滾揉里程對牛排品質影響及工藝優化

李雪蕊， 徐寶才*，2， 徐學明

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.雨潤集團 肉品加工與質量控制國家重點實驗室，江蘇 南京211806）

市售牛排種類繁多，可以滿足不同消費者的需求，但由于檢測方法和監控體系相對落后，牛排的生產沒有統一的標準化模式，造成牛排的品質參差不齊[1]。原料肉的選擇以及產品加工的工藝決定了消費者對產品的喜好和接受程度[2]，因此牛排生產的加工工藝和工藝對產品特性的影響十分重要。

滾揉是牛排生產中一項關鍵加工工藝，通過對肉施加機械作用力，達到改善肉制品質構和風味，提高保水性嫩度的目的[3-4]，是機械嫩化中最高效、最有效的嫩化技術[5]。國內外學者對滾揉腌制工藝在肉制品加工中的應用做了許多研究[6-10]。Gaston[10]等認為，滾揉時間對煮制火腿的物理特性，如色澤和質構，影響顯著，而對化學特性影響較小。Elidiane[11]等的實驗結果表明真空滾揉可以顯著提高腌制液的吸收率。陳金彥等[12]通過注射-滾揉工藝的研究得出，滾揉時間對低注射率的雞腿制品產品出品率影響顯著，對高注射率的雞腿品質影響不顯著。作者擬探討在牛排生產加工過程中，滾揉里程對牛排品質的影響及可能的機制，并通過正交試驗對真空滾揉工藝進行優化，為調理牛排的標準化生產和品質保證提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

牛后臀肉：產地為烏拉圭；谷氨酰胺轉移酶（TG酶）I型：泰州一鳴生物制品有限公司產品；BCA蛋白濃度測定試劑盒：碧云天生物技術研究所產品。

1.2 試驗儀器與設備

VT-20真空滾揉機：瑞士Suhner AG公司產品；TA.XT.Plus物性儀：英國SMS公司產品；Testo105食品溫度計：德國Testo公司產品；CR-400色差計：日本柯尼卡美能達產品；Seven Easy酸度計：梅特勒托利多儀器（上海）有限公司產品；NMR PQ001低場核磁共振分析儀：上海紐邁電子有限公司產品；CR21GⅢ型高速冷凍離心機：日本Hitachi Koki公司產品；Multiskan MK3型酶標儀：賽默飛世爾（上海）儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程與操作要點 工藝流程如下：

主要操作要點：剔除脂肪和結締組織，將牛肉修整成約2 cm厚，200 g重的肉塊備用。

腌制液配制：腌制液中各輔料與總肉質量的比例為：食鹽質量分數為原料肉質量的2.5%，碳酸鈉為0.4%，碳酸氫鈉0.6%，檸檬酸鈉0.6%，異抗壞血酸鈉0.12%，白砂糖0.4%。

滾揉前，腌制液注射到牛肉中，注射率為原料肉重的20%。滾揉溫度為0～4℃，真空度＜-0.7 bar，根據試驗條件進行滾揉。

1.3.2 單因素試驗 按照1.3.1操作流程準備好樣品，倒入滾揉機內。滾揉里程設計為600、1 000、2 000、3 000、4 000、5 000、6 000 m， 按照計算公式L=U×N×T[13]計算滾揉所需時間，其中L為滾揉總里程、U為滾揉機內周長、T為滾揉總時間、N為轉速。本試驗所使用的真空滾揉機內周長為1 m，轉速設定為10 r/min，滾揉方式設定為運轉20 min，暫停10 min。

1.3.3 正交試驗 在單因素試驗的基礎上，以滾揉里程、轉速和滾揉方式為變量因素，進行L9（34）的正交試驗，對牛排生產的滾揉工藝參數進行優化。

表1 正交試驗因素水平表設計Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

1.4 指標測定方法

1.4.1 pH值的測定 按照GB9695.5-2008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，在（85±2）℃水浴中加熱至中心溫度為72℃，準確稱量蒸煮前后牛排的質量，按照下式計算蒸煮損失率[14]。每個處理測3次平行。

