乳酸嫩化牦牛肉的工藝優化

王可 祝超智 趙改名 田瑋 郝婉名 張文華

摘 要：為改善牦牛肉的嫩度，以醬鹵牦牛肉為加工對象，以嫩化后牦牛肉的蒸煮損失、剪切力、pH值和感官評分為評價指標，探究乳酸濃度、乳酸注射量及靜置時間對牦牛肉嫩度的影響，并以剪切力為測定指標，通過L9（33）正交試驗對乳酸嫩化牦牛肉的工藝組合進行研究。結果表明：乳酸注射濃度為0.3 mol/L、注射量為肉質量的10%、靜置12 h為乳酸嫩化牦牛肉的最佳組合工藝條件，此時牦牛肉的蒸煮損失為35.40%，剪切力為16.25 kg，pH值為5.49，感官評分為62.48 分。

關鍵詞：牦牛肉;乳酸;肉的嫩化;工藝優化

Abstract： In this paper， we studied the application of lactic acid injection to improve the tenderness of sauced yak meat. The effect of lactic acid concentration， injection amount and standing time on meat tenderness was examined by measuring cooking loss， shear force， pH value and sensory evaluation. An L9（33） orthogonal array design was used to optimize these variables based on shear force. The results showed that the optimal conditions for meat tenderization were as follows： lactic acid concentration 0.3 mol/L， injection amount 10% （relative to meat mass） and standing time 12 hours. The cooking loss of spiced yak meat prepared using the optimized conditions was 35.40%， shear force 16.25 kg， pH value 5.49， and sensory score 62.48 points.

Keywords： yak meat; lactic acid; meat tenderization; process optimization

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190322-066

中圖分類號：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2019）04-0013-06

牦牛肉具有高蛋白、低脂肪、低熱量、氨基酸種類與胡蘿卜素含量豐富等多種特點[1]，廣受消費者青睞，國家農業部還將其定義為“綠色食品”[2]，牦牛肉得天獨厚的品質多受天然條件所影響[3]，不過也正是由于牦牛生長的特殊地理環境條件，屠宰年齡往往很大，導致牦牛肉質比普通牛肉要硬[4]，因此加工后的口感和普通牛肉有一定差異。楊玉瑩等[5]研究表明，同一年齡段的黃牛肉嫩度較好，其次為水牛肉，而牦牛肉嫩度最差。嫩度是肉的重要指標，也是消費者判斷肉品質的主要依據[6]，是決定牦牛肉食用品質的重要因素，也是制約其市場競爭力的主要因素[7]。肉中結締組織的含量和性質與肌原纖維蛋白的結構和狀態是影響肌肉嫩度的主要因素[8]，對于加工者而言，牛肉原料的嫩度決定了最終產品的檔次與價值，因此需要運用科學的手段對牦牛肉進行嫩化，改善肉質，以達到更好的食用效果，并使產品進一步增值[9]。

目前，牛肉的嫩化方法主要包括低溫吊掛排酸成熟法[10]、機械嫩化法、電刺激嫩化法[11]、高壓嫩化法、外源酶嫩化法、內源蛋白酶嫩化法[12]和基因工程嫩化方法等[13]，洪鐳等[14]的分類還包括化學嫩化法，比如注射適宜濃度的氯化鈣溶液或采用調節pH值的方式注射適量的弱有機酸溶液與弱堿溶液[15]。Kijowski等[16]研究表明，弱有機酸（乳酸或醋酸）能通過對肌原纖維和結締組織的弱化來改善肉的嫩度，并且還與肌原纖維主軸膨脹而使承載物質稀釋有關[17]，在一定程度上，乳酸的抑菌作用可以顯著延長肉制品的貯藏期[18]，由于弱酸在肌肉內擴散比較慢，且腌漬的周期長，效果不理想[19]，因此本研究采用注射的方法來提升嫩化效果。雖然對于乳酸嫩化牛肉已有學者進行研究，但多集中在乳酸濃度研究方面[20]，故本研究不僅探究乳酸濃度對牦牛肉的嫩化效果，還結合乳酸的適宜注射量及合理的靜置時間對于牦牛肉嫩化效果的影響，找到一個乳酸嫩化牦牛肉的適宜工藝條件組合。參照付麗等[21]的方法，通過正交試驗分析指標因子主次，探究3 種工藝條件對嫩度效果的影響，從而防止乳酸濃度過高或注射過量引起牛肉外觀與口感變差，并找到注射乳酸嫩化牛肉的最佳靜置時間，以期補充乳酸嫩化牦牛肉的工藝參數，為乳酸嫩化牦牛肉的進一步研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料肉由寧夏夏華肉食品有限公司提供，為屠宰年齡6 歲的青海高原型母牦牛（父本青海高原型公牦牛×母本青海高原型母牦牛）霖肉（Knuckle）5 kg，除去表面脂肪及結締組織，在-40 ℃冰箱中冷凍備用。

