烘干溫度對牛肉干水分分布與品質(zhì)相關(guān)性的影響

姜秀麗，牛海力，孔保華，夏秀芳，劉騫

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

烘干溫度對牛肉干水分分布與品質(zhì)相關(guān)性的影響

姜秀麗，牛海力，孔保華，夏秀芳，劉騫*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

主要研究不同烘干溫度（55、60、65℃）對牛肉干品質(zhì)及水分分布的影響，分別測定了牛肉干的出品率、水分含量、水分活度、剪切力、T2弛豫時(shí)間、色差和感官質(zhì)量，并進(jìn)行了相關(guān)性分析。研究結(jié)果表明，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的出品率、水分活度、水分含量、b*-值顯著降低（P＜0.05）；a*-值和剪切力顯著增加（P＜0.05），并在烘干溫度為60℃時(shí)，獲得了最高的感官評分（P＜0.05）。低場NMR研究結(jié)果顯示，隨著烘干溫度的升高，T21、T22逐漸向弛豫時(shí)間短的方向移動(dòng)，其峰面積A21和A22與對照組相比顯著下降（P＜0.05）。結(jié)合相關(guān)性分析可以得出T21的變化與牛肉干水分含量、水分活度和出品率之間存在正相關(guān)的線性關(guān)系。因此，不同的烘干溫度對牛肉干品質(zhì)的影響主要與肉中的水分遷移有關(guān)。

牛肉干；低場核磁共振；烘干溫度；品質(zhì)；水分分布

牛肉干是我國傳統(tǒng)的風(fēng)干肉制品，產(chǎn)品口感獨(dú)特、回味悠長，具有含水量低，易存儲，體積小，便于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)，是深受大眾歡迎的產(chǎn)品之一［1］。水分作為牛肉干中重要的組成成分，其含量和遷移動(dòng)態(tài)都會影響牛肉干的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和穩(wěn)定性。肉干經(jīng)過干燥工序后，可以降低水分含量和水分活度，減少微生物的污染，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性。就目前的幾種干燥工藝來說，曬干和風(fēng)干［2-3］因耗時(shí)長，溫度不穩(wěn)定，內(nèi)部水分?jǐn)U散慢，產(chǎn)品容易出現(xiàn)表硬內(nèi)軟的現(xiàn)象；而用烘箱恒溫干燥，能使肉干內(nèi)外水分分布較均勻，產(chǎn)生更好的口感和質(zhì)地，延長食品的貨架期。牛肉經(jīng)高溫烘烤會產(chǎn)生肌纖維收縮、重量減輕、持水能力下降等變化［4］，而這些變化都與水分的損失密切相關(guān)。近年來，雖然國內(nèi)外有很多關(guān)于牛肉干物性特性的研究報(bào)道，但都集中在質(zhì)構(gòu)［5］和感官評定［6］上，結(jié)合低場核磁共振技術(shù)探討腌制后的原料肉在不同的烘干時(shí)間水分分布狀態(tài)及品質(zhì)特性的研究比較少。

低場核磁共振技術(shù)（Low Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）因其具有方便、精準(zhǔn)、無損、非侵入的特點(diǎn)［7］在很多方面得到了廣泛應(yīng)用，其主要通過檢測食品中H質(zhì)子弛豫時(shí)間的原理，來反映食品中水分的流動(dòng)性和分布特性［8］。目前，利用LF-NMR能夠測定食品中的水分［9］、判定大分子如淀粉的凝膠特性［10］、監(jiān)控煎炸油脂的質(zhì)量［11］等等。而在肉品科學(xué)研究中，主要測定肉中的水分及其相關(guān)的質(zhì)構(gòu)特性，包括系水力、風(fēng)味、多汁性等。Sanchez-Alonso等［7］利用LF-NMR橫向弛豫對鱈魚在凍藏過程中的品質(zhì)變化進(jìn)行了測定。結(jié)果表明，隨著凍藏時(shí)間的增加，T21弛豫時(shí)間變短，T22弛豫時(shí)間變長，持水力和表觀黏度降低，并且用T21、T22、A21、A21等參數(shù)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型可以評估鱈魚的品質(zhì)。Shao等［12］采用LF-NMR技術(shù)研究了肉類蛋白質(zhì)的水合作用對肉糊中水分和脂肪流動(dòng)性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肉糊中有3種弛豫組分T22（50 ms）、T2b和T21（低于10 ms），在添加水和脂肪后，主要組分T22明顯地向右偏移。但加熱后，肉糊乳狀液的弛豫時(shí)間變短，說明通過加熱能夠限制水和脂肪的流動(dòng)速率。除此之外，在乳狀液凝膠中，脂肪對T22弛豫時(shí)間的影響要高于水分。因此，通過對不同處理方式的肉糊中經(jīng)過水合作用的水和脂肪弛豫時(shí)間的檢測能清楚地證明LFNMR的可行性。雖然LF-NMR在肉制品加工中被普遍應(yīng)用，但在干燥工藝中的研究卻鮮少發(fā)現(xiàn)。本研究利用LF-NMR探討了不同烘干溫度對牛肉干水分分布及品質(zhì)特性的影響，分別測定了牛肉干的出品率、水分含量、水分活度、剪切力、T2弛豫時(shí)間、色差和感官質(zhì)量等相關(guān)指標(biāo)，進(jìn)而篩選出適合牛肉干制品生產(chǎn)的最佳加工工藝。

