切割角度和制熟方式對牛排品質因子及揮發性風味物質的影響

孟祥忍 吳 鵬 王恒鵬 陳雯鈺 屠明亮

(1. 揚州大學旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225000；2. 江蘇省淮揚菜產業化工程中心，江蘇 揚州 225000)

作為消費者最喜愛的肉類之一，牛肉有多種烹調方式，鹵煮、紅燒、爆炒、煲湯等，其中煎、烤制產品——牛排，深受當代年輕人的喜愛，同時各大西餐廳或者西式的餐吧也把牛排作為最主流的產品推向顧客。隨著科技的進步，為響應人們綠色烹飪，健康飲食的需求，利用微波光波爐、空氣炸鍋等新設備烹調牛排的事例已見報道[1]71-93[2]。

對于肉制品的加工處理，一般會根據肌肉紋理進行切割，但考慮到料型的差異及原料的利用率，牛肉屠宰企業或者廚師通常會因為料型的不規則或者手工操作的誤差導致部分切割角度存在差異，部分肌纖維被破壞，肌肉組織中游離水流失嚴重。查閱國內外相關文獻[3-5]發現肉制品的切割方式和切割角度一定程度上影響著最后肉制品的品質，國外已有關于切割角度對牛肉制品品質影響的研究，但相對集中在原料肉上，后期未對牛肉做制熟處理。

本試驗擬選用科爾沁西冷牛肉作為研究對象，分別在與肌纖維平行(180°)、垂直(90°)和45°斜切3種切割方式下以煎、烤、微波3種加熱方式進行制熟處理，比較不同條件下牛排的品質因子(色澤、質構、烹調失水率)和揮發性風味物質的變化，以期為牛排的科學化切割及烹調提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

西冷牛肉：內蒙古科爾沁谷飼，在試驗過程中牛肉放置在4 ℃通風櫥內，且保證同一批次試驗來自于同一塊西冷牛肉；

電子天平：AB104-N型，上海第二天平儀器廠；

熱電偶接觸式溫度計：MK-301型，廣州美控自動化技術有限公司；

恒溫電扒爐：GEG-820型，河北技科機械設備有限公司；

電烤箱：CWY型，飛利浦(中國)投資有限公司；

色差儀：NH310型，深圳市三恩科技有限公司；

掃描電鏡：XL 50型，德國Philips股份有限公司；

微量氣質儀：Trace ISQ II型，英國熱電公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

(1) 選取品質相近的西冷牛肉3大塊，固定于牛排切片機上。

(2) 調整刀片角度，與砧板間呈180°(與肌纖維平行)，90°(與肌纖維垂直)，45°進行切割，厚度設定為3 cm。

(3) 將切割好的牛排修整為8 cm見方的肉塊，重量極差在10 g以內。

(4) 將熱電偶接觸式測溫儀的探針插入牛肉塊中心位置[6]，分別以煎、烤、微波的方式對牛排進行加熱，測定其中心溫度，以中心溫度達到68 ℃為牛排的加熱終點[7]。

1.2.2 色澤 采用全自動色差儀測定制熟后牛排樣品的紅度值、黃度值以及亮度值，每次測量注意選取不同的截面，3次測量取平均值。

1.2.3 烹調損失率 取經過切割處理的標準牛排生樣1塊，用廚房用紙吸干牛排表面的水分后稱量，得到原始重量(W1)，然后通過一定的加熱方式制熟牛排，同樣用廚房用紙吸干表面水分后稱量得到(W2)。通過式(1)計算牛排的烹飪損失率。

(1)

式中：

C——烹飪損失率，%；

W1——原始重量，g；

W2——制熟并吸干表面水分后的重量，g。

1.2.4 質構 制熟后的牛排用取樣器截取橫截面積約為1 cm 的2小肉塊，取樣的時候注意避開肌腱纖維，以防影響試驗結果。采用質構儀對樣品的剪切力進行測試，各樣品重復測量3次，以平均值±標準差表示牛排最終的剪切力。

