調理牛排煎制過程中的保水性及水相分布特征

周秀麗,董福凱,查恩輝

(錦州醫科大學食品科學與工程學院,遼寧錦州 121000)

調理牛肉制品因其具有營養、美味、方便、快捷、低脂等諸多特點,越來越受消費者喜愛,這一類新型肉制品也必將成為我國肉類的主要消費趨勢[1]。目前,國內外學者對調理肉制品的研究越來越多,主要集中在產品研制、品質測定、包裝貯藏及風味優化等方面,如江富強[2]研制了一款調理羊排,并對其工藝和配方結構進行了優化;施亞楠等[3]開發了一種大眾化調理牛排,通過單因素實驗確定了牛排的最佳工藝,成功的改善了牛肉鮮嫩度,降低了生產成本;阮貴萍等[4]采用了70%O2、30%CO2的氣調包裝方式,對不同處理的生鮮調理豬肉在儲藏期間感官品質的變化規律進行了探索;白青云等[5]研究了調理豬肉的嫩化技術,采用響應面法優化了胰蛋白酶嫩化調理豬肉的最佳條件;Caine等[6]探究了調理牛排的質構、剪切力和感官特性的相關性,但對調理肉制品特別是調理牛排煎制過程中的水相分布特性則尚無報道。

核磁共振技術利用磁性原子核在外加磁場中吸收射頻脈沖能量,并在相鄰能級中發生躍遷產生共振的原理,迅速發展成為一種具有快速、高效、靈敏、無損等特點的新型分析檢測技術[7-8]。在食品研究中,低場核磁共振常用于分析樣品內部水分的流動、分布狀態、不同狀態水的含量及遷移變化過程等研究[9-13],同時還能通過對成像的分析來獲取樣品內部水分的空間分布信息,從而探究樣品中的水分與其他理化指標、品質特性等之間的關系[14-19]。

本文以調理牛排為研究對象,通過加壓失水率和烹調損失率指標來測定調理牛排煎制過程中的保水性變化,并采用低場核磁共振技術對樣品煎制過程中的橫向馳豫時間T2進行測定,分析其水分狀態分布特性,旨在為調理牛排后續水分相態的相關分析提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料肉(牛背最長肌,冷鮮肉)、食鹽、料酒、香辛料、黃油等調味料 遼寧錦州市大商新瑪特超市;木瓜蛋白酶(10萬U/g) 南寧東恒華道生物科技有限公司;復合磷酸鹽 齊齊哈爾市鶴潤食品原料有限公司。

BCD-258WLDPN冰箱 海爾集團有限公司;AL204電子天平 上海梅特勒集團;KWS1538J-F5M多功能電烤箱 廣東格蘭仕集團有限公司;小型電動絞肉機 鎮江新區金旺食品機械有限公司;PQ001低場核磁共振分析儀 上海紐邁電子科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 調理牛排的制備 根據前期實驗結果,將原料肉切成約為50 mm×50 mm×10 mm的牛排,放入腌制液(食鹽1.5%、復合磷酸鹽0.15%、料酒4%、木瓜蛋白酶0.3%、香辛料0.8%)中滾揉30 min,在0～4 ℃環境下靜腌15 h,再將腌制好的調理牛排冷藏備用。

1.2.2 不同熟度調理牛排的煎制 參考王永祥[1]的方法并根據實際情況略作修改。將調理牛排按照表1中牛排熟度評價標準進行煎制。使用黃油將調理牛排分別制成一成熟、三成熟、五成熟、七成熟及全熟的樣品待用,其中一成熟、三成熟和五成熟均用130 ℃煎制,七成熟為160 ℃,全熟則用大于160 ℃的溫度煎制。

表1 調理牛排成熟度評價標準

1.2.3 保水性的測定

1.2.3.1 烹調損失率 稱取一定量未煎制的調理牛排記作W1,根據不同熟度的要求煎制后取出,冷卻至室溫并稱重記作W2。烹調損失率按式(1)計算:

式(1)

1.2.3.2 加壓失水率 參照Farouk等[20]的加壓濾紙法并略作修改。取形狀規則(直徑約為2.5 cm圓肉片)的肉樣稱重,記作M3,在35 kg的壓力下保持5 min,再次稱重,記作M4,加壓失水率按式(2)計算:

式(2)

1.2.4 水分相態分布的測定

1.2.4.1 低場核磁共振取樣方法及測試條件 經前期預實驗得出取樣方法及測試條件,具體如下:將煎制的不同熟度的調理牛排用絞肉機攪碎成肉糜,分別稱取約2 g肉糜樣品放入1.5 cm的玻璃進樣瓶中,肉糜略壓實并蓋上蓋子,以防止水分蒸發,再把進樣瓶裝進直徑為 15 mm 的核磁管中,然后將核磁管放入到儀器中檢測。其中測試條件為:質子共振頻率22 MHz、測量溫度32 ℃。

1.2.4.2 NMR自旋—自旋馳豫時間T2的測定 利用核磁共振波譜分析軟件中的 FID(free induction decay)脈沖序列尋找中心頻率及硬脈沖脈寬,將樣品放入永磁體磁場中心射頻線圈位置進行信號采集,利用 CPMG脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間T2[11]。根據前人的研究[21-23]并結合本實驗實際情況,將CPMG脈沖序列參數設定為:主頻(SF1)22 MHz、偏移頻率(O1)912.5016 kHz、90°脈沖射頻脈寬(P1)15 μs、180°脈沖射頻脈寬(P2)30 μs、半回波時間(τ值)150 μs、信號采樣點數(TD)90016、回波個數(EchoCnt)3000、累加掃描次數(NS)8次、兩次掃描之間的重復時間(TR)1000 ms、模擬增益(RG1)30、數字增益(RG2)3。每組樣品設置5個平行實驗,每個平行重復測定3次。