1　材料與方法

1.1材料

新鮮牛肩肉、鹽、辣椒粉、五香粉、白砂糖、大豆油均購于哈爾濱市大潤發(fā)超市。

1.2儀器與設(shè)備

JD500-2電子天平：沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；AL-104精密電子天平：上海梅特勒-托利多儀器設(shè)備有限公司；美的SK2105電磁爐：廣東美的電器股份有限公司；DH-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏設(shè)備有限公司；ZE-6000電子色差儀：日本電色工業(yè)株式會社；Aqua Lab水分活度測定儀：美國Decagon公司；C-LM3型數(shù)顯式肌肉嫩度儀：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院研制；Mq-20低場核磁共振分析儀：德國布魯克公司；M-380型氣調(diào)保鮮包裝機(jī)：上海-恒科技有限公司。

1.3方法

1.3.1加工工藝流程及操作要點(diǎn)

原料的選擇與預(yù)處理→燜煮→切片→腌制→收汁→烘干→真空包裝→成品

新鮮牛肩肉去脂肪、筋腱，清洗瀝干后放入鍋中，燜煮至中心溫度達(dá)80℃取出、冷卻（湯汁當(dāng)作煮肉湯汁用）。將煮好的肉順著肌原纖維方向切成4 cm×2cm× 0.3 cm的片狀。冷藏腌制30 min入味。將腌過肉放置于鍋中，以小火不時(shí)翻炒至肉入味，湯汁略收干，取出。平鋪于已鋪好烘烤紙（抹一層油）的烤盤上，放置于已預(yù)熱烘箱內(nèi)以55、60、65℃恒溫烘干3 h，其中對照組為未經(jīng)烘干的牛肉干樣品。冷卻，真空包裝。

1.3.2出品率、水分含量和水分活度的測定

出品率參考J.Sindelar等［13］的方法：出品率/%=烘干后樣品的重量/烘干前樣品的重量×100

水分含量根據(jù)國標(biāo)GB5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》，采用105℃烘干恒重法測定。水分活度在水分活度儀中進(jìn)行測定。

1.3.3結(jié)合LF-NMR測定水分的動(dòng)態(tài)分布（T2的測定）

參考Han等［14］的方法。牛肉干沿著肌原纖維方向切成長2 cm、寬0.5 cm的肉條，放入圓筒狀的玻璃試管中（直徑1.8 cm，高度18 cm），質(zhì)子共振頻率為20 MHz，磁場強(qiáng)度為0.47 T，在LF-NMR分析儀中進(jìn)行橫向弛豫時(shí)間（T2）的測定。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列測定牛肉干中的T2，每個(gè)樣品自動(dòng)掃描16次，間隔時(shí)間為2 s。通過CONTIN軟件對T2進(jìn)行反演，反映出相應(yīng)的弛豫時(shí)間（T21和T22）。

1.3.4色差的測定

用ZE-6000色差計(jì)分別測定樣品的表面和橫截面顏色。用白色標(biāo)準(zhǔn)版進(jìn)行測量校準(zhǔn)，分別獲得L*-值（亮度值），a*-值（紅度值）和b*-值（黃度值）3種反射顏色參數(shù)，每組樣品重復(fù)3次。

