中式培根加工過程中食品品質變化規律研究

摘要：以豬五花肉為原料，采用干腌（鹽質量占肉質量2.7%）、18 d控溫-控濕風干工藝加工中式培根產品。通過對工藝過程中主要參數[產品pH、水分、鹽分、總氮、非蛋白氮、蛋白質水解指數、游離氨基酸（FAA）、TBARs值和脂質過氧化值（POV）]進行測定，分析工藝參數對中式培根品質變化規律的影響。結果表明，加工過程中鹽分極易滲入，脫水較快，最終產品中水分及鹽分含量分別為37.69%和5.75%。在風干成熟前期及中期隨著工藝溫度的升高（13～31 ℃），蛋白質水解程度迅速增強，FAA總量快速積累；風干成熟后期隨著溫度繼續升高（31～40 ℃），蛋白質水解強度開始減弱，FAA總量累積速度也有所下降，最終產品中FAA總量為11.43 g/100 g。POV和TBARs值在加工過程中表現出較大波動，但總體上表現為隨著溫度升高而升高，最終產品中POV和TBARs值分別為0.055 g/100 g和0.42 μg/g，均在安全限量范圍內。

關鍵詞：五花肉；干腌培根；蛋白質水解；脂質氧化

中圖分類號：S828；TS251 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1668-05

培根在西方國家是一種重要的傳統肉制品，因其獨特的煙熏風味深受廣大消費者的喜愛。但是，相比于干腌火腿、發酵香腸等其他傳統肉制品，目前在西方國家有關培根的科學研究還比較少。在我國的西南地區也有與西式培根類似的肉制品，稱作臘肉，如著名的湖南臘肉、四川臘肉、廣式臘肉等，其加工同樣也需要經過長期的煙熏成熟過程。我國關于臘肉的研究主要是其加工工藝及微生物方面，目的是通過研究對我國傳統臘肉的加工工藝進行改進，實現標準化工業化生產[1]。近幾年隨著人們對食品安全問題的日益關注，有大量研究表明肉制品經過煙熏后會產生大量的雜環芳烴（PAHs），這些雜環芳烴中很大一部分對人體具有致癌性，這就使得對傳統臘肉生產的工藝進行改進勢在必行。

肉制品品質的形成主要是通過其內部成分發生一系列復雜的物理及生化變化來實現的，在這些變化中蛋白質、脂質的水解和氧化是影響產品品質質量形成的重要因素，特別是對產品風味品質形成的影響。大量研究表明，蛋白質水解產生的小肽和游離氨基酸本身不僅是風味和滋味成分，而且還是其他風味化合物的前體物質，對揮發性芳香成分的構成有著重要的貢獻；脂質氧化產生的二次氧化產物醛、醇、酮、羧酸、酯等則是肉制品揮發性化合物的重要來源[2，3]。雖然人們認識到了蛋白質、脂質水解氧化對肉制品品質影響的重要性，并且也在傳統干腌火腿及發酵香腸中進行了研究，但是到目前為止關于臘肉加工過程中蛋白質、脂質變化規律的研究卻很少。

因此，本研究以豬五花肉為原料，采用干腌，控溫控濕風干成熟工藝來開發一種培根新產品，以提高其安全性，并分析了加工過程中蛋白質、脂質分解和氧化變化規律及工藝條件對培根新產品品質的影響，以便為后續工藝改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

從南京衛崗農貿市場購買新鮮豬五花肉，分割成大小及形狀均勻的15塊，每塊500 g。

0.25 mol/L亞鐵氰化鉀溶液、1 mol/L乙酸鋅溶液、硝酸溶液、10%三氯乙酸（m/V）、0.1 mol/L硫氰酸鉀標準溶液、0.1 mol/L硝酸銀標準溶液、硫酸鐵銨飽和溶液、硝基苯。

1.2 儀器

S210型pH計（梅特勒托利多公司），2300型KjeltecTM自動定氮儀（丹麥FOSS分析儀器公司），SPX-250型恒溫恒濕箱（上海博迅實業有限公司醫療設備廠），722型可見光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；XHF-1型高速分散機（上海金達生化儀器公司），64R型高速冷凍離心機（美國Beckman Coulter公司）。

1.3 方法

1.3.1 培根制作與取樣 按鹽質量占肉質量2.7%的用量取鹽，將其均勻涂抹于肉塊表面，4 ℃腌制3 d后轉入恒濕恒溫箱進行風干成熟，起始溫度13 ℃，相對濕度85%，期間每天升溫1.5 ℃、濕度下降0.5個百分點，18 d后取出即為成品。加工過程中在原料腌制前、腌制后、風干成熟第6天、風干成熟第12天、風干成熟第18 天5個工藝點取樣檢測，每個工藝點取3個平行樣，取樣后剔除脂肪、結締組織、肉皮，將肌肉部分真空包裝，放入-40 ℃冰箱保存備用。