式中：W1為蒸煮前牛排質量 （g）；W2為蒸煮后牛排質量（g）。

1.4.3 剪切力值的測定 按照Pivotto[15]描述的方法修改測定。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：測前速度1.50 mm/s，測中速度1.50 mm/s，測后速度10.00 mm/s，觸發力10 g，每秒采集數據200個，每個樣品測6次平行。

1.4.4 色差的測定 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，8 mm測量區域，測定結果用CIE L*，a*，b*表示，測6個觀測點的均值，測4次平行。

1.4.5 質地剖面分析（TPA） 沿著肌肉纖維的方向切1 cm×1 cm×1 cm的小塊，以“二次壓縮模式”進行質地剖面分析。測量參數為：壓縮比75%，測量速度1 mm/s，測中速和測后速為5 mm/s，P/50探頭，觸發力5 g。分析指標為硬度和彈性。每個樣品測6次平行。

1.4.6 肌纖維蛋白溶解度測定 按照JOO等[16]的方法，測定肌原纖維蛋白、肌漿蛋白和肌肉全蛋白的溶解性，操作步驟如下：

肌漿蛋白質含量：稱取1 g肉樣，放入50 mL離心管中，加入10 mL預先冷卻的磷酸鉀緩沖液（0.025 mol/L，pH 7.2），低速勻漿 30 s。 在 4 ℃條件下抽提1 h，對抽提液進行離心分離（4℃，1 500 g，20 min），分離上清液，蛋白質試劑盒測定上清液中蛋白質含量。

全蛋白質含量：稱取0.5 g肉樣，放入50 mL離心管中，加入10 mL預先冷卻的碘化鉀提取液（1.1mol/L碘化鉀溶于0.1 mol/L磷酸鉀緩沖液，pH 7.2），按照以上步驟重復進行勻漿、抽提、離心上清液，測定蛋白含量。

肌原纖維蛋白溶解度=（全蛋白溶解度-肌漿蛋白溶解度）。以吸光度為縱坐標，牛血清蛋白濃度為橫坐標繪制標準曲線，得到回歸方程為y＝2.443x＋0.129 7（R2＝0.991 3）。

1.4.7 LF-NMR自旋-自旋弛豫時間 （T2）測定12mm樣品管中稱取肉樣2.0～2.1 g，放入直徑15 mm的核磁管，而后放入分析儀中。質子共振頻率為22 MHz，測量溫度為32℃。自旋-自旋馳豫時間T2用CPMG序列進行測量。

1.5 數據處理與分析

數據處理采用SPSS19.0軟件分析系統，各單因素對實驗指標的影響采用方差分析（Factorial ANOVA），各處理組間的差異顯著性采用Duncan’s Multiple Comparison（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 滾揉里程對牛排色度和pH值的影響

表2結果表明，滾揉里程對L*、a*和b*的影響是顯著地（p＜0.05）。L*隨里程的延長有增大的趨勢（p＜0.05）。 0 到 1 000 m，a* 降低，差異顯著（P＜0.05），超過2 000 m，a*雖有回升，但差異不顯著（P＞0.05）。Pancrazio[10]的實驗結果顯示，滾揉 9 h 比滾揉18 h的雞肉火腿，L*和a*值顯著降低。由圖1為牛肉pH值隨滾揉里程的變化，統計學分析可知，滾揉里程對牛肉pH值影響顯著（P＜0.05），在滾揉里程為3 000 m時，pH值最低為7.29。

表2 滾揉里程對牛排L*、a*和b*的影響Table 2 Effects of tumbling mileages on L*、a*and b*

2.2 滾揉里程對肌原纖維蛋白溶解度的影響

肌原纖維蛋白是主要的肌肉蛋白質，影響凝膠保水性、質構、流變學特性和肉制品的功能特性。Krause[17]等認為滾揉有利于鹽溶性蛋白向肉的表面富集，提髙肉表面阻止水分向外擴散的能力。