食品級乳酸，由河南省金丹股份有限公司提供。

1.2 儀器與設備

PHS-3C pH計 上海雷磁儀器廠;3000沃-布剪切儀?寧波瑞克偉業有限公司;HH-WO恒溫水浴鍋 鄭州予創儀器設備公司;BC/BD-317HEF電冰箱 青島海爾電冰柜有限公司;AL104電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 牦牛肉的嫩化方法

肉樣取出后在凍結的狀態下切成5 cm×5 cm×5 cm方塊狀，并于0～4 ℃環境中冷藏解凍;解凍后將可見的脂肪及結締組織剔除，分別配制0.2、0.3、0.4 mol/L的乳酸溶液等待注射，注意順肌纖維方向進行注射以便于乳酸的擴散，注射方法為：每一面刺入肉樣2 cm，每面平均分5 點刺入，共6 面，平均分配總注射量。

1.3.2 不同處理對牦牛肉嫩度影響的單因素試驗

1.3.2.1 不同乳酸濃度對牦牛肉的嫩化效果

在注射量為肉質量的10%、靜置時間為12 h的相同條件下，分別注射濃度0.2、0.3、0.4 mol/L的乳酸溶液，在0～4 ℃的環境內避光保存，并以注射同量的蒸餾水并靜置相同時間的牦牛肉作為對照，以初步確定適合牦牛肉嫩化的乳酸濃度，每個濃度重復試驗3 次。

1.3.2.2 不同乳酸注射量對牦牛肉的嫩化效果

在注射乳酸濃度為0.3 mol/L、靜置時間為12 h的相同條件下，分別注射占肉質量7%、10%、13%的乳酸溶液，并以注射同量的蒸餾水并靜置相同時間的牦牛肉作為對照，以初步確定適合牦牛肉嫩化的乳酸注射量，每個注射量重復試驗3 次。

1.3.2.3 不同靜置時間對牦牛肉的嫩化效果

在注射乳酸濃度為0.3 mol/L、注射量為肉質量10%的前提下，分別靜置6、12、18 h，以注射0.3 mol/L、注射量為肉質量10%的乳酸溶液、不進行靜置的牦牛肉作為對照，以初步確定適合牦牛肉嫩化的靜置時間，每個靜置時間點重復試驗3 次。

1.3.3 牦牛肉嫩化工藝的正交試驗優化

鑒于各因素之間會產生相互影響，在單因素試驗基礎上設計L9（33）正交試驗，優化乳酸注射嫩化牦牛肉的適宜工藝條件。具體因素水平如表1所示，以剪切力值作為測試指標。

1.3.4 指標測定

1.3.4.1 蒸煮損失的測定

參照王琳琳等[22]的方法，稍作修改。將解凍后的肉樣用吸水紙將表面水分吸干，準確稱質量，記為m1（g）;然后放入蒸煮袋中，在80 ℃的水浴鍋中煮至中心溫度為70 ℃，取出肉樣并用吸水紙吸干水分后，待其溫度降至25 ℃后稱質量，記為m2（g）。按照下式計算蒸煮損失，重復測定3 次。

1.3.4.2 剪切力的測定

將肉樣放在蒸煮袋中，置于水浴鍋中，于80 ℃熱水中煮至中心溫度達到70 ℃，冷卻至25 ℃，將肉樣切成1 cm×1 cm×3 cm的長條狀，使用沃-布剪切力儀沿著垂直于肌纖維方向切割，測定其剪切力（kg），重復測定3 次[23]。

1.3.4.3 pH值的測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》，使用便攜式pH計（溫度補償為25 ℃）直接測定，重復測定3 次。

1.3.4.4 感官評定

將嫩化處理后的牦牛肉加工為醬鹵牦牛肉，為防止輔料對牦牛肉的感官指標產生影響，選擇最簡單的配方對牦牛肉進行蒸煮加工，并在相同的工藝條件下對空白對照組肉樣進行相應加工。樣品切成0.5 cm×3 cm×3 cm的薄片，以供感官評定員品嘗，感官評定人員由隨機抽選的18 人組成，評價標準如表2所示。

