付 麗,劉旖旎,高雪琴,楊寶進,*,皇甫幼宇
(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟學院食品與生物工程學院,河南 鄭州 450046;2.河南伊賽牛肉股份有限公司,河南 焦作 454450)
在牛肉加工過程中,腌料的味道和煮制湯料的味道逐漸滲透到牛肉內(nèi)部,形成具有特征香味的醬鹵肉制品[1]。作為我國典型的傳統(tǒng)醬鹵肉制品,醬牛肉已經(jīng)有幾千年的發(fā)展歷史,其具有滋味醇厚、營養(yǎng)豐富、方便攜帶等優(yōu)點,但由于水分活度高,在加工、貯存及銷售過程中極易造成二次污染,導(dǎo)致其貨架期較短,不適于遠距離運輸和銷售。將醬牛肉經(jīng)真空包裝并采用傳統(tǒng)高溫方法殺菌(121 ℃、30~40 min)可大大延長其貨架期,但高溫高壓處理會使產(chǎn)品口感、風味和營養(yǎng)受到較大影響[2],同時也會造成醬牛肉組織結(jié)構(gòu)的破壞及營養(yǎng)流失,從而嚴重影響醬牛肉的品質(zhì)[3]。張志清等[4]研究得出,高壓滅菌的食品保質(zhì)期最長為90 d以上,但感官指標不理想;王海軍等[5]研究表明,高溫殺菌對產(chǎn)品硬度、膠黏性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性影響較大;周鑫[6]研究表明,高壓殺菌可以延長產(chǎn)品的保質(zhì)期,但是會影響產(chǎn)品風味、質(zhì)地和營養(yǎng)。因此,傳統(tǒng)高溫殺菌方法不符合消費者對食品營養(yǎng)、美味的追求[7],因此高溫肉制品成為低檔肉制品的代名詞,近年來對于如何提高高溫肉制品的品質(zhì)成為研究熱點。
為探究不同殺菌條件對醬牛肉品質(zhì)的影響,測定殺菌后醬牛肉水分活度、色差值、咀嚼性、彈性、出水出油量和感官指標的變化,并測定殺菌后肉樣中粗蛋白、粗脂肪含量及氨基酸總量的變化。以真空包裝、未經(jīng)殺菌的醬牛肉為對照,比較分析不同殺菌溫度和時間對醬牛肉品質(zhì)的影響,優(yōu)選出醬牛肉的適宜殺菌工藝條件。
牛腱肉由河南伊賽牛肉股份有限公司提供。0~4 ℃排酸成熟72 h,在企業(yè)生產(chǎn)條件下分割并真空包裝后,于-18 ℃冷凍保藏。
調(diào)味料、香辛料、亞硝酸鹽、糖及鋁箔袋均由河南牧業(yè)經(jīng)濟學院畜產(chǎn)品研究室提供。
7Brookfield-CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國Brookfield公司;CR-400色差計 日本柯尼卡美能達公司;HD-6智能水分活度測量儀 無錫市華科儀器儀表有限公司;SOX 500脂肪測定儀、T980全自動凱氏定氮儀 濟南海能儀器股份有限公司;LDZX-50KBS高壓殺菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠。
1.3.1 醬牛肉的加工工藝
醬牛肉的加工工藝為:原料肉的選擇及修整→配料→腌制→煮制→真空包裝→高壓殺菌→反壓冷卻→成品→檢驗
1.3.2 醬牛肉的基礎(chǔ)配方
以20 kg牛腱肉計,分別加入大茴香16 g、花椒16 g、良姜16 g、桂皮4 g、陳皮40 g、丁香4 g、白芷8 g、草果12 g、砂仁8 g、辣椒16 g,另外加入3%食鹽、1.5%白砂糖、0.5%復(fù)合磷酸鹽和0.015%亞硝酸鈉。
1.3.3 實驗設(shè)計
