不同深度鹽水對鴨肉濕腌時傳質(zhì)動力的影響

杜 壘，李艷逢，周光宏，*，徐幸蓮，王 進(jìn)，肖治國，陶明財

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京210095;2.南京桂花鴨集團(tuán)，江蘇南京210095)

不同深度鹽水對鴨肉濕腌時傳質(zhì)動力的影響

杜 壘1，李艷逢1，周光宏1，*，徐幸蓮1，王 進(jìn)2，肖治國2，陶明財2

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點實驗室，江蘇南京210095;2.南京桂花鴨集團(tuán)，江蘇南京210095)

研究采用鹽水鴨生產(chǎn)時使用的過飽和鹽水——老鹵和其他三種不同濃度的鹽水(5%、15%和25%NaCl，w/w)對鴨腿肉按照鹽水鴨的生產(chǎn)過程進(jìn)行腌制，通過對腌制過程中鴨腿肉的食鹽、水分和總重變化進(jìn)行測定，以期獲得不同鹽水濃度下鴨肉的傳質(zhì)動力學(xué)數(shù)據(jù)，并獲得腌制最適鹽水濃度。結(jié)果表明，鹽水濃度顯著影響鴨腿肉在腌制過程中的傳質(zhì)變化。鴨腿肉的重量變化、水分獲得都是隨著鹽水溶液濃度的降低而增加，鹽分變化則相反。中等濃度的鹽水溶液(15%NaCl，w/w)腌制的鴨肉產(chǎn)量較高，有較高的擴(kuò)散速率——De值，對人體的損害較小。因此，較為適于用來腌制鴨肉。另外，腌制的預(yù)測模型和擴(kuò)散公式計算得到的數(shù)據(jù)都有良好的線性關(guān)系，可以很好地適用于鴨腿肉的腌制實驗研究。

傳質(zhì)，動力學(xué)，濕腌

食鹽腌制是最古老的食品保藏方法之一，除具有抑菌和殺菌的作用外，還可使食物具有獨特的腌制風(fēng)味。常用的腌制方法主要有干腌、濕腌和混合腌制。混合腌制通常是將干腌和濕腌結(jié)合在一起使用的腌制方法，結(jié)合了干腌和濕腌的優(yōu)點，不但可以避免濕腌液因食品水分外滲而降低濃度，同時還可以防止干腌時食品表面脫水現(xiàn)象的發(fā)生。該法多用于中國傳統(tǒng)肉制品如板鴨、鹽水鴨的加工上［1］。肉在腌制時會發(fā)生物質(zhì)的傳質(zhì)，其主要包括了兩個傳質(zhì)過程:一個是鹽從溶液進(jìn)入肉組織中，另外一個是肉中的水分滲透出來［2］。隨著腌制時間的延長，鹽分的擴(kuò)散和水分的滲透會逐漸在溶液和肉品之間達(dá)到平衡。目前關(guān)于鹽分?jǐn)U散及其平衡點的研究主要集中在魚肉和其他肉制品上。Gallart－Jornet等研究了不同的鹽水濃度對于大西洋鮭魚腌制特性的影響，發(fā)現(xiàn)影響非常顯著［3］;Corzo等對沙丁魚在腌制時水分和鹽分的平衡點進(jìn)行了測定［4］;Vestergaard等用23Na－MRI對豬肉鹽水腌制時的鹽分和水分的傳質(zhì)進(jìn)行了量化［5］。目前，關(guān)于禽肉腌制尤其是對鴨肉的腌制研究則很少，對于中國傳統(tǒng)鴨肉制品——鹽水鴨的腌制研究就更少。本研究以南京鹽水鴨的腌制過程作為研究過程，試圖從水分失去、食鹽攝入、質(zhì)量變化來研究其腌制動力學(xué)變化，獲得關(guān)于鴨肉腌制動力學(xué)的第一手資料，優(yōu)選出最適于鹽水鴨實際生產(chǎn)的鹽水濃度。同時，通過預(yù)測模型預(yù)測其擴(kuò)散速率從而準(zhǔn)確地控制加工過程，減少加工時間，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，為實現(xiàn)快速和高效地實際生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冰鮮瘦肉型櫻桃谷鴨腿肉 選擇144只，重量為(191.13±8.98)g。

HANNA 211型pH計 葡萄牙HANNA公司;FOSS 2300型凱氏定氮儀 瑞典FOSS公司;MP5002電子天平，HH－42型數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)水箱，酸堿滴定管等。

