兩段式低溫真空烹飪對牛肉品質(zhì)的影響

閆寒，崔震昆,2*，李陽陽，MANOLI Tatiana，趙巖巖，周威，張浩，李嵐軒

1(河南科技學(xué)院 食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)，453003)2(蘇梅國立農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品技術(shù)系，烏克蘭 蘇梅，40021)3(敖德薩國立食品技術(shù)研究院，烏克蘭 敖德薩，65039)

牛肉具有高蛋白、低脂肪，營養(yǎng)豐富的優(yōu)點，是發(fā)達(dá)國家主要消費肉品[1]。牛肉作為西餐的主要原料，逐漸被中國消費者追捧，在中國是僅次于豬肉的第二大肉類食品。為了提高牛肉類菜肴的品質(zhì)，越來越多的學(xué)者關(guān)注真空低溫烹飪(sous vide cooking，SV)牛肉。SV是指將原料置于真空包裝袋內(nèi)，在精準(zhǔn)的溫度和時間的控制下進(jìn)行加熱的烹飪方式[2]。SV是在較低溫度(55～90 ℃)下且無氧狀態(tài)進(jìn)行加熱，可以改善肉制品嫩度、保護(hù)原料色澤、降低食物的氧化程度，并且能夠延長食物保質(zhì)期[3-4]。有學(xué)者利用SV技術(shù)處理牛肉，既保證牛排品質(zhì)又能夠降低其嫩度的方案，以適應(yīng)老年牛排消費群體的需求[5]。GARCA-SEGOVIA等[6]研究了SV溫度和時間(60～80 ℃，15～60 min)對牛肉的影響，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)烹飪相比牛肉的硬度隨著加熱溫度的升高而降低，且牛肉顏色較紅。VAUDAGNA等[7]研究發(fā)現(xiàn)，SV(50～65 ℃)會降低牛肉的剪切力，而加熱時間(90～360 min)的延長對于剪切力的影響不顯著。與傳統(tǒng)的烹飪相比,SV可以降低牛肉的水分損失，同時可以較好地保留牛肉中的維生素B3，SV(75 ℃)可以保留更多的維生素B12[8]。在安全性方面，經(jīng)過SV的牛肉中病原菌均能夠失活，考慮到肉毒桿菌孢子未能全部滅活建議冷藏或冷凍保存[7]；在-1.5 ℃和2 ℃下，貯存SV牛肉28 d，所有牛肉樣品香氣均可接受，而且細(xì)菌總數(shù)在lg5以下[9]。還有學(xué)者將超高壓與SV相結(jié)合，以提高SV牛肉的安全性[10]。由于SV技術(shù)是在較低溫度下長時間加熱，不具備傳統(tǒng)煎烤賦予牛排表面的顏色和產(chǎn)生的香氣，盡管RUIZ-CARRASCAL等[11]提出在SV前，為原料添加風(fēng)味前體物質(zhì)，但并沒有解決實際生產(chǎn)中的問題。能否利用兩段式加熱，讓SV牛排完美呈現(xiàn)傳統(tǒng)煎烤牛排的顏色和味道還未見相關(guān)報道。

為了闡述SV牛排能否還原傳統(tǒng)煎制牛排品質(zhì)，本文通過烹飪損失、嫩度、色澤以及風(fēng)味的測定，將煎制牛排和兩段式SV牛排的品質(zhì)進(jìn)行對比研究，以期為低溫真空烹飪牛肉的工業(yè)化生產(chǎn)提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮牛里脊,新鄉(xiāng)市世紀(jì)華聯(lián)超市;鹽、黑胡椒(市售)、橄欖油，上海嘉里食品工業(yè)有限公司；食品真空包裝袋(使用溫度：-20 ℃～121 ℃，材料：AP+CPP)，深圳品尚烹飪技術(shù)有限公司。

Agilent 7890A氣相色譜儀，美國安捷倫公司；Agilent 5977質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司；DB-5色譜柱(30 m×0.25 mm×2.5 μm)，美國安捷倫公司；C-LM4數(shù)字式肌肉嫩度儀，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院；DZ-260真空包裝機，大江控股集團(tuán)電氣有限公司；PEN 3電子鼻，德國AirSense公司；A2.2-120V-US低溫慢煮設(shè)備，Anova Culinary公司；TLE204E/02電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；PT100熱電偶，山東淄川三峰社會福利硅碳棒廠；CR-400全自動測色色差計，日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.2 樣品處理

