بررسی ارتباط بین ویژگی‏های فیزیکوشیمیایی و بافتی استیک گوساله ماریناد شده بر اساس معادلات رگرسیونی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان، دامغان، ایران

2 گروه صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان، سمنان، ایران

3 گروه نانو فناورى مواد غذایى، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایى، مشهد، خراسان رضوی، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: تردسازی از جمله فرآیندهای مهم در صنعت گوشت می‏باشد. این فرآیند معمولا تحت تأثیر عوامل طبیعی و یا به صورت مصنوعی انجام می‏گیرد. در میان روش‏های تردسازی، استفاده از ترکیباتی با ماهیت طبیعی مثل میوه‏ها و سبزی‏جات که از میزان تولید بالایی نیز برخوردار هستند دارای اهمیت ویژه‏ای است. در بین منابع گیاهی مختلف، مارچوبه دارای فعالیت پروتئازی مناسبی می‏باشد که این امر نشان‏دهنده وجود پتانسیل کافی برای استفاده از آن در صنعت به عنوان تردکننده است. هدف از این پژوهش، تعیین ارتباط بین ویژگی‏های فیزیکوشیمیایی و بافتی استیک گوساله ماریناد شده با شیره مارچوبه (L. Asparagus officinalis) در بهبود تردی آن بر اساس معادلات ریاضی، به عنوان یک راه سریع، ایمن و مقرون به صرفه جهت تعیین کیفیت تکنولوژیک نمونه‏های گوشت ماریناد شده با ترکیبات طبیعی می‏باشد.

مواد و روش‏ها: بدین منظور پس از استخراج شیره مارچوبه به روش آبگیری، اثر تیمارهای مختلف حاوی شیره مارچوبه و سرکه بالزامیک شامل تیمارهای حاوی 25 میلی‏لیتر شیره مارچوبه، 25 میلی‏لیتر شیره مارچوبه+75 میلی‏لیتر آب مقطر و 25 میلی‏لیتر شیره مارچوبه+10 میلی‏لیتر سرکه بالزامیک+65 میلی‏لیتر آب مقطر بر نیروی برشی وارنر_براتزلر، شاخص تجزیه میوفیبریل، مقدار کلاژن، ظرفیت نگه‏داری آب و حلالیت کل پروتئین‏ها در دمای 4 درجه سانتی‏گراد به مدت 48 ساعت ارزیابی شد. سپس روابط بین این متغیرها (نیروی برشی وارنر-براتزلر با شاخص تجزیه میوفیبریل و مقدار کلاژن، حلالیت کل با حلالیت پروتئین‏های میوفیبریلی و سارکوپلاسمی، همچنین شاخص تجزیه میوفیبریل با ظرفیت نگه‏داری آب)، در بهبود تردی استیک گوساله (steak beef M. semitendinosus) مورد بررسی قرار گرفته و معادله آنها تعیین گردید. همچنین، برای تعیین رابطه‏ بین متغیرها، از معیار ضریب همبستگی (2R) استفاده شد.

یافته‏ها: نتایج حاکی از کاهش نیروی برشی وارنر_براتزلر و افزایش شاخص تجزیه میوفیبریل، مقدار کلاژن، ظرفیت نگه‏داری آب و حلالیت پروتئین‏ها در تیمارهای مارینادی در مقایسه با کنترل در طول دوره نگه‏داری بود (05/0>P). همچنین در پژوهش حاضر روابط بدست آمده بین متغیرهای مورد بررسی شامل نیروی برشی وارنر-براتزلر با شاخص تجزیه میوفیبریل و مقدار کلاژن، حلالیت کل پروتئین‏ها با حلالیت پروتئین‏های میوفیبریلی و سارکوپلاسمی، همچنین شاخص تجزیه میوفیبریل با ظرفیت نگه‏داری آب به صورت معادلات رگرسیونی خطی ساده بودند. طبق نتایج بدست آمده، رابطه بین شاخص تجزیه میوفیبریل و نیروی برشی وارنر-براتزلر و رابطه بین محتوای کلاژن و نیروی برشی وارنر-براتزلر خطی معکوس (05/0>P) بود. در حالی که رابطه بین حلالیت کل پروتئین‏ها و حلالیت پروتئین‏های سارکوپلاسمی و میوفیبریلی و همچنین رابطه بین ظرفیت نگه‏داری آب و شاخص تجزیه میوفیبریل به صورت رگرسیونی خطی مثبت بود (05/0>P). هرچه میزان تکه‏های میوفیبریلی سبک وزن حاصل از هیدرولیز پروتئین‏ها در سارکوپلاسم سلول عضلانی افزایش یابد قابلیت اتصال این پپتیدهای کوچک با مولکول‏های آب افزایش یافته و به دنبال آن حلالیت پروتئین‏های سارکوپلاسمی، میوفیبریلی و حلالیت کل بهبود می‏یابد که دلالت بر نرم‏تر شدن بافت گوشت دارند. از طرف دیگر افزایش حلالیت کلاژن طی پخت و تبدیل آن به ژلاتین محلول بخصوص در شرایط اسیدی ایجاد شده تحت تاثیر گلیکولیز/ سرکه بالزامیک می‏تواند منجر به کاهش نیروی لازم جهت برش بافت و به دنبال آن تردی بیشترگوشت شود.

