熱加工程度對不同部位牛肉食用品質的影響

代媛媛，孟蘭奇，李美瑩，孫 晶，查恩輝

（錦州醫(yī)科大學食品科學與工程學院，遼寧 錦州121000）

現代經濟的發(fā)展大大增加了對肉類品質的需求，特別是人們對于牛肉的消費量迅速加大。肉制品的加工方式有多種，其中在日常生活中最常見的處理方法就是熱處理，包括烹調、烘烤、油炸等[1]。由于油炸和燒烤等烹飪方法都會產生雜環(huán)胺等有害物質，近年來水煮在日常烹飪方式中得到了廣泛的應用[2-3]。在低溫水煮過程中，肉類中的營養(yǎng)成分不但可以很好地被保留，而且更容易被人體吸收[4-6]。溫度、時間等熱處理條件對肉制品的最終產品品質和食品安全起著重要的作用。肉制品中的細菌等可以通過熱處理方式將之殺死[7-9]。很多學者研究了肉在加熱過程中的顏色、保水性、嫩度和風味變化機制，Huang等[10]研究發(fā)現，當肉在較高溫度下烹調之前，將其在50～60℃之間保持一定時間，可以顯著提高肉的嫩度。Obuz等[11]發(fā)現，煮牛肉到54℃并保持15 min，然后再加熱到70℃與直接烹調到70℃的牛肉相比，剪切力值降低了25%。王君翠[12]通過對牛肉樣品的感官分析可知，隨加熱溫度的升高，剪切力和色差呈現先增大后減小的趨勢。變頻微波加熱方式下的牛肉嫩度大，色澤佳。當加熱到70℃保持2～6 min時牛肉的感官品質最佳。Chumngoen等[13]研究肉雞和臺灣土雞胸肌在50～95℃溫度下加熱后的理化、質地和感官特性的變化，發(fā)現隨著溫度的升高，兩種雞的烹調損失、剪切力值和硬度都增加。周琪[14]根據質構測定和感官評定的結果，確定了烹飪牛肉的最佳條件為：烹飪溫度65℃。此外，通過熱加工來改善牛肉制品的品質一直是學者研究的熱點。Vaskoska等[15]通過研究肌肉類型對牛肉烹調過程中發(fā)生的物理變化的影響發(fā)現，烹調溫度對牛肉的老化起決定性作用。電子鼻可以客觀地對氣味測定、分類以及定級，但是由于電子鼻不能很好地判別出氣味的好壞，所以本試驗通過電子鼻結合人的主觀評價來進一步確定其氣味的好壞。隨著保溫時間的延長，肉內部蛋白質的理化性質發(fā)生變化，從而影響肉品的風味和口感，因此選取30 min作為本試驗的保溫時間[16-18]。

本試驗以不同部位的牛肉為研究對象，進行不同溫度的水浴處理，保溫時間30 min，探究不同的加熱溫度對其保水性、顏色、嫩度、風味的影響，旨在為實際生產過程中提高牛肉的品質奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

牛背最長肌、牛腩、牛腱子、牛肩，購于錦州市大潤發(fā)超市。

1.1.2 儀器與設備

FA1004型電子天平，HH-WO型恒溫水浴鍋，WRNTE型電熱偶，BCD-470WDPG型海爾冰箱，PEN3型電子鼻，TMS-Pro型質構儀，CM-205型色差儀。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理

先用蒸餾水將肉表面清洗干凈，然后去除表面的脂肪和結締組織，將其切割成5 cm×5 cm×2 cm的小塊，放入燒杯中，用保鮮膜覆蓋，放入4℃冰箱備用。

1.2.2 試驗處理

將樣品放入裝有3 L水的水浴鍋中，進行水浴加熱處理，將電熱偶探頭插入樣品中心位置，水浴溫度分別為40、50、60、70、80、90、100℃，時間為30 min，將牛肉樣品完全浸沒于水中，當肉樣達到所設定的不同溫度時，保持30 min，然后將其取出自然冷卻至室溫，用吸水紙吸干肉表面的水分，等待測定各項指標。每個試驗條件重復3次，結果取平均值。

1.2.3 蒸煮損失率的測定

取質量為m1（g）的牛肉樣品放入蒸煮袋密封水浴加熱，待肉樣中心溫度分別達40、50、60、70、80、90、100℃并保持30 min，分別將樣品冷卻至室溫，記錄質量m2，按公式計算蒸煮損失率。

蒸煮損失率（%）=（m1-m2）/m1×100

式中：m1為蒸煮前樣品的質量（g）；m2為蒸煮后樣品的質量（g）。

1.2.4 顏色測定

使用色差儀進行牛肉顏色的測定，即通過測定樣品的L*（亮度），a*（紅度），b*（黃度）值，來確定牛肉樣品的亮度和顏色。

1.2.5嫩度測定

參考游佳偉[19]的方法稍加修改。取加熱后的牛肉樣品，進行切割時用質構儀沿著垂直于肌肉纖維方向，測定剪切力值。儀器參數：力量感應元的量程為1 000 N，回程距離為50 mm。

