五香金錢(qián)腱加工工藝的優(yōu)化

劉歡，于長(zhǎng)青，*，陳洪生，*，宋大巍，仇梓冰，夏秀芳

（1．黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319；2．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

五香金錢(qián)腱加工工藝的優(yōu)化

劉歡1，于長(zhǎng)青1，*，陳洪生1，*，宋大巍1，仇梓冰1，夏秀芳2

（1．黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319；2．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

以金錢(qián)腱為原料，通過(guò)正交優(yōu)化試驗(yàn)研究滾揉腌制工藝、預(yù)煮工藝、蒸煮工藝對(duì)五香金錢(qián)腱產(chǎn)品總體品質(zhì)的影響，對(duì)成品進(jìn)行掃描電鏡觀(guān)察肌纖維和結(jié)締組織的狀態(tài)，通過(guò)剪切力評(píng)價(jià)牛肉嫩度，以色差評(píng)定肉的顏色，最后以出品率和感官指標(biāo)為目標(biāo)值，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化得到最佳加工工藝，即滾揉90 min、預(yù)煮9 min，97℃蒸煮3.50 h，此條件下加工的五香金錢(qián)腱產(chǎn)品品質(zhì)最佳。

牛肉；工藝品質(zhì)；出品率；掃描電鏡

五香牛肉是深受我國(guó)消費(fèi)者喜歡的傳統(tǒng)肉制品，但長(zhǎng)期以來(lái)受傳統(tǒng)工藝限制，品質(zhì)難以保證[1-2]。如今我國(guó)畜產(chǎn)品深加工不足，產(chǎn)品雜而不精且結(jié)構(gòu)不合理，工藝參數(shù)模糊難以適應(yīng)工業(yè)化，生產(chǎn)成本高使經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響，并且產(chǎn)品得率低，部分產(chǎn)品還存在著非法超量添加非肉組分或異肉組分，使成品的肉含量下降，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)[3]。

肉制品品質(zhì)與生產(chǎn)過(guò)程中的腌制方法、煮制溫度、煮制時(shí)間以及品質(zhì)控制是分不開(kāi)的，腌制過(guò)程中通過(guò)靜態(tài)鹽水注射腌制和動(dòng)態(tài)的滾揉工藝相結(jié)合可以極大改善肉制品質(zhì)量[4-5]，煮制加工環(huán)節(jié)直接影響產(chǎn)品的口感和外形，須嚴(yán)格控制溫度和加熱時(shí)間，因此研究畜產(chǎn)品加工過(guò)程中加工工藝與條件對(duì)品質(zhì)的影響及變化規(guī)律是非常具有意義的事情。肉加熱時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性，其內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯的變化，這種肌纖維和膠原纖維結(jié)構(gòu)上的變化與肉在加工過(guò)程中的質(zhì)地變化關(guān)系密切，通過(guò)掃描電鏡觀(guān)察可以看出肉加工后超微結(jié)構(gòu)的變化，其形成的蛋白質(zhì)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的好壞對(duì)其口感、保水性、咀嚼性都有著重要作用[6]。

試驗(yàn)以金錢(qián)腱即牛前腱為原料，通過(guò)研究腌制及蒸煮工藝，結(jié)合相關(guān)品質(zhì)控制，本著低添加的思想，生產(chǎn)出適應(yīng)市場(chǎng)需求的高品質(zhì)中試五香金錢(qián)腱，為五香牛肉產(chǎn)品生產(chǎn)及加工提供進(jìn)一步的技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

牛前腱：黑龍江大莊園；大豆分離蛋白：鄭州博研生物科技有限公司；卡拉膠：青島德惠海洋生物科技公司；多聚磷酸鈉：徐州海成食品添加劑有限公司；抗壞血酸鈉：鄭州拓洋實(shí)業(yè)有限公司；葡萄糖：內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；

1.2 主要儀器與設(shè)備

TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀：英國(guó)Stable Micro Systems公司；Quanta 200電子掃描顯微鏡：美國(guó)FEI公司；MB45水分測(cè)定儀：瑞士Ohaus有限公司；日本CR-410色彩色差計(jì)：日本KONICA MINOLTA公司；VTS-42真空滾揉機(jī)：美國(guó)BIRO公司。