1.2 實驗方法

1.2.1 腌制與抽樣 南京鹽水鴨的腌制過程是先干腌后濕腌。因此，鴨腿肉分別編號、稱重后，按照0.1kg鹽/1kg鴨肉的比例進(jìn)行干腌3h。之后再將鴨肉平均分為 4組分別放入 5%、15%、25%NaCl(w/w)的鹽水溶液和老鹵(過飽和鹽水溶液)中，按照1∶3的肉水比例進(jìn)行濕腌(俗稱復(fù)鹵)，操作在4℃下進(jìn)行。

這里老鹵是指在實際生產(chǎn)中鹽水鴨在濕腌時所用的高滲過飽和食鹽溶液，富含風(fēng)味物質(zhì)。鹵水一般有新鹵和老鹵之分，新鹵即是過飽和濃度的鹽水加香辛料如蔥、姜、八角等經(jīng)煮制而成;老鹵則是指新鹵經(jīng)反復(fù)復(fù)鹵后所煮制而成。理論上來說，隨著復(fù)鹵次數(shù)的增加，原料鴨中的可溶性物質(zhì)越來越多地溶解在鹵水中，產(chǎn)品的風(fēng)味就越濃厚。鹽水鴨加工極為強(qiáng)調(diào)老鹵的質(zhì)量，認(rèn)為老鹵愈老愈好，常將陳年老鹵視為珍品。因而，在實際鹽水鴨生產(chǎn)中復(fù)鹵時常采用老鹵進(jìn)行。這里使用的老鹵采自南京桂花鴨集團(tuán)有限公司，經(jīng)測定桂花鴨老鹵的鹽分含量約為27%NaCl(w/w)左右。

本次實驗分為2部分:前一部分是按照南京鹽水鴨實際生產(chǎn)時的濕腌4h進(jìn)行，即在濕腌的0、0.5、1、2、3、4h分別取出鴨肉進(jìn)行測定，目的是獲得關(guān)于鴨肉在腌制時水分損失和鹽分獲得的動力學(xué)信息;后一部分是在濕腌4h后繼續(xù)對鴨肉進(jìn)行濕腌至72h，在此過程中從8、12、24、36、48、72h分別取出鴨肉進(jìn)行測定，以獲得關(guān)于濕腌時水分和鹽分的傳質(zhì)平衡點。

在上述兩部分實驗的0.5、1、2、3、4、8、12、24、36、48、72h共計11個取樣點，在每個取樣點分別取出3塊鴨腿肉，用吸水紙吸干2～3min左右，之后稱重，并進(jìn)行鹽分含量、水分含量、pH和粗蛋白含量的測定。

1.2.2 分析測定 將每個取樣點的鴨腿肉絞碎后，再分別進(jìn)行各個指標(biāo)的測定。

1.2.2.1 鹽分測定 按照ISO 1814－1:1996的方法進(jìn)行測定［6］。

1.2.2.2 水分測定 按照ISO1442:1997(E)的方法進(jìn)行水分含量的測定［7］。

1.2.2.3 粗蛋白含量測定 采用FOSS 2300型凱氏定氮儀進(jìn)行測定。

1.2.2.4 pH的測定 按照ISO 2917∶1999的方法用HANNA 211型pH計進(jìn)行測定［8］。

1.3 統(tǒng)計分析

運(yùn)用一般線性模型對所測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、t－檢驗和相關(guān)回歸分析，差異顯著性水平(p＜0.05)，所有的統(tǒng)計分析過程均運(yùn)用SPSS16.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

生鮮鴨腿肉的水分含量、鹽分含量、蛋白質(zhì)含量、pH分別為 76.48% ±0.51%、0.09% ±0.01%、18.52%±0.52%、6.20±0.01。而干腌3h之后鴨腿肉相應(yīng)的值分別為 70.39% ±0.24%、4.79% ±0.03%、19.32% ±1.39%、6.05±0.02。

2.1 腌制時鹽水濃度對鴨腿肉重量變化的影響

腌制時鴨肉和鹽水溶液間發(fā)生傳質(zhì)的物質(zhì)主要是水分和鹽分。此外，其他一些物質(zhì)如蛋白質(zhì)和脂肪由于量太小常忽略不計。因此，鴨肉總重變化(ΔMot)可以近似等于其鹽分變化和水分變化之和。通過以下公式(1)～式(3)可以計算鴨肉總重變化、水分變化和鹽分變化(其中:分別為腌制t和0時刻的鴨腿肉重;分別為腌制t和0時刻的鴨腿肉的水分含量;Cl分別為腌制t和0時刻的鴨腿肉的鹽分含量)。