將牛里脊清洗切片,厚2 cm，每片質(zhì)量100 g。每片牛肉加0.8 g鹽，0.75 g黑胡椒，放在4 ℃的冰箱中腌制30 min，隨機分成3組備用。

傳統(tǒng)煎制(F)：將熱電偶插入預(yù)處理好牛肉中心，平底鍋放入底油待油溫達(dá)到180 ℃，放入牛肉直至中心溫度達(dá)到56 ℃(五成熟)，取出后快速降溫，待用。

先低溫真空烹飪后煎(SVF)：從4 ℃冰箱取出預(yù)處理好牛肉，進(jìn)行抽真空(真空度-0.1 MPa)處理，放入將水預(yù)熱至56 ℃低溫烹飪設(shè)備中內(nèi)加熱175 min[12]后，取出；在油溫180 ℃的平底鍋上正反面各煎30 s，取出后快速降溫，待用。

先煎后低溫真空烹飪(FSV)：從4 ℃冰箱取出牛肉，平底鍋放入底油待油溫達(dá)到180 ℃，放入牛肉兩面各煎30 s，取出進(jìn)行抽真空(真空度-0.1 MPa)處理，放入將水預(yù)熱至56 ℃低溫烹飪設(shè)備中內(nèi)加熱175 min后，取出放入冰水混合容器內(nèi)降溫至4 ℃，待測。

1.3 實驗方法

1.3.1 烹飪損失

先取生肉樣用濾紙吸取肉塊表面的水分稱重(m1)，然后進(jìn)行熱處理后用濾紙吸附肉樣表面多余的水分，在室溫條件下進(jìn)行冷卻，稱量(m2)并根據(jù)公式(1)計算烹飪損失[13]：

(1)

1.3.2 剪切力測定

將烹制后的牛肉樣品沿肌纖維垂直方向切成2 cm×2 cm×2 cm，用數(shù)顯式肌肉嫩度儀進(jìn)行3次平行測定。

1.3.3 色澤測定

參照朱小靜[14]的測定方法略作調(diào)整，將牛肉切開，測牛肉內(nèi)部顏色，每組樣品測定3次。

1.3.4 風(fēng)味測定

牛肉樣剪切成2 mm × 2 mm × 2 mm肉粒后，用磁力加熱攪拌器60 ℃加熱30 min。

固相微萃取條件的固相微萃取和GC-MS分析：萃取頭在氣相色譜儀入口處250 ℃老化30 min。GC-MS參數(shù)設(shè)置完成后，將萃取頭插入樣品瓶中，在60 ℃下吸附30 min，然后將萃取頭拔出并置于在220 ℃下解吸5 min，啟動氣質(zhì)聯(lián)用儀采集數(shù)據(jù)。

色譜條件：DB-5色譜柱(30 m×0.25 mm×2.5 μm)；載氣He，流速1 mL/min；不分流模式進(jìn)樣，進(jìn)樣時間1 min，恒流1 mL/min；入口溫度和傳輸線溫度均為220 ℃；程序升溫：起始柱溫50 ℃，以5 ℃/min升至200 ℃，保留5 min，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持2 min。

質(zhì)譜條件(MS)：離子源，電子轟擊源EI；電子能量70 eV；離子源溫度200 ℃；掃描質(zhì)量范圍45～450 u。

GC-MS數(shù)據(jù)分析：NIST和WILLEY文庫用于化合物的計算機化定性測定，文庫中相似性<80(最大100)的組分被鑒定為未鑒定的，通過峰面積歸一化方法[15]確定每種組分的相對面積百分比。

1.3.5 電子鼻測定

參照劉樹萍等[16]的方法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 25軟件進(jìn)行分析，采用Microsoft Excel 2016軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 烹調(diào)方法對牛肉烹飪損失和剪切力的影響