1.3 方法

1.3.1 五香金錢(qián)腱的制作

取新鮮牛前腱20 kg左右，鹽水注射加入腌制劑并在真空度為68 kPa條件下進(jìn)行真空間歇滾揉工藝，真空間歇滾揉過(guò)程為工作15 min，間歇5 min[7]，之后4℃左右溫度下腌制24 h，取腌好后的肉進(jìn)行沸水預(yù)煮及后續(xù)的蒸煮，最后將煮好的牛肉冷卻之后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定及掃描電鏡。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行正交試驗(yàn)，以出品率和感官評(píng)定為目標(biāo)值Y1和Y2，將預(yù)煮時(shí)間（A）、蒸煮時(shí)間（B）、蒸煮溫度（C）、滾揉時(shí)間（D）4個(gè)指標(biāo)作為因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最優(yōu)工藝參數(shù)，正交試驗(yàn)的因素和水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)的因素和水平Table 1 Orthogonal experiment factors and levels

1.4 評(píng)定指標(biāo)

1.4.1 出品率測(cè)定將原料肉凈重記W1，kg；制品凈重記W2，kg。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 2 Orthogonal experiment design tables

1.4.3 水分含量測(cè)定

取0.5 g左右的熟肉樣，使用水分含量測(cè)定儀，按TARE進(jìn)行稱(chēng)量，完成稱(chēng)量后按START進(jìn)行水分含量的測(cè)定。

1.4.4 色差測(cè)定

采用CR-410色彩色差計(jì)，光源為D65，以白板校準(zhǔn)后，測(cè)定樣品L*（明度，反映色澤的亮度），a*（正數(shù)代表紅色，負(fù)數(shù)代表綠色），b*（正數(shù)代表黃色，負(fù)數(shù)代表藍(lán)色）[8]。

1.4.5 剪切力測(cè)定

利用TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀檢測(cè)樣品的嫩度，采用HDP/BS探頭進(jìn)行測(cè)定。將熟制后的牛肉切成2 cm×2 cm×2 cm大小的肉塊，按照與肉樣肌纖維垂直的方向測(cè)試其剪切力。程序設(shè)定：測(cè)試模式壓縮；測(cè)中速度1 mm/s；測(cè)后速度10 mm/s；目標(biāo)模式為位移；位移60 mm[9]；觸發(fā)模式為Button；斷裂模式為關(guān)；停止采集點(diǎn)為初始位置。

1.4.6 感官評(píng)定

感官評(píng)定參考Zhang等[10]的方法并作適當(dāng)修改，感官評(píng)定由感官評(píng)定小組在感官評(píng)價(jià)室完成，感官評(píng)價(jià)小組由8位受過(guò)培訓(xùn)的人員組成。感官評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括五香金錢(qián)腱的顏色、風(fēng)味、組織狀態(tài)、滋氣味和總體可接受性。評(píng)價(jià)指標(biāo)采用7分制，1分為最低7分為最高，總分共35分。

1.4.2 蒸煮損失測(cè)定

取出腌制好的牛腱子肉，用濾紙吸去可見(jiàn)的水分或腌制液，稱(chēng)量肉重W1，kg；肉煮好之后冷卻，用濾紙吸去可見(jiàn)水分，稱(chēng)量肉重W2，kg。

1.4.7 掃描電鏡

將熟肉樣用雙面刀片切成2 mm×5 mm的小條；加入2.5%pH6.8的戊二醛固定并置于4℃冰箱中固定1.5 h左右；用0.1 mol/L pH 6.8磷酸緩沖溶液沖洗二次，每次10 min；分別用50%、70%、90%的乙醇進(jìn)行脫水各一次，每次10 min，100%乙醇脫水3次每次10 min；用100%乙醇∶叔丁醇=1∶1（體積比）和純叔丁醇置換各1次，每次15 min；將樣品放在-20℃的冰箱冷凍室30 min，放入ES-2030型冷凍干燥儀對(duì)樣品進(jìn)行干燥；將樣品觀(guān)察面向上，用導(dǎo)電膠帶粘在掃描電鏡樣品臺(tái)上；用離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍上一層金屬膜；將樣品進(jìn)行掃描電鏡觀(guān)察。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果表示為“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Statistix 8.1軟件中的Linear Models程序進(jìn)行，差異顯著性（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序，采用Sigmaplot 12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)中五香金錢(qián)腱的蒸煮損失、水分含量、L*、a*和b*結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 正交試驗(yàn)中五香金錢(qián)腱的蒸煮損失、水分含量、L*、a*和b*結(jié)果Table 3 The result of cooking loss，moisture，L*，a*and b*of spiced bovine fore shank in orthogonal test

