無磷鈉鹽對冷凍調理牛排品質的影響

李雪蕊，李 聰，徐寶才，4，*

（1.江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；2.肉品加工與質量控制國家重點實驗室，江蘇 南京 211806；3.江蘇雨潤肉類產業集團有限公司，江蘇 南京 211806；4.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京 210095）

無磷鈉鹽對冷凍調理牛排品質的影響

李雪蕊1，2，李 聰2，3，徐寶才2，3，4，*

（1.江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；2.肉品加工與質量控制國家重點實驗室，江蘇 南京 211806；3.江蘇雨潤肉類產業集團有限公司，江蘇 南京 211806；4.江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京 210095）

為提高牛肉保水性和嫩度，減少磷酸鹽的使用，降低冷凍調理牛排中的磷含量，研究無磷添加劑替代磷酸鹽在牛排中的使用。以蒸煮損失率、剪切力和色澤為指標，通過單因素試驗分析檸檬酸鈉、NaCl、Na2CO3、NaHCO3對牛肉品質的影響，在單因素基礎上進行正交試驗，確定4 種無磷保水劑復合作用的最佳配比和用量。結果表明：檸檬酸鈉、NaCl、Na2CO3、NaHCO34 種鈉鹽均可顯著提高牛排保水性和嫩度，添加量分別為0.5%、2.5%、0.4%和0.6%時，牛肉保水性最好，與對照組相比提高了15.14%，對剪切力沒有影響。

牛排；無磷鈉鹽；保水性；嫩度

李雪蕊， 李聰， 徐寶才. 無磷鈉鹽對冷凍調理牛排品質的影響［J］. 肉類研究， 2016， 30（10）： 18-22. DOI：10.15922/j.cnki. rlyj.2016.10.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

LI Xuerui， LI Cong， XU Baocai. Effects of non-phosphate sodium salts to the quality of frozen prepared steaks［J］. Meat Research，2016， 30（10）： 18-22. （in Chinese with English abstract） DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.10.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

嫩度和多汁性是對肉制品感官評價和消費者接受程度的一個重要指標，與肉制品的保水性聯系緊密。牛肉的品質，尤其是與感官特性有關的嫩度和多汁性極易出現變化，肉品工業中采取了很多措施來減少這種不利的影響［1］，其中之一就是保水劑的使用。磷酸鹽是肉制品中廣泛使用的保水劑，使肉制品中pH值升高，進而可以提高保水性、色澤穩定性和風味，然而磷的過量攝入對人體健康有害，目前由于飼料等因素導致市場上原料肉中磷的殘留量偏高，增加了肉制品中的含磷量［2］，在追求天然健康產品的需求下，降低肉制品中磷含量日漸成為肉制品生產商需要解決的問題。

國內外研究者已經研究了用大豆蛋白［3-5］、卡拉膠［6-8］、海藻酸鈉［9］、變性淀粉［10-11］、酪蛋白酸鈉［12］、檸檬酸鈉［13-14］、NaHCO3、NaCl［15-17］等來替代磷酸鹽，達到提高肉制品保水性、黏結力，改善嫩度、風味的作用，并取得了一定的成果，但是對無磷鈉鹽單獨、復配作用的研究還較少。

因此，本實驗研究了檸檬酸鈉、NaCl、Na2CO3和NaHCO3作為無磷保水劑對于牛排保水性和品質的影響，為食品工業中替代復合磷酸鹽提供一種新選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛小黃瓜條（生產日期為2016年1月，產地為烏拉圭） 江蘇雨潤股份有限公司。

Na2CO3、NaHCO3南京甘汁園糖業有限公司；食鹽 江蘇井神鹽化股份有限公司；檸檬酸鈉 連云港友進食品添加劑技術開發有限公司；KCl（分析純）上海凌峰化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

WS20-30鹽水注射機、VT50真空滾揉機 瑞士Suhner AG公司；DZ-400/2S真空包裝機 山東小康機械有限公司；TA.XT.Plus物性儀 英國SMS公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；testo105食品溫度計 德國Testo公司；CR-400色差儀 日本尼卡美能達公司；JINGHRI電子天平 上海菁海儀器有限公司；Seven Easy酸度計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牛排的制作流程