圖1顯示的是濕腌過程中不同濃度鹽水腌制下鴨腿肉的重量變化，從圖1可以看出，鹽水溶液的濃度顯著影響了腌制時鴨腿肉的重量變化。鴨腿肉重量的增加隨著鹽水溶液濃度的降低而增加，飽和鹽水［25%NaCl(w/w)和老鹵］腌制的鴨腿肉重量呈遞減趨勢，其產(chǎn)量也最低;而低濃度的鹽水［5%和15%NaCl(w/w)］腌制時鴨腿肉重量呈遞增趨勢。這些差異是因為腌制系統(tǒng)由于肉水的鹽水濃度差存在而形成的傳質(zhì)驅(qū)動力的大小不同，并且腌制過程中發(fā)生的酶促反應(yīng)破壞了鴨肉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性而促進(jìn)了物質(zhì)的傳遞。鹽水濃度低，肉的變性程度相對較少，可以增加肉的持水力以獲得較高的腌制產(chǎn)量。傳質(zhì)的發(fā)生也導(dǎo)致了圖2A和2B所顯示的鴨腿肉水分含量隨鹽水濃度增加而減少的同時，鹽分含量卻在增加的趨勢。

圖2A和2B分別顯示的是濕腌時鴨腿肉的水分含量和鹽分含量隨腌制時間變化的情況。從圖2A可以看到，4種鹽水在對鴨腿肉進(jìn)行腌制時，鴨腿肉的鹽分變化都呈正增長，即鴨肉的鹽分含量都隨腌制時間的延長而增長，只不過鹽水濃度高的鹵水腌制時，鴨肉的鹽分含量增加的程度也越高一些。而用低濃度如

圖1 濕腌時鴨腿肉的重量變化

5%NaCl(w/w)鹽水腌制時，其鹽分含量變化非常小，幾乎呈水平狀態(tài)。這是由于鴨腿肉在干腌3h后，測得鴨腿肉的含鹽量為5.02%，與5%NaCl(w/w)的鹽水濃度非常接近，因而其變化程度非常小。

圖2 濕腌時鴨腿肉的水分含量和鹽分含量變化

對于鴨肉的水分含量變化來說，從圖2B可以看出，其變化趨勢跟圖2A中的含鹽量的變化趨勢截然相反，卻跟圖1中鴨肉總重變化與腌制時間的關(guān)系的情況一樣，即在所用的這4個濃度的鹽水中，鹽水濃度越高，鴨腿肉的含水量反而越低。在低濃度鹽溶液中，鴨肉的水分變化隨腌制時間的延長而呈現(xiàn)正增長，對于飽和鹽溶液［25%NaCl(w/w)和老鹵］來說，情況則相反，這與Gallart－Jornet等對鮭魚和沙丁魚的研究結(jié)論相一致［3，9］。這可能是因為鹽水濃度越高，鹽水的腌制動力就越強(qiáng)，并且Na+和Cl－具有比水還高的傳質(zhì)阻力。

一般說來，食鹽與蛋白質(zhì)分子的相互作用也會影響不同鹽水濃度下鴨腿肉的變化。鴨腿肉的蛋白質(zhì)狀態(tài)主要與鴨腿肉水相中的鹽分含量(zNaCl)有關(guān)［3，10］。公式(4)是關(guān)于 zNaCl的計算公式，其中 xw和xNaCl分別為鴨腿肉的水分含量和鹽分含量。在腌制時由于鴨腿肉水分含量和鹽分含量的變化通常會導(dǎo)致鴨肉的肌肉特性發(fā)生改變。較高的鹽水濃度如25%NaCl(w/w)和老鹵會導(dǎo)致更大程度的肌肉變性，肌原纖維蛋白快速分解而水分流失，造成了鴨肉質(zhì)構(gòu)變化和持水力降低。

通過以上圖1和圖2A和2B綜合可見，腌制結(jié)束時，用15%NaCl(w/w)的鹽液腌制的鴨腿肉重量變化居于高飽和鹽水和低濃度的鹽水腌制之間，其鴨肉產(chǎn)率僅次于5%NaCl(w/w)的值，居第二位;并且其鹽分含量變化也是居于高濃度和低濃度鹽水中間，相對于高飽和鹽水腌制后的鴨肉高鹽含量來說，對于人體的健康損害較小一些。因此，15%NaCl(w/w)的鹽水濃度較宜適合來腌制鴨肉。