1.3.2 水分含量 水分含量按GB/T 5009.3-2003直接干燥法測定。

1.3.3 失重率 失重率=[（A+B-C）/（A+B）]×100%，其中A為原料重量；B為用鹽重量；C為每階段結束樣品重量。

1.3.3 pH 稱取5.0 g肌肉，加入15 mL去離子水，用高速分散器打成勻漿，重復進行3次（5 000 r/min，20 s/次），室溫靜止15 min，用pH計測定懸浮液的pH。

1.3.4 鹽分含量 鹽分含量按GB/T 9695.8-2008的方法測定。

1.3.5 總氮（TN）及非蛋白氮（NPN）含量 取0.2 g肌肉，放入消化管中，加12 mL 98%的濃硫酸和一片消化石，420 ℃下消化1.5 h，冷卻至室溫，采用2300型KjeltecTM自動定氮儀測定總氮（TN）含量。非蛋白氮（NPN）參照趙改名等[4]的方法稍作修改。稱取5 g肌肉（精確到0.001 g），切碎，加入5倍體積預冷的10%三氯乙酸（TCA），高速分散器打成勻漿，重復進行3次（5 000 r/min， 每次20 s），4 ℃放置過夜。然后將勻漿液以5 000 r/min離心5 min，棄去沉淀，上清液用中速濾紙過濾到消化管中進行消化（方法同總氮的測定），冷卻至室溫，采用2300型KjeltecTM自動定氮儀測定。蛋白質水解指數按以下公式計算。

P.I.=NPN/TN×100%

1.3.6 游離氨基酸（FAA）總量 游離氨基酸總量測定采用茚三酮比色法[5]。

1.3.7 過氧化值（POV） 過氧化值按照GB/T 5009.37-2003的方法測定。

1.3.8 TBARs值 根據Jin等[6]的方法，稱肌肉5 g切碎， 加25 mL 20% TCA 和20 mL H2O， 在離心管中勻漿， 靜置1 h，轉入離心管，2 000 r/min離心10 min，過濾，用雙蒸水定容到50 mL，然后取2 mL濾液加2 mL TBA （0.02 mol/L），在沸水浴中反應20 min，取出用流動水冷卻5 min，用分光光度計測定532 nm處的吸光度。空白樣為25 mL 20%TCA用雙蒸水定容到50 mL， 然后取2 mL濾液加2 mL TBA。

1.4 統計與分析

用Microsoft Excel軟件進行數據整理，SAS 8.2軟件進行方差分析，不同處理組同一指標平均值之間采用鄧肯氏法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 培根加工過程中肌肉水分含量、pH和鹽分含量的變化

如表1所示，隨著加工過程的進行，培根產品中的水分含量由原料時的73.77%下降到終產品的37.69%，產品的劇烈失水主要發生在腌制后及風干成熟中期兩個階段，特別是腌制階段，這主要由于是腌制階段鹽的出水作用造成了水分的大量流失。最終培根產品中水分含量（37.69%）大大低于其他類型干腌肉制品[7]。

pH隨加工過程的進行逐漸增大，但變化幅度不大，從培根原料階段的5.39上升到最終產品的6.37，且在整個加工過程中，與原料階段相比，除了在風干成熟第12天、第18天差異顯著外，其他各階段均不顯著。

從腌制開始到成熟結束整個加工過程，培根產品中鹽分含量隨著加工時間的延長也呈逐漸增大的趨勢， 但各階段間差異不顯著， 最終產品中鹽分含量為5.75%，遠低于其他干腌肉制品中鹽分含量[8]。鹽分含量與產品中水分含量存在著極顯著的負相關性（r=-0.96，P<0.01），這表明加工過程中鹽分含量的上升主要是由產品失水引起。

2.2 培根加工過程中蛋白質水解及游離氨基酸含量的變化

由圖1可知，TN含量在培根加工過程中逐漸降低，其中與原料相比，在腌制階段顯著降低（P<0.05），風干成熟過程降低不顯著。這可能是由于在腌制階段有大量的水溶性含氮化合物隨水分流失，從而造成產品中TN含量的顯著下降。

