五香金錢腱加工工藝的優化

劉歡，于長青，*，陳洪生，*，宋大巍，仇梓冰，夏秀芳

（1．黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319；2．東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

五香金錢腱加工工藝的優化

劉歡1，于長青1，*，陳洪生1，*，宋大巍1，仇梓冰1，夏秀芳2

（1．黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319；2．東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030）

以金錢腱為原料，通過正交優化試驗研究滾揉腌制工藝、預煮工藝、蒸煮工藝對五香金錢腱產品總體品質的影響，對成品進行掃描電鏡觀察肌纖維和結締組織的狀態，通過剪切力評價牛肉嫩度，以色差評定肉的顏色，最后以出品率和感官指標為目標值，采用正交試驗優化得到最佳加工工藝，即滾揉90 min、預煮9 min，97℃蒸煮3.50 h，此條件下加工的五香金錢腱產品品質最佳。

牛肉；工藝品質；出品率；掃描電鏡

五香牛肉是深受我國消費者喜歡的傳統肉制品，但長期以來受傳統工藝限制，品質難以保證[1-2]。如今我國畜產品深加工不足，產品雜而不精且結構不合理，工藝參數模糊難以適應工業化，生產成本高使經濟效益受到嚴重影響，并且產品得率低，部分產品還存在著非法超量添加非肉組分或異肉組分，使成品的肉含量下降，嚴重影響產品品質[3]。

肉制品品質與生產過程中的腌制方法、煮制溫度、煮制時間以及品質控制是分不開的，腌制過程中通過靜態鹽水注射腌制和動態的滾揉工藝相結合可以極大改善肉制品質量[4-5]，煮制加工環節直接影響產品的口感和外形，須嚴格控制溫度和加熱時間，因此研究畜產品加工過程中加工工藝與條件對品質的影響及變化規律是非常具有意義的事情。肉加熱時蛋白質發生熱變性，其內部超微結構會發生明顯的變化，這種肌纖維和膠原纖維結構上的變化與肉在加工過程中的質地變化關系密切，通過掃描電鏡觀察可以看出肉加工后超微結構的變化，其形成的蛋白質立體網狀結構的好壞對其口感、保水性、咀嚼性都有著重要作用[6]。

試驗以金錢腱即牛前腱為原料，通過研究腌制及蒸煮工藝，結合相關品質控制，本著低添加的思想，生產出適應市場需求的高品質中試五香金錢腱，為五香牛肉產品生產及加工提供進一步的技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料

牛前腱：黑龍江大莊園；大豆分離蛋白：鄭州博研生物科技有限公司；卡拉膠：青島德惠海洋生物科技公司；多聚磷酸鈉：徐州海成食品添加劑有限公司；抗壞血酸鈉：鄭州拓洋實業有限公司；葡萄糖：內蒙古阜豐生物科技有限公司；

1.2 主要儀器與設備

TA-XT plus型質構分析儀：英國Stable Micro Systems公司；Quanta 200電子掃描顯微鏡：美國FEI公司；MB45水分測定儀：瑞士Ohaus有限公司；日本CR-410色彩色差計：日本KONICA MINOLTA公司；VTS-42真空滾揉機：美國BIRO公司。

1.3 方法

1.3.1 五香金錢腱的制作

取新鮮牛前腱20 kg左右，鹽水注射加入腌制劑并在真空度為68 kPa條件下進行真空間歇滾揉工藝，真空間歇滾揉過程為工作15 min，間歇5 min[7]，之后4℃左右溫度下腌制24 h，取腌好后的肉進行沸水預煮及后續的蒸煮，最后將煮好的牛肉冷卻之后進行各項指標的測定及掃描電鏡。

1.3.2 試驗設計

根據正交試驗設計原理進行正交試驗，以出品率和感官評定為目標值Y1和Y2，將預煮時間（A）、蒸煮時間（B）、蒸煮溫度（C）、滾揉時間（D）4個指標作為因素進行正交試驗，確定最優工藝參數，正交試驗的因素和水平見表1，正交試驗設計見表2。

表1 正交試驗的因素和水平Table 1 Orthogonal experiment factors and levels

1.4 評定指標

1.4.1 出品率測定將原料肉凈重記W1，kg；制品凈重記W2，kg。

表2 正交試驗設計表Table 2 Orthogonal experiment design tables

1.4.3 水分含量測定

取0.5 g左右的熟肉樣，使用水分含量測定儀，按TARE進行稱量，完成稱量后按START進行水分含量的測定。

1.4.4 色差測定

采用CR-410色彩色差計，光源為D65，以白板校準后，測定樣品L*（明度，反映色澤的亮度），a*（正數代表紅色，負數代表綠色），b*（正數代表黃色，負數代表藍色）[8]。