操作要點：修整時剔除脂肪、肌膜和結締組織，將牛肉黃瓜條去掉兩端，修整為1 kg左右的柱形。稱取注射前后牛肉質量，使鹽水注射率為原料肉質量的20%，注射率不足時，在滾揉機中添加少量鹽水補充。滾揉腌制溫度為0～4 ℃，真空度＜-0.7 bar，滾揉20 min暫停10 min，轉速20 r/min，滾揉時長2 h。

1.3.2 單獨添加不同保水劑對速凍牛排的保水效果

根據預實驗結果，在牛肉中分別注射檸檬酸鈉、氯化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉作為單因素，研究不同鈉鹽對速凍牛排的保水效果。4 種保水劑添加水平分別設置為（質量分數）：氯化鈉0、1%、2%、3%、4%、5%；碳酸鈉0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%；碳酸氫鈉0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%；檸檬酸鈉0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%。

1.3.3 復配無磷保水劑對速凍牛排的保水效果

根據單因素試驗結果，以檸檬酸鈉、NaCl、Na2CO3和NaHCO3為因素，每個因素設置3 個水平，做四因素三水平的正交試驗，以蒸煮損失和壓榨損失為指標，確定4 種無磷添加劑的最佳用量。

表1 正交試驗因素水平設計表Table 1 Levels of factors used in the orthogonal array design

1.3.4 驗證實驗

由正交試驗得出的最優結果作為處理組，注射相同量的水作為對照組，驗證保水劑的保水效果。

1.4 指標測定

1.4.1 pH值

按照GB/T 9695.5—2008 《肉與肉制品 pH的測定》所描述的方法進行測定。

1.4.2 蒸煮損失率的測定

取解凍后的樣品，放入蒸煮袋中，（85±2）℃準確稱量蒸煮前后牛排的質量，按照式（1）計算蒸煮損失率［18］。

式中：m1為蒸煮前牛排質量/g；m2為蒸煮后牛排質量/g。

1.4.3 壓榨損失

采用賈小翠等［19］方法改進的加壓濾紙法測定，將牛排切成（10±1） g大小，肉樣在35 kg壓力條件下保持5 min，準確稱量肉樣加壓前后的質量，按照式（2）計算壓榨損失。

式中：m3為加壓前牛排質量/g；m4為加壓后牛排質量/g。

1.4.4 剪切力

按照Pivotto等［20］描述的方法并作修改后測定。沿著肌肉纖維的方向切1 cm×1 cm×1 cm的小塊，用HDP/BS刀具沿肌纖維縱向切割，用物性儀測定剪切力值。測量參數為：測試前速率1.50 mm/s，測試中速率1.50 mm/s，測試后速率10.00 mm/s，觸發力10 g，每秒采集數據200 個，單位以牛頓（N）表示。每個樣品測7 次平行。

1.4.5 色差

牛肉解凍后用濾紙吸取表面水分，用CR400色差儀測定牛肉表層顏色。儀器測定前用白板校準，D65光源（10°），8 mm測量區域，測定結果用CIE L*（明度）、a*（紅/綠）、b*（黃/藍）表示，每個樣品測4 個觀測點的均值。

1.5 數據處理

用Excel和SPSS 19.0對數據進行統計和方差分析，數據以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 鈉鹽單因素試驗結果與分析

2.1.1 鈉鹽對牛肉保水性的影響

圖1 單一添加4 種鈉鹽對牛肉保水性的影響Fig. 1 Effects of four salts added individually on the water-holding capacity of beef steaks