與TN相似，NPN在培根腌制階段也有所降低，但降低不顯著，這主要是由于在低溫腌制階段蛋白質水解比較弱，生成的NPN少，因水分流失造成的NPN含量的降低也就不顯著。從風干成熟開始到成熟第12天這一階段隨著溫度的升高，NPN的含量顯著升高（P<0.05），表明在這一階段蛋白質水解比較強烈。但是從風干成熟第12天開始到風干成熟第18天，NPN含量又顯著降低（P<0.05），可能是由于這一階段大量游離氨基酸與其他物質反應生成了揮發性風味化合物，從而造成了非蛋白氮含量的減少。

FAA總量在整個培根加工過程中持續上升，從原料到風干成熟第12天這一階段顯著增加（P<0.05），此后一直到風干成熟第18天增加比較緩慢，最終產品中FAA總量為11.43 g/100 g。在成熟后期FAA總量增加不顯著，這主要是由于在這一階段雖然蛋白質仍在繼續水解產生FAA，但是此時FAA在高溫作用下會進一步降解或與肌肉中其他物質反應產生風味化合物。

蛋白質水解指數（P.I.）主要用來評價蛋白質的降解程度。相關性分析結果表明，蛋白質與NPN（y=5.600 9x-1.702 4，R2=0.980）、溫度（y=0.315 5x+4.896 1，R2=0.880）和鹽分（y=1.959 6x-2.533 6，R2=0.800）變化均呈線性正相關。蛋白質水解指數在風干成熟后期明顯降低，說明此時蛋白質的整體水解強度減弱，但此時FAA總量仍在緩慢增加，表明在這一階段的蛋白質水解主要是由小肽降解生成FAA。

2.3 培根加工過程中脂質氧化變化

2.3.1 培根加工過程中POV變化 由圖2可以看出，過氧化值（POV）在整個培根加工過程中有兩次達到峰值，分別為風干成熟第6天和風干成熟第18天。在風干成熟第6天時POV出現峰值，這主要是由氫過氧化物（HPODs）的本質所決定，HPODs是脂質的初級氧化產物，本身很不穩定，會進一步被氧化生成醛、醇、酮、酯等揮發性化合物。然而從風干成熟第12天開始到風干成熟結束POV急劇增加，并且在成熟結束達到整個加工過程的最大值（0.055 g/100 g），但此最大值仍遠低于國標腌臘肉制品衛生標準（GB 2730-2005）規定的≤0.5 g/100 g的過氧化值標準。關于這一現象，其原因還未探明，仍需繼續研究。在風干成熟第18天工藝時間的基礎上可以適當縮短風干成熟時間來降低產品中的POV。

2.3.2 培根加工過程中TBARs變化 圖3結果表明，與原料相比，培根TBARs值在腌制階段顯著升高（P<0.05），表明以丙二醛為主體的醛類物質在低溫（4 ℃）條件下也能生成，之后到風干成熟第6 天顯著降低（P<0.05），說明在這一階段脂質氧化主要是以初級氧化為主，氫過氧化物、醛類等二次氧化產物的生成量小于其進一步分解或與其他物質反應的消耗量。從風干成熟第6天開始，TBARs值又開始顯著上升（P<0.05），一直到風干成熟第18天加工結束，達到整個加工過程最大值0.42 μg/g。結合POV的變化結果表明，從風干成熟第6天開始，肌肉脂質的氧化主要是以二次氧化為主，產品的風味主要是在風干成熟的中后期（風干成熟第6天至第18天）階段產生。另外，該結果也表明高溫能促進脂質氧化形成風味，這與章建浩等[9]對金華火腿現代工藝進行研究得出的結果相一致。

3 討論

3.1 工藝條件對培根水分含量、pH和鹽分含量的影響

相比其他干腌肉制品，如干腌火腿、腌loin等，干腌培根的加工時間要短，然而其失水卻很嚴重，最終產品的水分含量低于干腌火腿等其他干腌肉制品，這主要是由干腌培根原料肉本身的特性所決定，與干腌火腿、loin、lacon等干腌肉制品相比，培根的形狀比較小，厚度較薄，比表面積相對較大，且結締組織又很少，沒有很多被皮的覆蓋保護，加工時間較其他干腌肉制品短，但在環境溫度較高的情況下，水分散失很嚴重，產品口感較差。因此，需要進一步在產品的保水性上多做研究，進一步改進工藝。