將牛肉由冷庫中取出,適當解凍后,剔除牛肉表面多余的脂肪及不可食用部分,用清水沖洗干凈,分割成300 g左右的肉塊,共30 塊,平均分為10 組,按照1.3.1節(jié)的加工工藝和1.3.2節(jié)的基礎(chǔ)配方腌制5 d,采用真空包裝,其中1 組不經(jīng)殺菌處理作為對照組,另外9 組分別在不同溫度和時間條件下進行殺菌處理(表1)。所有肉樣冷卻后置于4 ℃冷庫保存,備用。測定肉樣的水分活度、色差(亮度值(L*)和紅度值(a*))、質(zhì)構(gòu)(彈性、咀嚼性)、出水出油率和感官指標以及粗蛋白、粗脂肪含量的變化,研究不同殺菌方式對醬牛肉品質(zhì)的影響。
表 1 醬牛肉殺菌實驗設(shè)計Table 1 Experiment design for sterilization conditions of spiced beef
1.3.4 指標測定
1.3.4.1 水分活度
采用全自動水分活度儀法進行測定。取不同殺菌條件的醬牛肉,粉碎后得到原始樣品,四分法縮減,得到具有代表性的檢驗樣品,密封條件下于4 ℃冰箱保存。
1.3.4.2 色差
參照付麗等[8]的方法。取包裝好的醬牛肉,用潔凈的刀從中切開,取2 cm厚的平整斷面,置于平整操作臺上。使用色差計測定,采用C光源(Y=89.2、x=0.315 3、y=0.322 2),記錄樣品的L*、a*。每個樣品測定6 次,取平均值。
1.3.4.3 質(zhì)構(gòu)
參照Herrero等[9]的方法,并稍做修改。取加工好的醬牛肉,打開真空包裝袋,切成1 cm見方的肉塊。使用質(zhì)構(gòu)儀進行測定,以彈性和咀嚼性表示醬牛肉質(zhì)構(gòu)特性[10]。測定參數(shù):使用TA-7探頭,TA-VBJ夾具,測試類型為TPA質(zhì)構(gòu)分析,預(yù)測試速率2 mm/s,測試速率2 mm/s,返回速率2 mm/s,觸發(fā)點負載10 g,目標450 g,循環(huán)2 次,負載單元10 000 g。
1.3.4.4 出水出油量
參照Florowski等[11]的方法,并稍做修改。醬牛肉在高溫殺菌后會有部分油脂和水分滲出,為探究不同殺菌條件下醬牛肉中的出水出油量(g),用殺菌后袋裝醬牛肉總質(zhì)量(m,g)減去醬牛肉(m1,g)和鋁箔袋的質(zhì)量(m2,g),即為該條件下醬牛肉的出水出油量。按照下式計算。
出水出油量/g=m-m1-m2
1.3.4.5 感官評價
參照王明等[12]的熟肉制品感官評定方法,并稍做修改。由8 位食品專業(yè)相關(guān)人員組成評定小組,根據(jù)感官評分標準進行培訓,以醬牛肉的色澤、組織、彈性和香味為評定指標,均采用5 分制,具體評分標準如表2所示。
表 2 醬牛肉感官評分標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of spiced beef
1.3.4.6 粗蛋白含量
采用自動凱氏定氮儀法進行測定,以總氮含量乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)(6.25)表示。
1.3.4.7 粗脂肪含量
采用索氏提取法進行測定,以粗脂肪(主要是游離脂肪)含量表示。
每個指標重復(fù)測定3 次,結(jié)果表示為平均值±標準差,圖表采用Sigmaplot 13.0軟件繪制,采用SAS 9.4軟件進行數(shù)據(jù)的方差分析,用Duncan’s Multiple Range Test進行數(shù)據(jù)顯著性(P<0.05)分析。
美國農(nóng)業(yè)部食品安全檢驗局(Food Safety Inspection Service,F(xiàn)SIS)在其即食肉類和家禽產(chǎn)品合規(guī)性指南草案中將包裝殺菌肉制品定義為:裝入密封容器之前或之后接受熱處理且水分活度超過0.85的肉類食品[13]。水分活度直接影響肉制品色澤、氣味、口感及貯藏期[14]。