參數設置：探頭為HDP/BSW；測試過程速度200.0 mm/min；選擇質構測定模式；測試速度200.0 mm/min；測試形變量70%；上升高度16 mm；檢測速度80.0 mm/min；起始力0.6 N。

1.2.5 揮發性風味物質

(1) 色譜條件：選用 DB-Wax(40 m×0.25 mm×0.25 μm)分析色譜柱，通入氦氣。流速2.0 mL/min，不分流進樣，進樣溫度260 ℃；升溫程序：起始溫度42 ℃，保持3 min，以6 ℃/min升到110 ℃，再以6 ℃/min升到220 ℃，恒溫8 min[1]17-20。

(2) 質譜條件：離子源溫度200 ℃；電離方式EI；電子能量60 eV；燈絲電流130 μA；質量掃描范圍：40～430m/z。通過系統自帶的圖書館數據庫中已有的質譜峰進行比較分析，根據其擬合度辨別揮發性風味的成分，并用內標法計算揮發物的相對含量[8-10]。

1.2.6 微觀結構鑒定 將切割加工并制熟后的牛排改刀切成2.5 mm×2.5 mm×3 mm的標準肉樣，置于2.5%的戊二醛溶液中4 ℃固定24 h[11]。再用不同濃度的乙醇溶液對牛肉樣品進行脫水處理，設定5個濃度梯度(50%，60%，70%，80%，90%)，一次脫水時間為20 min，再以純乙醇溶液進行2次脫水，脫水時間為15 min，取出干燥備用。干燥過后在樣品表面噴射金納米粒子，置于掃描電鏡下觀察。

1.2.7 數據分析 所有數據用平均值±標準差表示。樣品氨基酸含量數據采用SPSS 20.1的全因子模型進行數據統計分析，采用Excel 2013軟件整理和制圖。數據用平均值±標準差表示，差異顯著(α=0.05水平)。

2 結果與分析

2.1 色差

肉制品的色澤帶來的視覺刺激是消費者最直觀的感受，也是評價其品質的重要指標。由表1可知，當切割角度分別為垂直肌纖維、平行肌纖維、與肌纖維呈45°時，在3種加熱方式中，微波制熟的牛排L*值相對于其他2種加熱方式較高，而烤制成熟的牛排L*值最低，而當加熱方式分別為烤制、煎制、微波加熱時，3種切割角度的牛排L*值又以180°切割的最高，可能是微波加熱加快水分子向牛排表面運動析出，從而降低其對光線的反射能力，這與肉眼所見的微波制熟的牛排表面呈棕紅色，而烤制的牛排表面略帶紅褐色的現象相吻合。而在紅度值方面，烤制成熟的牛排a*值明顯高于其他組分，這是因為高溫烤制會在牛排表面快速形成焦殼，阻礙肌紅蛋白與氧氣接觸生成高鐵肌紅蛋白，從而保證了內部肉色的a*值得以保持。

表1 不同切割及加熱方式牛排的色澤變化情況?

? 同列不同小字字母表示同一切割角度，不同加熱方式牛排之間差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示同一加熱方式，不同切割角度牛排之間差異顯著(P<0.05)。

2.2 質構

質構特性可以直觀地反映肉制品的食用品質，尤其是剪切力、硬度和咀嚼性這3個指標直接決定了牛排的口感，其他指標也是間接影響牛排的口感。由表2可知，垂直切割的牛排經過烤制后其剪切力、硬度和咀嚼性均最小分別為14.48 N，110.00 N，283.27 mJ，可能是牛排在烤制的過程中，高溫使得牛排表面迅速焦化，但內部仍然鮮嫩多汁，此結論與王恒鵬等[12-13]研究牛排烹調時機的優選最終得到烤制七分熟的牛排食用品質最佳相吻合。而平行切割的牛排通過微波制熟后硬度較大是由于微波通過分子間摩擦快速產熱，牛排水分流失過多，同時平行于肌紋理的切割方式又使得牛排肌肉纖維難以斷裂，導致咀嚼困難。此結論與劉晶晶等[14]研究所得垂直肌纖維方向的剪切力與結締組織機械強度和咀嚼性呈極顯著正相關(P<0.01)相互印證。

表2 不同切割、加熱方式下牛排的質構特性的變化?