圖1 滾揉里程對牛肉pH值的影響Fig.1 Effects of tumbling mileages on beef pH value

圖2 滾揉里程對肌原纖維蛋白溶解度的影響Fig.2 Effects of tumbling mileages on myofibril protein solubility

圖2表明，隨著滾揉里程的增大，肌原纖維蛋白質溶解度不斷增大，滾揉后，肌原纖維蛋白溶解度顯著增大，在1 000～4 000 m內，較平穩，差異不顯著（P＞0.05）。 滾揉里程為5 000 m和6 000 m，肌原纖維蛋白的溶解度顯著增大。滾揉加速了腌制液在牛肉組織內的擴散，并分散均勻，在腌制液的作用下，蛋白質結構膨潤，降解并抽提出肌原纖維蛋白，而機械作用使細胞的通透性增強，促進了肌原纖維蛋白的溶解抽提[18]，從而對蒸煮損失、色澤、嫩度等產生影響。

2.3 滾揉里程對蒸煮損失率的影響

圖3顯示，與未滾揉相比，滾揉后，牛肉蒸煮損失率顯著降低，隨著滾揉里程的增大，蒸煮損失率先減小后增大，600～2 000 m和 3 000～5 000 m內差異不顯著 （P＞0.05），由2 000 m到3 000 m和5 000 m 到 6 000 m 差異顯著（P＜0.05）。在 4 000 m 處蒸煮損失最小為9.45%，與未滾揉時的25.06%相比，保水性提高了15.61%。

圖3 滾揉里程對蒸煮損失率的影響Fig.3 Effects of tumbling mileages on cooking loss

通過以上數據分析可知，一定程度的滾揉能夠降低牛肉的蒸煮損失，提高保水性，但滾揉時間過長，反而會使蒸煮損失率增大。這種現象可能是由于長時間的滾揉后，肌原纖維蛋白溶解和抽提出來后會形成乳油狀且膠黏的滲出液當肌原纖維蛋白處于打開的狀態時，形成三維網狀結構，吸收大量的水分，肌肉空間網狀機構形成一種大的包埋水分的能力[19]。Müller[20]通過試驗證明了較長時間的滾揉后蒸煮損失反而增大，他認為長時間的滾揉使肌肉結構過度破壞，導致蛋白質系水能力下降。

2.4 滾揉里程對剪切力和質構的影響

剪切力是最常用來衡量嫩度的指標，嫩度指肉制品在食用時口感的老嫩，反映了肉的質地，由肌肉中各種蛋白質特性決定[21]。滾揉促使肌纖維斷裂和肌細胞的物理損傷，引起加工、貯藏過程中肌細胞對外界作用力抵抗的下降和提高蛋白質的溶解性從而使滾揉后肉的嫩度得到改善[22]。滾揉里程或時間的增加，需要肌肉細胞中有足夠的鹽水使鹽溶蛋白溶解和抽提，從而導致出品率的增加，嫩度的提高，這一點在牛肉中尤為重要[5]。

表3 滾揉里程對牛排剪切力和質構的影響Table 3 Effects of tumbling mileages on shear force and

表3表明，隨著滾揉里程的增加，剪切力有先減小后增大的趨勢，這與GaoTian、馬芙俊等研究人員的[23-26]實驗結果一致。在5 000 m處，剪切力有最小值為3.49 kgf，但在滾揉里程大于2 000 m后，變化趨勢減小，差異并不顯著（P＞0.05）。硬度與剪切力類似的變化趨勢，滾揉里程在1 000 m到2 000 m時，硬度顯著減小，超過2 000 m后，繼續增大里程并不能顯著地降低牛肉的硬度（P＞0.05）。滾揉里程在3 000～5 000 m時，牛肉具有較好的質構特性和嫩度。