由圖1可知,所有組肉樣的水分活度均在0.85以上。對照組肉樣水分活度為0.877 0。除121 ℃殺菌30 min處理組外,其他組肉樣水分活度均稍高于對照組,但差異不顯著(P>0.05)。當殺菌溫度為105 ℃時,隨著殺菌時間的延長,肉樣水分活度呈上升趨勢,且均高于對照組,其中105 ℃殺菌80 min處理組最高(P<0.05),這可能是由于隨著殺菌時間的延長,肌肉組織軟爛,結(jié)構(gòu)松馳,使水分活度升高[15]。當殺菌溫度為115 ℃時,隨著殺菌時間的延長,肉樣水分活度呈上升趨勢,均稍高于對照組,但差異均不顯著(P>0.05),其中115 ℃殺菌30 min時肉樣水分活度與對照組最為接近。當殺菌溫度為121℃時,隨著殺菌時間的延長,肉樣水分活度呈先下降后上升的趨勢,其中殺菌30 min時肉樣水分活度為0.868 0,顯著低于對照組(P<0.05),而殺菌20、40 min時均稍高于對照組(P>0.05)。這是由于高溫高壓殺菌達到30 min使膠原蛋白和肌原纖維蛋白變性,導(dǎo)致蛋白質(zhì)空間構(gòu)象發(fā)生變化,保水性降低,水分自由度降低且不易流動性增強,導(dǎo)致水分活度降低[16-17];但隨著殺菌時間繼續(xù)延長,肌肉組織結(jié)構(gòu)嚴重破壞,肌肉軟爛,造成析出水分與油脂部分回滲,使保水性回升,因此水分活度稍有增加[18]。
2.2.1 不同殺菌條件對醬牛肉L*的影響
由圖2可知,對照組肉樣L*為40.49,除115 ℃殺菌30 min處理組外,其他處理組肉樣L*均顯著低于對照組(P<0.05),尤其是115 ℃殺菌40 min和121 ℃殺菌30 min處理組與對照組差異極顯著(P<0.01),說明105 ℃、115 ℃殺菌40 min以上和121 ℃殺菌均會造成肉樣出水、出油,另外高溫處理也可能導(dǎo)致美拉德反應(yīng)增加,使反射率降低,而使肉樣L*下降[19]。在不同殺菌溫度下,隨著殺菌時間延長,肉樣L*均呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢。這是由于高壓加熱殺菌使肌肉蛋白開始變性,疏水基團外露,肌肉保水性下降,汁液外滲,肉樣因失水、失油而先使其L*下降;隨著殺菌時間的延長,肌肉組織結(jié)構(gòu)嚴重破壞,肌肉軟爛,部分析出的水分和油脂回滲,使L*增加[18]。殺菌處理組中,115 ℃殺菌30 min處理組肉樣的L*稍高于對照組,但差異不顯著(P<0.05),說明該殺菌條件下肉樣中水分和油脂遷移少,從肉的L*來看,該殺菌條件比較合適。
2.2.2 不同殺菌條件對醬牛肉a*的影響
由圖3可知,對照組肉樣a*為21.30。105 ℃殺菌組肉樣a*隨殺菌時間的延長呈不斷上升趨勢,其中40 min殺菌肉樣的a*顯著低于對照組(P<0.01),而50 min殺菌肉樣的a*與對照組差異不顯著(P>0.05),當殺菌溫度達到80 min時,肉樣a*顯著升高(P<0.05)。這可能是由于經(jīng)腌制后肌肉中的肌紅蛋白以一氧化氮肌紅蛋白形式存在,加熱殺菌使其進一步變性,同時真空包裝下由于氧分壓較低,肉色變差,而使a*下降;但隨著加熱時間的延長肉樣a*上升可能與一氧化氮肌紅蛋白的含量及其溶解度有關(guān)[18];另外,長時間加熱會使肌肉組織軟爛,部分水分回滲,使a*上升。121 ℃處理組中,殺菌30 min以上的肉樣a*均低于對照組,尤其是殺菌30 min時與對照組差異顯著(P<0.05),說明在121 ℃溫度條件下長時間殺菌造成肌紅蛋白過度變性及氧化褐變,使a*下降。105 ℃殺菌80 min、115 ℃殺菌30 min、115 ℃殺菌60 min和121 ℃殺菌20 min處理組肉樣的a*無顯著差異(P>0.05),且均顯著高于對照組(P<0.05)。色澤是影響醬鹵肉制品銷售的重要因素之一[20],從節(jié)能角度考慮,115 ℃殺菌30 min的殺菌條件比較合適。
