化时间、提高了效率，并且可在较小的超声功率下实现软化、细化甚至断裂淘汰蛋鸡肌肉纤维过程，降低了能耗。
[0072]
此外，相比于单独使用一种嫩化剂，多种嫩化剂的复配使用进一步提高了鸡肉的嫩化效果。具体来看，率先使用的氯化钙为肌肉组织提供了大量的钙离子，增强了肌肉离子强度、改善了离子分布，提高肌纤维蛋白溶解性，促使蛋白质链条发生交互盘结，形成稳定的胶体结构，增加蛋白水合与保水能力。接着，蛋白酶的弥散降解了大分子肌原纤维蛋白，产生小分子蛋白，弱化了肌纤维维度，降低了肉质剪切力。相比于对照组，双频交替超声先后协同氯化钙和蛋白酶嫩化剂，最大可显著提高55.2％淘汰蛋鸡肉的嫩度(超声功率240w)。同时，在最大程度保留鸡肉保水性的情况下，也显著降低了质构指标，淘汰蛋鸡肉的硬度、胶黏性和咀嚼性分别下降31.5％、48.8％和25.2％，肌肉组织的口感被改善；而其蒸煮损失与离心损失率仅略微增加了5.37％和2.74％。
[0073]
本发明操作简便、设备投资低，能有效地解决了淘汰蛋鸡肉纤维粗、肉质差、口感不佳等影响蛋鸡肉资源深加工与再利用的问题，对我国蛋鸡养殖业的经济提振有一定的促进作用。
[0074]
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种鸡肉嫩化方法和装置进行详细描述。
[0075]
实施例1
[0076]
将淘汰蛋鸡的鸡胸肉洗净，去表面结缔组织、筋膜和脂肪，切分成30
×
30
×
30mm的正方体肉块，装入200目过滤袋中准备嫩化处理。
[0077]
利用分析天平称取氯化钙和蛋白酶固体粉末，使用容量瓶配置成质量浓度为
2.5％(w/v)的溶液备用。
[0078]
将介质蒸馏水倾倒进双频超声装置的水浴槽中，蒸馏水的体积为水浴槽内腔总体积的2/3，保持恒温。将盛有一定体积的氯化钙溶液的烧杯放置于水浴槽中央，并在烧杯中放入装有淘汰蛋鸡肉的过滤袋，静置15min。待烧杯中溶液温度保持恒定后，再开启超声，利用22/40khz的双频超声无延迟交替处理5～10min，随后，将装有淘汰蛋鸡肉的过滤袋转移至已预热的蛋白酶溶液烧杯中，放置于超声水浴槽中央继续双频交替超声处理10～20min。然后，关闭超声，将含有蛋白酶溶液的烧杯继续在恒温水浴槽中静置30min。接下来，从过滤袋中取出鸡胸肉，以剪切力为评价指标，对超声功率、超声温度、超声时间和嫩化剂浓度进行筛选。再对淘汰蛋鸡的鸡胸肉质构指标、蒸煮损失和离心损失率，以及肌原纤维蛋白分子量变化情况等指标进行测定。
[0079]
超声功率的筛选：
[0080]
在超声交替频率为22/40khz、超声处理温度25℃、超声处理时长10min的条件下，对超声处理功率进行筛选，结果如表1所示。随着超声功率的增加，淘汰蛋鸡肉的剪切力不断降低，但过高的功率反而会使得剪切力上升。因此，选择240w功率的超声波进行嫩化处理，相比于对照组，可显著降低肌肉组织的剪切力38.9％，淘汰蛋鸡肉嫩度提高。
[0081]
表1交替双频超声功率的筛选
[0082]
超声功率/w剪切力/n020.75
±
1.6312018.68
±
2.4218016.25
±
1.0924012.67
±
1.05*30017.78
±
2.34
[0083]
注：“*”表示同一列的数据存在显著差异，p＜0.05.下同.
