鹵制工藝對湘味鹵牛肉品質(zhì)和風(fēng)味的影響

庾 坤 趙良忠 尹世鮮 劉斌斌 舒 敏

(1. 邵陽學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000；2. 豆制品加工與安全控制湖南省重點實驗室，湖南 邵陽 422000；3. 勁仔食品集團股份有限公司，湖南 岳陽 414000)

湘味鹵牛肉是中國鹵菜之都武岡地區(qū)的一種傳統(tǒng)醬鹵肉制品，其鹵汁采用20多種藥食同源的原料與牛大骨熬制，預(yù)處理后的牛肉在鹵汁中多次浸漬熱鹵[1]。目前企業(yè)多用傳統(tǒng)鹵制工藝，存在生產(chǎn)效率低(鹵制時間4～6 h)、鹵制技巧性強、科學(xué)性差、原輔料損失率高、香辛料特征成分揮發(fā)損失大等問題，限制了湘味鹵牛肉產(chǎn)品工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化[2]。

現(xiàn)階段，適用于湘味鹵牛肉需浸漬熱鹵的特性而改良的鹵制工藝主要有脈沖鹵制、真空鹵制、微壓鹵制等。其中，脈沖鹵制通過真空、微壓、冷鹵、熱鹵交替實現(xiàn)快速鹵制[3]。李海濤等[4]利用脈沖鹵制設(shè)備將湘味休閑豆干鹵制時長由8 h縮短至80 min。伍濤等[5]發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)鹵制的鹵汁、豆干中的N(ε)羧甲基賴氨酸與N(ε)羧乙基賴氨酸含量均高于脈沖鹵制，脈沖鹵制有良好的安全性。顧思遠[6]與高幫君[7]分別以牛肉與鴨腿肉為原料，對其真空低溫鹵制工藝進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真空鹵制可提高出品率，改善產(chǎn)品食用品質(zhì)。郭昕等[8]發(fā)現(xiàn)，加壓與常壓相比可提高豬肉腌制速率，促進腌制液吸收。而目前不同鹵制工藝對鹵牛肉制品品質(zhì)和風(fēng)味變化影響的研究國內(nèi)尚屬于空白。

研究擬以牛腿肉為原料，對脈沖鹵制、真空鹵制、微壓鹵制與傳統(tǒng)鹵制在鹵制過程中牛肉的感官品質(zhì)、NaCl含量、質(zhì)構(gòu)特性、色差、烹煮損失率、微觀結(jié)構(gòu)、揮發(fā)性風(fēng)味成分變化進行系統(tǒng)分析比較，旨在為湘味鹵牛肉制品鹵制工藝選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

廣能牛腿肉、鹽、醬油、鹵料以及配料：湖南邵陽步步高超市；

基準(zhǔn)NaCl、AgNO3、K2CrO4、C2OH14O4、乙醇、戊二醛、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

脈沖鹵煮機：FYLZ-1型，北京康得利機械設(shè)備制造有限公司；

物性測定儀：LS-5型，美國AMETEK公司；

便攜式色差儀：CR-400型，日本柯尼卡美能達公司；

掃描電鏡：TESCAN MIRA4型，捷克泰思肯有限公司；

固相微萃取裝置：57330-U型，德國Supelco公司；

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：7890A-5975C型，美國Agilent公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

(1)脈沖鹵制工藝流程：

新鮮牛肉→焯水(95 ℃，8 min)→切塊定型(2.5 cm×3.0 cm×4.0 cm)→放入鹵制罐→吸入熱鹵汁→真空鹵制(-50 kPa，80 ℃，19 min)→回收熱鹵汁→吸入冷鹵汁→真空冷卻(-50 kPa，15 ℃，4 min)→回收冷鹵汁→吸入熱鹵汁→微壓鹵制(50 kPa，95 ℃，19 min)→循環(huán)該過程→產(chǎn)品

(2)真空、微壓、傳統(tǒng)鹵制工藝流程：

新鮮牛肉→焯水(95 ℃，8 min)→切塊定型(2.5 cm×3.0 cm×4.0 cm)→放入鹵制罐→吸入熱鹵汁→真空鹵制(-50 kPa，80 ℃)/微壓鹵制(50 kPa，95 ℃)/傳統(tǒng)鹵制(常壓，95 ℃)→產(chǎn)品

真空鹵制、微壓鹵制、傳統(tǒng)鹵制，每30 min取樣測相關(guān)指標(biāo)，脈沖鹵制根據(jù)工藝特性每23 min取樣測相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2 水分測定 按GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》執(zhí)行。