2.2 預(yù)測模型描述鴨腿肉隨腌制時間的變化

鴨腿肉變化跟腌制時間的關(guān)系可以根據(jù)公式(5)［9，11］進(jìn)行計算。公式(5)是一個關(guān)于鴨肉腌制重量變化隨時間而變化的數(shù)學(xué)模型，假設(shè)鴨肉腌制的重量變化與時間的平方根有關(guān)。圖3顯示了重量變化與腌制時間的平方根的函數(shù)。

公式(5)的斜率k2與總重變化即腌制產(chǎn)量有關(guān)。通過表1發(fā)現(xiàn)，總重變化(Δ)時計算得到的k2值是隨著鹽水濃度的增加而逐漸降低。由水分變化(Δ)計算的k2也有相似的趨勢。相反地，對于鹽分變化(Δ)，其k2值則是隨著鹽水濃度的增加而增加。這些結(jié)果與Barat等的研究結(jié)果類似［10］。公式的截距k1是用來描述腌制開始階段有何種情況發(fā)生的，受腌制熱動力學(xué)機(jī)制的壓力梯度影響。總重變化、水分變化和鹽分變化的k1值基本上也是隨著鹽水濃度的增加而增加，只不過對于老鹵來說，三個k1值都較低。4種鹽水溶液腌制的鴨腿肉總重、水分含量和鹽分含量的變化與腌制時間都有很好的相關(guān)性，大部分的R2都較高，且存在顯著相關(guān)性(P＜0.05)。

圖3 鴨肉重量變化(ΔM)與腌制時間的平方根(t0.5)的回歸關(guān)系曲線

表1 由公式(5)計算的鴨腿肉總重、水分和鹽分變化的動力學(xué)參數(shù)值(k1和k2)及其相關(guān)系數(shù)(P＜0.05)

2.3 表觀擴(kuò)散系數(shù)的計算

由公式(6)計算所得的5%、15%、25%NaCl(w/w)和老鹵四種鹽水溶液腌制鴨腿肉的值分別為0.040、0.119、0.198和0.214，而實驗所得的zNaCl分別為0.046、0.103、0.181和0.178。這里除了飽和鹽水溶液［25%NaCl(w/w)和老鹵］的zNaCl值與理論偏離較大外，低濃度的鹽水溶液［5%NaCl(w/w)和15%NaCl(w/w)］所得zNaCl值和理論zNaCl值之間的差別非常小。尤其是5%NaCl(w/w)的鹽水其食鹽所得值也超過理論值，這說明當(dāng)腌制結(jié)束時5%NaCl(w/w)鹽水溶液腌制的鴨肉早已經(jīng)達(dá)到了傳質(zhì)的平衡點;15%NaCl(w/w)的鹽水溶液的實驗值和公式計算的值相距不大，這說明當(dāng)腌制結(jié)束時已經(jīng)比較接近平衡點。而對于飽和溶液來說，其實驗值和公式計算的值差距較大，說明還沒有達(dá)到其傳質(zhì)的平衡點。

腌制的 zNaCl和 yNaCl值可以根據(jù)菲克第二定律［3，9，11－12］來測定鴨腿肉的有效擴(kuò)散系數(shù)。公式(7)中的截距K，無論腌制剛開始時有無任何熱力學(xué)機(jī)制(HDM)或任何其他傳質(zhì)現(xiàn)象的效應(yīng)，來自共協(xié)調(diào)的起點的偏離都可被校正。是鴨腿肉的水相和鹽水溶液之間的傳質(zhì)驅(qū)動力;和是鴨腿肉水相在腌制的 t，0時刻和平衡點的含鹽量;是鹽水溶液在腌制 t時刻的含鹽量;De(m2/s)是有效擴(kuò)散系數(shù)，li是鴨腿肌肉層厚度(≌3cm)。