[0084]
实施例2
[0085]
超声温度的筛选：
[0086]
同实施例1的方法，不同在于：在超声交替频率为22/40khz、超声功率240w、超声处理时长10min的条件下，对超声处理温度进行筛选，结果如表2所示。随着超声温度的增加，淘汰蛋鸡肉的剪切力也在不断地降低，在35℃时达到谷值。因此，选择35℃为超声最佳处理温度。
[0087]
表2超声处理温度的筛选
[0088]
超声温度/℃剪切力/n2517.51
±
2.313013.74
±
2.133512.28
±
2.52*
[0089]
实施例3：
[0090]
超声处理时间的选择：
[0091]
同实施例1的方法，不同在于：在超声交替频率为22/40khz、超声功率240w、超声处理温度35℃的条件下，对超声处理时长进行筛选，结果如表3所示。15min处理时长即可达到剪切力的相对低值，继续增加超声处理时间，不仅不会继续降低肌肉的剪切力，反而还会使
其不断增加。可见，长时间的超声处理，对淘汰蛋鸡肉的组织剪切力不利，影响最终嫩度。选择较短的15min处理时间即可。
[0092]
表3超声处理温度的筛选
[0093]
超声时间/min剪切力/n1515.13
±
0.65*2017.28
±
2.302518.10
±
1.04
[0094]
实施例4
[0095]
嫩化剂浓度的筛选：
[0096]
同实施例1的方法，不同在于：在超声交替频率为22/40khz、超声功率240w、超声处理温度35℃、超声处理时长15min的条件下，对嫩化剂浓度进行筛选，结果如表4所示。相比于1.5％和2.0％，选择2.5％浓度的嫩化剂可显著提高肌肉组织的嫩度。
[0097]
表4嫩化剂浓度的筛选
[0098]
氯化钙/％剪切力/n蛋白酶/％剪切力/n1.515.35
±
0.811.515.45
±
4.242.011.75
±
2.432.012.65
±
2.662.511.55
±
0.76*2.59.43
±
1.11*
[0099]
实施例5：
[0100]
两种嫩化剂联合使用时的超声处理时间分配：
[0101]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率240w、超声处理温度35℃的条件下，对两种嫩化剂联合使用时的超声处理时间进行分配。首先经过5～10min的氯化钙处理，再经过10～20min的蛋白酶处理。随后，继续浸泡在后者蛋白酶溶液中30min，检测结果如表5所示。超声——氯化钙与超声——蛋白酶处理，均能显著降低淘汰蛋鸡的鸡胸肉组织剪切力，嫩度不断增加。其中，当超声——氯化钙处理10min，超声——蛋白酶处理15min。在这种时间组织下，肌肉组织剪切力降低至9.28
±
1.73n，嫩度最高，相比于原始鸡胸肉的20.75
±
1.63n，嫩度显著提高了55.3％，超过一倍。
[0102]
表5两种嫩化剂联合使用时超声时间分配
[0103]
[0104]
实施例6：
[0105]
质构指标与保水性：
[0106]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率120w、超声处理温度35℃的条件下，超声协同2.5％氯化钙处理10min，超声协同2.5％蛋白酶处理15min，再继续浸泡在蛋白酶溶液中30min。相比于对照组，淘汰蛋鸡肉的硬度、胶黏性和咀嚼性分别降低了26.5％、49.3％和21.9％；蒸煮损失率和离心损失率增加了1.15％和3.41％。
[0107]
实施例7：
[0108]
质构指标与保水性：
[0109]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率180w、超声处理温度35℃的条件下，超声协同2.5％氯化钙处理10min，超声协同2.5％蛋白酶处理15min，再继续浸泡在蛋白酶溶液中30min。相比于对照组，淘汰蛋鸡肉的硬度、胶黏性和咀嚼性分别降低了29.5％、41.7％和16.0％；蒸煮损失率和离心损失率增加了0.34％和2.86％。
[0110]
实施例8：
