烘干溫度對牛肉干水分分布與品質相關性的影響

姜秀麗，牛海力，孔保華，夏秀芳，劉騫

（東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

烘干溫度對牛肉干水分分布與品質相關性的影響

姜秀麗，牛海力，孔保華，夏秀芳，劉騫*

（東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

主要研究不同烘干溫度（55、60、65℃）對牛肉干品質及水分分布的影響，分別測定了牛肉干的出品率、水分含量、水分活度、剪切力、T2弛豫時間、色差和感官質量，并進行了相關性分析。研究結果表明，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的出品率、水分活度、水分含量、b*-值顯著降低（P＜0.05）；a*-值和剪切力顯著增加（P＜0.05），并在烘干溫度為60℃時，獲得了最高的感官評分（P＜0.05）。低場NMR研究結果顯示，隨著烘干溫度的升高，T21、T22逐漸向弛豫時間短的方向移動，其峰面積A21和A22與對照組相比顯著下降（P＜0.05）。結合相關性分析可以得出T21的變化與牛肉干水分含量、水分活度和出品率之間存在正相關的線性關系。因此，不同的烘干溫度對牛肉干品質的影響主要與肉中的水分遷移有關。

牛肉干；低場核磁共振；烘干溫度；品質；水分分布

牛肉干是我國傳統的風干肉制品，產品口感獨特、回味悠長，具有含水量低，易存儲，體積小，便于運輸等特點，是深受大眾歡迎的產品之一［1］。水分作為牛肉干中重要的組成成分，其含量和遷移動態都會影響牛肉干的質構、風味和穩定性。肉干經過干燥工序后，可以降低水分含量和水分活度，減少微生物的污染，提高產品的穩定性和安全性。就目前的幾種干燥工藝來說，曬干和風干［2-3］因耗時長，溫度不穩定，內部水分擴散慢，產品容易出現表硬內軟的現象；而用烘箱恒溫干燥，能使肉干內外水分分布較均勻，產生更好的口感和質地，延長食品的貨架期。牛肉經高溫烘烤會產生肌纖維收縮、重量減輕、持水能力下降等變化［4］，而這些變化都與水分的損失密切相關。近年來，雖然國內外有很多關于牛肉干物性特性的研究報道，但都集中在質構［5］和感官評定［6］上，結合低場核磁共振技術探討腌制后的原料肉在不同的烘干時間水分分布狀態及品質特性的研究比較少。

低場核磁共振技術（Low Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）因其具有方便、精準、無損、非侵入的特點［7］在很多方面得到了廣泛應用，其主要通過檢測食品中H質子弛豫時間的原理，來反映食品中水分的流動性和分布特性［8］。目前，利用LF-NMR能夠測定食品中的水分［9］、判定大分子如淀粉的凝膠特性［10］、監控煎炸油脂的質量［11］等等。而在肉品科學研究中，主要測定肉中的水分及其相關的質構特性，包括系水力、風味、多汁性等。Sanchez-Alonso等［7］利用LF-NMR橫向弛豫對鱈魚在凍藏過程中的品質變化進行了測定。結果表明，隨著凍藏時間的增加，T21弛豫時間變短，T22弛豫時間變長，持水力和表觀黏度降低，并且用T21、T22、A21、A21等參數構建的數學模型可以評估鱈魚的品質。Shao等［12］采用LF-NMR技術研究了肉類蛋白質的水合作用對肉糊中水分和脂肪流動性的影響。結果發現，肉糊中有3種弛豫組分T22（50 ms）、T2b和T21（低于10 ms），在添加水和脂肪后，主要組分T22明顯地向右偏移。但加熱后，肉糊乳狀液的弛豫時間變短，說明通過加熱能夠限制水和脂肪的流動速率。除此之外，在乳狀液凝膠中，脂肪對T22弛豫時間的影響要高于水分。因此，通過對不同處理方式的肉糊中經過水合作用的水和脂肪弛豫時間的檢測能清楚地證明LFNMR的可行性。雖然LF-NMR在肉制品加工中被普遍應用，但在干燥工藝中的研究卻鮮少發現。本研究利用LF-NMR探討了不同烘干溫度對牛肉干水分分布及品質特性的影響，分別測定了牛肉干的出品率、水分含量、水分活度、剪切力、T2弛豫時間、色差和感官質量等相關指標，進而篩選出適合牛肉干制品生產的最佳加工工藝。