由圖1可知，單獨添加幾種添加劑對牛肉的保水性有很大影響。在牛肉中添加幾種鈉鹽可以使牛肉的保水性大大提高。添加檸檬酸鈉使蒸煮損失顯著降低（P＜0.05），壓榨損失先減小后增大。檸檬酸鈉作為酸度調節劑還可以螯合Ca2+、Mg2+等離子，形成緊密的三維網絡結構。蛋白質受熱變性，阻止水分流失，提高保水能力［21-23］。當NaCl添加量超過1%時，蒸煮損失和壓榨損失顯著降低（P＜0.05）。由于Cl-提高了凈電作用力，使蛋白質內聚力下降，結構松散，進而保留更多的水分使嫩度和多汁性得到改善［24］。食鹽的添加量在5.6%以內，保水性較強，超過此值，保水性下降［25］。單獨添加NaHCO3和Na2CO3時，在低于1.0%時，隨著添加量的增加，保水性增大（P＜0.05），過量添加時，保水性會降低。

圖2 不同鈉鹽添加量對牛肉pH值得影響Fig. 2 Effects of different addition of sodium saltsto the pH-value of beef steaks

由圖2可知，NaHCO3和Na2CO3能夠很大程度地改變肉制品的pH值。碳酸鹽可與蛋白質結合，具有緩沖、螯合、乳化的作用，使蛋白質偏離等電點，呈電負性，溶解性增加，增大了保水性。但由于NaHCO3和Na2CO3均是堿性物質，添加過量會使蛋白質變性［26］，這也可能是添加量為1.2%時保水性降低的原因。李楠等［27］通過實驗得出NaHCO3確實很大程度提高雞肉的保水性。NaCl對牛排pH值影響不顯著。

2.1.2 鈉鹽對牛肉色澤的影響

圖3 單一添加4 種鈉鹽對牛肉色澤的影響Fig. 3 Effects of four salts added individually on the color of beef steaks

由圖3可知，單一添加NaHCO3、Na2CO3，隨著添加量的增加，L*、b*逐漸減小，a*先減小后增大，兩者分別在0.8%和0.6%處出現最低值。通過單因素分析，添加Na2CO3對牛肉的L*、a*及b*均有顯著影響（P＜0.05），而添加NaHCO3，對L*有顯著影響（P＜0.05），a*及b*的差異不顯著（P＞0.05）。單一添加NaCl，隨著添加量增加，牛肉b*變化不大（P＞0.05），L*顯著下降（P＜0.05），a*在4%和5%時顯著降低（P＜0.05）。單一添加檸檬酸鈉雖然對牛肉的L*有顯著降低（P＜0.05）的作用，但對a*和b*影響不大。NaCl的添加可能會導致肌紅蛋白體系的氧化，進而對肌肉色澤產生不利影響，而Mancini等［28］認為檸檬酸鈉可以起到改善色澤的作用，這與本實驗結果相反。

2.1.3 鈉鹽對牛肉剪切力的影響

圖4 單一添加4 種鈉鹽對牛肉剪切力的影響Fig. 4 Effects of four salts added individually on the shear force of beef steaks

由圖4可知，隨著NaHCO3、Na2CO3添加量的增大，牛肉的剪切力值降低，在添加量為1.0%時有最低值，此時當添加量再增加時，牛肉的剪切力值增大。可見NaHCO3、Na2CO3具有提高牛肉嫩度的作用，這主要是因為一方面NaHCO3、Na2CO3的添加提高了牛肉的保水性，另一方面作為堿性鹽，提高結締組織的熱變性，使肌原纖維蛋白對熱變性有較大的抵抗能力，起到嫩化作用［29］。Saleem等［30］通過實驗證實了NaHCO3具有弱化肌球蛋白和肌動蛋白之間交聯的作用。NaHCO3受熱分解出CO2，使肉制品結構疏松，也會使嫩度下降。過量添加NaHCO3、Na2CO3會使蛋白質變性，品質變差。Sheard等［10］的研究中，NaHCO3單獨作用或和NaCl同時作用會使剪切力降低一半。在1%～5%的添加范圍內，NaCl的添加顯著降低了牛肉的剪切力，起到嫩化牛肉的作用。添加檸檬酸鈉后剪切力降低，增大添加量后剪切力增大，但并不顯著。Stephens等［31］認為檸檬酸鈉作為糖酵解抑制劑提高牛肉嫩度，并通過實驗得出檸檬酸鹽可以使豬肉最長肌的水分提高大約10%。

