菠萝汁对牛肉嫩化效果的研究
摘要
牛肉是日常生活中比较常见的一种食物，市场上销售的牛肉根据肉的品质不同，则分为不同的档次；由于牛肉本身就是一种价格比较贵的食物，而对于品质较好一点的牛肉则就更贵了。而生活中评判牛肉品质好坏的一个重要因素则是口感，也就是吃在嘴里的肉是否有一定的嚼劲而且还觉得很嫩。因此是否有一种方式既可以牛肉进行嫩化处理，同时也适合而且还方便在日常生活中操作。
本研究目的是通过利用菠萝汁（含菠萝蛋白酶）对品质一般的牛肉进行处理，与品质较好的牛肉进行感官和理化性质的对比，从而判断菠萝蛋白酶是否对牛肉有嫩化效果；比较了四种采用菠萝汁嫩化牛肉的方法，发现通过冰箱冷藏过夜处理效果最佳。通过对处理前后牛肉持水力、质构(硬度、粘性和弹性）以及感官评定发现处理过的牛肉确实比未处理过牛肉在持水力和质构上发生了明显的变化。这些经过嫩化处理的牛肉在口感上面有显著的改善。原理是菠萝汁中的菠萝蛋白酶对牛肉中胶原蛋白和弹性蛋白中甘氨酸形成的肽键具有一定的水解能力，这种水解效应一方面可以改变牛肉的持水力，降低了硬度，增加了弹力。同时也提高了牛肉的可消化度，为牛肉也带来菠萝的清香味。本研究采用菠萝汁嫩化牛肉，原料来源于生活中的食材，处理方法也简便可行，冰箱冷藏也非常方便在日常生活中操作，具有明显的实用性，达到了1+1大于2的效果。
一、选题
有一次在家吃饭的时候，妈妈做了一份牛肉，当我吃了一口之后发现比前些天的好吃，我就问妈妈原因，妈妈说因为这一次的牛肉贵一点；我当时就在想，如果每次都吃这种牛肉的话太贵了，但是便宜一点的口感确实又比不上贵的，那么是否有一种方法可以改善牛肉的品质呢？毕竟对于很多家庭而言不会经常买特别贵的牛肉，而且如果有一种既可以适合在家操作又能改善牛肉品质的方法不是一举两得吗？
于是我就查阅了一些书籍，同时也向爸妈询问了与此相关的一些知识；发现在菠萝中存在一种菠萝蛋白酶，其具有嫩化肉类、水解蛋白等作用。如果用菠萝蛋白酶嫩化肉，有研究报道肉的嫩度、适口性有显著提高。但是用蛋白酶处理肉的话在日常生活中还是很不方便的，于是，我们就想是否可以用菠萝汁浸泡处理牛肉，看看能否达到嫩化的效果。
我们就想，那我们能不能用科学的方法既方便又快速处理牛肉，改善牛肉的口感呢？于是我们设计了一个实验。我们购买了两种价位的牛肉，一种为澳洲草饲板腱（质量一般的打折牛肉，155元钱买了八块牛肉），编号1；一种为美国黑安格斯大牛扒（质量好，65.6元才买了一块），编号2；探究经菠萝蛋白酶处理后的牛肉是否能够达到嫩化效果。
二、研究过程
（一）实验目的：
以牛肉为研究对象，通过菠萝汁浸泡处理后探究其对牛肉的嫩化效果。
（二）实验方法：
我们选取两种品质的牛肉，即在研究思路中提到的编号为1和2的样品；通过对1号牛肉在40℃，50℃和60℃水浴下处理1h以及在冰箱冷藏柜中储藏12h与1号牛肉和2号牛肉不作处理的空白组作对比；通过水煮和烤制两种方式探究其口感的变化，用离心机测定牛肉的持水力，质构仪测定其硬度等指标，判断菠萝汁对牛肉的嫩化效果。
（三）实验材料：
牛肉，菠萝，5ml注射器，封口袋，离心管，离心机，质构仪，果汁机，恒温水浴锅，烤箱。
（四）实验步骤：
1.牛肉样品和果汁的制备。
（1）挑选两块牛肉，质量一般的编为1号，质量好的编为2号；
（2）将牛肉切成质量为17±0.2g大小的块状（注意避开牛筋）；
（3）1号牛肉准备10块，标号为1号空白，1.1，1.2,1.3,1.4号的样各2块，2号牛肉准备2块（平行实验）；
（4）菠萝用果汁机榨汁，放烧杯中备用。