نتیجه‏گیری: بر اساس یافته‏های این پژوهش، عملکرد شیره مارچوبه روی هر دو دسته پروتئین‏های میوفیبریلی و بافت پیوندی منجر به بهبود ویژگی‏های فیزیکوشیمیایی و بافتی استیک گوساله شد که نشان دهنده امکان استفاده از شیره مارچوبه در بهبود کیفیت گوشت و فرآورده‏های گوشتی می‏باشد. بنابراین اهداف تحقیق در خصوص بهبود تردی استیک گوساله تحقق یافت. شیره حاصل از این منبع می‏تواند در فرمولاسیون چاشنی‏ها، سس‏ها و تردکننده‏ها استفاده شده و به عنوان منبعی جدید و طبیعی بخصوص در رژیم غذایی سالمندان و افرادی که مشکلات جویدن و بلع دارند، جهت استفاده بیشتر از ترکیبات پروتئینی، مورد مصرف واقع شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of correlation between physicochemical and textural attributes of marinated beefsteak based on regression equations

نویسندگان [English]

  • mona mazaheri 1
  • Homa Baghaei 2
  • Bahare Emadzadeh 3
  • Marzieh Bolandi 2
1 Department of Food Science, Islamic Azad University, Damghan Branch, Damghan, Semnan, Iran.
2 Department of Food Science, Islamic Azad University, Damghan Branch, Damghan, Semnan, Iran.
3 Research Institute of Food Science and Technology (RIFST), Mashhad, Khorasan-Razavi, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Tenderization is one of the most important processes in the meat industry. This process is usually influenced by natural or artificial factors. Among the tenderizing methods, the application of natural compounds such as fruits and vegetables that have a high production rate, is of particular importance. Asparagus has a good proteolytic activity among various plant sources, which indicates there is a sufficient potential for its utilization in the meat industry. The purpose of this study was to evaluate the relationship between physicochemical and textural attributes of beefsteak marinated with asparagus (Asparagus officinalis L.) juice in improving meat tenderness based on mathematical equations as a fast, safe and cost-effective way to determine the quality of meat marinated with natural ingredients.

Materials and methods: After extraction of asparagus juice by juicing method, the effect of different asparagus juice and balsamic vinegar treated samples including 25 ml asparagus juice, 25 ml asparagus juice+75 ml distilled water and 25 ml asparagus juice+10 ml balsamic vinegar+ 65 ml distilled water treatments on Warner-Bratzler shear force (WBSF), myofibrillar fragmentation index (MFI), collagen content, water holding capacity (WHC) and total protein solubility (TPS) were evaluated at 4 °C for 48 h. Then, the relationships between these variables (WBSF versus MFI and collagen content, TPS versus SPS and MPS, also MFI versus WHC) in improving beef M. semitendinosus steak tenderness were investigated and their equation was assigned. Also, correlation coefficient (R2) was used to determine the relationship between variables.

Results: Results indicated decreased WBSF and increased MFI, collagen content, WHC as well as TPS in treated samples compared to control during storage (P<0.05). In the present study, the obtained relationships (between WBSF versus MFI and collagen content, TPS versus SPS and MPS, also MFI versus WHC) are simple linear regression equations. According to the results, the correlation between MFI and WBSF and the relationship between collagen content and WBSF was the reverse linear (P<0.05). While, the positive correlation was observed between total proteins solubility and solubility of sarcoplasmic and myofibrils proteins as well as the relationship between WHC and MFI (P<0.05). As the amount of low weight myofibrillar fragments produced from protein hydrolysis increases in sarcoplasm of muscle cell, the ability of these small peptides to bind water molecules increases, followed by improved solubility of sarcoplasmic, myofibrils and total proteins implies softer meat texture. On the other hand, increasing the solubility of collagen during cooking and converting it to soluble gelatin, especially in acidic condition provided by glycolysis / balsamic vinegar, can lead to reduced required force for cutting tissue, followed by more tender meat.