[0111]
质构指标与保水性：
[0112]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率240w、超声处理温度35℃的条件下，超声协同2.5％氯化钙处理10min，超声协同2.5％蛋白酶处理15min，再继续浸泡在蛋白酶溶液中30min。相比于对照组，淘汰蛋鸡肉的硬度、胶黏性和咀嚼性分别降低了31.5％、48.8％和25.2％；蒸煮损失率和离心损失率增加了5.37％和2.74％。
[0113]
实施例9：
[0114]
质构指标与保水性：
[0115]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率300w、超声处理温度35℃的条件下，超声协同2.5％氯化钙处理10min，超声协同2.5％蛋白酶处理15min，再继续浸泡在蛋白酶溶液中30min。相比于对照组，淘汰蛋鸡肉的硬度、胶黏性和咀嚼性分别降低了29.6％、45.5％和31.0％；蒸煮损失率和离心损失率增加了8.89％和4.12％。
[0116]
实施例10：
[0117]
肌原纤维蛋白分子量分布：
[0118]
在超声交替频率为22/40khz、超声功率120～300w、超声处理温度35℃的条件下，超声协同2.5％氯化钙处理10min，超声协同2.5％蛋白酶处理15min，再继续浸泡在蛋白酶溶液中30min，肌原纤维蛋白分子量分布如图5所示(图5，不同超声功率下淘汰蛋鸡肉的肌原纤维蛋白分子量分布)。随着超声功率的增加，116.0kda附近的肌球蛋白重链不断降解，25～45kda附近中低分子量的肌球蛋白轻链和肌钙蛋白增加，这说明，交替双频超声作用降解了淘汰蛋鸡肉中肌原纤维大分子量蛋白，有效减少了肌肉纤维的剪切力，嫩度显著提高。
[0119]
实施例11：
[0120]
声场仿真模型建立：
[0121]
采用comsol仿真软件对超声装置进行声场仿真建模，采用的几何建模参数如表6所示。
[0122]
表6超声装置3d建模几何参数
[0123]
名称表达式值描述f022[khz]22000hz22khz频率
f0140[khz]40000hz40khz频率c01497[m/s]1497m/s介质水中声速t01/f04.5455e-5s一个周期声波传播时间1t011/f012.5e-5s一个周期声波传播时间2lmd0c0/f00.068045m波长1lmd01c0/f010.037425m波长2hmaxlmd0/60.011341m最大网格尺寸tmax500e-3[m]/c02.672e-4s声波穿越容器的时间ntmax/t05.739穿越容器所耗周期数
[0124]
表6中显示，采用22khz频率超声在介质水中波长的1/6为最大网格尺寸进行同心圆与矩阵式超声装置模型的建立(图2，同心圆式双频交替超声波装置示意图)。其中，设备外壳与介质材质分别选择软件“材料模块”中“stainless steel”和“water,liquid”。模型采用高斯脉冲函数(gp1(t)＝e^(-t2/2σ2)/σ(2π)^0.5)作为基本信号，以声波解析方程(an(t)＝1e^-6*gp1(t)*sin(2*π*f0*t))为声波激发方程进行声场仿真，历时一个声场传播过程(t0～t6)。其中，t0＝0s，t6＝6.9091e-4s，等间隔时间截取一张实时图像，所得声场传播过程的仿真结果如图3(图3，超声波激发后一个周期内由矩阵式排列下的振子产生的声场仿真模型)和图4(图4，超声波激发后一个周期内由同心圆式排列下的振子产生的声场仿真模型)所示。
[0125]