1.4.5 剪切力測定

利用TA-XT plus型質構分析儀檢測樣品的嫩度，采用HDP/BS探頭進行測定。將熟制后的牛肉切成2 cm×2 cm×2 cm大小的肉塊，按照與肉樣肌纖維垂直的方向測試其剪切力。程序設定：測試模式壓縮；測中速度1 mm/s；測后速度10 mm/s；目標模式為位移；位移60 mm[9]；觸發模式為Button；斷裂模式為關；停止采集點為初始位置。

1.4.6 感官評定

感官評定參考Zhang等[10]的方法并作適當修改，感官評定由感官評定小組在感官評價室完成，感官評價小組由8位受過培訓的人員組成。感官評價的指標包括五香金錢腱的顏色、風味、組織狀態、滋氣味和總體可接受性。評價指標采用7分制，1分為最低7分為最高，總分共35分。

1.4.2 蒸煮損失測定

取出腌制好的牛腱子肉，用濾紙吸去可見的水分或腌制液，稱量肉重W1，kg；肉煮好之后冷卻，用濾紙吸去可見水分，稱量肉重W2，kg。

1.4.7 掃描電鏡

將熟肉樣用雙面刀片切成2 mm×5 mm的小條；加入2.5%pH6.8的戊二醛固定并置于4℃冰箱中固定1.5 h左右；用0.1 mol/L pH 6.8磷酸緩沖溶液沖洗二次，每次10 min；分別用50%、70%、90%的乙醇進行脫水各一次，每次10 min，100%乙醇脫水3次每次10 min；用100%乙醇∶叔丁醇=1∶1（體積比）和純叔丁醇置換各1次，每次15 min；將樣品放在-20℃的冰箱冷凍室30 min，放入ES-2030型冷凍干燥儀對樣品進行干燥；將樣品觀察面向上，用導電膠帶粘在掃描電鏡樣品臺上；用離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍上一層金屬膜；將樣品進行掃描電鏡觀察。

1.5 數據處理

每個試驗重復3次，結果表示為“平均數±標準差”數據統計分析采用Statistix 8.1軟件中的Linear Models程序進行，差異顯著性（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序，采用Sigmaplot 12.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 正交試驗結果

正交試驗中五香金錢腱的蒸煮損失、水分含量、L*、a*和b*結果見表3。

表3 正交試驗中五香金錢腱的蒸煮損失、水分含量、L*、a*和b*結果Table 3 The result of cooking loss，moisture，L*，a*and b*of spiced bovine fore shank in orthogonal test

由表3可知，試驗中處理5牛肉的蒸煮損失最大為43.25%，與其他試驗組相比差異顯著（P＜0.05），處理8的蒸煮損失最小為31.68%（P＜0.05）。水分含量的趨勢與蒸煮損失的結果相反。其中處理8牛肉的L*值最高為41.57，五香金錢腱表面亮度增加可能是由于球蛋白變性或亞鐵血紅素被取代以及水分含量的變化[11]等原因。由處理1、處理4、處理8的a*值分別為22.09、21.31、19.34可知，產品整體顏色較好[12]，此時處理1、處理4、處理8牛肉的含水量分別為66.43%、66.58%和68.21%顯著高于處理3、處理5、處理6、處理7和處理9（P＜0.05），因此a*值的變化可能也與牛肉持水性有關，水分含量的提高會使肌肉凝膠的含氧量降低，從而被水分子包圍的血紅蛋白的數量升高，進而導致牛肉a*值增大[13]。處理1牛肉的b*值最低為2.47且與其它各組差異顯著（P＜0.05），處理8牛肉的b*值最高為7.01，這可能是因為受試驗中預煮時間和蒸煮溫度的影響，與其它各組相比處理8的預煮時間為9 min，長時間預煮會使肌紅蛋白結構發生變化影響色澤，蒸煮時牛肉中的脂肪溶解導致b*值上升，處理8中的蒸煮溫度為94℃是本試驗中的最低溫度，當蒸煮溫度進一步升高時會使肌肉纖維蛋白變性，收縮程度加大，脂肪被推擠出來，從而使牛肉的b*值下降。