出于對消費者健康的考慮，低鹽肉制品是目前消費者所需求的產品，在干腌肉制品方面，研究者通過降低腌制用鹽量來降低最終產品的鹽分含量，曾弢等[10]在金華火腿現代工藝研究中通過降低腌制用鹽量使最終產品中的鹽分含量從傳統金華火腿的10%以上降低到6.31%。干腌肉制品最終產品中的鹽分含量主要是由腌制用鹽量及產品失水所決定，本研究雖然采用了較低的腌制用鹽量（鹽質量占肉質量的2.7%），但是由于加工過程中產品失水較多，最終產品的鹽分含量還是達到了5.75%。

3.2 工藝條件對蛋白質變化的影響

肌肉中蛋白質水解主要是在肌肉中蛋白酶的作用下發生，組織蛋白酶是肌肉中水解蛋白質的重要酶，趙改名等[11]研究發現，組織蛋白酶B和L在金華火腿整個加工過程中都保持著一定的催化活性，并且在4～40 ℃范圍內其活性與溫度成正相關。在本研究中，從原料到風干成熟第12天這一階段的工藝溫度正好在此范圍內，因此在這個階段隨著工藝溫度的升高蛋白質水解指數逐漸增大。本研究結果也表明，在這一階段溫度與蛋白水解指數呈顯著正相關（y=0.315 5x+4.896 1，R2=0.880）。從風干成熟第12天開始到成熟結束，雖然溫度繼續從31 ℃升高到40 ℃，但此時蛋白質水解指數卻在顯著下降，這主要是由于蛋白質水解產生的非蛋白氮類化合物，尤其是FAA在高溫條件下會被進一步降解，或與其他物質反應而快速減少有關，如Strecker降解、Maillard反應等。另外，Zhao等[12]表明干腌火腿中蛋白水解相關的酶，例如二肽酶（DPPs）、氨肽酶等其活力均隨溫度升高而增大。這些結果表明提高風干成熟溫度可以加快蛋白質水解，促進風味化合物的形成。

本研究結果表明，從腌制開始到風干成熟第12天，中式培根肌肉中鹽分含量的變化與蛋白質水解指數呈線性正相關（y=1.959 6x-2.533 6，R2=0.800），這表明低濃度鹽含量（≤5.67%）對肌肉中內源蛋白酶活力的抑制作用比較小，甚至有可能沒有抑制作用，因此，中式培根加工過程中影響蛋白質水解的主要因素是加工溫度。

3.3 工藝條件對脂質氧化的影響

肌肉中脂質的氧化主要包括自動氧化和酶促氧化，因此影響其氧化的因素也有很多，既有肌肉內部因素的影響，如肌肉中的脂肪氧合酶、血紅素、過氧化氫酶、金屬離子等，也有外部因素的影響，主要是工藝條件的影響。在工藝條件因素中溫度是其最主要影響因素，高溫能夠促進脂質氧化，加快揮發性化合物的形成，這體現在中后期的高溫風干成熟過程中TBARs值顯著增加。但是，如果在此基礎上繼續升高溫度，進行風干成熟，這些醛類化合物就可能會進一步轉化為其他化合物，從而降低氧化指標TBARs值。章建浩等[9]在金華火腿加工的后期進行強化高溫成熟處理，發現通過強化高溫成熟處理不僅能加快揮發性風味化合物的形成，而且也能降低最終產品的POV值以及TBARs值。

除了溫度這一影響脂質氧化的主要因素外，在本研究中鹽分也是一個比較重要的因素，許多研究表明低濃度鹽分對脂質氧化有一定促進作用，高濃度鹽分對脂質氧化有抑制作用，Rhee等[13]提出在豬肉中低于2%的鹽分對脂質氧化有促進作用，高于2%則抑制脂質的氧化。本研究結果表明，腌制過程中POV及TBARs值的明顯增大可能與鹽分的促進氧化作用有關，但是到腌制結束肌肉中的鹽分含量就達到了5.30%，這說明在接下來的中式培根風干成熟過程中，鹽分對脂質氧化的影響可能主要表現為抑制作用。

4 結論

利用五花肉做原料加工干腌培根，加工過程中水分極易散失，因此，加工過程中控制產品水分過度散失是下一步進行工藝改進要考慮的問題。蛋白質在整個加工過程中都在水解，產生FAA。脂質在加工前期主要是一次氧化形成氫過氧化物，在風干成熟中后期主要發生二次氧化，形成大量揮發性化合物。提高風干成熟溫度，能夠加快肌肉中蛋白質、脂質的水解氧化，特別是在成熟后期升高溫度能夠促進產品風味的形成，并且還可能降低最終產品的氧化指標，提高其質量安全性。低鹽腌制不僅有利于肌肉中蛋白質水解，而且也能促進脂質氧化形成風味，滿足消費者對低鹽營養、健康食品的需求。

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