NaCl對豬肉干燥過程中質構特性的影響

范麗萍,張立彥

(華南理工大學食品工程與科學學院,廣東廣州 510640)

肉在脫水過程中,質構發生顯著變化,包括硬度、咀嚼感、內聚性及彈性等。這些質構特性直接影響肉品的口感,同時也受多種因素制約,如水分含量、水分活度、干燥溫度、干燥時間、肉的pH及食鹽含量等[1]。NaCl可促使肉中肌纖維結構變得緊實并凝結。例如,有研究表明較低鹽量腌制的火腿具有較低的硬度、粘結性以及彈性[1]。有學者發現干腌火腿在干燥過程中干基含水率介于80%～130%,其硬度值基本不變,而當含水率降至60%以下,硬度值大幅增加[1]。Virgili等[2]和Serra[3]等得出多種干腌火腿的硬度(壓縮比60%)與其含水率均極顯著負相關(p<0.01),且樣品中NaCl含量與硬度顯著正相關(p<0.01),相關性系數為0.47～0.61。

我國傳統的腌制肉制品品種豐富,近年來許多學者都對腌臘肉制品進行了研究,鄭海波[4]、鐘玉虎[5]等人對肉制品低鈉鹽加工技術進行了研究,大多是關于低鈉腌制肉制品加工技術的研究,極少有關于氯化鈉用量對腌制肉制品質構方面影響的研究,然而氯化鈉對肉制品的質構、風味和貨架期有一定影響,因此本文針對在熱風干燥(60 ℃)脫水條件下,腌制食鹽濃度對不同含水率豬肉的硬度、彈性、剪切力等質構參數的影響,以期研究食鹽對脫水豬肉品質的影響規律,為指導腌制肉干制品的生產奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬背脊肉 廣州華潤萬家超市“壹號土豬”冷柜,去除肌肉表面明顯的脂肪及結締組織,沿肌纖維走向切成30 mm×30 mm×15 mm的肉塊,質量約為(15.5±0.5) g;食鹽 食品級,上海中鹽鹽業公司;所用化學試劑 均為分析純。

AQUALAB Series 3TE水分活度儀 美國Decagon公司;TAXT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司;PL203型電子天平 梅特勒托利多儀器有限公司;DHG9140B電熱鼓風干燥箱 上海市安亭科學儀器廠;MJ250 BP02A絞肉機 美的股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 豬肉腌制及干燥過程 根據預實驗結果,本實驗將切塊豬肉按照肉液質量比1∶1.5浸沒于質量分數為0%、1%、4%、8%、12%、16%的NaCl溶液中,于4 ℃下腌制24 h。腌制結束后用保鮮膜包裹并再次置于4 ℃冰箱放置24 h,使肉樣中的腌制液分布均勻,備用。

將腌制好的肉樣稱重記錄后于60 ℃下進行熱風干燥至不同的含水率(20%、24%、28%、32%、36%、40%、44%、48%、52%、56%、60%,濕基),然后冷卻、密封并置于冰箱4 ℃條件下冷藏24 h,使肉樣內水分均勻分布,備用。

1.2.2 肉樣剪切力值測定 將脫水肉塊切成20 mm×10 mm×5 mm規格,修平表面,用燕尾刀片沿與肌纖維垂直的方向剪切,剪切曲線的峰值即剪切力值。根據預實驗結果將參數設置如下:刀片型號HDP/BS,測前速度10 mm/s,測中速度2 mm/s,測后速度10 mm/s,測定距離10 mm。脆性和硬度兩種參數測定的數據收集率均為200 s-1,所有樣品均測定8次,取平均值。

1.2.3 肉樣質構參數TPA(texture profile analysis)測定 將脫水肉塊切成20 mm×20 mm×10 mm規格,表面修平整。參數設置如下[7]:探頭類型:P/35不銹鋼圓柱型探頭,測前速度2.0 mm/s,測中速度1.0 mm/s,測后速度5.0 mm/s,壓縮比:40%,兩次下壓間隔時間為5 s,啟動形式為auto2.0 g,所有樣品均測定8次取平均值。

硬度:是第一次壓縮時的最大峰值,多數食品在最大變形時出現峰值;

內聚力:測試樣品在經過第一次壓縮變形之后表現出來的對第二次壓縮的相對抵抗能力,曲線上表現為兩次壓縮所做的正功之比,即面積2/面積1;

彈性:樣品經過第一次壓縮之后能夠再恢復的程度,數值上表現為長度2/長度1;

咀嚼性:用于描述固態測試樣品,數值上用硬度、內聚性和彈性的乘積表示。

1.3 數據分析

實驗數據采用Microsoft Excel 2007軟件求取平均值及標準偏差,采用SPSS 19.0軟件的新復極差分析法Duncan比較各處理水平差異的顯著性,取95%置信度(p<0.05);采用Pearson進行相關性分析,p<0.05為顯著相關,p<0.01為極顯著相關。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中剪切力的變化