1　材料與方法

1.1材料

新鮮牛肩肉、鹽、辣椒粉、五香粉、白砂糖、大豆油均購于哈爾濱市大潤發超市。

1.2儀器與設備

JD500-2電子天平：沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；AL-104精密電子天平：上海梅特勒-托利多儀器設備有限公司；美的SK2105電磁爐：廣東美的電器股份有限公司；DH-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏設備有限公司；ZE-6000電子色差儀：日本電色工業株式會社；Aqua Lab水分活度測定儀：美國Decagon公司；C-LM3型數顯式肌肉嫩度儀：東北農業大學工程學院研制；Mq-20低場核磁共振分析儀：德國布魯克公司；M-380型氣調保鮮包裝機：上海-恒科技有限公司。

1.3方法

1.3.1加工工藝流程及操作要點

原料的選擇與預處理→燜煮→切片→腌制→收汁→烘干→真空包裝→成品

新鮮牛肩肉去脂肪、筋腱，清洗瀝干后放入鍋中，燜煮至中心溫度達80℃取出、冷卻（湯汁當作煮肉湯汁用）。將煮好的肉順著肌原纖維方向切成4 cm×2cm× 0.3 cm的片狀。冷藏腌制30 min入味。將腌過肉放置于鍋中，以小火不時翻炒至肉入味，湯汁略收干，取出。平鋪于已鋪好烘烤紙（抹一層油）的烤盤上，放置于已預熱烘箱內以55、60、65℃恒溫烘干3 h，其中對照組為未經烘干的牛肉干樣品。冷卻，真空包裝。

1.3.2出品率、水分含量和水分活度的測定

出品率參考J.Sindelar等［13］的方法：出品率/%=烘干后樣品的重量/烘干前樣品的重量×100

水分含量根據國標GB5009.3-2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》，采用105℃烘干恒重法測定。水分活度在水分活度儀中進行測定。

1.3.3結合LF-NMR測定水分的動態分布（T2的測定）

參考Han等［14］的方法。牛肉干沿著肌原纖維方向切成長2 cm、寬0.5 cm的肉條，放入圓筒狀的玻璃試管中（直徑1.8 cm，高度18 cm），質子共振頻率為20 MHz，磁場強度為0.47 T，在LF-NMR分析儀中進行橫向弛豫時間（T2）的測定。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列測定牛肉干中的T2，每個樣品自動掃描16次，間隔時間為2 s。通過CONTIN軟件對T2進行反演，反映出相應的弛豫時間（T21和T22）。

1.3.4色差的測定

用ZE-6000色差計分別測定樣品的表面和橫截面顏色。用白色標準版進行測量校準，分別獲得L*-值（亮度值），a*-值（紅度值）和b*-值（黃度值）3種反射顏色參數，每組樣品重復3次。

1.3.5剪切力的測定

將牛肉干樣品沿肌原纖維方向修整成4 cm×1 cm的肉條，在數顯式肌肉嫩度儀上以10mm/min的速度測量。測定時每組樣品重復10次，剪切力以N作單位［15］。

1.3.6感官評價

參考G?k等［16］的方法并略作改動，邀請食品學院具有感官經驗的10名同學，感官評價前先使小組成員了解本次試驗的評分標準和注意事項，掌握本次試驗的目的和意義。小組成員要求評價牛肉干的色澤、風味、組織狀態、口感和總體可接受性。每組樣品的最高得分為9分，最低得分為1分，通過得分高低來評判產品的優劣。感官評定標準如下：

1.3.7T21與其他指標的相關性分析

應用單向方差分析對經過不同烘烤時間處理后牛肉干T21與理化指標之間的相關性。Pearson相關系數用于檢驗T21與水分含量、水分活度和出品率之間的相關性。

1.3.8統計分析

每個試驗重復3次，結果表示為平均數±SD。用Statistix 8.1（分析軟件，St Paul，MN）進行數據統計分析，差異顯著性（P＜0.05）用Tukey HSD程序進行分析比較。用sigmaplot10.0軟件作圖。

2　結果與分析

2.1烘干溫度對出品率、水分活度及水分含量的影響

烘烤溫度和時間對肉的物理變化和食用品質會產生很大影響［17］，蛋白質變性、肉纖維收縮、結締組織的收縮和增容［18］，都會直接影響產品的出品率。不同烘干溫度對牛肉干出品率、水分活度以及水分含量的影響見表1。

從表1可以看出，隨著烘干溫度的升高，牛肉的出品率逐漸下降，在干燥溫度為55℃時，牛肉干的出品率顯著高于其他兩組（P＜0.05）。這主要是因為干燥使肌纖維結構喪失完整性，肌纖維束收縮，空隙變大，肌束膜被破壞，對水的束縛能力減弱，從而使水分大量流失［19］，導致出品率下降。Juareze等［20］也發現出品率下降的直接原因是水分的丟失。這也印證了后面的研究結果（表5），出品率與水分含量呈0.990的極顯著正相關。