2.样品的处理
（1）1号空白牛肉不做处理；
（2）1.1号牛肉用菠萝汁（10ml）浸泡，在40℃水浴加热1h；
（3）1.2号牛肉用菠萝汁（10ml）浸泡，在50℃水浴加热1h；
（4）1.3号牛肉用菠萝汁（10ml）浸泡，在60℃水浴加热1h；
（5）1.4号牛肉用菠萝汁（10ml）浸泡，在冰箱冷藏柜冷藏12h；
（6）2号空白牛肉不做处理；
三、实验结果与分析
（1）由于每个人的口感不同，因此评分各不相同；可以明显看出，1.1和1.2号样较菠萝汁处理前的1号空白样有所改善，而1.3号样反而较空白要差，可能是因为1.3号样的温度过高，导致酶部分失活，因此处理效果不好；在冰箱中保存过的样则有明显的改善，与2号样差不多。由于1.1，1.2和1.3号样是在水浴锅中处理了一个小时，因此与空白和1.4号样在外形上也有一定的差别，故在评价结果上会有一些不同；但总体来说，经过菠萝汁处理后的样较未处理的样有明显改善，而且经过菠萝汁嫩化的牛肉烹制后还有菠萝的清香味，达到了意想不到的美味效果。
（2）持水力实验结果：
样品1.1,1.2和1.3的持水力较其他样品值有降低，查看相关文献得知，因为这三个样品是在水浴中处理了1h，因此他们较其他样已经是处于半成熟状态，而且1.3样品的处理温度最高，因此其持水力会最低；而对比空白样和再冰箱中处理的1.4号样，发现1.4号样较1号空白有所提高，虽然两者的数值相差不大，但是还是能说明在冰箱中处理后好于没处理的样品。
（3）质构仪分析结果：
质构仪测得的结果可知，用菠萝汁浸泡，在水浴锅中处理了1h的1.1,1.2和1.3号样，硬度有所增加，这是因为水浴加热处理后，牛肉是半熟状态，肉质紧实因而硬度增加；综合来看，在冰箱中保存的1.4号样还是比较好的因为它没有那么硬，这是因为虽然冰箱温度低，但是保存时间长，酶能够对肉有一定的作用而且还不会像水浴加热那样破坏肉原本的结构，因而结果会好一点。
四、结论
通过上面的实验，我们可以看出用菠萝汁处理过的便宜的1号牛肉，其口感有了明显的改变，说明其确实可以对牛肉进行嫩化处理。而且通过不同的处理方式可以得到不同的结果，尤其是将牛肉用菠萝汁浸泡并放在冰箱中保存过夜后，效果更好。虽然经过嫩化后1号牛肉口感和2号牛肉还是有稍许差距，但是这种经过冰箱冷藏过夜处理的方式较水浴处理有了明显的改善，而且这种处理方式很方便在日常生活中采用冰箱冷藏来实现，这一点是在这次实验中一个很大的收获。
五、实验原理（科学原理）
菠萝汁中富含菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶是一种疏基蛋白酶，具有嫩化肉类、水解蛋白等作用。对于低水解特性的牛肉在人体内不能被彻底消化，通过菠萝蛋白酶处理后在牛肉中显示出高水解特性，而且肉中的氨基酸含量明显增高，使得其在人体内的消化率也相应提高；此外，菠萝蛋白酶由于其对胶原蛋白和弹性蛋白中甘氨酸形成的肽键具有一定的水解能力，因此是性价比很高的嫩化剂。
六、需要进一步完善的地方
下一步我们将改进实验，可以探究下用菠萝片敷在牛肉上是否有嫩化效果；还可以探究在冰箱中是否可以减少处理时间，以及补充更多的对照组，比如室温下菠萝汁处理牛肉和牛肉放在冰箱中不用菠萝汁处理与加菠萝汁的作对照等等，以便让实验更具完整性。
此项目获得2018年广州市天河区中小学STEM项目优秀案例展评活动一等奖
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