1.3.5剪切力的測定

將牛肉干樣品沿肌原纖維方向修整成4 cm×1 cm的肉條，在數(shù)顯式肌肉嫩度儀上以10mm/min的速度測量。測定時(shí)每組樣品重復(fù)10次，剪切力以N作單位［15］。

1.3.6感官評價(jià)

參考G?k等［16］的方法并略作改動(dòng)，邀請食品學(xué)院具有感官經(jīng)驗(yàn)的10名同學(xué)，感官評價(jià)前先使小組成員了解本次試驗(yàn)的評分標(biāo)準(zhǔn)和注意事項(xiàng)，掌握本次試驗(yàn)的目的和意義。小組成員要求評價(jià)牛肉干的色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感和總體可接受性。每組樣品的最高得分為9分，最低得分為1分，通過得分高低來評判產(chǎn)品的優(yōu)劣。感官評定標(biāo)準(zhǔn)如下：

1.3.7T21與其他指標(biāo)的相關(guān)性分析

應(yīng)用單向方差分析對經(jīng)過不同烘烤時(shí)間處理后牛肉干T21與理化指標(biāo)之間的相關(guān)性。Pearson相關(guān)系數(shù)用于檢驗(yàn)T21與水分含量、水分活度和出品率之間的相關(guān)性。

1.3.8統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均數(shù)±SD。用Statistix 8.1（分析軟件，St Paul，MN）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，差異顯著性（P＜0.05）用Tukey HSD程序進(jìn)行分析比較。用sigmaplot10.0軟件作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1烘干溫度對出品率、水分活度及水分含量的影響

烘烤溫度和時(shí)間對肉的物理變化和食用品質(zhì)會產(chǎn)生很大影響［17］，蛋白質(zhì)變性、肉纖維收縮、結(jié)締組織的收縮和增容［18］，都會直接影響產(chǎn)品的出品率。不同烘干溫度對牛肉干出品率、水分活度以及水分含量的影響見表1。

從表1可以看出，隨著烘干溫度的升高，牛肉的出品率逐漸下降，在干燥溫度為55℃時(shí)，牛肉干的出品率顯著高于其他兩組（P＜0.05）。這主要是因?yàn)楦稍锸辜±w維結(jié)構(gòu)喪失完整性，肌纖維束收縮，空隙變大，肌束膜被破壞，對水的束縛能力減弱，從而使水分大量流失［19］，導(dǎo)致出品率下降。Juareze等［20］也發(fā)現(xiàn)出品率下降的直接原因是水分的丟失。這也印證了后面的研究結(jié)果（表5），出品率與水分含量呈0.990的極顯著正相關(guān)。

表1　不同烘干溫度對牛肉干出品率、水分活度以及水分含量的影響Table 1　Effects of different drying temperatures on cooking yield，water activity and water content of beef jerky

水分含量和水分活度對半干肉制品的穩(wěn)定性具有決定性的作用，在加工肉干的過程中，它們可以有效地控制肉干的品質(zhì)和感官特性。由表1可以得出，隨著烘干溫度的升高，水分活度顯著降低（P＜0.05），主要是因?yàn)楦邷丶訜崾辜±w維縱向收縮，導(dǎo)致水分大量損失，并迅速擴(kuò)散到空氣中［21］，使水分活度下降。同時(shí)，由表1可知，隨著烘干溫度的升高水分含量也顯著降低（P＜0.05），這種現(xiàn)象與隨著溫度的升高出品率下降的結(jié)果相一致，這主要是因?yàn)楦邷丶訜崾辜≡w維對水的束縛能力減小，肌肉持水性減弱，導(dǎo)致大量水分從肉干表面流失，隨著干燥溫度的升高，蛋白持水能力越來越弱，進(jìn)而使水分含量越來越低。

2.2烘干溫度對弛豫時(shí)間的影響

LF-NMR主要通過測量自由感應(yīng)衰減、橫向（T2）和縱向（T1）弛豫時(shí)間來研究質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。在肉品科學(xué)研究中，利用LF-NMR質(zhì)子弛豫行為可以進(jìn)一步了解肌肉中水分分布和遷移變化情況。不同烘干溫度下牛肉干樣品的T2弛豫時(shí)間分布如圖1，計(jì)算出來的峰面積和弛豫時(shí)間見表2。