综上实施例的结果表明，以同心圆式超声振子排布方式进行设计的超声发生装置，在22khz/40khz双频超声交替处理的过程中，当超声功率在120～240w、超声温度25～35℃、超声——氯化钙处理5～10min以及超声——蛋白酶处理10～20min后，淘汰蛋鸡的鸡胸肉剪切力显著下降15.6％～55.2％，硬度降低26.5％～29.6％、胶黏性降低41.7％～49.3％、咀嚼性降低16.0％～31.0％，蒸煮损失率增加0.34％～8.89％、离心损失率增加2.74～4.12％。超声联合复合嫩化剂的使用，尽管使得鸡肉蒸煮损失和离心损失率相比于对照组略有增加，但是该方法显然有效地提高了淘汰蛋鸡肉的嫩度，同时也降低了肉质硬度、胶黏性与咀嚼性，显著改善了淘汰蛋鸡肉原本“老”“柴”的口感。通过3d声场仿真模型模拟的可视化结果也证明了，同心圆式超声振子排布方式优于传统矩阵式超声振子的排布方式，前者产生的声场更加均匀，声场密度更高，对于淘汰蛋鸡肉嫩化的作用效果也更强。
[0126]
对比例1：
[0127]
矩阵式超声发生装置与同心圆式超声发生装置的比较：
[0128]
在上述超声最佳处理条件内，以传统矩阵式排布方式的超声振子作为超声发生装置。其振子排布详细参数为：第一步，以恒温水浴槽底部圆心为原点，分别在半径-300mm、-100mm、100mm和300mm处(图2c)布置直径为40mm、频率为22khz的超声振子。第二步，在这四枚初始超声振子圆心的垂直方向上，围绕其两侧间距150mm，分别再布置8颗直径45mm、频率40khz的超声振子。第三步，在这四枚初始超声振子圆心的垂直方向上，围绕其两侧间距300mm，继续布置8颗直径40mm、频率为22khz的超声振子。最终形成矩阵式排列的22/40khz超声振子的排布方式。
[0129]
试验时，随着超声功率的不断提高(120～240w)，淘汰蛋鸡肉剪切力虽然也在下降，但是其嫩化效果远不及以同心圆式超声振子排布的超声发生装置的嫩化效果。最终在
240w时，淘汰蛋鸡肉的剪切力为16.75n，相比于同心圆式排布方式，矩阵式超声处理结果剪切力结果高、肉质嫩度小。其嫩度比同心圆式超声发生装置处理后的淘汰鸡肉要低32.2％。
[0130]
该结果印证了3d声场仿真建模结果，即矩阵式超声装置进行22/40khz双频超声交替激发后，可能会引发声场峰谷抵消情况，出现声场真空带(图3e)，超声场密度显著降低、处理效果差，最终导致对淘汰蛋鸡肉的嫩化效果下降。
[0131]
表7同心圆式超声发生装置(a)与矩阵式超声发生装置(b)对淘汰蛋鸡肉嫩化效果的影响比较。
[0132]
超声功率/w剪切力(a)/n剪切力(b)/n12018.68
±
2.4219.52
±
1.7418016.25
±
1.0917.69
±
1.3124012.67
±
1.0516.75
±
0.83*
[0133]
注：“*”表示同一行的数据存在显著差异，p＜0.05。
[0134]
对比例2：
[0135]
单频与双频交替时长的比较：
[0136]
以同心圆排布方式的超声处理装置进行试验，采用与实施例1～11相同的参数有：超声功率240w、超声温度35℃、在2.5％氯化钙和2.5％蛋白酶溶液中分别超声处理10min和15min。与实施例1～11不同的是，频率改为进行单频22khz处理、单频40khz处理、22/40khz交替处理10s、22/40khz交替处理20s和22/40khz交替处理30s(图6，不同超声频率处理方式对淘汰蛋鸡肉剪切力的影响)。结果表明，采用22/40khz双频交替处理10s、20s和30s后的淘汰蛋鸡肉的剪切力分别为9.28n、12.13n和13.36n，均比单频超声处理要低。其中，采用10s交替时，鸡肉的剪切力最低，而20s交替、30s交替以及单频超声处理得到的剪切力结果均高于10s交替组，这说明22/40khz双频10s交替处理后鸡肉剪切力更低、嫩度更高。
[0137]
尽管22khz单频处理后的结果在统计学上与10s交替处理的结果无显著性差异，但是前者蒸煮损失率(26.93％)高于后者(22.43％)，因此依然选择10s交替处理。
[0138]
对比例3：
[0139]
360～480w超声功率与120～240w超声功率下对淘汰蛋鸡肉剪切力的影响效果比较：
[0140]
以同心圆排布方式的超声处理装置进行试验，试验条件同实施例1～11中的参数。不同在于，所采用的超声功率为360w、420w和480w。结果显示，当超声功率继续增大至300w以上时，随着超声功率的增加，鸡肉剪切力也会不断升高，在480w时已经回升至17.86n，鸡肉嫩度降低。这可能是由于功率过高引起肌肉水分过度流失导致的。因此，超声处理功率不宜过高。
