超高壓腌制對(duì)烤制豬肉品質(zhì)的影響

王 琳，冉佩靈，熊雙麗 ，李安林

（1.西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621010；2.四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，四川成都 610100）

燒烤是人類最古老的食品烹飪加工方式，即直接將肉制品放置于高溫的環(huán)境下烘烤至表面變?yōu)榻瘘S色，形成外焦里嫩的獨(dú)特口味?？救馐悄壳安惋嬓袠I(yè)中深受消費(fèi)者歡迎的一大類美食，但目前關(guān)于此類食品加工工藝對(duì)產(chǎn)品感官、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)和安全等品質(zhì)影響的研究被忽視，危害物質(zhì)的產(chǎn)生與控制機(jī)理仍需進(jìn)一步深入研究。與烤肉品質(zhì)密切相關(guān)的風(fēng)味、嫩度、多汁性、過氧化值和丙二醛含量等因素，受原料、預(yù)處理、腌制和烤制等因素的影響[1?2]。腌制劑種類、腌制方式和時(shí)間等影響腌制肉制品的傳質(zhì)速率、嫩度、色澤、保水性和質(zhì)構(gòu)等[3?4]。

食品超高壓技術(shù)（ultra-high pressure,UHP），指在密閉的超高壓容器內(nèi)，用水作為介質(zhì)對(duì)軟包裝食品等物料施以400～600 MPa 的壓力或者是用高級(jí)液壓油施加以100～1000 MPa 壓力的一種新型處理技術(shù)[5]。自1990 年日本首次生產(chǎn)超高壓果醬食品以來，超高壓技術(shù)在食品加工領(lǐng)域中的應(yīng)用原理與范圍便備受關(guān)注。由于超高壓技術(shù)可以破壞分子中部分氫鍵和二硫鍵等非共價(jià)鍵，引起食品中的酶、蛋白質(zhì)、淀粉等生物分子構(gòu)型發(fā)生變化[6?7]，具有殺菌保鮮[8]、嫩化肉和改善肉制品質(zhì)構(gòu)特性的作用[9]。日本的Fujichiku 公司將腌熏豬肉切片真空包裝后放在常溫、300 MPa 的壓力條件下高壓處理2 h，經(jīng)高壓處理后能夠明顯加快腌制速度[10]。另有研究表明，經(jīng)過超高壓處理后，豬肉擁有類似火腿般的獨(dú)特口感，牛腿肉擁有脊肉般的柔軟效果[11]。

目前，關(guān)于超高壓技術(shù)用于預(yù)調(diào)理豬肉腌制的報(bào)道較少，本文以豬肋條肉為原料，通過研究超高壓對(duì)腌制五花肉烤制后感官、過氧化值、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味等的影響，并優(yōu)化超高壓腌制工藝，與常溫常壓和低溫常壓腌制進(jìn)行比較，以期為高壓技術(shù)在預(yù)調(diào)理肉制品和烤肉制品中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬五花肉 選用同品種、同批次、相同部位、肥瘦均勻的豬五花肉，肥肉與瘦肉的比例約為1:1，四川省綿陽(yáng)市涪城區(qū)青義鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；雞精四川國(guó)莎實(shí)業(yè)有限公司；食鹽 中鹽東興鹽化股份有限公司；辣椒、花椒、孜然 四川晨鑫食品有限公司；橄欖油 上海嘉里食品工業(yè)有限公司；十三香 駐馬店市王守義十三香調(diào)味品集團(tuán)有限公司；大豆分離蛋白 臨沂山松生物制品有限公司；大蒜 青義鎮(zhèn)市售獨(dú)頭蒜；冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、石油醚（沸程為30～60 ℃）、無水硫酸鈉、可溶性淀粉、三氯乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、硫代巴比妥酸成都市科隆化學(xué)品有限公司。