1.3 數據處理與統計分析

2 結果與分析

2.1 熟度對調理牛排保水性的影響

2.1.1 不同熟度對調理牛排烹調損失率的影響 由圖1可以看出,6種不同熟度調理牛排之間的烹調損失率均存在著顯著差異(p<0.05)。且隨著調理牛排的熟度越來越高,烹調損失率也越來越高,即調理牛排的保水性越來越差,這與張俊龍[24]研究的結果一致。由此可以說明,通過增加烹飪溫度和時間達到了削弱肉樣內部分子的作用,尤其降低了水分子的束縛能力,導致保水性的下降。肉制品的烹調損失率與保水性有著密不可分的關系,不僅決定了調理牛排煎制后的出品率,還可以影響肉類制品的加工成本。烹調損失越低,保水性越好,牛排的品質及出品率也就越高。

圖1 不同熟度對調理牛排烹調失水率的影響

2.1.2 不同熟度對調理牛排加壓失水率的影響 水是肉類中最主要的成分,對于肉與肉制品而言,保水性的高低很大程度上決定了肉類品質的好壞[25],而加壓失水率是評價肉類保水性的重要指標。由圖1可以看出,6種不同熟度調理牛排之間的加壓失水率均存在顯著差異(p<0.05),且隨著調理牛排熟化程度越來越高,加壓失水率也越來越高,即調理牛排的保水性越來越差,此結論與朱曉紅等[26]的研究結果一致。這是由于調理牛排中的蛋白質在熟制過程中不斷變性,再經過加壓處理,可能破壞了這一網絡結構,導致保水性的下降。

圖2 不同熟度對調理牛排加壓失水率的影響

2.2 低場核磁共振水相分布特征的分析

2.2.1 不同熟度調理牛排的水分存在狀態及變化規律 在肉類科學研究中,弛豫時間的測量多用1H質子的橫向弛豫時間T2來表示,由于T2的變化范圍廣且敏感性強,質子處于不同的化學環境就會導致橫向弛豫時間T2的不同,質子的自由度隨T2值的變化而變化并且呈正相關[27],所以通常用以表示質子的運動特性。目前已有很多研究表明,T2的測定結果能夠區分3種不同水分群體,即結合水、不易流動水和自由水,還能夠反映三者之間相互遷移轉換的關系[28-29]。

如圖3 所示,6種不同熟度的樣品每條曲線上均有4個波峰,代表了熟制調理牛排中的3種水分狀態即T2b和T21代表結合水,T22為不易流動的水,T23則表示自由水。橫向馳豫時間分別為:T2b(0.1～1.5 ms)、T21(1.5～5 ms)、T22(10～100 ms)、T23(150～500 ms)。從圖3可以明顯看出,T22為4個波峰的主峰,代表蛋白凝膠空隙中不易流動的水,此部分水是調理牛排中水分的主要組成及存在形態,其信號幅度值占總信號的90%以上。與董曉光[30]等該將樣品進行檢測并反演后得到3個波峰,且T2b到T21的橫向馳豫時間范圍是0～60 ms,此研究結論與本實驗的檢測結果略有不同。這可能是由于測定的樣品、處理的方法及所用低場核磁共振儀器的型號不同造成的緣故。

圖3 不同熟度調理牛排橫向磁化衰減信號反演后的T2弛豫特性

由圖3還可以看出,隨著調理牛排熟化程度的加深,3種水分狀態對應的T2弛豫時間均向慢弛豫方向移動,這表明水的自由度和流動性在不斷的增高,而結合度在不斷的降低。其中,T22狀態的水分弛豫時間向慢弛豫方向移動的最明顯,表明調理牛排中此狀態的水分受熟化程度的影響最大。

2.2.2 不同成熟度對調理牛排橫向弛豫時間T2的影響 由表2可以看出,T2b和T21為結合水,在調理牛排的煎制過程中,結合水并非呈單一的線性關系,無明顯變化規律;T22為不易流動水,在煎制過程中,除全熟處理條件外,隨著熟度的不斷變大,馳豫時間也不斷增大;而T23為自由水,隨著牛排的不斷熟化,馳豫時間呈逐漸減小趨勢,其中三成熟、五成熟和七成熟達到持平狀態。這是由于調理牛排不斷加熱熟化過程中,蛋白質變性程度不斷加深,肉中水分存在狀態也在不斷改變,自由水緩慢減少而不易流動水除全熟外均不斷增多的緣故。

表2 調理牛排成熟度對橫向弛豫時間T2的影響

2.2.3 不同成熟度對調理牛排弛豫組分峰面積比例的影響 表3中P2b、P21、P22和P23分別代表T2b、T21、T22和T23的弛豫峰面積百分比。由表3可知,隨著調理牛排的不斷煎制熟化,不易流動水的弛豫時間所占的峰面積比P22也隨之不斷降低,而自由水的弛豫時間T23所占的峰面積比P23則在逐漸增加。因此,T2弛豫時間峰面積比值可以為調理牛排煎制過程中水分分布和遷移變化的規律提供基本信息。

表3 調理牛排成熟度對T2弛豫時間峰面積比的影響(%)

3 結論

熟度對調理牛排的保水性有明顯影響,隨著調理牛排的不斷煎制熟化,烹調損失率和加壓失水率均有不同程度的升高,保水性也隨之降低。隨著調理牛排熟化程度的加深,3種水分狀態對應的橫向弛豫時間T2均向慢弛豫方向移動,T22狀態的水分弛豫時間移動越明顯水的自由度和流動性不斷的增高,而結合度在不斷的降低,即牛排體系對水分的束縛能力降低。因此,合適的煎制時間和成熟度,可有效降低調理牛排的水分損失率。

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