1.2.3 鹽度(氯化物)測定 按GB 5009.44—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氯化物的測定》執(zhí)行。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)測定 參照李海濤等[4]的方法。

1.2.5 色差測定 參照伍濤等[5]的方法。

1.2.6 烹煮損失率 參照Wang等[9]的方法，稱取鹵制前后牛肉的質(zhì)量，按式(1)計算烹煮損失率。

(1)

式中：

c——烹煮損失率，%；

m1——鹵制前牛肉質(zhì)量，g；

m2——鹵制后牛肉質(zhì)量，g。

1.2.7 掃描電鏡 參照閆曉晶[10]的方法稍作修改，將牛肉順著肌纖維方向切成2 mm×2 mm×5 mm肉塊，置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛中固定48 h后用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液清洗，再用蒸餾水清洗，采用體積分?jǐn)?shù)為25%，50%，70%，95%，100%乙醇梯度脫水1 h，共2次，再經(jīng)冷凍干燥揮去溶劑，噴金，用TESCAN MIRA4型掃描電鏡觀察。

1.2.8 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定 參照苑冰冰[11]的方法稍作修改，對鹵制后的牛肉進行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定。使用頂空固相微萃取—氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法測定。

將牛肉切碎混勻后，稱取2 g置于20 mL萃取瓶中，密封，置于85 ℃金屬浴，磁力攪拌速度500 r/min，平衡20 min后，插入萃取針萃取30 min。萃取針使用前，在氣質(zhì)進樣口活化20 min(250 ℃)。

GC條件：HP-5MS色譜柱(60 m×250 μm，0.25 μm)。進樣口溫度250 ℃，氣質(zhì)接口溫度250 ℃，載氣流速1.5 mL/min，分流比4∶1；升溫程序：初始50 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升溫到100 ℃保持2 min；4 ℃/min 升溫到180 ℃保持3 min；5 ℃/min升溫到250 ℃ 保持5 min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；采用全掃描方式；質(zhì)量掃描范圍m/z35～550。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)采用NIST 17質(zhì)譜庫檢索匹配，采用峰面積歸一化法進行相對定量。

1.2.9 相對氣味活度(ROAV)值 參照張錦程等[12]的方法，按式(2)計算牛肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的ROAV值。風(fēng)味物質(zhì)閾值參照文獻[13]。

(2)

式中：

Vi——ROAV值；

Ci——牛肉某一風(fēng)味物質(zhì)相對含量，%；

Cmax——牛肉風(fēng)味物質(zhì)中貢獻最大物質(zhì)的相對含量，%；

Ti——該風(fēng)味物質(zhì)的香氣閾值；

Tmax——牛肉風(fēng)味物質(zhì)中貢獻最大物質(zhì)的的香氣閾值。

牛肉中所有揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)ROAV值≤100，某物質(zhì)ROAV值越大，則該物質(zhì)對整體風(fēng)味貢獻度越大。ROAV值≥1的為關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，0.01≤ROAV值≤1.00為修飾風(fēng)味物質(zhì)，ROAV值<0.01為潛在風(fēng)味物質(zhì)。

1.2.10 感官品質(zhì) 參照GB 2726—2016標(biāo)準(zhǔn)采用百分制制定評分細則，根據(jù)評分細則對鹵牛肉進行感官評分，感官評分細則見表1。

表1 鹵牛肉感官評分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Sensory scoring standard of stewed beef

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 25進行數(shù)據(jù)顯著性分析、Origin 2018對數(shù)據(jù)進行繪圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 對牛肉的NaCl含量與感官評分的影響

由圖1可知，各鹵制工藝牛肉中的NaCl含量隨鹵制時間延長，逐漸增長(P<0.05)，在3 h時，脈沖鹵制NaCl含量最高，說明其NaCl傳質(zhì)速率最快；感官評分在一定時間內(nèi)，隨NaCl含量增加而增加，當(dāng)NaCl含量接近0.94 g/100 g時，因口感偏咸，感官評分降低；脈沖、真空、微壓、傳統(tǒng)鹵制分別在2.7，3.0，3.0，4.0 h時，感官評分達至最高，分別為89.6，85.2，86.1，83.6分，其中，脈沖鹵制產(chǎn)品感官評分最高，達到最高感官評分所需時間最短，與鹵牛肉中NaCl含量的變化規(guī)律一致。原因可能是，鹵制過程中，NaCl依靠鹵汁和牛肉之間NaCl濃度差產(chǎn)生傳質(zhì)動力[14]，但傳質(zhì)驅(qū)動力受鹵制溫度、壓力、牛肉微觀結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)變性程度、水分遷移等影響[15]。脈沖鹵制通過真空和微壓交替，使鹵制環(huán)境呈現(xiàn)高壓與低壓周期性循環(huán)，產(chǎn)生流體動力學(xué)、機械變形和毛細管力等作用，促進鹵汁吸收和NaCl傳質(zhì)[16-17]。真空鹵制通過降低鹵制壓力，使牛肉向外疏張，增加肌纖維束之間的間隙，減小傳質(zhì)阻力，利于NaCl傳質(zhì)[18]。微壓鹵制通過增加鹵制壓力而增加細胞膜滲透性與分子運動速度[19]，協(xié)迫鹵汁快速滲入牛肉內(nèi)部，加快NaCl傳質(zhì)。傳統(tǒng)鹵制僅由溫度與濃度產(chǎn)生傳質(zhì)驅(qū)動力，經(jīng)長時間鹵制后，蛋白質(zhì)降解堵住肌纖維束間隙，增加傳質(zhì)阻力，NaCl傳質(zhì)最慢，所需鹵制時間最長。