M1-205A 型美的微波爐 廣東美的廚房電器制造有限公司；DZ400-DZ（2L）型真空封裝機(jī) 成都瑞昌儀器制造有限公司；UV5800PC 型紫外可見分光光度計(jì) 上海市元析儀器有限公司；HPP.L2-800/1型高壓設(shè)備 天津華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；TA.XT plus 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；PEN3 型電子鼻 德國(guó)AIRSENSE 公司；YH-36型遠(yuǎn)紅外食品烤爐 成都瑞昌儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 豬肉預(yù)處理 選用同品種、同批次、相同部位、肥瘦均勻的豬五花肉，肥肉與瘦肉的比例約為1:1。宰殺冷卻，冷凍5 h 后用切片機(jī)切成3 mm 的肉片，分裝為100 g/份，真空包裝后儲(chǔ)存在?18 ℃的冷凍室內(nèi)。使用前置于微波爐解凍，并去血水。

1.2.2.2 豬肉腌制 經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)得出烤肉腌制劑的適宜配方：雞精0.3%、食用鹽1.1%、橄欖油9.0%、辣椒粉3.5%、花椒粉0.5%、十三香1.0%、孜然粉0.2%、大豆分離蛋白1.5%、大蒜5.0%。

超高壓腌制處理：解凍后豬肉涂抹上腌制劑，裝于真空袋抽真空，對(duì)豬肉進(jìn)行腌制處理。加壓時(shí)升壓速度為50 MPa/s，卸壓速度為100 MPa/s；腌制壓力100 MPa，保壓時(shí)間10 min，腌制溫度15 ℃。

1.2.2.3 豬肉烤制 在烤盤上鋪一張烤紙，將腌制后豬肉平整鋪在烤紙上。烤箱上下火預(yù)熱到180 ℃后烤制8 min。

1.2.3 腌制工藝單因素實(shí)驗(yàn) 在腌制壓力為100 MPa，保壓時(shí)間為10 min，腌制溫度為15 ℃的條件下，考察超高壓腌制壓力（100、200、300、400、500 MPa）、保壓時(shí)間（10、20、30、40、50 min）、腌制溫度（15、25、35、45、55 ℃）等因素對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)、丙二醛含量、過氧化值的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken 設(shè)計(jì)原理[12]，以腌制壓力（A）、腌制溫度（B）、保壓時(shí)間（C）為考察指標(biāo)，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化超高壓腌制豬肉條件，試驗(yàn)因素水平如表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平Table 1 Response surface experimental factors and levels

1.2.5 不同腌制方式對(duì)烤制豬肉品質(zhì)的影響 超高壓腌制：采用1.2.4 實(shí)驗(yàn)所得超高壓最優(yōu)工藝進(jìn)行腌制；常溫常壓腌制：常溫常壓（25 ℃）條件腌制30 min；低溫常壓腌制：參考李新等[13]的條件稍作修改，溫度4 ℃，腌制30 min。

1.2.6 烤肉感官評(píng)價(jià) 邀請(qǐng)10 名具有食品專業(yè)相關(guān)知識(shí)和相關(guān)培訓(xùn)的同學(xué)組成感官評(píng)價(jià)小組。確保每次評(píng)價(jià)中有合適的時(shí)間間隔和獨(dú)立安靜的評(píng)價(jià)環(huán)境，每品評(píng)一個(gè)樣品應(yīng)漱口。根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，參考GB 2726-2016 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 熟肉制品》[14?15]按照感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表2 對(duì)烤肉進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表2 烤肉感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與細(xì)則Table 2 Criteria and detailed rules for sensory evaluation of roasted meat

1.2.7 過氧化值和丙二醛含量測(cè)定 過氧化值測(cè)定采用GB 5009.227-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測(cè)定》的直接滴定法進(jìn)行測(cè)定[16]。

丙二醛含量測(cè)定采用GB 5009.181-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中丙二醛的測(cè)定》的分光光度法進(jìn)行測(cè)定[17]。

1.2.8 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 取烤肉，選擇平整部分，去除表面調(diào)料等雜物。采用Kuttappan 等[18]的方法略作修改，探頭A/MORS，設(shè)定測(cè)試模式：壓縮、測(cè)前速度：0.5 mm/s、測(cè)中速度：0.5 mm/s、測(cè)后速度：10.00 mm/s。目標(biāo)模式：位移。位移：1.50 mm，觸發(fā)力：5.0 g。