1.2.6 風味測定

參考Cassens等[20]的方法稍加修改，將加熱后的樣品放入燒杯中，在表面附上一層保鮮膜，用皮筋將其固定，以防氣味揮發(fā)。將電子鼻儀器參數設置如下：載氣為空氣，流速500 mL/min，進樣體積2 500 μL，清洗時間為100 s，數據檢測時間為60 s。

1.2.7 牛肉香氣感官評定

使用定量描述對牛肉香氣進行分析，總分30分。評判標準為：腥膻味的牛肉1～5分，清香的牛肉香味6～15分，較濃的牛肉香味16～20分，濃郁的牛肉香味21～30分。感官評估小組由10人組成（5男5女），對其氣味指標進行評定。為保證評分的準確性，每個樣品重復3次，結果取平均值。

1.2.8 綜合評價分數的確定

綜合評價分數是由保水性（蒸煮損失率）、顏色、嫩度（剪切力）、風味4項指標制定的（見表1）。綜合評價分數權重的確定是采用專家評分的方法，專家對4個指標（總和為100分）的重要程度進行評分，確定4項指標的權重系數。

表1 綜合評價評分標準Table 1 Comprehensive evaluation scoring criteria

綜合評分的具體計算公式為：

綜合評分=0.50×嫩度+0.10×保水性+0.05×顏色（L*）+0.05×顏色（a*）+0.30×氣味

1.2.9 數據處理

所有結果均為3次重復的平均值，使用Microsoft Office 2013軟件繪制圖。采用電子鼻自帶的Alpha Soft軟件進行數據處理和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 煮制溫度對牛肉蒸煮損失率的影響

蒸煮損失率是衡量肌肉保水能力的重要指標。蒸煮損失可用來反映蒸煮過程中失水的程度。持水能力強，則蒸煮損失小，質量損失小。持水能力弱，則蒸煮損失較大，質量損失較大。

由圖1可知，隨著溫度的升高，牛肉所有樣品的蒸煮損失率隨之增大。40～70℃蒸煮損失率快速升高，因為牛肉樣品中的蛋白質在此溫度范圍內發(fā)生了加熱收縮，導致蛋白質的持水性下降，水分流失。70～100℃蒸煮損失率雖然還在上升，但是速度較第一階段緩慢，90～100℃出現了平穩(wěn)態(tài)勢，原因是肌原纖維蛋白熱變性使肉的持水性下降，但膠原蛋白水解成明膠后會使肉的持水性升高。從圖1還可以看出，牛肩肉的蒸煮損失率相對其他部位要小，原因可能是牛肩肉的肌間脂肪比較豐富，甘油三酯的羥基增加了肉的持水性[21-22]。

圖1 煮制溫度對不同部位牛肉蒸煮損失率的影響Fig.1 Effects of cooking temperatures on cooking loss rates of beef from different parts

2.2 煮制溫度對牛肉顏色的影響

牛肉的顏色直接影響消費者的選擇。肌肉的顏色主要由肌紅蛋白的含量決定，肉色的差異與肉中氧合肌紅蛋白（鮮紅色）、肌紅蛋白（紫紅色）和高鐵肌紅蛋白（褐色）的比例有關，加熱程度是影響三者比例非常重要的因素。本試驗利用色差計來研究加熱程度對肉色的影響，其中L*代表明亮度，a*代表物體的紅綠色，b*代表物體的黃藍色，結果見圖2。

圖2 煮制溫度對不同牛肉部位L*(A)、a*(B)和b*(C)值的影響Fig.2 Effects of cooking temperatures on L*(A),a*(B)and b*(C)of beef from different parts

由圖2A可知，隨著煮制溫度的升高，各部位的牛肉L*值大體上呈先升高后下降的趨勢，在溫度為70℃時，L*值達到最大值。原因是在70℃之前，肌肉蛋白以熱收縮為主，導致水分外滲，從而使L*值上升，70℃以后膠原蛋白逐漸變成明膠，導致牛肉外部的水分減少，從而L*值下降。另外熱加工還會導致肉表面纖維結構的不同，從而造成對光的散射不同[23]。

由圖2B、圖2C可知，各部位牛肉的a*值和b*值變化呈現了相似的規(guī)律，即隨著溫度的增加，a*值呈下降趨勢，b*值呈上升趨勢。牛背最長肌和牛肩肉的a*值70℃后趨于穩(wěn)定而牛腩和牛腱子肉的a*值80℃后趨于穩(wěn)定。牛背最長肌和牛肩肉的b*值70℃后趨于穩(wěn)定而牛腩和牛腱子肉的b*值80℃后趨于穩(wěn)定。a*值不同可能是由于不同部位牛肉間的氧合肌紅蛋白含量不同所造成的。a*值越小，b*值越大，說明肉色越暗。加熱會加速肌紅蛋白的氧化褐變，所以a*值下降，b*值升高，但當70%以上的肌紅蛋白都轉變成高鐵蛋白后顏色開始趨于穩(wěn)定[23]。