圖4 傳質(zhì)驅(qū)動力(1－YNaCl)與t0.5/l的回歸曲線

從表2發(fā)現(xiàn)，De值隨著鹽水濃度的增加而增大，飽和鹽水［如25%NaCl(w/w)的鹽水和老鹵］的De值最高，這些結(jié)果與其他學(xué)者的結(jié)果相似［3，9］。雖然老鹵的鹽水濃度略高于25%NaCl(w/w)的鹽水，但是老鹵由于腌制次數(shù)多、年代久，鹵水中含有大量的風(fēng)味物質(zhì)，這些風(fēng)味物質(zhì)會影響到傳質(zhì)的進(jìn)行，因此其De反而低于25%NaCl(w/w)鹽水的值。描述腌制階段起始的K值，在5%NaCl(w/w)的鹽水溶液中得到的K值高于其他幾個濃度的K值，可能是由于在腌制起始階段其鹽分和水分快速的獲得而導(dǎo)致一個更高初始的增加。另外，15%NaCl(w/w)的鹽水腌制時的De值居于高飽和鹽水和低濃度的鹽水腌制之間，其擴(kuò)散速率僅次于飽和鹽水的值。此外，除了5%NaCl(w/w)的鹽水溶液，幾種鹽水溶液較高的R2值如0.869、0.9387和0.9042，表明鹽水溶液根據(jù)公式7得到的方程有很好的線性相關(guān)。

表2 由公式得到的理論動力學(xué)參數(shù)值(De和K)和相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論

對于濕腌過程中鴨腿肉的水分、鹽分含量和總重變化，不同的鹽水濃度有著顯著的差異。低濃度的鹽水溶液腌制后鴨肉的總重變化要比高濃度的鹽水溶液的高，鴨肉的水分獲得隨著鹽水溶液濃度的降低而增加，鹽分獲得隨著鹽水溶液濃度的增加而增加。此外，4種鹽水溶液腌制的鴨腿肉重量變化與腌制時間都有很好的相關(guān)性。腌制時總重變化、水分變化的動力學(xué)參數(shù)k1和k2是隨著鹽水濃度的增加而逐漸降低，而鹽分變化的情況則相反。De值隨著鹽水濃度的增加而增大?？傊P(guān)于腌制的預(yù)測模型和擴(kuò)散公式可以很好地適用于此次鴨腿肉的腌制實驗研究。

另外，15%NaCl(w/w)的鹽水腌制后鴨腿肉重量變化居于高飽和鹽水和低濃度的鹽水腌制之間，其鴨肉產(chǎn)率僅次于5%NaCl(w/w)的值，居第二位;且其鹽分含量變化也是居于高濃度和低濃度鹽水中間，相對于高飽和鹽水腌制后鴨肉的高鹽含量來說，較低的含鹽量對于人體的健康損害也較小一些。另外，其擴(kuò)散速率De值也是居于高飽和鹽水和低濃度的鹽水之間，僅次于飽和鹽水的值，擴(kuò)散速率較快。因此，無論從鴨肉產(chǎn)率、健康角度還是擴(kuò)散速度來說，15%NaCl(w/w)的鹽水都非常適于鴨肉的腌制。

［1］周光宏.肉品學(xué)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1999:342－344.

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Influence of brine concentration on mass transfer kinetics of duck during wet－curing

DU Lei1，LI Yan－feng1，ZHOU Guang－h(huán)ong1，*，XU Xing－lian1，WANG Jin2，XIAO Zhi－guo2，TAO Ming－cai2
(1.Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control，Ministry of Education，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China;2.Nanjing Guihua Duck Group，Nanjing 210095，China)

Firstly，duck thigh meat were wet－cured using old brine which brined the water－boiled salted duck and other brine concentrations(5%，15%and 25%NaCl，w/w)following with the production process of water－boiled salted duck which was wet－curing after dry－curing，then the changes of salt，water content and total weight were analyzed and intended to obtain the first data of mass transfer kinetics for duck thigh meat under different brine concentration and information of the basic mechanism of salted process.Results indicated that the brine concentration significantly affected the total weight changes of the duck thigh meat.The weight change and water content of the duck thigh meat increased with decreasing brine concentration，the salt content had an opposite change.15%NaCl(w/w)brine，the moderate salt concentration，was the most suitable for wet－curing just because of its higher process yields with high De value and lower health risks.Moreover，there were good linear relationships between total weight change and curing time，the correlation coefficients were all good.Experiments verified that the kinetics model was fit to curing process.

mass transfer;kinetics;wet－curing

TS251.1

A

1002－0306(2011)06－0079－05

2009－10－09 *通訊聯(lián)系人

杜壘(1979－)，男，博士研究生，主要從事畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制研究。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(NYCYTX－42－G5－01)。