1.2.9 電子鼻風(fēng)味分析 采用岳玲等[19]的方法略作修改，將樣品剁碎，取1.0 g 均勻的樣品于15 mL 頂空進(jìn)樣瓶中，封口，冷凍24 h 后，于常溫平衡30 min后，采取頂空吸氣法進(jìn)行電子鼻檢測(cè)分析，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。分別測(cè)定超高壓腌制、常溫常壓腌制、低溫常壓腌制三種腌制方式的烤肉樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

檢測(cè)條件：樣品測(cè)定間隔1 s，清洗時(shí)間60 s，歸零時(shí)間10 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s，分析采樣時(shí)間70 s，進(jìn)樣流量400 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)每組重復(fù)6 次，其余每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。利用Microsoft Excel 2016（微軟公司）、SPSS 17.0（SPSS 公司）、Design-Expert 8.0.6（Stat-Ease 公司）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析；電子鼻數(shù)據(jù)采用Winmuster 軟件（德國(guó)Airsense 公司）進(jìn)行主成分分析；采用Origin2021 軟件（OriginLab 公司）繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 超高壓腌制壓力對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)和脂肪氧化的影響 由圖1a 可知，當(dāng)壓力增大時(shí)，感官評(píng)分先增加后降低，感官評(píng)分在200 MPa 達(dá)到最佳。該結(jié)果與王元等[20]報(bào)道的結(jié)果相同，可能是由于200 MPa 的處理能夠提高烤肉嫩度，使烤肉口感因?yàn)閴毫υ龃蠖兊密浤郏?dāng)壓力繼續(xù)增加時(shí)，可能由于壓力過高而引起肌球蛋白絲的凝結(jié)及蛋白質(zhì)變性、分解[21?22]，組織松散，口感下降。

圖1 壓力對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)及脂肪氧化的影響Fig.1 Effects of pressure on the sensory evaluation and fat oxidation of roasted pork

由圖1b 可知，烤肉過氧化值在300 MPa 最低，可能是因?yàn)槌邏耗芤种浦狙鹾厦富钚?，從而降低過氧化值[23]。當(dāng)壓力過高時(shí)過氧化值增加，在400 MPa 時(shí)達(dá)到峰值，這可能與膜的破壞有關(guān)[24]?？救獾谋┖吭?00～400 MPa 范圍內(nèi)呈升高趨勢(shì)，可能是由于高壓使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，金屬離子被釋放出來，導(dǎo)致脂肪氧化的速度增加[25]。當(dāng)壓力過高時(shí)，丙二醛含量降低，可能與變性蛋白的協(xié)同作用有關(guān)[26]。綜合考慮能源節(jié)約，選擇100、200、300 MPa作為響應(yīng)面設(shè)計(jì)水平。

2.1.2 超高壓腌制時(shí)間對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)和脂肪氧化的影響 由圖2a 可知，烤肉的感官評(píng)分在10 min 時(shí)達(dá)到最高，在50 min 時(shí)最低，這與張守勤等[27]的研究結(jié)果類似，可能是因?yàn)楸簳r(shí)間過長(zhǎng)使肉纖維狀態(tài)逐漸模糊，對(duì)烤肉色澤影響較大，導(dǎo)致感官評(píng)分低。圖2b 結(jié)果顯示，烤肉過氧化值在20 min時(shí)達(dá)到最低值，在40 min 時(shí)達(dá)到最高值。丙二醛含量在30 min 時(shí)達(dá)到最低，40 min 時(shí)達(dá)到最高，呈現(xiàn)不規(guī)律變化的原因，需要進(jìn)一步研究。因此綜合考慮后，選擇10、20、30 min 作為響應(yīng)面設(shè)計(jì)水平。

圖2 保壓時(shí)間對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)及脂肪氧化的影響Fig.2 Effects of holding pressure time on sensory evaluation and fat oxidation of roasted pork