圖1　不同烘干溫度對牛肉干T2弛豫時(shí)間分布的影響Fig.1　Representative distributions of T2relaxation times for different drying temperatures

由圖1可知，與對照組相比，烘干處理使T21逐漸向快弛豫時(shí)間的方向移動(dòng)，說明不易流動(dòng)水在減少。原因可能是高溫加熱使肌纖維蛋白變性、蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致蛋白的持水能力減弱。同時(shí)，隨著烘干溫度的升高，T22弛豫時(shí)間變短，振幅變小，這是因?yàn)殚L期高溫加熱使肌纖維結(jié)構(gòu)收縮，蛋白質(zhì)凝固，自由水與肉蛋白的結(jié)合程度降低，進(jìn)而導(dǎo)致一部分自由水流出。從表2來看，不同處理時(shí)間對牛肉干的T2弛豫時(shí)間和其所對應(yīng)的峰面積產(chǎn)生顯著的影響（P＜0.05）。T21的弛豫時(shí)間主要分布在12 ms～42 ms，T22的弛豫弛豫時(shí)間在63 ms～113ms；而且隨著烘干溫度的升高，峰面積A21、A22與空白組相比顯著下降（P＜0.05）。

表2　不同烘干溫度對牛肉干T2弛豫時(shí)間的影響Table 2 Influences of different drying temperatures on T2relaxation times of beef jerky

2.3烘干溫度對色差的影響

不同烘干溫度對牛肉干表面和橫截面色差的影響見表3。

表3　不同烘干溫度對牛肉干表面和橫截面色差的影響Table 3　Effects of different drying temperatures on surface and cross section color of beef jerky

顏色的測定可以為脫水食品的品質(zhì)屬性提供可靠信息。肌紅蛋白是負(fù)責(zé)肉顏色的主要蛋白，在烹調(diào)過程中也有其他種類的蛋白質(zhì)促進(jìn)顏色的變化（包括去氧肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和變性肌紅蛋白）。在不同烘干溫度下，牛肉干顏色由棗紅色變?yōu)榧t褐色再變?yōu)楹诤稚?，這是因?yàn)?種形式的肌紅蛋白相互轉(zhuǎn)化，并通過氧合、氧化和還原反應(yīng)被降解，最終影響肉的表面顏色［22］。表3可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的表面L*-值呈先上升后降低的趨勢，因?yàn)榕Ｈ庠诤娓蛇^程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，使肉干產(chǎn)生誘人的亮紅色；但烘干溫度達(dá)65℃時(shí)，美拉德反應(yīng)過度發(fā)生，影響牛肉干表面的色澤；而且高溫長時(shí)間加熱使辣椒粉、五香粉等配料沾附在牛肉干表面，導(dǎo)致肉干顏色發(fā)污，亮度值下降。不同烘干溫度使牛肉干表面的紅度值呈上升趨勢，此趨勢與P.Konieczny等［23］研究的牛肉干顏色變化結(jié)果一致。同時(shí)，由表可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干橫截面的L*-值呈下降的趨勢，可能是因?yàn)榧〖t蛋白氧化變性、高鐵肌紅蛋白發(fā)生富集而引起的［18］。隨著干燥溫度的升高，牛肉干內(nèi)部脂肪被氧化、發(fā)生變色，使橫截面紅度值逐漸減小，但差異不顯著（P>0.05）。

2.4烘干溫度對剪切力的影響

不同烘干溫度對牛肉干剪切力的影響見圖2。

圖2　不同烘干溫度對牛肉干剪切力的影響Fig.2　Effects of different drying temperatures on shearing force of beef jerky

嫩度是肉干的重要質(zhì)量屬性之一，可以通過剪切力的測定來衡量，在一定范圍內(nèi)，其剪切力值越小，說明嫩度越好。由圖2可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的剪切力值顯著變大（P＜0.05），在溫度為55℃時(shí)，剪切力值最小，說明此時(shí)肉質(zhì)較嫩。結(jié)合上面水分含量的測定結(jié)果了解到，肉干的剪切力值可能與水分含量的高低和肌纖維組成有關(guān)。此結(jié)果與Yang等［24］研究的剪切力或硬度可以被水分含量影響的結(jié)果相一致。另一方面，牛肉在烘干過程中主要采用對流傳熱，其傳熱速度較慢，導(dǎo)致牛肉干表面水分蒸發(fā)的速率大于水分從內(nèi)部擴(kuò)散到表面的速率，使牛肉干表面發(fā)生結(jié)殼的現(xiàn)象，隨著干燥溫度的升高，結(jié)殼現(xiàn)象加重而使外表變硬，質(zhì)地變差，剪切力變大［25］。此外，一些研究還表明，食品中的鹽濃度和脂肪含量也都會影響產(chǎn)品的硬度［26］。