烹飪損失是指烹飪過程中隨著時間流逝食物中水分和可溶性物質(zhì)的損失[17]，而嫩度是檢測肉品物理性狀，構(gòu)成肉品品質(zhì)的重要指標(biāo)。F樣品烹飪損失最大28.76%，F(xiàn)SV樣品的烹飪損失最小19%，且SVF和FSV樣品烹飪損失率均小于F樣品(P<0.05)(圖1)。加熱過程中熱誘導(dǎo)致使肌肉中肌球蛋白和肌動蛋白發(fā)生變性，肌肉漿液從肌纖維中擠出，肌肉中水分流出，導(dǎo)致原料失水[18]。由于SVF和FSV加熱過程中，樣品均有包裝袋密封，形成的物理屏障有效地保護(hù)樣品水分流失，所以烹飪損失較F樣品少。肉類在烹飪過程中水分的損失分為2個階段：45～60 ℃，肉的收縮主要垂直于纖維；60～90 ℃，肉的收縮與纖維平行[19]，烹飪損失隨著溫度升高而增大[4]。本研究中F和SVF加熱方式均在溫度為180 ℃油溫中煎制，盡管F有熱電偶監(jiān)控樣品中心溫度，SVF油煎的時間只有30 s，停止油煎后熱傳遞仍在繼續(xù)，導(dǎo)致樣品中心溫度高于56 ℃甚至更高，而FSV整個加熱過程樣品中心溫度不高于56 ℃，所以F和SVF的烹飪損失多于FSV。

剪切力的大小直接反映肉制品的嫩度，本實驗中傳統(tǒng)煎制牛肉剪切力最大(52.32 N)，其次是SVF和FSV(P<0.05)(圖1)，2種真空低溫烹飪方式的剪切力均小于常規(guī)煎制牛肉，這與其他學(xué)者研究結(jié)果具有一致性[8, 16]。盡管有學(xué)者提出肉制品的剪切力與其中心溫度顯著性相關(guān)[20]，但本研究導(dǎo)致牛肉剪切力增大的原因應(yīng)該與烹飪過程中水分流失有關(guān)。

圖1 烹調(diào)方法對牛肉烹飪損失和剪切力的影響Fig.1 The effect of cooking methods on beef cooking loss and shear force注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

2.2 烹調(diào)方法對牛肉色澤的影響

色澤是評判肉制品品質(zhì)的另一項指標(biāo)。利用色差計模擬人眼對顏色的判斷，以L*、a*和b*值進(jìn)行定義：L*值代表亮度，a*值代表紅綠軸上顏色的變化，b*代表藍(lán)黃軸上顏色的變化。加熱致使牛肉蛋白質(zhì)逐漸變性，從而引起牛肉表面及內(nèi)部色澤的變化。如表1所示，F(xiàn)和SVF的L*值差異不大(P>0.05)，2種烹飪方式的L*值均大于FSV，由于2種方式的最后一步烹飪方式均為油煎的影響，表現(xiàn)出很好的亮度。a*值是評判牛肉色澤的一項重要指標(biāo)，肌肉內(nèi)部顏色越紅，呈獻(xiàn)給消費者的感官評價越好。本實驗中a*值由大到小的順序是FSV>SVF>F(P<0.05)，因為肌肉中血紅蛋白和肌紅蛋白因加熱降解會形成灰褐色的色素[21]，中心溫度不同會導(dǎo)致樣品內(nèi)部的顏色不同[22]，F(xiàn)SV的樣品中心溫度最低，內(nèi)部顏色偏紅、偏黃，在感官上更受人們喜愛，本研究結(jié)果與徐迅等[23]研究的結(jié)果一致。