? 同列不同小寫字母表示同一切割角度，不同加熱方式牛排之間差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示同一加熱方式，不同切割角度牛排之間差異顯著(P<0.05)。

2.3 烹調損失率

由圖1可知，不同的切割方式和加熱制熟方式對牛排的烹飪損失率有較顯著的影響(P<0.05)，烤和煎的牛排烹調損失率均低于微波處理的，且差異顯著(P<0.05)，可能是烤和煎使牛肉外表形成焦狀硬殼，防止了內部水分的過多流失，也一定程度上減少了脂肪和礦物質的流失；3種切割方式又以垂直的牛排樣品烹調損失率最低，由于垂直肌纖維切割能夠盡可能少地破壞肌肉細胞，細胞液的流出相對較少，同時較小的創面積也能一定程度阻礙牛排在制熟過程中水分的流失。

2.4 揮發性風味

通過SPME-GC-MS分析，在不同切割、加熱方式下牛排中共測得約49種揮發性風味化合物。這些風味物質主要是由脂肪酸熱氧化及降解、還原糖和氨基化合物之間的美拉德反應所產生的[14]。醛類、醇類、酯類是牛排中較為主要的風味物質[15-16]。由表3、4可知，在同等條件下不同切割方式及加熱方式中牛肉的揮發性風味物質的種類和含量有較大區別，所有切割方式和加熱方式中垂直切割、烤制的牛排中醛類、醇類、酯類含量最高，分別為70.19%，8.20%，6.86%，并且風味物質的種類也最多。己醛、壬醛、十一醛、環戊醇、亞硝酸二丁酯、反式2-己烯基己酸和辛基縮水甘油醚為各種牛肉的主體風味成分。所有風味成分中己醛的含量最高，其主要是由于高溫加熱的過程中脂肪酸的熱氧化所產生的。

圖1 不同切割及加熱方式牛排的烹飪損失率

2.5 微觀表征

不同切割角度及制熟方式下牛排的微觀結構變化如圖2所示。

由圖2可知，在同樣選擇烤制的前提下，垂直肌纖維切割的牛排較另外2種角度切割處理的牛排肌纖維排列緊密度更高，且肌內膜大多出現彎曲現象，排列不規則，尤其是肌束膜緊緊包圍肌纖維束且肌內膜間隙明顯較小，而平行肌纖維切割和45°斜切的牛排肌束膜間存在較大間隙，導致牛排的咀嚼性較差。不同加熱方式中又以烤制處理的牛肉肌纖維排列緊密度較高，而其他2種方式中肌纖維膨脹、結締組織弱化，水分流失，導致肌纖維間的空隙增大[17-19]。說明垂直肌纖維切割烤制的牛排嫩度更佳，與剪切力、質構特性所得結果一致。

表3 不同切割、加熱方式牛排的揮發性風味物質

表4 牛排揮發性風味物質總類相對含量

圖2 不同切割、加熱方式牛排的微觀結構

3 結論

本試驗選取科爾沁西冷牛肉為研究對象，發現不同的切割角度與制熟方式，均對烹調后牛排的品質因子(色澤、質構、烹調損失)和揮發性風味物質的產生有顯著影響。切割方式以與肌纖維垂直為最佳，此結論與郎玉苗等[17]關于切割方式對牛排食用品質影響的結論相印證；而制熟方式以烤制和煎制較好，此時的牛排剪切力較小且風味物質種類較多，醛類、醇類、酯類的含量也較高，對余梅等[5]關于影響牛肉品質因素的研究作了補充。

但本研究只針對一種品種的牛肉而言，未涉及其他牛種，同時未考慮牛排在工業化生產到制熟中間會有反復凍融的過程，此環節中凍融的次數及冷凍溫度亦會對牛排的品質造成影響，將在后續進行更深入的研究，以期為牛排標準化、工業化的生產及烹調提供理論參考。