由表3可知，試驗(yàn)中處理5牛肉的蒸煮損失最大為43.25%，與其他試驗(yàn)組相比差異顯著（P＜0.05），處理8的蒸煮損失最小為31.68%（P＜0.05）。水分含量的趨勢(shì)與蒸煮損失的結(jié)果相反。其中處理8牛肉的L*值最高為41.57，五香金錢(qián)腱表面亮度增加可能是由于球蛋白變性或亞鐵血紅素被取代以及水分含量的變化[11]等原因。由處理1、處理4、處理8的a*值分別為22.09、21.31、19.34可知，產(chǎn)品整體顏色較好[12]，此時(shí)處理1、處理4、處理8牛肉的含水量分別為66.43%、66.58%和68.21%顯著高于處理3、處理5、處理6、處理7和處理9（P＜0.05），因此a*值的變化可能也與牛肉持水性有關(guān)，水分含量的提高會(huì)使肌肉凝膠的含氧量降低，從而被水分子包圍的血紅蛋白的數(shù)量升高，進(jìn)而導(dǎo)致牛肉a*值增大[13]。處理1牛肉的b*值最低為2.47且與其它各組差異顯著（P＜0.05），處理8牛肉的b*值最高為7.01，這可能是因?yàn)槭茉囼?yàn)中預(yù)煮時(shí)間和蒸煮溫度的影響，與其它各組相比處理8的預(yù)煮時(shí)間為9 min，長(zhǎng)時(shí)間預(yù)煮會(huì)使肌紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化影響色澤，蒸煮時(shí)牛肉中的脂肪溶解導(dǎo)致b*值上升，處理8中的蒸煮溫度為94℃是本試驗(yàn)中的最低溫度，當(dāng)蒸煮溫度進(jìn)一步升高時(shí)會(huì)使肌肉纖維蛋白變性，收縮程度加大，脂肪被推擠出來(lái)，從而使牛肉的b*值下降。

正交試驗(yàn)中剪切力的趨勢(shì)圖見(jiàn)圖1。

圖1 正交試驗(yàn)中剪切力的趨勢(shì)圖Fig.1 The trend picture of shear force in orthogonal test

如圖1所示，處理1和處理6五香金錢(qián)腱的剪切力大于40 N顯著高于其他處理組（P＜0.05），說(shuō)明此時(shí)牛肉嫩度較差[14]，這可能是因?yàn)樘幚?和處理6在94℃條件下蒸煮溫度不足，造成牛肉組織偏硬，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，肌內(nèi)膠原蛋白將發(fā)生溶解和凝膠化現(xiàn)象，可溶性膠原蛋白形成凝膠，對(duì)牛肉起到嫩化作用，而處理1的蒸煮時(shí)間為3.25 h，蒸煮時(shí)間最短，從而造成牛肉嫩度差。處理8的蒸煮溫度也為94℃，但其滾揉時(shí)間為120 min顯著地改善了牛肉的嫩度。由圖1可知，處理4和處理7牛肉的剪切力值顯著低于其他處理組（P＜0.05），牛肉較嫩。正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 4 Design and results of orthogonal experiment

結(jié)合正交試驗(yàn)中均值和極差的結(jié)果可以看出，五香金錢(qián)腱具有較高出品率的最佳工藝組合為C1D3A3B1，感官評(píng)定的最佳組合為C2D2A3B3，可知采用兩種目標(biāo)值的正交試驗(yàn)中只有預(yù)煮時(shí)間優(yōu)化出的工藝都為9 min，而在滾揉時(shí)間、蒸煮時(shí)間及蒸煮溫度上具有不一致性，需綜合考慮。由表4可知，處理1、處理4與處理8的出品率最高，分別為80.59%、80.91%、83.71%，并且感官評(píng)定中處理4與處理8的評(píng)分也較高。由表中數(shù)據(jù)可知，滾揉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及蒸煮溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致五香金錢(qián)腱出品率下降、口感和組織狀態(tài)變差，滾揉時(shí)間90 min時(shí)牛肉整體品質(zhì)最佳，蒸煮溫度和蒸煮時(shí)間過(guò)低會(huì)導(dǎo)致感官評(píng)分下降，這與剪切力的結(jié)果相一致，同時(shí)蒸煮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品得率降低，故蒸煮溫度選為97℃，蒸煮時(shí)間選為3.50 h，此工藝參數(shù)的出品率為83.95%，感觀(guān)評(píng)分為27.12。