2.5 滾揉里程對橫向弛豫時間T2的影響

橫向弛豫時間可以表明水分的自由度，利用H質子的弛豫時間分布變化可以表征肌肉組織中存在的多個水分群以及它們的分布和流動。研究結果表明[27-29]，肌肉中有3個與保水性有關的T2馳豫成分，1～5 ms為 T2b；接下來 30～100 ms 為 T21； 最后100～80 ms為T22。T2b反映了和大分子緊密相連的水，T21反映了位于高度組織化的蛋白質結構內的水（例如三級和四級結構空間，含肌動蛋白和肌球蛋白纖絲結構），而T22為肌原纖維蛋白外部含肌漿蛋白組織的水。

不同處理組的T2弛豫圖（圖4）所示，滾揉腌制后，T22的峰信號很小。由表4可知，隨著滾揉里程的增加，T21先增大后減小，但差異并不顯著（P＞0.05），這可能是由于不易流動水的含量增加（減小），使水分流動性增大（減小）。T2b、P2b組間差異不顯著，表明真空滾揉以及滾揉里程對肌肉結合水的流動性和含量影響不大（P＞0.05）。滾揉與未滾揉相比，P21增大，P22減小，并且差異顯著（P＜0.05），說明真空滾揉會增大不易流動水的含量，降低自由水含量，但滾揉里程的延長并未對不易流動水和自由水產生影響（P＞0.05），即滾揉時間的增加并不能增加水分與肌肉的結合能力。在4 000 m時，不易流動水的含量最高，水分流動性也最大。

圖4 滾揉里程處理的牛肉T2弛豫圖Fig.4 Effects of tumbling mileages on T2

表4 滾揉里程對橫向T2弛豫時間的影響Table 4 Effects of tumbling mileages on the T2relaxation time

滾揉使肌纖維的機械強度削弱，甚至發生斷裂，同時肌纖維之間的結合也變得松弛并產生間隙，在真空狀態下，壓力的變化進一步促使了肌纖維的結構松弛，這就導致了弛豫時間的延長。

2.6 正交試驗與驗證結果

由表5可看出，就蒸煮損失率而言，3個因素影響大小順序依次為：B（轉速）＞A（滾揉里程）＞C（滾揉方式），其中滾揉里程對蒸煮損失率的影響顯著（P＜0.05）。最佳參數組合為A1B1C3。就剪切力方面，3個因素的影響大小順序依次為：C（滾揉方式）＞A（滾揉里程）＞B（轉速），最佳參數組合為 A1B2C3。

對表5中以蒸煮損失率和剪切力為指標得到的兩個最佳組合和未滾揉的對照組進行驗證。滾揉后的牛排蒸煮損失率和剪切力顯著降低 （P＜0.05），A1B1C3處理后蒸煮損失率最低，A1B2C3處理后的剪切力最低，但兩處理組間差異不顯著（P＞0.05）。按照公式L=U×N×T計算，滾揉里程相同，轉速越小，滾揉有效時間越長，故選擇A1B2C3作為最佳滾揉工藝參數，即滾揉里程3 000 m，轉速10 r/min，滾揉方式為運行20 min，暫停10 min的間歇式滾揉。

表5 滾揉工藝正交試驗結果Table 5 Tumbling results of orthogonal array design

3 結 語

滾揉工藝對色度、肌原纖維蛋白溶解度、橫向弛豫時間都有顯著地影響（p＜0.05），表現為保水性增大、嫩度和彈性提高、硬度降低。滾揉里程的延長使不易流動水含量和彈性先增大后減小，蒸煮損失、剪切力和硬度先減小后增大。進行正交試驗和驗證試驗后，按照實際生產要求篩選出牛排的最佳滾揉工藝參數是：滾揉里程3 000 m，轉速10 r/min，運行20 min，暫停10 min。按照此參數進行滾揉，與未滾揉的對照組相比，蒸煮損失率降低了8.44%，剪切力降低了18.53%。

致謝：本文得到了江蘇雨潤肉類產業與加工質量安全控制協同創新中心有關人員的幫助與支持，謹在此表示感謝。

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