Conclusion: Based on the findings, asparagus juice influenced both myofibrillar proteins and connective tissues thereby, resulted in improving of physicochemical and textural characteristics of beefsteak, indicating the possibility of using asparagus juice to enhance the quality of meat and meat products. Therefore, the research aim to improve beefsteaks tenderness was achieved. The asparagus juice can be used as a new natural source in the formulation of seasoning, sauces and tenderizing agents, especially in the diet of the elderly people who have problems in swallowing and mastication to use more protein resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asparagus
  • Meat
  • Natural protease
  • Regression correlation
  • Tenderness
  1. 1.Alvarado, C. and McKee, S. 2007. Marination to improve functional properties and safety of poultry meat. Journal of Applied Poultry Research, 16: 113–120.

    2.Aziz Mohamadi, M., Bolandi, M. 2017. The effect of transglutaminase enzyme on the physicochemical, sensory and
    textural properties of veal steaks. Iranian J.of Food Science and Technology, 72:14. 37-45 (In Persian).

    3.Bhat, Z.F., Morton, J.M., Susan L. Mason, L.M., and Bekhit, A.E.D. 2018. Applied and emerging methods for meat tenderization: A Comparative Perspective. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 17: 481-485.

    4.Calkins, C.R., and Sullivan, G. A. 2007. Adding enzymes to improve beef tenderness. Beef facts, product enhancement. National Cattlemen's Beef Association, University of Nebraska. Available online: http://www.beefresearch.org.

    5.Cheng, Q., and Sun, D.W. 2008. Factors affecting the water holding capacity of red meat products: A review of recent research advances. Critical Review in Food Science Nutrition, 48:2. 137-159.

    6.Culler, R.D., Parrish Jr, F.C., Smith, G.C., and Cross, H.R. 1978. Relationship of myofibril fragmentation index to certain chemical, physical and sensory characteristics of bovine longissimus muscle. J.of Food Science, 43: 4. 1177-1180.

    1. Desmond, E.M. and Troy, D.J. 2001. Effect of lactic and citric acid on low-value beef used for emulsion-type meat products. Lebensm.-Wiss. u. - Technology, 34: 374–379.

    8.Ha, M., Bekhit A.E.D, Carne A., Hopkins D.L. 2013 Characterization of kiwifruit and asparagus enzyme extracts and their activities toward meat proteins. Food Chemistry, 136: 989–998.

    9.He, F., Kim, H.W., Hwang, K.E., Song D.H., Kim Y.J., Ham, Y.K., Kim, S.Y., Yeo, I.J., Jung, T.J., and Kim, C.J. 2015. Effect of ginger extract and citric acid on the tenderness of duck breast muscles, Korean J.Food Science Annual, 35: 6. 721-730.

    10.Ionescu, A., Aprodu, I., Pascaru, G. 2008. Effect of papain and bromelin on muscle and collagen proteins in beef meat. The Annals of the University Dunarea de Jos of Galati Food Technology, New Series. p: 9-16.

    11.Irajifar, M., Varidi, M.J., Varidi, M. and Zahedi, Y. Effects of sodium chloride / acetic acid marinade on some quality properties of Iranian one-humped camel meat. 2018. J.of food research, 28: 1. 145-160 (In Persian).

    1. Juarez, M., Aldai, N., López-Campos, Ó., Dugan, M.E.R., Uttaro, B., and Aalhus, J.L. 2012. Beef texture and juiciness. Handbook of meat and meat processing. CRC Press, Boca Raton, FL, 177-206.

    13.Kadim, I.T., Al-Karousi, A., Mahgoub, O., Al-Marzooqi, W., Khalaf, S.K., Al-Maqbali, R.S., Al-Sinani, S.S.H., and Raiymbek, G. 2013. Chemical composition, quality and histochemical characteristics of individual dromedary camel (Camelus dromedarius) muscles. Meat Science, 93: 564-571.

    14.Kim, H., Choi, Y., Choi, J.i., Kim. Hack., Lee. Mi., Hwang. Ko., Song Dong., Lim. Yun., Kim, Cheon. 2013. Tenderization effect of soy sauce on beef M. biceps femoris. Food Chemistry, 139: 1. 597–603.