正交試驗中剪切力的趨勢圖見圖1。

圖1 正交試驗中剪切力的趨勢圖Fig.1 The trend picture of shear force in orthogonal test

如圖1所示，處理1和處理6五香金錢腱的剪切力大于40 N顯著高于其他處理組（P＜0.05），說明此時牛肉嫩度較差[14]，這可能是因為處理1和處理6在94℃條件下蒸煮溫度不足，造成牛肉組織偏硬，隨著蒸煮時間的延長，肌內膠原蛋白將發生溶解和凝膠化現象，可溶性膠原蛋白形成凝膠，對牛肉起到嫩化作用，而處理1的蒸煮時間為3.25 h，蒸煮時間最短，從而造成牛肉嫩度差。處理8的蒸煮溫度也為94℃，但其滾揉時間為120 min顯著地改善了牛肉的嫩度。由圖1可知，處理4和處理7牛肉的剪切力值顯著低于其他處理組（P＜0.05），牛肉較嫩。正交試驗方案及結果見表4。

表4 正交試驗方案及結果Table 4 Design and results of orthogonal experiment

結合正交試驗中均值和極差的結果可以看出，五香金錢腱具有較高出品率的最佳工藝組合為C1D3A3B1，感官評定的最佳組合為C2D2A3B3，可知采用兩種目標值的正交試驗中只有預煮時間優化出的工藝都為9 min，而在滾揉時間、蒸煮時間及蒸煮溫度上具有不一致性，需綜合考慮。由表4可知，處理1、處理4與處理8的出品率最高，分別為80.59%、80.91%、83.71%，并且感官評定中處理4與處理8的評分也較高。由表中數據可知，滾揉時間過長及蒸煮溫度過高會導致五香金錢腱出品率下降、口感和組織狀態變差，滾揉時間90 min時牛肉整體品質最佳，蒸煮溫度和蒸煮時間過低會導致感官評分下降，這與剪切力的結果相一致，同時蒸煮時間過長會導致產品得率降低，故蒸煮溫度選為97℃，蒸煮時間選為3.50 h，此工藝參數的出品率為83.95%，感觀評分為27.12。

2.2 掃描電鏡結果

牛肉的嫩度是其重要食用品質之一。肉的嫩度或硬度主要是由肌纖維的有序結構產生的，結締組織也起到重要作用，而這些組織對肉嫩度的貢獻與肉的加工方法有關。結合2.1正交試驗優化出的最佳工藝參數，進一步探究不同加工條件下牛肉肌原纖維蛋白和結締組織（膠原蛋白）結構的變化，以及對產品品質的影響。

肌肉中的結締組織主要以3種膜的結構形式存在：包裹在完整肌肉塊外層的肌外膜，包裹在肌束外層的肌束膜以及存在于肌纖維之間的肌內膜，影響肌肉嫩度變化的主要是肌束膜。結締組織對肉硬度的影響主要是通過膠原蛋白組成的肌束膜、肌內膜將肌原纖維連接形成有序的肌肉來實現的。肌束膜和肌內膜出現裂痕，肌內膜蜂窩狀結構發生變形，肌束膜內膠原纖維松散，肌內膜和肌束膜分解成單個的膠原纖維都會使肉制品品質得以改善[15]。膠原纖維由膠原蛋白構成，是肌束膜和肌內膜的主要組成成分，肉經腌制工藝及熟制后膠原纖維發生變性和凝膠化甚至部分溶化，肌節收縮，肌細胞破裂，肌纖維和肌束間形成較大的空隙，蛋白變性并在胞外發生聚集呈顆粒狀，進而影響肉品質量。肌纖維的微觀結構變化見圖2。

圖2 肌纖維的微觀結構變化（×500）Fig.2 Microstructural changes of muscle fiber（×500）

9組處理中的滾揉時間都是經過前期優化過的工藝，五香金錢腱整體顯示出松散破碎的肌纖維狀態，而這種破碎的程度也會影響肉的嫩度。由圖2肌纖維的微觀結構掃描電鏡結果可知，處理4與處理7中牛肉肌纖維組織的破碎程度較大，這可能是因為處理4中的滾揉時間為120 min造成組織結構松散，肌纖維完整性喪失、M線和I帶發生弱化和裂解程度大，肉制品嫩度提高，而且處理4中蒸煮溫度為97℃和處理7中滾揉時間為90 min都已是正交優化結果中的參數。處理1中肌纖維結構排列整齊，可溶性的肌漿蛋白大部分沒有被分解，而此時處理1中的工藝參數都不在正交優化結果的范圍內，造成肉嫩度差，與圖1中剪切力的結果一致。牛肉結締組織和牛肉膠原纖維微觀結構變化見圖3。