2.2 掃描電鏡結(jié)果

牛肉的嫩度是其重要食用品質(zhì)之一。肉的嫩度或硬度主要是由肌纖維的有序結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，結(jié)締組織也起到重要作用，而這些組織對(duì)肉嫩度的貢獻(xiàn)與肉的加工方法有關(guān)。結(jié)合2.1正交試驗(yàn)優(yōu)化出的最佳工藝參數(shù)，進(jìn)一步探究不同加工條件下牛肉肌原纖維蛋白和結(jié)締組織（膠原蛋白）結(jié)構(gòu)的變化，以及對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

肌肉中的結(jié)締組織主要以3種膜的結(jié)構(gòu)形式存在：包裹在完整肌肉塊外層的肌外膜，包裹在肌束外層的肌束膜以及存在于肌纖維之間的肌內(nèi)膜，影響肌肉嫩度變化的主要是肌束膜。結(jié)締組織對(duì)肉硬度的影響主要是通過(guò)膠原蛋白組成的肌束膜、肌內(nèi)膜將肌原纖維連接形成有序的肌肉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。肌束膜和肌內(nèi)膜出現(xiàn)裂痕，肌內(nèi)膜蜂窩狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，肌束膜內(nèi)膠原纖維松散，肌內(nèi)膜和肌束膜分解成單個(gè)的膠原纖維都會(huì)使肉制品品質(zhì)得以改善[15]。膠原纖維由膠原蛋白構(gòu)成，是肌束膜和肌內(nèi)膜的主要組成成分，肉經(jīng)腌制工藝及熟制后膠原纖維發(fā)生變性和凝膠化甚至部分溶化，肌節(jié)收縮，肌細(xì)胞破裂，肌纖維和肌束間形成較大的空隙，蛋白變性并在胞外發(fā)生聚集呈顆粒狀，進(jìn)而影響肉品質(zhì)量。肌纖維的微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化見(jiàn)圖2。

圖2 肌纖維的微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化（×500）Fig.2 Microstructural changes of muscle fiber（×500）

9組處理中的滾揉時(shí)間都是經(jīng)過(guò)前期優(yōu)化過(guò)的工藝，五香金錢(qián)腱整體顯示出松散破碎的肌纖維狀態(tài)，而這種破碎的程度也會(huì)影響肉的嫩度。由圖2肌纖維的微觀(guān)結(jié)構(gòu)掃描電鏡結(jié)果可知，處理4與處理7中牛肉肌纖維組織的破碎程度較大，這可能是因?yàn)樘幚?中的滾揉時(shí)間為120 min造成組織結(jié)構(gòu)松散，肌纖維完整性喪失、M線(xiàn)和I帶發(fā)生弱化和裂解程度大，肉制品嫩度提高，而且處理4中蒸煮溫度為97℃和處理7中滾揉時(shí)間為90 min都已是正交優(yōu)化結(jié)果中的參數(shù)。處理1中肌纖維結(jié)構(gòu)排列整齊，可溶性的肌漿蛋白大部分沒(méi)有被分解，而此時(shí)處理1中的工藝參數(shù)都不在正交優(yōu)化結(jié)果的范圍內(nèi)，造成肉嫩度差，與圖1中剪切力的結(jié)果一致。牛肉結(jié)締組織和牛肉膠原纖維微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化見(jiàn)圖3。

圖3 牛肉結(jié)締組織的微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化（a，×500）；牛肉膠原纖維微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化（b，×1 000）Fig.3 Microstructural changes of beef connective tissue（a，× 500）；microstructural change of collagenous fibers of beef（b，× 1 000）