肉制品熱處理會造成膠原蛋白變性,導(dǎo)致肌內(nèi)結(jié)締組織結(jié)構(gòu)和力學性能發(fā)生變化[21],從而影響肉品質(zhì)構(gòu)。
2.3.1 不同殺菌條件對醬牛肉咀嚼性的影響
對于醬鹵肉制品,并不是肉質(zhì)越嫩越受消費者歡迎,產(chǎn)品還要有一定硬度和咀嚼性[22]。由圖4可知,對照組肉樣咀嚼性為4.30 J。105 ℃殺菌80 min與121 ℃殺菌20 min時,肉樣咀嚼性顯著低于對照組(P<0.05);115 ℃和121 ℃殺菌40 min時,肉樣咀嚼性與對照組差異不顯著(P>0.05);其他組肉樣咀嚼性均顯著高于對照組(P<0.05)。105 ℃條件下殺菌時,隨著殺菌時間延長,肉樣咀嚼性呈下降趨勢,這是由于肉樣殺菌后導(dǎo)致肌肉蛋白發(fā)生熱收縮和變性以及水分流失,使肉質(zhì)變堅實,肉樣咀嚼性升高[23];但隨著殺菌時間延長,肌肉組織軟爛,咀嚼性下降。115 ℃條件下殺菌時,肉樣咀嚼性呈先下降后上升趨勢,115 ℃條件下殺菌30 min時,肌肉蛋白變性形成熱凝膠,咀嚼性升高;殺菌40 min時,肌肉蛋白變軟,使咀嚼性下降;殺菌60 min時,肌肉蛋白長時間熱處理使其組織結(jié)構(gòu)被破壞,失水嚴重,組織結(jié)構(gòu)粗糙,肉質(zhì)變硬,咀嚼性增大,這與Rahman等[24]研究得出的肉硬度與其含水率具有一定相關(guān)性的結(jié)論一致,與Benito等[25]研究得出的硬度變化可能與蛋白質(zhì)變性有關(guān)的結(jié)論也一致。121 ℃條件下殺菌30 min時,肉樣咀嚼性與115 ℃殺菌60 min時接近;而加熱時間達到40 min時,肌肉蛋白組織過于軟爛,使其咀嚼性下降。咀嚼性反應(yīng)了牛肉對咀嚼的持續(xù)抵抗能力[26],從保證殺菌效果及產(chǎn)品品質(zhì)的角度考慮,115 ℃殺菌30 min條件下醬牛肉的咀嚼性較好。
2.3.2 不同殺菌條件對醬牛肉彈性的影響
由圖5可知,由于對照組不經(jīng)殺菌,煮制溫度低,硬度較高,因此彈性較差,為1.25 J。相同殺菌溫度條件下,隨殺菌時間的延長,肉樣彈性呈下降趨勢,這與張立彥等[27]的研究結(jié)果一致。105 ℃殺菌80 min、115 ℃殺菌60 min與121 ℃殺菌40 min的肉樣彈性與對照組無顯著差異(P>0.05),這可能是由于殺菌時間長或殺菌溫度高使肌肉組織軟爛,造成水分和油脂析出,從而使肉樣彈性下降[28],這與Dhall等[29]的結(jié)論一致,他們認為過度熱處理導(dǎo)致肉樣肌原纖維蛋白硬化,增加其韌性而使其彈性下降。其他組肉樣彈性均顯著高于對照組(P<0.05),這是由于肉樣經(jīng)低溫或短時間殺菌處理后,肌肉蛋白受熱形成具有彈性的凝膠體[30],使其彈性增加。115 ℃殺菌30 min肉樣的彈性最優(yōu)。