圖3 牛肉結締組織的微觀結構變化（a，×500）；牛肉膠原纖維微觀結構變化（b，×1 000）Fig.3 Microstructural changes of beef connective tissue（a，× 500）；microstructural change of collagenous fibers of beef（b，× 1 000）

由圖3中的處理a-4和處理a-7的結締組織狀態掃描電鏡結果可知，此時筋膜膨松狀態較明顯，內部出現明顯的裂痕及變形，肉經蒸煮工藝后，結締組織結構會被弱化，這可能是由于維持結締組織結構的主要成分-肌間蛋白多糖在加熱過程中的溶解所導致，其連接肌纖維之間的能力也會減弱，結締組織膠原蛋白的溶解使肉得到嫩化，這個結果與圖1中五香金錢腱剪切力的結果相一致。而a-1的肌束膜的結構平整、無凸起及顆粒化現象，這可能是因為處理1中的工藝預煮時間3 min、蒸煮時間3.25 h、蒸煮溫度94℃和滾揉時間60 min都不是正交優化結果中的最佳參數，導致其牛肉嫩度差。

由處理b-1和處理b-6可看出，肌束膜和肌內膜結締組織結構破壞程度尚小，部分膠原纖維凝聚形成片狀，這可能是由于處理1中各工藝的參數水平與上述優化得到的工藝條件相差較大，而處理6的蒸煮溫度為94℃起不到嫩化牛肉的效果，而97℃蒸煮可得到理想的牛肉產品。處理b-3、處理b-5和處理b-9掃描電鏡結果中肌束膜和肌內膜松散跡象明顯，處理b-2和處理b-8膠原纖維發生變性和凝膠化現象[16]，同時可以發現處理b-7和處理b-4肌束膜和肌內膜結構破壞程度嚴重，肌內膜的蜂窩狀結構嚴重變形，膠原纖維發生凝聚和顆粒化現象[17]，這可能是因為處理4中滾揉時間為120 min最長、處理7中蒸煮溫度為100℃最高，滾揉時間過長會導致牛肉組織狀態差，這與上述正交優化得到的滾揉時間90 min結果一致。這些現象最終會影響五香金錢腱產品嫩度及整體工藝品質的變化，加工生產中需嚴格按照優化工藝進行，保證肉品質量一致。

3 結論

通過對五香金錢腱加工中滾揉腌制工藝、預煮工藝、蒸煮工藝的研究，結合以上數據分析及正交組合試驗的優化，從產品的顏色、嫩度、出品率、感官評定、以及肌纖維和結締組織的微觀結構分析出最佳工藝參數，即滾揉90 min、預煮9 min，97℃蒸煮3.50 h，此條件下加工的五香金錢腱產品品質最佳。

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The Technology Optimization of Pilot-scale Spiced Bovine Fore Shank

LIU Huan1，YU Chang-qing1，*，CHEN Hong-sheng1，*，SONG Da-wei1，QIU Zi-bing1，XIA Xiu-fang2
（1.College of Food Science，Heilongjiang BaYi Agriculture University，Daqing 163319，Heilongjiang，China；2.College of Food Science，Northeast Agriculture University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

In order to study effect of processing on spiced bovine fore shank quality，used bovine fore shank as raw material through orthogonal test.Tumbling curing process，pre-cooking process，cooking process were analysed and studied result of these technology on quality.Connective tissue and muscle fibers were observed by scanning electron microscopy（SEM），the beef tenderness were measured by shear force.This study aimed at meat color by means of chromatism，with the yield and the sensory index as the target value in the end.At the same time，optimal process combination of spiced bovine fore shank which were analysed by orthogonal test in the handling，orthogonal test optimization to suggesting best production process of spiced bovine fore shank quality with 90 min tumbling in curing process，9 min pre-cooking，then 3.50 h cooking in 97℃.

beef；technological quality；yield；scanning electron microscopy

2017-05-26

黑龍江省農墾總局科技攻關項目（HNK135-05-06）；黑龍江省應用技術研究與開發計劃重大項目（GA15B302）

劉歡（1992—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：于長青（1969—），男，教授，博士，研究方向：畜產品加工及功能性食品研究與開發；陳洪生（1979—），男，副教授，博士，研究方向：畜產品加工。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.019