由圖3中的處理a-4和處理a-7的結(jié)締組織狀態(tài)掃描電鏡結(jié)果可知，此時(shí)筋膜膨松狀態(tài)較明顯，內(nèi)部出現(xiàn)明顯的裂痕及變形，肉經(jīng)蒸煮工藝后，結(jié)締組織結(jié)構(gòu)會(huì)被弱化，這可能是由于維持結(jié)締組織結(jié)構(gòu)的主要成分-肌間蛋白多糖在加熱過(guò)程中的溶解所導(dǎo)致，其連接肌纖維之間的能力也會(huì)減弱，結(jié)締組織膠原蛋白的溶解使肉得到嫩化，這個(gè)結(jié)果與圖1中五香金錢(qián)腱剪切力的結(jié)果相一致。而a-1的肌束膜的結(jié)構(gòu)平整、無(wú)凸起及顆?；F(xiàn)象，這可能是因?yàn)樘幚?中的工藝預(yù)煮時(shí)間3 min、蒸煮時(shí)間3.25 h、蒸煮溫度94℃和滾揉時(shí)間60 min都不是正交優(yōu)化結(jié)果中的最佳參數(shù)，導(dǎo)致其牛肉嫩度差。

由處理b-1和處理b-6可看出，肌束膜和肌內(nèi)膜結(jié)締組織結(jié)構(gòu)破壞程度尚小，部分膠原纖維凝聚形成片狀，這可能是由于處理1中各工藝的參數(shù)水平與上述優(yōu)化得到的工藝條件相差較大，而處理6的蒸煮溫度為94℃起不到嫩化牛肉的效果，而97℃蒸煮可得到理想的牛肉產(chǎn)品。處理b-3、處理b-5和處理b-9掃描電鏡結(jié)果中肌束膜和肌內(nèi)膜松散跡象明顯，處理b-2和處理b-8膠原纖維發(fā)生變性和凝膠化現(xiàn)象[16]，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)處理b-7和處理b-4肌束膜和肌內(nèi)膜結(jié)構(gòu)破壞程度嚴(yán)重，肌內(nèi)膜的蜂窩狀結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形，膠原纖維發(fā)生凝聚和顆?；F(xiàn)象[17]，這可能是因?yàn)樘幚?中滾揉時(shí)間為120 min最長(zhǎng)、處理7中蒸煮溫度為100℃最高，滾揉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致牛肉組織狀態(tài)差，這與上述正交優(yōu)化得到的滾揉時(shí)間90 min結(jié)果一致。這些現(xiàn)象最終會(huì)影響五香金錢(qián)腱產(chǎn)品嫩度及整體工藝品質(zhì)的變化，加工生產(chǎn)中需嚴(yán)格按照優(yōu)化工藝進(jìn)行，保證肉品質(zhì)量一致。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)五香金錢(qián)腱加工中滾揉腌制工藝、預(yù)煮工藝、蒸煮工藝的研究，結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析及正交組合試驗(yàn)的優(yōu)化，從產(chǎn)品的顏色、嫩度、出品率、感官評(píng)定、以及肌纖維和結(jié)締組織的微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析出最佳工藝參數(shù)，即滾揉90 min、預(yù)煮9 min，97℃蒸煮3.50 h，此條件下加工的五香金錢(qián)腱產(chǎn)品品質(zhì)最佳。

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[17]常海軍.不同加工條件下牛肉肌內(nèi)膠原蛋自特性變化及其對(duì)品質(zhì)影響研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2010

The Technology Optimization of Pilot-scale Spiced Bovine Fore Shank

LIU Huan1，YU Chang-qing1，*，CHEN Hong-sheng1，*，SONG Da-wei1，QIU Zi-bing1，XIA Xiu-fang2
（1.College of Food Science，Heilongjiang BaYi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.College of Food Science，Northeast Agriculture University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

In order to study effect of processing on spiced bovine fore shank quality，used bovine fore shank as raw material through orthogonal test.Tumbling curing process，pre-cooking process，cooking process were analysed and studied result of these technology on quality.Connective tissue and muscle fibers were observed by scanning electron microscopy（SEM），the beef tenderness were measured by shear force.This study aimed at meat color by means of chromatism，with the yield and the sensory index as the target value in the end.At the same time，optimal process combination of spiced bovine fore shank which were analysed by orthogonal test in the handling，orthogonal test optimization to suggesting best production process of spiced bovine fore shank quality with 90 min tumbling in curing process，9 min pre-cooking，then 3.50 h cooking in 97℃.

beef；technological quality；yield；scanning electron microscopy

2017-05-26

黑龍江省農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目（HNK135-05-06）；黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃重大項(xiàng)目（GA15B302）

劉歡（1992—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：于長(zhǎng)青（1969—），男，教授，博士，研究方向：畜產(chǎn)品加工及功能性食品研究與開(kāi)發(fā)；陳洪生（1979—），男，副教授，博士，研究方向：畜產(chǎn)品加工。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.019