表1 烹調(diào)方法對牛肉色澤的影響Table 1 The effect of cooking methods on beef color

2.3 烹調(diào)方法對牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

風(fēng)味是指人們通過感官產(chǎn)生的獨特感覺，如氣味和味道是鑒定動物肉種類的重要因素[24]。F樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有43種化合物，F(xiàn)SV樣品有37種化合物，SVF樣品有28種化合物(表2)。由圖2可知，3種烹飪方式所產(chǎn)生的烯類物質(zhì)最多且均超過了65%，盡管烯烴類物質(zhì)對風(fēng)味的貢獻(xiàn)不大且所呈現(xiàn)的香氣較弱或者無香氣，卻是雜環(huán)化合物的重要中間體，對于肉的風(fēng)味形成有著重要的貢獻(xiàn)[25]，3種烹飪方式的樣品中右旋萜二烯(似鮮花的清淡香味[26])為主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對含量均超過25%(F:28.10%，SVF:37.75%，F(xiàn)SV:41.89%)。除烯類物質(zhì)以外，烹飪后的牛肉中醛類化合物最多，醛類化合物可使肉的風(fēng)味更加飽滿且有層次感，其也正是反芻動物(在溫和條件下)脂質(zhì)衍生的揮發(fā)物[27]。3種烹飪方法中F樣品中己醛含量最多，己醛呈現(xiàn)生的油脂和青草氣味[25]，含量多會有酸敗異味[28]，真空低溫烹飪可以有效減少己醛產(chǎn)生。由于SVF和FSV均在無氧條件下進(jìn)行長時間加熱，不利于醛類物質(zhì)的產(chǎn)生，這與CUI等[29]的實驗結(jié)果一致。大部分醇類化合物含有令人愉快的香氣，但正己醇為生牛肉肌肉中最豐富的揮發(fā)物。FSV的樣品中檢測出相對含量3.12%的正己醇，說明先煎制后低溫真空烹飪不利于正己醇的揮發(fā)。酯類物質(zhì)多有特殊氣味，能夠起到調(diào)味的作用，3種烹飪方式中F所產(chǎn)生的酯類化合物最多。本實驗中真空低溫烹飪牛肉中己醛含量少于傳統(tǒng)烹飪牛肉含量的結(jié)果與RINALDI[8]一致。本實驗樣品均選取牛肉中心部位進(jìn)行檢測，未考慮F、FSV和SVF 3種方法美拉德反應(yīng)產(chǎn)物情況。兩段式烹飪FSV和SVF美拉德反應(yīng)和Strecker降解是否有變化，有待進(jìn)一步研究。

圖2 烹調(diào)方法對牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響Fig.2 The effect of cooking methods on beef volatile flavor compounds

表2 烹調(diào)方法對牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響Table 2 The effect of cooking methods on beef volatile flavor compounds

2.4 烹調(diào)方法對牛肉風(fēng)味的電子鼻主成分分析

電子鼻是一種精致的人造嗅覺器械，模仿動物鼻子的嗅覺功能，由氣敏傳感陣列、信號處理系統(tǒng)和模式識別系統(tǒng)三大部分組成[30]。如圖3所示，主成分之和達(dá)97.1%(PC1貢獻(xiàn)率為90.5%，PC2貢獻(xiàn)率為6.6%)，表明2個主成分的總和可以更全面地表示樣本的總體信息。FSV、SVF圖像有部分重疊，說明2組氣味相近，因為均采用真空長時間的低溫加熱牛肉，而F樣品相對距離較遠(yuǎn)，因為采用了單一的油煎方式加熱牛肉?？梢妭鹘y(tǒng)煎制牛肉和2種SV牛肉風(fēng)味還是具有差異性。同樣，本實驗未取牛肉表面樣品，3種方式烹飪后，牛肉表面風(fēng)味差異性有待進(jìn)一步研究。

圖3 烹調(diào)方法對牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的PCA圖Fig.3 The PCA plot of cooking methods on beef volatile flavor compounds

3 小結(jié)

本文選擇了五分熟牛肉作為研究對象，對比了傳統(tǒng)油煎，先煎后真空低溫烹飪和先真空低溫烹飪后油煎3種烹飪方式對牛肉烹飪損失、剪切力、色澤、揮發(fā)性物質(zhì)等方面的影響。由于有物理屏障的包裹和長時間低溫加熱，經(jīng)真空低溫烹飪的牛肉剪切力和烹飪損失均小于傳統(tǒng)油煎牛肉。在色澤等方面，經(jīng)真空低溫烹飪的牛肉的紅度均優(yōu)于傳統(tǒng)煎制牛肉，但亮度方面油煎和真空低溫烹飪后油煎的牛肉表現(xiàn)較好。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類方面，傳統(tǒng)煎制有43種化合物，真空低溫烹飪后油煎的樣品有28種，油煎后真空低溫烹飪樣品有37種。經(jīng)電子鼻分析3種烹飪方式的牛肉，主成分之和達(dá)97.1%，2種真空低溫烹飪方式的牛肉風(fēng)味接近，與傳統(tǒng)油煎牛肉風(fēng)味有差異。