表1　不同烘干溫度對牛肉干出品率、水分活度以及水分含量的影響Table 1　Effects of different drying temperatures on cooking yield，water activity and water content of beef jerky

水分含量和水分活度對半干肉制品的穩定性具有決定性的作用，在加工肉干的過程中，它們可以有效地控制肉干的品質和感官特性。由表1可以得出，隨著烘干溫度的升高，水分活度顯著降低（P＜0.05），主要是因為高溫加熱使肌纖維縱向收縮，導致水分大量損失，并迅速擴散到空氣中［21］，使水分活度下降。同時，由表1可知，隨著烘干溫度的升高水分含量也顯著降低（P＜0.05），這種現象與隨著溫度的升高出品率下降的結果相一致，這主要是因為高溫加熱使肌原纖維對水的束縛能力減小，肌肉持水性減弱，導致大量水分從肉干表面流失，隨著干燥溫度的升高，蛋白持水能力越來越弱，進而使水分含量越來越低。

2.2烘干溫度對弛豫時間的影響

LF-NMR主要通過測量自由感應衰減、橫向（T2）和縱向（T1）弛豫時間來研究質子的運動性質。在肉品科學研究中，利用LF-NMR質子弛豫行為可以進一步了解肌肉中水分分布和遷移變化情況。不同烘干溫度下牛肉干樣品的T2弛豫時間分布如圖1，計算出來的峰面積和弛豫時間見表2。

圖1　不同烘干溫度對牛肉干T2弛豫時間分布的影響Fig.1　Representative distributions of T2relaxation times for different drying temperatures

由圖1可知，與對照組相比，烘干處理使T21逐漸向快弛豫時間的方向移動，說明不易流動水在減少。原因可能是高溫加熱使肌纖維蛋白變性、蛋白凝膠網絡結構被破壞而導致蛋白的持水能力減弱。同時，隨著烘干溫度的升高，T22弛豫時間變短，振幅變小，這是因為長期高溫加熱使肌纖維結構收縮，蛋白質凝固，自由水與肉蛋白的結合程度降低，進而導致一部分自由水流出。從表2來看，不同處理時間對牛肉干的T2弛豫時間和其所對應的峰面積產生顯著的影響（P＜0.05）。T21的弛豫時間主要分布在12 ms～42 ms，T22的弛豫弛豫時間在63 ms～113ms；而且隨著烘干溫度的升高，峰面積A21、A22與空白組相比顯著下降（P＜0.05）。

表2　不同烘干溫度對牛肉干T2弛豫時間的影響Table 2 Influences of different drying temperatures on T2relaxation times of beef jerky

2.3烘干溫度對色差的影響

不同烘干溫度對牛肉干表面和橫截面色差的影響見表3。

表3　不同烘干溫度對牛肉干表面和橫截面色差的影響Table 3　Effects of different drying temperatures on surface and cross section color of beef jerky

顏色的測定可以為脫水食品的品質屬性提供可靠信息。肌紅蛋白是負責肉顏色的主要蛋白，在烹調過程中也有其他種類的蛋白質促進顏色的變化（包括去氧肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和變性肌紅蛋白）。在不同烘干溫度下，牛肉干顏色由棗紅色變為紅褐色再變為黑褐色，這是因為3種形式的肌紅蛋白相互轉化，并通過氧合、氧化和還原反應被降解，最終影響肉的表面顏色［22］。表3可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的表面L*-值呈先上升后降低的趨勢，因為牛肉在烘干過程中發生美拉德反應，使肉干產生誘人的亮紅色；但烘干溫度達65℃時，美拉德反應過度發生，影響牛肉干表面的色澤；而且高溫長時間加熱使辣椒粉、五香粉等配料沾附在牛肉干表面，導致肉干顏色發污，亮度值下降。不同烘干溫度使牛肉干表面的紅度值呈上升趨勢，此趨勢與P.Konieczny等［23］研究的牛肉干顏色變化結果一致。同時，由表可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干橫截面的L*-值呈下降的趨勢，可能是因為肌紅蛋白氧化變性、高鐵肌紅蛋白發生富集而引起的［18］。隨著干燥溫度的升高，牛肉干內部脂肪被氧化、發生變色，使橫截面紅度值逐漸減小，但差異不顯著（P>0.05）。

2.4烘干溫度對剪切力的影響

不同烘干溫度對牛肉干剪切力的影響見圖2。

圖2　不同烘干溫度對牛肉干剪切力的影響Fig.2　Effects of different drying temperatures on shearing force of beef jerky