2.2 正交試驗

根據單因素試驗的結果，雖然NaHCO3、Na2CO3的添加量在1.0%時牛肉嫩度和保水性最好，但是由于其對肉制品口感有不利作用，添加過量會有堿味。NaCl在5.6%以內，隨著添加量增加保水性增大，但口味不宜過咸或過淡。各因素選取添加水平如表1所示。試驗得出9 組不同處理組的剪切力差異不顯著，因此只用水分損失作為計算指標。

表2 正交試驗結果Table 2 Orthogonal array design with experimental results

表3 驗證實驗結果Table 3 Results of verification experiments

由表2極差分析可知，4 種鈉鹽對牛排蒸煮損失的影響順序為：C（Na2CO3）＞A（檸檬酸鈉）＞B （NaCl）＞D（NaHCO3），對牛排壓榨損失的影響次序為：C（Na2CO3）＞A（檸檬酸鈉）＞D（NaHCO3）＞B（NaCl）。4 種鈉鹽添加量的最優組合為A2B2C2D3，即Na2CO3用量0.4%，檸檬酸鈉用量0.5%，NaCl用量2.5%，NaHCO3用量0.6%時保水性最高。由表3可知，對最佳保水劑配比進行驗證實驗，蒸煮損失由32.37%降至17.23%，但嫩度沒有差異。

3 結 論

通過單因素分析可知，添加一定量NaHCO3、Na2CO3、NaCl和檸檬酸鈉顯著提高牛排的保水性和嫩度，NaHCO3和Na2CO3可以起到改善肉制品色澤的作用，而NaCl會對色澤產生不利影響。通過正交試驗確定了4種無磷添加劑作用于牛排時，分別添加0.5%、2.5%、0.4%、0.6%的檸檬酸鈉、NaCl、Na2CO3、NaHCO3，可以使牛排保水性達到最佳，蒸煮損失由32.37%降至17.23%，但嫩度無顯著差異。

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Effects of Non-Phosphate Sodium Salts to the Quality of Frozen Prepared Steaks

LI Xuerui1，2， LI Cong2，3， XU Baocai2，3，4，*
（1.School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China； 2.State Key Laboratory of Meat Processing and Quality Contorl， Nanjing 211806， China； 3. Jiangsu Yurun Meat Industry Co. Ltd.， Nanjing 211806， China； 4.Collaborative Innovation Center of Meat Production and Processing， Nanjing 210095， China）

In order to improve the water-holding capacity and tenderness of beef， reduce the use of phosphates and decrease the phosphorus content of frozen prepared steaks， experiments were carried out to investigate the use of non-phosphate sodium salts in steaks in replacement of phosphates in steaks. One-factor-at-a-time method and orthogonal array design were employed to analyze the individual and combined effects of sodium chloride， sodium carbonate， sodium bicarbonate and sodium citrate on quality characteristics of steaks such as cooking loss， shear force and color. Results indicated that all the four sodium salts significantly improved the water-holding capacity and shear force of steaks， and their optimum combination was 2.5% sodium chloride， 0.5% sodium citrate， 0.4% sodium bicarbonate and 0.6% sodium carbonate. Compared to the control group， water-holding capacity was improved by 15.14%， but shear force was not changed.

steak； non-phosphate sodium salts； water-holding capacity； tenderness

10.15922/j.cnki.rlyj.2016.10.004

TS251.5

A

1001-8123（2016）10-0018-05

2016-04-15

國家自然科學基金青年科學基金項目（30471225）；“十二五”農村領域國家科技計劃項目（2012BAD28B04）

李雪蕊（1989—），女，碩士研究生，研究方向為食品組分與物性。E-mail：lixr1234@126.com

徐寶才（1973—），男，研究員級高級工程師，博士研究生，研究方向為食品科學與工程。E-mail：baocaixu@163.com

引文格式：