小寫字母不同表示同種工藝不同時間點差異顯著(P<0.05)圖1 鹵制工藝對牛肉的NaCl含量與感官評分的影響Figure 1 Effects of different marinated processes on NaCl content and sensory scores of beef

2.2 對牛肉質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖2可知，真空鹵制、微壓鹵制、傳統(tǒng)鹵制牛肉的咀嚼性、硬度、彈性在1.5 h前顯著增加，隨后降低，脈沖鹵制在1.9 h前顯著增加，隨后降低(P<0.05)。這與趙家藝等[20]的研究結(jié)果相似。在最高感官評分時，脈沖鹵制牛肉的咀嚼性、硬度、彈性顯著高于另外3種鹵制工藝(P<0.05)。原因可能是，鹵制前期維持肌肉組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氫鍵、疏水鍵等被打斷，蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)被破壞，肌球蛋白變性收縮，肌肉間水分流失，導(dǎo)致肌纖維收縮，使得牛肉硬度上升，咀嚼性增加，熱溶性膠原蛋白變性成為凝膠，彈性上升[21]。隨鹵制時間延長，肌纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，肌絲結(jié)構(gòu)弱化，膠原蛋白凝膠交聯(lián)降低，逐漸溶出[22]，使得牛肉嚼性、硬度、彈性下降。但質(zhì)構(gòu)特性適當(dāng)降低，可使牛肉軟糯，有助于感官品質(zhì)提升，而脈沖鹵制，因鹵制時間短，且結(jié)合冷卻階段，在最佳感官評分時，肌纖維結(jié)構(gòu)、膠原蛋白凝膠等不會被過度破壞，質(zhì)構(gòu)特性能適當(dāng)降低但不被過度破壞，而優(yōu)于另外3種工藝；傳統(tǒng)鹵制與微壓鹵制則因鹵制溫度較高，牛肉結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，質(zhì)構(gòu)特性較差。

小寫字母不同表示同種工藝不同時間點差異顯著(P<0.05)圖2 鹵制工藝對牛肉質(zhì)構(gòu)特性與感官評分的影響Figure 2 Effects of different marinated processes on texture characteristics of beef

2.3 對牛肉色差的影響

由圖3可知，隨鹵制時間延長，各鹵制工藝牛肉L*值均顯著降低(P<0.05)，與丁波等[23]研究結(jié)果相似。在最高感官評分時，脈沖鹵制L*值(22.87)與傳統(tǒng)鹵制L*值(22.42)接近，且低于真空鹵制與微壓鹵制L*值，說明脈沖鹵制2.7 h可與傳統(tǒng)鹵制4 h的效果接近。4種工藝牛肉的a*值先增大后降低，原因可能是鹵制前期，鹵汁中色素少量吸附于牛肉表面，以及牛肉中肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為亮紅色的氧合肌紅蛋白[24]，使牛肉表面向紅色偏移，a*值增大；隨鹵制時間延長，鹵汁不斷向牛肉中滲透，氧合肌紅蛋白逐漸氧化為褐色的高鐵肌紅蛋白，a*值降低。而b*值先增大后降低，說明鹵制過程中，隨著牛肉內(nèi)部汁液流出，鹵汁不斷滲入，牛肉表面由逐漸黃色向藍色偏移，顏色不斷加深。

小寫字母不同表示同種工藝不同時間點差異顯著(P<0.05)圖3 鹵制工藝對牛肉色差的影響Figure 3 Influence of different marinated processes on color difference of beef