2.1.3 超高壓腌制溫度對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)和脂肪氧化的影響 由圖3a 可知，烤肉的感官評(píng)分在超高壓腌制溫度15 ℃時(shí)達(dá)到最高分，在55 ℃時(shí)達(dá)到最低?？赡苁且?yàn)榻Y(jié)締組織會(huì)在40～60 ℃之間變性，這種蛋白質(zhì)的變性會(huì)導(dǎo)致剪切力增大[28]，從而嫩度下降。由圖3b 可知，溫度升高，過氧化值增加。在加熱條件下，烤肉過氧化值增加，溫度的升高也加速過氧化物的分解[24]，并且過氧化物在低溫下不會(huì)完全分解，形成的產(chǎn)物可能進(jìn)一步增加過氧化值[29]?？救獾谋┖侩S溫度升高而逐漸增加?？赡苁怯捎诩訜崽幚泶龠M(jìn)鐵蛋白中鐵離子釋放從而催化肌肉氧化[30]。綜合考慮后，選擇15、25、35 ℃作為響應(yīng)面設(shè)計(jì)水平。

圖3 溫度對(duì)烤制豬肉感官評(píng)價(jià)及脂肪氧化的影響Fig.3 Effects of temperature on sensory evaluation and fat oxidation of roasted pork

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 設(shè)計(jì)與結(jié)果 根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以腌制壓力（A）、溫度（B）、時(shí)間（C）為自變量，以感官評(píng)分（Y）作為響應(yīng)值，采用Box-Benhnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)水平和結(jié)果如表3 所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiment

Design-Expert 8.0.6 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，方差分析結(jié)果如表4，模型的F值為95.56，P<0.01，極顯著，說明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[31]。失擬項(xiàng)F值為0.12，P=0.9442>0.05，表現(xiàn)為不顯著，即方程的擬合度較好。決定系數(shù)R2=0.9912，校正決定系數(shù)R2adj=0.9815，說明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可用來進(jìn)行烤肉感官評(píng)分的預(yù)測(cè)[32]?；貧w方程：

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Results of ANOVA

2.2.2 各因素交互作用分析 圖4 為超高壓壓力和溫度交互作用對(duì)烤肉感官的影響，逐漸升高超高壓溫度，感官評(píng)分隨壓力增加一直呈先上升后減小的趨勢(shì)，且溫度越高時(shí)，感官評(píng)分隨壓力的增加，降低的趨勢(shì)更明顯；逐漸增加壓力，感官評(píng)分隨溫度的增加，先有上升趨勢(shì)，但不明顯，而后下降趨勢(shì)明顯。從等高線的形狀和疏密程度可知，壓力對(duì)感官評(píng)分的影響大于溫度對(duì)感官評(píng)分的影響，兩者交互作用顯著。

圖4 壓力和溫度響應(yīng)曲面圖Fig.4 Response surface graph of pressure and temperature

圖5 表示了超高壓時(shí)間和壓力的交互作用對(duì)烤肉感官品質(zhì)的影響。逐漸增加壓力，感官評(píng)分隨時(shí)間增加趨于平緩；逐漸增加超高壓時(shí)間，烤肉感官評(píng)分隨著壓力的增加，一直處于先增加后減小的趨勢(shì)。從等高線的形狀和疏密程度可知，壓力對(duì)感官評(píng)分的影響大于時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響，與方差分析結(jié)果一致。

圖5 壓力和時(shí)間響應(yīng)曲面圖Fig.5 Response surface graph of pressure and time

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn) 根據(jù)響應(yīng)面軟件分析，確定超高壓最佳工藝參數(shù)壓力180.10 MPa，溫度15.00 ℃，超高壓腌制時(shí)間30.00 min，此條件下烤肉感官評(píng)分92.39?？紤]到實(shí)際操作可行性，修正參數(shù)后，超高壓最佳工藝參數(shù)：壓力180 MPa，溫度15 ℃，腌制時(shí)間30 min，得到感官評(píng)分92.59 與預(yù)測(cè)值基本一致，說明運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化超高壓腌制烤肉的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可行。

2.3 不同腌制方式對(duì)烤制豬肉品質(zhì)的影響

由圖6a 中可得，超高壓腌制烤肉的感官評(píng)分最高，分別比低溫常壓腌制烤肉和常溫常壓腌制烤肉的感官評(píng)分提高了9.52%、10.84%，其中，常溫常壓腌制的烤肉感官總得分最低。可能是因?yàn)榭救饨?jīng)過超高壓腌制后，分子結(jié)構(gòu)被破壞，烤肉肉質(zhì)更嫩[33]。低溫常壓腌制的烤肉感官評(píng)分略高于常溫常壓腌制，無差異顯著性（P>0.05）。