干燥過程中各樣品剪切力值變化如圖1所示。由圖1可知,在干燥初期,空白樣和4%、1% NaCl腌制樣的剪切力值分別在含水率48%～60%、32%～60%范圍內變化極小,之后隨脫水進行,三樣品剪切力值顯著增大(p<0.05),而8%、12%和16% NaCl腌制樣的剪切力值則在干燥一開始就隨含水率降低顯著增加(p<0.05)。

圖1 不同濃度NaCl腌制的豬肉干燥過程中剪切力值變化Fig.1 Changes in shear force value of pork cured by different concentrations of NaCl during dehydration

當含水率低于48%時,相同水平含水率條件下,除1% NaCl腌制樣剪切力值顯著小于空白組(p<0.05)、4% NaCl腌制樣剪切力值與空白組差異不顯著(p>0.05)外,8%、12%和16% NaCl腌制樣剪切力值顯著大于空白組(p<0.05),且8%鹽溶液腌制樣顯著高于其他組(p<0.05)。上述結果表明,低鹽(1%)腌制可有效降低脫水肉品的剪切力值,避免肉樣過硬。這可能是由于相比于其他各樣組,低鹽腌制后樣品含水率較高,肉內外較大的濕度梯度促使水分在肉表散失的速率更快,在更短的時間內在肉表形成硬殼,抑制肉內水分散失,所以相同含水率下進行低鹽腌制的樣品,由于內部水分含量更高而使其在外力作用下更易被剪切[7]。

有研究表明,水分減少和蛋白質變性均會導致肌肉的剪切力、硬度等質構特性發生變化[810]。肌肉經NaCl腌制后,肌原纖維的排列結構被改變,且腌制后的肌肉受熱或脫水后,較肌原纖維的原始結構緊湊且密實,肌纖維排布緊密導致剪切力增大[11]。另外,肌肉的韌性與其肌原纖維蛋白質含量有關,NaCl濃度小于8%時,由于蛋白質分子間靜電排斥力加強,肌球蛋白聚合物重新分離[12],肌肉內鹽溶性蛋白質特別是肌球蛋白的溶解度提高,而NaCl濃度大于8%后,鹽溶性蛋白質因發生鹽析作用而含量減少,肌肉的剪切力下降。

2.2 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中質構特性的變化

2.2.1 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中硬度的變化 腌制后肉樣在脫水過程中硬度的變化如圖3所示。所有樣品的硬度隨含水率的降低而增大,含水率低于32%后尤其明顯。8% NaCl腌制樣硬度在含水率低于56%時,顯著大于其他樣品(p<0.05)。當含水率介于18%～44%時,相同含水率下各樣品的硬度大小為:低濃度腌制樣(1%和4%)<空白樣<高濃度腌制樣(12%和16%)<8% NaCl腌制樣,其中,高、低濃度腌制樣與空白樣之間硬度的差異顯著(p<0.05),但各組內的差異并不明顯(p>0.05)。

圖2 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中硬度的變化Fig.2 Change in hardness of pork cured with different concentrations of NaCl during dehydration

圖3 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中咀嚼性的變化Fig.3 Change in chewiness of pork cured with different concentrations of NaCl during dehydration

Foegeding等[14]發現肌肉中肌球蛋白和肌動蛋白溶解性增大是導致其硬度增大的重要原因。推測1%、4%腌制樣中肌原纖維膨脹并伴有肌原纖維蛋白的部分溶解,而8%腌制樣的肌原纖維蛋白溶解增多,且肌原纖維組織結構被壓縮,因而脫水后8% NaCl腌制肉樣硬度顯著大于1%、4% NaCl腌制肉樣。然而當腌制液NaCl濃度大于12%后,肌原纖維蛋白發生鹽析作用而溶解性下降,故而樣品硬度減小。

另外,在高鹽含量下,肌原纖維蛋白分子內部的水分在高滲透壓作用下向肌原纖維外部移動,隨干燥進行而逐漸脫去,肌原纖維蛋白表面的水化層逐漸被破壞,蛋白質變性。同時,肌原纖維蛋白分子內的一些次級鍵相互結合使其形成不可逆的凝膠而變性,蛋白質的二級結構遭到破壞,蛋白質蛋白質與蛋白質水之間無法達到平衡,最終使肌纖維變得松散,致硬度減小[14]。有學者發現,肌肉脫水過程中,較低鹽含量肉樣干燥后的硬度與腌制液濃度存在著二次方倍數關系,而較高鹽含量下肉樣的硬度與腌制液濃度則為立方倍數關系,正如本研究中1%、4% NaCl腌制樣的硬度與空白樣差異較小,而8% NaCl腌制樣的硬度值比空白樣顯著增大。