由圖6可知,對照組肉樣出水出油量為0.81 g。所有殺菌組肉樣的出水出油量均顯著高于對照組(P<0.05),這與Tornberg[31]研究得出的加熱改變肌肉蛋白結(jié)構(gòu),使其持水力下降的結(jié)論一致。同一殺菌溫度條件下,隨著殺菌時間的延長,肉樣出水出油量也呈顯著上升趨勢(P<0.05),121 ℃殺菌時肉樣的出水出油量最多(P<0.05)。105 ℃殺菌80 min時肉樣出水出油量為10.28 g,與對照組差異極顯著(P<0.05),也顯著高于115 ℃殺菌組(P<0.05)。另外,相同殺菌時間時,殺菌溫度越高,肉樣出水出油量越多(P<0.05)。這是由于殺菌溫度高或殺菌時間過長均會導(dǎo)致肌肉蛋白過度變性,肌肉組織結(jié)構(gòu)被嚴重破環(huán),導(dǎo)致油脂和水分大量析出。這也證明水油析出程度與殺菌溫度及時間密切相關(guān)。從節(jié)能和效率來講,115 ℃殺菌30 min時,醬牛肉的殺菌效果最好。
高溫殺菌對醬鹵肉制品雖有較好的殺菌效果,但產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性、風味會受到較大破壞,且會造成營養(yǎng)價值下降[32]。Traore等[33]認為,熱處理可引起肌肉蛋白質(zhì)氧化自由基的產(chǎn)生,從而對肉制品感官和營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生負面影響。
表 3 不同殺菌條件下醬牛肉的感官評分Table 3 Sensory scores of spiced beef under different sterilization conditions
由表3可知:從色澤上看,115 ℃殺菌組肉樣顯著優(yōu)于對照組和其他殺菌組(P<0.05),121 ℃殺菌40 min處理組色澤最差,且顯著低于對照組(P<0.05);從組織結(jié)構(gòu)上看,115 ℃殺菌30 min處理組肉樣評分最高,顯著高于對照組(P<0.05),121 ℃殺菌30 min以上肉樣評分顯著低于對照組(P<0.05);從彈性上看,115 ℃殺菌30 min和40 min時,肉樣彈性與對照組無顯著差異(P>0.05),而105 ℃殺菌80 min、115 ℃殺菌60 min及121 ℃殺菌30 min以上時,肉樣彈性顯著變差(P<0.05);從風味上看,105 ℃殺菌50 min內(nèi),肉樣風味與對照組差異不顯著(P>0.05),其他殺菌組肉樣評分均顯著低于對照組(P<0.05),說明加熱處理雖然可以賦予肉制品香味,但同時肌肉蛋白發(fā)生變性、分解及部分流失,也會導(dǎo)致肉制品風味下降[13];另外,肉制品經(jīng)熱處理會導(dǎo)致脂質(zhì)變化,也會導(dǎo)致風味發(fā)生改變[34]。根據(jù)肉樣綜合感官評分分析,115 ℃殺菌30 min肉樣最優(yōu),顯著高于對照組(P<0.05),這說明115 ℃殺菌30 min醬牛肉的感官品質(zhì)較好;而121 ℃條件下殺菌的肉樣感官品質(zhì)最差,尤其是殺菌30 min以上時,肉樣的綜合評分顯著降低(P<0.05),說明高溫高壓殺菌時,肌肉中水分和油脂析出,肌肉組織軟爛,缺乏彈性,導(dǎo)致感官品質(zhì)變差[35]。
由圖7可知,肉樣蛋白質(zhì)含量隨殺菌溫度的升高不斷上升,對照組肉樣的蛋白質(zhì)含量為26.38%,與105、115 ℃殺菌組差異均不顯著(P>0.05),其中105 ℃殺菌組肉樣的蛋白質(zhì)含量稍低于對照組,115 ℃殺菌組稍高于對照組。121 ℃殺菌組肉樣的蛋白質(zhì)含量顯著高于對照組及105 ℃殺菌組(P<0.05),但與115 ℃殺菌組差異不顯著(P>0.05),這可能是由于經(jīng)不同條件殺菌處理后,肌肉中蛋白質(zhì)變性,使其保水性下降,另外蛋白質(zhì)受熱分解生成小肽類物質(zhì)、游離氨基酸及其他含氮物質(zhì)等;當殺菌溫度較低時,一些可溶性蛋白及其分解產(chǎn)物隨汁液流失,使總蛋白質(zhì)含量稍有下降[15];當殺菌溫度升高時,肌肉組織結(jié)構(gòu)被破壞,水分流失顯著增加,反而使肌肉內(nèi)粗蛋白含量(總含氮量)增加。