由圖6b 可知，經(jīng)過超高壓腌制烤肉的硬度與咀嚼性是三種處理方式中最低的，超高壓腌制烤肉的硬度分別比常溫常壓腌制和低溫常壓腌制的烤肉降低了25.31%和18.54%，咀嚼性分別降低了14.92%和6.81%?？赡苁怯捎趬毫κ关i肉中肌肉纖維和蛋白質(zhì)的結(jié)合發(fā)生解離[34]，性質(zhì)發(fā)生變化，同時(shí)導(dǎo)致肌纖維碎片化最終造成硬度下降。

圖6 三種腌制方式對(duì)烤制豬肉品質(zhì)的影響Fig.6 Effects of three curing methods on the quality of roasted pork

由圖6c 可得，三種腌制方法中，超高壓腌制烤肉的丙二醛含量和過氧化值均為最低，丙二醛含量分別比常溫常壓和低溫常壓降低41.90%和4.48%，過氧化值分別降低21.29%和9.89%，其中，常溫常壓腌制的過氧化值和丙二醛含量均為最高。可能是因?yàn)榭救庵械倪^氧化物被高壓破壞，所以會(huì)對(duì)脂肪氧化形成抑制，因此過氧化值和丙二醛含量相較于常溫常壓處理更低[30]。

2.4 不同腌制方式對(duì)烤肉揮發(fā)性物質(zhì)的影響

從圖7 可以得到，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累積貢獻(xiàn)率99.36%大于85%，說明PC1和PC2 已經(jīng)包含很大信息量，能反映樣品整體信息。其中第一主成分（橫坐標(biāo)）貢獻(xiàn)率是97.43%，所以樣品的主要差異都是體現(xiàn)在第一主成分上。超高壓腌制和常溫常壓腌制的烤肉部分區(qū)域發(fā)生重疊，說明這兩種腌制方式在氣味有相似之處，而低溫常壓腌制的圖像與超高壓腌制及常溫常壓腌制的圖像之間沒有交叉重疊[35]，說明低溫腌制風(fēng)味與其他兩種腌制方式有差異。低溫腌制與超高壓腌制在電子鼻區(qū)分的主成分分析圖上位置分離比較大，所以整體風(fēng)味信息兩者差別較大[36]，而常溫腌制與低溫腌制在主成分分析圖上位置接近，因此差別相對(duì)較小，具體成分變化有待進(jìn)一步研究分析。

圖7 三種腌制方式電子鼻數(shù)據(jù)主成分分析圖Fig.7 Principal component analysis diagram of electronic nose data for three curing methods

3 結(jié)論

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化得到的最佳腌制豬肉條件為壓力180 MPa，溫度15 ℃，腌制時(shí)間30 min。超高壓腌制烤肉比低溫常壓腌制烤肉和常溫常壓腌制烤肉的感官評(píng)分分別提高了9.52%、10.84%。超高壓腌制的烤肉硬度比常溫常壓腌制和低溫常壓腌制的烤肉的硬度分別降低了25.31%和18.54%，咀嚼性分別降低了14.92%和6.81%。超高壓腌制烤肉比低溫常壓腌制烤肉和常溫常壓腌制烤肉的丙二醛含量分別降低了4.48%和41.90%。超高壓腌制烤肉與低溫常壓、常溫常壓比較，過氧化值分別降低了9.89%和21.29%。結(jié)合電子鼻檢測(cè)的PCA 分析圖發(fā)現(xiàn)，低溫腌制烤肉與超高壓、常溫常壓腌制烤肉可以較好地用電子鼻進(jìn)行區(qū)分。綜合以上的分析，可以認(rèn)為超高壓腌制的烤肉優(yōu)于常溫常壓腌制的烤肉和低溫常壓腌制的烤肉，而低溫常壓腌制的烤肉又優(yōu)于常溫常壓腌制的烤肉。