2.2.2 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中咀嚼性的變化 各樣品咀嚼性隨含水率的變化如圖4所示。其中,當空白肉樣含水率由60%降至40%左右,咀嚼性持續顯著增大(p<0.05),而后隨含水率降低,變化不再顯著(p>0.05)。而各腌制樣的咀嚼性隨含水率的減小逐漸增大,其中當含水率低于40%后,咀嚼性持續顯著增大(p<0.05)。相同含水率腌制樣咀嚼性大小為:1% NaCl腌制樣<4% NaCl腌制樣<16% NaCl腌制樣<12% NaCl腌制樣<8% NaCl腌制樣。所有樣品間的差異顯著(p<0.05),表明當腌制液NaCl濃度小于8%,樣品咀嚼性隨NaCl濃度增大而顯著增大(p<0.05),而當NaCl濃度超過8%,咀嚼性隨NaCl濃度的增大而顯著減小(p<0.05)。

圖4 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中彈性的變化Fig.4 Change in springiness of pork cured with different concentrations of NaCl during dehydration

2.2.3 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中彈性的變化 脫水過程中不同濃度NaCl腌制樣品的彈性變化如圖5所示。各樣品的彈性隨含水率的降低而減小,其中當含水率介于44%～52%時,8%和12% NaCl腌制樣的彈性顯著減小(p<0.05)。另外,空白樣、1%和4% NaCl腌制樣的彈性差異不顯著(p>0.05),但均顯著大于同含水率的其他高濃度腌制樣(p<0.05);12%和16% NaCl腌制樣的彈性始終顯著低于8%腌制樣(p<0.05)。

圖5 不同濃度NaCl腌制的豬肉干燥過程中內聚性的變化Fig.5 Change in cohesiveness of pork cured with different concentrations of NaCl during dehydration

2.2.4 不同濃度NaCl腌制豬肉干燥過程中內聚性的變化 干燥過程中各樣品的內聚性隨含水率的變化如圖6所示。由圖6可知,各腌制樣的內聚性隨含水率下降而持續顯著減小(p<0.05)。1% NaCl腌制樣的內聚性顯著小于同含水率的其他樣品(p<0.05),而當腌制液濃度大于4%后,隨濃度繼續增大,樣品的內聚性相差不大(p>0.05)。有研究表明,肌肉的水分活度低于0.75后NaCl發生結晶作用,NaCl晶體分布于肌纖維、肌纖維束之間,支撐其結構,使內聚性減小[15]。

2.3 脫水豬肉剪切力、質構特性與物理指標間相關性分析

由表1可知,脫水肉樣的剪切力、硬度、咀嚼性與含水率、Aw呈極顯著負相關(p<0.01),且隨腌制液中NaCl濃度增大,相關系數增大;上述質構參數指標與橫向收縮比(LSR)、縱向收縮比(TSR)、體積變化率呈現極顯著正相關性(p<0.01),基本呈隨腌制液中NaCl濃度增大而相關系數增加的規律;而彈性、內聚力與含水率、Aw極顯著正相關(p<0.01),隨腌制液中NaCl濃度增大而相關系數逐漸減小。

表1 不同NaCl濃度腌制后各豬肉樣剪切力、質構特性與部分物理指標之間的相關性Table 1 Correlation among shear force,texture parameters and parts of physical indexs of pork cured by different concentrations of NaCl

3 結論與討論

隨含水率降低,各樣品的剪切力值、硬度及咀嚼性均逐漸增加,但增加的趨勢及程度與腌制液中NaCl濃度及樣品含水率范圍有關。含水率低于48%、相同含水率下,各樣剪切力值大小為:1%腌制組<空白組、4%腌制組<16%腌制組<12%腌制組<8%腌制組,其中,1% NaCl腌制樣的剪切力值顯著低于空白樣及4% NaCl腌制樣(p<0.05)。含水率介于28%～44%時,NaCl濃度小于4%的腌制樣的硬度顯著小于同含水率的空白樣,而NaCl濃度≥8%的腌制樣硬度顯著大于同含水率的空白樣(p<0.05)。含水率低于40%后,相同含水率下,NaCl濃度≤8%的腌制樣,咀嚼性隨腌制液NaCl濃度的增大而顯著增大(p<0.05);腌制液濃度>8%時,樣品的咀嚼性隨腌制液濃度的增大而顯著減小(p<0.05)。

隨含水率降低,各樣品的彈性、內聚性逐漸下降,下降的趨勢及程度與腌制液中NaCl濃度及樣品含水率范圍有關:含水率處于28%～52%范圍時,4%～16% NaCl腌制樣中,相同含水率樣品的彈性隨其NaCl含量的增大而顯著減小(p<0.05);1% NaCl腌制樣的內聚性顯著小于同含水率的其他樣品(p<0.05);而當腌制液濃度大于4%后,NaCl濃度對樣品內聚性的影響不明顯(p>0.05)。經相關性分析,脫水肉樣的質構特性參數與樣品的含水率、橫向收縮比(LSR)、縱向收縮比(TSR)體積變化率等極顯著相關(p<0.01),腌制液NaCl濃度變化影響相關系數的大小。不同含量食鹽對肉中肌肉蛋白質構特性具有一定的影響,在干燥過程中豬肉的剪切力和質構特性隨著腌制液中NaCl濃度的不同而產生明顯差異,為腌制臘肉的品質控制中食鹽用量提供了參考。

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