由圖8可知:對照組肉樣氨基酸總量最低,顯著低于各殺菌處理組(P<0.05);105 ℃條件下殺菌時,隨著殺菌時間的延長,肉樣中總氨基酸總量呈上升趨勢,殺菌50 min與80 min間無顯著差異(P>0.05),且均顯著高于殺菌40 min處理組(P<0.05),說明加熱殺菌使肌肉蛋白水解,產(chǎn)生游離氨基酸,使氨基酸總量增加;而115 ℃和121 ℃殺菌時,肉樣中氨基酸總量顯著低于105 ℃殺菌組(P<0.05),這可能是由于氨基酸受熱發(fā)生熱分解,或與腌制劑之間發(fā)生某些生物化學反應(yīng),也可能是由于加熱使蛋白質(zhì)變性,造成可溶性氨基酸隨汁液流失[15]。其中,115 ℃殺菌30 min處理組肉樣的氨基酸總量較高(P<0.05)。
由圖9可知:對照組肉樣中總脂肪含量為2.39%。經(jīng)105 ℃殺菌40 min處理,肉樣脂肪含量顯著低于對照組(P<0.05),這可能是由于脂肪受熱分解、氧化以及油脂流失等;當殺菌溫度升高、殺菌時間延長時,肉樣中脂肪含量顯著升高(P<0.05),這可能是由于高溫或長時間加熱使肌間結(jié)合脂肪游離所致,且游離的脂肪量高于流失及氧化分解脂肪的量;115 ℃殺菌60 min時,肉樣脂肪含量顯著下降(P<0.05),這可能是由于殺菌溫度高且時間長導(dǎo)致脂肪熱降解、氧化分解且油脂流失,使其含量下降[36],也有可能是原料肉本身脂肪含量間存在較大差異造成的。
采用9 種不同殺菌條件處理真空包裝醬牛肉,通過對肉樣水分活度、色差值、彈性、硬度、出水出油量、感官指標及粗蛋白、粗脂肪含量進行測定,研究不同殺菌溫度和時間對醬牛肉品質(zhì)的影響。結(jié)果表明:殺菌溫度與殺菌時間均對醬牛肉品質(zhì)具有顯著影響,而且溫度越高、殺菌時間越長影響越大。115 ℃殺菌30 min時,肉樣水分活度與對照組最接近,L*稍高于對照組(P>0.05);105 ℃殺菌80 min、115 ℃殺菌30 min、115 ℃殺菌60 min和121 ℃殺菌20 min處理肉樣的a*無顯著差異(P>0.05),且均顯著高于對照組(P<0.05);105 ℃殺菌80 min與121 ℃殺菌20 min時,肉樣咀嚼性顯著低于對照組(P<0.05);115、121 ℃殺菌40 min時,肉樣咀嚼性與對照組差異不顯著(P>0.05);其他組肉樣咀嚼性均顯著高于對照組(P<0.05);105 ℃殺菌80 min、115 ℃殺菌60 min與121 ℃殺菌40 min的肉樣彈性與對照組無顯著差異(P>0.05),其他組肉樣彈性均顯著高于對照組(P<0.05);所有殺菌處理組肉樣的出水出油量均顯著高于對照組(P<0.05);115 ℃殺菌30 min肉樣的感官品質(zhì)最優(yōu),而121 ℃條件下殺菌的肉樣感官品質(zhì)最差;從粗蛋白、粗脂肪及氨基酸總量的變化分析,高溫殺菌對醬牛肉的營養(yǎng)組成也具有顯著影響。
綜合以上各因素,在保證殺菌效果的前提下,115 ℃殺菌30 min的醬牛肉品質(zhì)較理想,醬牛肉水分活度、L*稍高于對照組(P>0.05),a*、咀嚼性及彈性顯著優(yōu)于對照組(P<0.05)。本研究通過研究不同殺菌條件對醬牛肉品質(zhì)的影響,優(yōu)選出比較適宜的殺菌溫度和時間,以保證醬牛肉的品質(zhì),滿足消費者對傳統(tǒng)美食的追求。