2.3 煮制溫度對牛肉剪切力的影響

肉品嫩度是消費者評判肉質優(yōu)劣最常用的指標之一[24]。牛肉在加熱過程中嫩度的變化主要與肌原纖維蛋白和結締組織的變性和收縮有關。不同蛋白質的變性溫度不同，其中肌球蛋白、膠原蛋白和肌動蛋白的變性溫度分別為50～60℃、60～70℃和70～80℃，這些蛋白質的變性影響著肉的嫩度。

由圖3可知，當加熱時間一定時，在不同加熱溫度條件下，60℃時剪切力最大，在70℃時快速降低，然而繼續(xù)升高溫度時，剪切力又再次變大。剪切力產生這種變化規(guī)律，是因為在40～60℃過程中結締組織會變性，這種蛋白質的變性會導致剪切力的升高，而在60～80℃之間肌原蛋白和肌動蛋白會緩慢變性并收縮，造成剪切力先減小后增大的現象。70～80℃是影響肉品嫩度的重要溫度范圍。當肉的溫度到70℃時，肌球蛋白已經變性完全，肌動蛋白開始變性，當溫度為80℃時，肌動蛋白基本上完全變性。在70～80℃范圍內肌纖維的收縮和膠原蛋白溶解度的增加是影響肉嫩度的主要因素。繼續(xù)升高溫度至90～100℃，肌肉蛋白完全變性，在肉中心溫度達到100℃時，肌肉組織的完整性破壞程度加大，肌肉蛋白發(fā)生部分裂解使肉變嫩[25-26]。從圖3還可以看出，牛肩較其他3種肉嫩，是因為牛肩的脂肪含量較多、結締組織含量少，使其嫩度增大。

圖3 煮制溫度對不同部位牛肉剪切力的影響Fig.3 Effects of cooking temperatures on beef shearing force at different parts

2.4 煮制溫度對牛肉揮發(fā)性風味物質的影響

2.4.1 牛肉氣味的PCA分析結果

通過多次預試驗得出電子鼻檢測在50 s之后開始趨于穩(wěn)定，為了確保數據的準確性和穩(wěn)定性，特征值提取時間點選取57～60 s的數據，對數據進行PCA分析。主成分分析是一種有效的簡化數據的工具，主要是降低數據維數，簡化原始數據。不同加熱溫度牛肉樣品的電子鼻PCA分析結果見圖4。

圖4 牛背最長?。ˋ）、牛腩（B）、牛腱子（C）和牛肩（D）的主成分分析圖Fig.4 Principal component analysis of longissimus dorsi muscle（A），brisket（B），bovine tendon（C）and cattle shoulder（D）

由圖4可見，每個橢圓表示在相同條件下的數據收集點，也就是說，數據點越接近，樣品的重復性越好。貢獻率較大，說明主成分能較好地反映原始的多指標信息。一般情況下，總貢獻率超過75%～85%，此方法就是有效的。在PCA圖中，兩個樣品在橫坐標上的間距越大，說明其差異越大；但是第2主成分的貢獻率較第1主成分的貢獻率小，所以可以將其忽略。樣品的差異性主要表現在第一主成分（PC1）上。通過PCA分析可以看出，加熱程度對不同部位牛肉的風味有明顯的影響。

2.4.2 牛肉氣味的主觀評定

由圖5可知，牛背最長肌和牛肩產生風味的最佳溫度為70℃，而牛腩和牛腱子產生風味的最佳溫度為80℃。

圖5 煮制溫度對不同部位牛肉氣味感官評分的影響Fig.5 Effects of cooking temperatures on sensory score of the flavors of beef from different parts

2.5 不同部位牛肉的綜合評價分值

由圖6可知，總體上綜合評價分數呈現先增加后下降的趨勢，牛背最長肌和牛肩的綜合評價分數在70℃時最高，分別為29.58、30.96。牛腩和牛腱子的綜合評價分數在80℃時最高，分別為29.76、29.43。因此牛背最長肌和牛肩的最佳低溫煮制溫度是70℃，牛腩和牛腱子的最佳低溫煮制溫度是80℃。

圖6 煮制不同部位牛肉的綜合評價分數Fig.6 Comprehensive evaluation scores of beef from different parts

3 結論

（1）70℃水浴加熱30 min時，牛背最長肌和牛肩肉綜合評價分數最高，分別為29.58（其中蒸煮損失率41.36%、L*值51.99、a*值13.01、剪切力99.6 N、感官評定29分）、30.96（其中蒸煮損失率39.87%、L*值52.64、a*值12.04、剪切力為65.8 N、感官評定30分）。

（2）80℃水浴加熱30 min時，牛腩和牛腱子肉綜合評價分數最高，分別為29.76（其中蒸煮損失率42.78%、L*值54.62、a*值14.36、剪切力179.8 N、感官評定28分）、29.43（其中蒸煮損失率44.79%、L*值52.09、a*值14.91、剪切力159.5 N、感官評定29分）。

（3）PCA分析結果表明，電子鼻能夠將不同加熱程度的牛肉區(qū)分開，即加熱程度對牛肉的風味有較為明顯的影響。