[0141]
表8 360～480w超声功率对淘汰蛋鸡肉嫩化效果的影响(a为实施例1～11中最佳超声参数120～240w下的嫩化结果；b为此功率参数下的嫩化结果)
[0142]
超声功率/w剪切力(a)/n超声功率/w剪切力(b)/n12018.68
±
2.4236015.11
±
2.0818016.25
±
1.0942015.94
±
1.6724012.67
±
1.0548017.86
±
0.22
[0143]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种淘汰蛋鸡肉交替双频超声嫩化方法，其特征在于，包括如下步骤：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，采用嫩化剂协同超声处理，即得；所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声。2.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声功率为120～300w，所述超声处理的温度为25～35℃，超声处理的时间为15～30min。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声处理的频率为22khz和40khz交替双频，无延时切换，切换时间为每隔10s。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化钙的浓度为1.5％～2.5％(w/v)；所述蛋白酶的浓度为1.5％～2.5％(w/v)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用嫩化剂超声处理具体为：采用氯化钙超声处理5～10min，再采用蛋白酶超声处理10～20min，而后在蛋白酶中浸泡30min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理包括：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉洗净，去结缔组织、筋膜和脂肪，切块。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切块的尺寸为30
×
30
×
30mm；所述淘汰蛋鸡的鸡胸肉来源包括：家禽养殖场直接淘汰的蛋鸡、冷鲜肉市场；或来源于-40～-25℃畜禽肉低温冷库。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后还包括置于过滤袋中，所述过滤袋的目数为200目。9.一种鸡肉嫩化装置，其特征在于，包括：设置于鸡肉嫩化装置内的恒温水浴槽；设置于水浴槽底部的多点同心圆式排布的超声振子。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多点同心圆式排布的超声振子排布方式具体为：由圆心向外依次间隔排布不同频率的超声振子。

技术总结
本发明提供了一种淘汰蛋鸡肉交替双频超声嫩化的方法，包括如下步骤：将淘汰蛋鸡的鸡胸肉前处理后，采用嫩化剂协同超声处理，即得；所述嫩化剂包括氯化钙和蛋白酶；所述超声为交替双频超声(22/40kHz)。本发明的超声装置采用同心圆式的超声振子排布模式，可为整个淘汰蛋鸡肉的嫩化过程提供外部无间断的交替双频超声物理场，最大程度地促使氯化钙与蛋白酶溶液渗透进肌肉组织深层。前者氯化钙可提高肌肉中的离子强度、改善离子分布，增强肌纤维保水性；后者蛋白酶水解并细化肌肉纤维，崩解肌纤维大分子蛋白，降低剪切力，从而改善淘汰蛋鸡肉的嫩度。嫩度。


技术研发人员：吴平 姚芳 张伟 刘萍 陈晨 王正云 陆广富 杨涛
受保护的技术使用者：江苏农牧科技职业学院
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/12