2.4 對牛肉烹煮損失率的影響

由圖4可知，牛肉在各鹵制工藝鹵制過程中，烹煮損失率隨鹵制時間延長逐漸增加。在最高感官評分時，脈沖鹵制與真空鹵制烹煮損失率分別為23.12%，22.86%，顯著低于微壓鹵制與傳統(tǒng)鹵制(P<0.05)，其得率相對較高。原因可能是，鹵制過程中，牛肉有水分流失、脂肪熔化、蛋白質(zhì)溶解、肌肉碎解等現(xiàn)象，其中水分流失是烹煮損失率增大的主要因素。鹵制加熱時，蛋白質(zhì)受熱變性，水溶性蛋白溶解[25]，肌原纖維蛋白變性收縮，引起肌束收縮，導(dǎo)致細胞受擠壓，細胞膜破損，水分流出；同時導(dǎo)致肌動蛋白、肌球蛋白結(jié)構(gòu)疏張，疏水基團暴露，肌肉保水性進一步降低[26]。而蛋白質(zhì)變性速率與溫度呈正比，溫度越高水分損失越快，所以脈沖鹵制與真空鹵制烹煮損失率低于另外2種工藝，與彭子寧[22]的結(jié)果相似。

小寫字母不同表示同種工藝不同時間點差異顯著(P<0.05)圖4 鹵制工藝對牛肉蒸煮損失率的影響Figure 4 Effect of different marinated processes on cooking loss rate of beef

2.5 對牛肉微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖5為各鹵制工藝及焯水后的牛肉(空白對照)放大200倍與1萬倍下的微觀結(jié)構(gòu)。由圖5(a)可知，脈沖鹵制工藝的牛肉肌纖維束完整度最接近空白對照組，肌纖維束輪廓較完整，肌纖維束之間間隙保留較好，微壓鹵制和傳統(tǒng)鹵制由于鹵制溫度高，肌纖維束破壞嚴(yán)重，肌原纖維出現(xiàn)小片化，傳統(tǒng)鹵制肌纖維束還出現(xiàn)了團塊結(jié)構(gòu)裂解現(xiàn)象，與陳美玉[27]的研究結(jié)果相似。由圖5(b)可知，從空白對照到傳統(tǒng)鹵制，牛肉肌纖維表面平整度逐漸降低，小型碎片化結(jié)構(gòu)逐漸增多，表面間隙逐漸減少被小型碎片化結(jié)構(gòu)掩蓋，而脈沖鹵制破壞程度較低，使得牛肉質(zhì)構(gòu)特性優(yōu)于其他工藝，烹飪損失率更低，鹵汁滲透更快，傳統(tǒng)鹵制肌纖維表面破壞最嚴(yán)重，導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)特性顯著劣于其他工藝，鹵汁滲透最慢。

圖5 鹵制工藝牛肉的微觀結(jié)構(gòu)Figure 5 Microstructure of beef with different marinated processes

2.6 對牛肉中揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

由表2可知，脈沖、真空、微壓、傳統(tǒng)鹵制工藝的牛肉，分別檢出62，59，68，71種物質(zhì)，分別累計占峰總面積的95.83%，88.17%，94.76%，89.56%。其中，微壓鹵制與傳統(tǒng)鹵制多出物質(zhì)主要是烷烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)閾值高，對風(fēng)味影響小。

表2 鹵制工藝牛肉中揮發(fā)性成分的種類和相對含量Table 2 Types and relative contents of volatile components in beef prepared by different marinated processes

由表3可知，脈沖鹵制與真空鹵制ROAV值最高4種物質(zhì)均為桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛、草蒿腦，其ROAV值分別為100.00，67.89，29.48，10.10與100.00，52.16，22.36，9.61。微壓鹵制ROAV值最高4種物質(zhì)為桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛、桉葉油素，其ROAV值分別為100.00，70.14，35.29，13.85。傳統(tǒng)鹵制ROAV值最高4種物質(zhì)為桂酸乙酯、丁香酚、辛醛、月桂醛，其ROAV值分別為100.00，96.56，10.17，8.61。因此，認(rèn)定桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛3種物質(zhì)為湘味鹵制特征風(fēng)味物質(zhì)，其在脈沖、真空、微壓、傳統(tǒng)鹵制中相對含量分別為0.70%，7.92%，3.68%；0.85%，7.39%，3.39%；0.58%，6.78%，3.65%；0.43%，6.99%，0.66%。顯然，脈沖鹵制與真空鹵制在特征風(fēng)味物質(zhì)相對含量上更高，原因可能是高溫環(huán)境中特征風(fēng)味物質(zhì)易揮發(fā)。

表3 鹵制工藝牛肉中揮發(fā)性成分的組成及相對含量?Table 3 Composition and relative content of volatile components in beef with different marinated processes