2.5烘干溫度對感官質(zhì)量的影響

不同烘干溫度對牛肉干感官質(zhì)量的影響見表4。

表4　不同烘干溫度對牛肉干感官質(zhì)量的影響Table 4　Effects of different drying temperatures on sensory evaluation of beef jerky

由表4可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的紅色加深、風(fēng)味濃郁，組織狀態(tài)和口感均有所提高，但溫度達(dá)65℃時(shí)，肉干顏色過深，質(zhì)地較硬，并且有局部結(jié)殼的現(xiàn)象，因此各項(xiàng)感官評分與其它兩組存在顯著差異（P＜0.05）。在烘干溫度為60℃時(shí)，牛肉干的總體可接受性最高。結(jié)合總體情況表明，烘干溫度為60℃時(shí)，可以賦予牛肉干更高的可食性。2.6T21與出品率、水分含量及水分活度的相關(guān)性分析

在烘干時(shí)間為3 h的情況下，不同烘干溫度對牛肉干的T21與出品率、水分含量及水分活度的關(guān)系如表5所示。

表5　T21與出品率、水分含量及水分活度的相關(guān)性Table 5　The relativity among T21，cooking yield，water content and water activity

通過表5的數(shù)據(jù)結(jié)果可知，出品率、水分含量、水分活度與T21弛豫時(shí)間呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.952、0.952、0.937；水分含量、水分活度與出品率也呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.990、0.965。由相關(guān)性分析結(jié)果說明，T21弛豫時(shí)間所代表的不易流動(dòng)水與牛肉干的出品率、水分含量、水分活度密切相關(guān)。因此，結(jié)合LF-NMR技術(shù)能夠更直觀的分析牛肉干的品質(zhì)變化情況。

3　結(jié)論

牛肉干的出品率、水分活度、水分含量、b*-值隨著烘干溫度的升高而降低，而剪切力和a*-值逐漸增大，烘干溫度60℃，感官評分值最高。低場NMR能夠清楚的顯示水分的遷移情況，結(jié)果顯示，隨著烘干溫度的升高，兩個(gè)主要的峰T21、T22的弛豫時(shí)間逐漸變短，峰面積A21和A22也在逐漸變小，其測定結(jié)果與水分活度、水分含量、出品率有著極顯著正相關(guān)性。這為以后研究干肉制品的加工工藝和品質(zhì)變化奠定了基礎(chǔ)。

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The Relationship between Water Distribution and Quality of Beef Jerky as Attributed to Different Drying Temperatures

JIANG Xiu-li，NIU Hai-li，KONG Bao-hua，XIA Xiu-fang，LIU Qian*
（College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

The relationship between water distributionand the quality of beef jerky as affected by different drying temperatures（55，60℃and 65℃）was mainly investigated.The cooking yield，moisture content，water activity，shearing force，T2relaxation time，color and sensory properties were measured respectively，and the relativity among them was also analyzed.The results showed that with the increasing of the drying temperature，the cooking yield，water activity，moisture content，b*-value decreased significantly（P＜0.05），while the shearing force and a*-value significantly increased（P＜0.05），the best sensory valuation was acquired at 60℃（P＜0.05）.Meanwhile，LF-NMR indicated that T21and T22peak shifted towards to shorter relaxation times with the drying temperatures increasing，the peak proportion of A21and A22decreased significantly when compared with the control.Positive linear correlations were obtained with the analysis of the relativity among the variation of T21，water content，water activity and cooking yield of beef jerky.The results indicated that the influence of different drying temperatures on beef jerky quality mainly related to water migrating in meat.

beef jerky；LF-NMR；drying temperature；quality；water distribution

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.003

黑龍江省重大應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（GA15B302）

姜秀麗（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與工程。

劉騫，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士。

2015-12-31