嫩度是肉干的重要質量屬性之一，可以通過剪切力的測定來衡量，在一定范圍內，其剪切力值越小，說明嫩度越好。由圖2可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的剪切力值顯著變大（P＜0.05），在溫度為55℃時，剪切力值最小，說明此時肉質較嫩。結合上面水分含量的測定結果了解到，肉干的剪切力值可能與水分含量的高低和肌纖維組成有關。此結果與Yang等［24］研究的剪切力或硬度可以被水分含量影響的結果相一致。另一方面，牛肉在烘干過程中主要采用對流傳熱，其傳熱速度較慢，導致牛肉干表面水分蒸發的速率大于水分從內部擴散到表面的速率，使牛肉干表面發生結殼的現象，隨著干燥溫度的升高，結殼現象加重而使外表變硬，質地變差，剪切力變大［25］。此外，一些研究還表明，食品中的鹽濃度和脂肪含量也都會影響產品的硬度［26］。

2.5烘干溫度對感官質量的影響

不同烘干溫度對牛肉干感官質量的影響見表4。

表4　不同烘干溫度對牛肉干感官質量的影響Table 4　Effects of different drying temperatures on sensory evaluation of beef jerky

由表4可知，隨著烘干溫度的升高，牛肉干的紅色加深、風味濃郁，組織狀態和口感均有所提高，但溫度達65℃時，肉干顏色過深，質地較硬，并且有局部結殼的現象，因此各項感官評分與其它兩組存在顯著差異（P＜0.05）。在烘干溫度為60℃時，牛肉干的總體可接受性最高。結合總體情況表明，烘干溫度為60℃時，可以賦予牛肉干更高的可食性。2.6T21與出品率、水分含量及水分活度的相關性分析

在烘干時間為3 h的情況下，不同烘干溫度對牛肉干的T21與出品率、水分含量及水分活度的關系如表5所示。

表5　T21與出品率、水分含量及水分活度的相關性Table 5　The relativity among T21，cooking yield，water content and water activity

通過表5的數據結果可知，出品率、水分含量、水分活度與T21弛豫時間呈極顯著正相關，相關系數分別為0.952、0.952、0.937；水分含量、水分活度與出品率也呈極顯著正相關，相關系數分別為0.990、0.965。由相關性分析結果說明，T21弛豫時間所代表的不易流動水與牛肉干的出品率、水分含量、水分活度密切相關。因此，結合LF-NMR技術能夠更直觀的分析牛肉干的品質變化情況。

3　結論

牛肉干的出品率、水分活度、水分含量、b*-值隨著烘干溫度的升高而降低，而剪切力和a*-值逐漸增大，烘干溫度60℃，感官評分值最高。低場NMR能夠清楚的顯示水分的遷移情況，結果顯示，隨著烘干溫度的升高，兩個主要的峰T21、T22的弛豫時間逐漸變短，峰面積A21和A22也在逐漸變小，其測定結果與水分活度、水分含量、出品率有著極顯著正相關性。這為以后研究干肉制品的加工工藝和品質變化奠定了基礎。

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The Relationship between Water Distribution and Quality of Beef Jerky as Attributed to Different Drying Temperatures

JIANG Xiu-li，NIU Hai-li，KONG Bao-hua，XIA Xiu-fang，LIU Qian*
（College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

The relationship between water distributionand the quality of beef jerky as affected by different drying temperatures（55，60℃and 65℃）was mainly investigated.The cooking yield，moisture content，water activity，shearing force，T2relaxation time，color and sensory properties were measured respectively，and the relativity among them was also analyzed.The results showed that with the increasing of the drying temperature，the cooking yield，water activity，moisture content，b*-value decreased significantly（P＜0.05），while the shearing force and a*-value significantly increased（P＜0.05），the best sensory valuation was acquired at 60℃（P＜0.05）.Meanwhile，LF-NMR indicated that T21and T22peak shifted towards to shorter relaxation times with the drying temperatures increasing，the peak proportion of A21and A22decreased significantly when compared with the control.Positive linear correlations were obtained with the analysis of the relativity among the variation of T21，water content，water activity and cooking yield of beef jerky.The results indicated that the influence of different drying temperatures on beef jerky quality mainly related to water migrating in meat.

beef jerky；LF-NMR；drying temperature；quality；water distribution

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.003

黑龍江省重大應用技術研究與開發計劃項目（GA15B302）

姜秀麗（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學與工程。

劉騫，副教授，碩士生導師，博士。

2015-12-31