    15.Kristinsson, H.G., and Rasco, B.A. 2000. Fish protein hydrolysates: production, biochemical, and functional properties. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 40: 43-81.

    16.Lawrence, T.E., Dikeman, M.E., Hunt, M.C., Kastner, C.L. and Johnson, D.E. 2003. Staged injection marination with Calcium Lactate, Phosphate and salt may improve beef water-binding ability and palatability traits. Meat Science, 65. 967-972.

    17.Lawrie, R.A. and Ledward, D. 2006. Meat science. 7 th ed., CRC Press, USA, 442 p.

    18.Maqsood, S., Manheem, K., Gani, A., and Abushelaibi, A. 2018. Degradation of myofibrillar, sarcoplasmic and connective tissue proteins by plant proteolytic enzymes and their impact on camel meat tenderness. J.of Food Science Technology, 55: 9. 3427-3438.

    1. Mudalal, S., Babini, E., Cavani, C., and Petracci, M. 2014. Quantity and functionality of protein fractions in chicken breast fillets affected by white striping. J.of Poultry Science, 93: 2108-2116.

    20.Naveena, B.M., Kiran, M., Reddy, K.S., Ramakrishna, C., Vaithiyanathan, S., and Devatkal, S.K. 2011. Effect of ammonium hydroxide on ultrastructure and tenderness of buffalo meat. Meat Science. 88: 727–732.

    21.Naveena, B.M., Mendiratta, S.K., and Anjaneyulu, A.S.R. 2004. Tenderization of buffalo meat using plant proteases from Cucumis trigonus Roxb (Kachri) and Zingiber officinale roscoe (Ginger rhizome). Meat Science. 68: 3. 363-369.

    22.Palafox, H., Co´rdova-Murueta, J.H., Navarrete del Toro, M.A. and Garcı´a-Carren˜o, F.L. 2009. Protein isolates from jumbo squid (Dosidicus gigas) by pH-shift processing. Process Biochemistry. 44: 584-587.

    23.Pawar, V.D., Mule, B.D., and MacHewad, G.M. 2007. Effect of marination with ginger rhizome extract on properties of raw and cooked chevon.  of Muscle Foods, 18: 4. 349-369.

    24.Phillips, A.L., Means, W.J., Kalchayanand, N., McCormick, R.J. and Miller, K.W. 2000. Bovine placental protease specificity towards muscle connective tissue proteins. J.of Animal Science. 78: 1861–1866.

    1. Prado, C.S., and De Felicio, P.E. 2010. Effects of chilling rate and spray-chilling on weight loss and tenderness in beef strip loin steaks. Meat Science, 86: 430-435.

    26.Ramezani, R., Aminlari, M., and Fallahi, H. 2003. Effect of chemically modified soy proteins and ficin‐tenderized meat on the quality attributes of sausage. Journal of Food Science, 68: 1. 85-88.

    27.Soltanizadeh, N., Kadivar, M., Keramat, J., and Fazilati, M. 2008. Comparison offresh beef and camel meat proteolysis during cold storage. Meat Science. 80: 892-895.

    28.Soltanizadeh, N., Kadivar, M. 2010. Chemistry and technology of meat and meat Products, Isfahan University of Technology Publishing Center, Isfahan 472p. (In Persian).

    29.Sullivan, G.A., and Calkins, C.R. 2010. Application of exogenous enzymes to beef muscle of high and low-connective tissue. Meat Science. 85: 4. 730-734.

    30.Sultana, A., Nakanishi, A., Roy, B., Mizunoya, W., Tatsumi, R., Ito, T., and Ikeuchi, Y. 2008. Quality improvement of frozen and chilled beef formis with the application of salt-bicarbonate solution. Asian Australasian Journal of Animal Science. 21: 6. 903-911.

    31.Taylor, R.G., Geesink, G.H., Thompson, V.F., Koohmaraie, M. and Goll, D.E. 1995. Is Z disk degradation responsible for postmortem tenderization? Journal of Animal Science, 73: 1351-1367.

    32.Warriss, P.D. 2000. Meat science – an introductory text. CABI Publishing, UK, 310 p.

    33.Yonezawa, H., Kneda, M., Uchikoba, T. 1997. A cysteine protease from young stems of Asparagus: Isolation, Properties, and Specificity. Bioscience Biotechnology and Biochemistry, 62: 1. 28-33.