續(xù)表3

續(xù)表3

醇類物質(zhì)主要由脂肪氧化分解產(chǎn)生的飽和醇類和來自香辛料中的不飽和醇類組成，對鹵肉制品風(fēng)味有貢獻的是具有果味的不飽和醇類。其中芳樟醇和桉葉油素被認(rèn)為是醇類物質(zhì)中重要風(fēng)味活性物質(zhì)[28]，這兩種物質(zhì)相對含量上微壓鹵制>真空鹵制>脈沖鹵制>傳統(tǒng)鹵制。

醛類、酮類物質(zhì)閾值低，是肉香味的特征化合物，由肉類脂肪與氨基酸氧化降解、香辛料風(fēng)味物質(zhì)溶出產(chǎn)生，使鹵肉制品整體風(fēng)味濃郁、協(xié)調(diào)[29]。3-羥基-2-丁酮是酮類物質(zhì)中重要風(fēng)味貢獻物質(zhì)，脈沖鹵制僅檢出其前體物質(zhì)2，3-丁二酮，可能是因為美拉德反應(yīng)程度較低。在月桂醛、大茴香醛、肉桂醛、小茴香酮等物質(zhì)相對含量上脈沖鹵制>真空鹵制>微壓鹵制>傳統(tǒng)鹵制，這些物質(zhì)主要來源于香辛料，對鹵肉制品鹵味形成有十分重要的影響[30]，說明脈沖鹵制不僅可加快NaCl傳質(zhì)，還利于香辛料特征成分保留。

酯類物質(zhì)相對含量較少，易揮發(fā)，具有風(fēng)味疊加效應(yīng)，促進鹵肉制品整體風(fēng)味協(xié)調(diào)，湘味特征風(fēng)味物質(zhì)桂酸乙酯相對含量上真空鹵制>脈沖鹵制>微壓鹵制>傳統(tǒng)鹵制。

酚類和醚類物質(zhì)主要來源于香辛料，對醬鹵肉制品香味貢獻具有較大作用，其中丁香和小茴香的特征風(fēng)味物質(zhì)丁香酚與草蒿腦相對含量上真空鹵制與脈沖鹵制較高，這兩種物質(zhì)可增加鹵牛肉風(fēng)味層次感[31]。

烯烴類物質(zhì)閾值較低，易氧化分解，生成含羰基類、醇類或低分子烴類風(fēng)味成分[32]，是肉制品風(fēng)味成分之一，脈沖鹵制在檸檬烯相對含量上較其他工藝高。飽和烷烴類物質(zhì)閾值較高，對風(fēng)味貢獻小，合成雜環(huán)化合物后具有致癌性[33]。傳統(tǒng)鹵制由于高溫長時間鹵制，飽和烷烴類物質(zhì)相對含量與種類高于另外3種工藝。

綜上，在香辛料特征風(fēng)味物質(zhì)上，真空鹵制與脈沖鹵制相對含量較高，湘味鹵制特征風(fēng)味物質(zhì)上脈沖鹵制相對含量最高。

3 結(jié)論

通過對脈沖鹵制、真空鹵制、微壓鹵制與傳統(tǒng)鹵制過程中的湘味鹵牛肉品質(zhì)和風(fēng)味變化研究可知，脈沖鹵制最適合湘味牛肉生產(chǎn)，其NaCl傳質(zhì)與色差L*值變化最快，鹵制所需的時間最短，產(chǎn)品的感官評分最高，質(zhì)構(gòu)特性良好，產(chǎn)品肌肉纖維保留完整，香料風(fēng)味成分保留率高，生產(chǎn)時間短，肌纖維間隙最完整，產(chǎn)品復(fù)原度高；真空鹵制與微壓鹵制也可用于湘味牛肉生產(chǎn)，但在最高感官評分點時，二者質(zhì)構(gòu)特性低于脈沖鹵制；烹煮損失率真空鹵制低于脈沖鹵制低于微壓鹵制；微觀結(jié)構(gòu)被破壞程度高于脈沖鹵制；湘味鹵制特征風(fēng)味物質(zhì)相對含量上低于脈沖鹵制。而傳統(tǒng)鹵制在特征風(fēng)味物質(zhì)相對含量、質(zhì)構(gòu)特性、烹煮損失率、NaCl傳質(zhì)均劣于另外3種工藝。脈沖鹵制用于湘味鹵牛肉生產(chǎn)中，能有效改善傳統(tǒng)鹵制弊端，提升鹵制效率與食用品質(zhì)，降低特征風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)與鹵制原輔料損失，提高出品率。