1.4 數據處理

所有數據均為3 次重復實驗后的結果，以平均值±標準差表示;采用SPSS 16.0統計分析軟件中的One-way ANOVA進行方差分析和顯著性檢驗，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 乳酸濃度對牦牛肉嫩化效果的影響

2.1.1 乳酸濃度對牦牛肉蒸煮損失、剪切力與pH值的影響

肉的蒸煮損失是在相應溫度下蒸煮后煮至一定中心溫度后肉的損失率，在一定程度上可以代表肉的保水性，剪切力則是通過機器模擬人類咬合檢測肉的嫩度。由表3可知：在注射量為肉質量的10%、靜置時間為12 h的相同條件下，隨著乳酸注射濃度的提高，肉樣蒸煮損失顯著提高（P<0.05），在注射濃度為0.2 mol/L和0.3 mol/L時差異并不顯著（P>0.05），在0.4 mol/L時蒸煮損失顯著增大;肉樣剪切力值在乳酸注射濃度為0.3 mol/L時顯著降低（P<0.05），嫩化效果明顯。肉樣蒸煮損失隨著乳酸濃度升高的主要原因是注射乳酸可以降低結締組織中不溶性膠原蛋白的含量，而且肌束膜中膠原蛋白的熱穩定性降低[24]，隨著乳酸濃度的升高，嫩化效果提高的同時也破壞了牛肉的組織結構和完整程度，導致蒸煮損失變大。隨著pH值的下降，肉樣剪切力值也逐漸降低，說明乳酸調節pH值也是牛肉嫩化的一個重要原因，這與朱秀娟等[25]的研究結果一致。

2.1.2 乳酸濃度對醬鹵牦牛肉感官評分的影響

由表4可知，隨著乳酸注射濃度的增加，肉樣的色澤、滋味和組織狀態評分逐漸降低，嫩度評分逐漸提高，并且色澤、滋味和組織狀態評分在0.4 mol/L時顯著降低（P<0.05），乳酸濃度為0.4 mol/L時，總分也顯著降低（P<0.05），說明隨著乳酸注射濃度的增大，肉樣的組織結構被破壞，嫩度得到很好的改善，不過在0.3 mol/L濃度之后嫩度改善不明顯，且色澤與滋味評分急劇下降，主要原因是乳酸濃度過高導致局部褐變和酸味過重[26]。綜合表3～4數據來看，0.3 mol/L乳酸是在能比較好地改善牦牛肉嫩度的同時，色澤、滋味評分下降較小的較適宜濃度。

2.2 乳酸注射量對牦牛肉嫩化效果的影響

2.2.1 乳酸注射量對牦牛肉蒸煮損失、剪切力與pH值的影響

由表5可知：在乳酸注射濃度為0.3 mol/L、靜置時間為12 h的相同條件下，隨著注射量的增加，肉樣蒸煮損失也在增大，剪切力逐漸減小，pH值相應減小，表明隨著注射量的增大，嫩化效果逐漸增強;而在乳酸注射量為10%與13%時，肉樣剪切力差異不顯著（P>0.05），說明在乳酸注射量達到肉質量的10%之后，嫩化效果不明顯。

2.2.2 乳酸注射量對醬鹵牦牛肉感官評分的影響

由表6可知：隨著乳酸注射量的增加，肉樣的色澤、滋味與組織狀態評分逐漸下降，嫩度評分則逐漸增加;當乳酸注射量達10%與13%時，肉樣的色澤、滋味評分差異顯著（P<0.05），嫩度評分差異不顯著（P>0.05）;在乳酸注射量達13%時，總分顯著降低（P<0.05），可見在乳酸注射量達到肉質量的10%時，嫩度已經得到很好的改善，再進一步增加注射量，嫩化效果不明顯，蒸煮損失進一步增大，且對牦牛肉的口感與色澤影響較大。綜合表5～6可知，乳酸注射量為肉質量的10%時對于改善嫩度比較適宜。

2.3 靜置時間對牦牛肉嫩化效果的影響

2.3.1 靜置時間對牦牛肉蒸煮損失、剪切力與pH值的影響

由表7可知，在乳酸注射濃度為0.3 mol/L、注射量為10%的相同條件下，隨著靜置時間的增加，肉樣蒸煮損失逐漸增大，剪切力逐漸下降，pH值在6 h之后下降緩慢，其中蒸煮損失在靜置6 h時與對照組差異顯著（P<0.05），剪切力在靜置12 h之后顯著降低（P<0.05），說明在靜置12 h后，乳酸比較均勻地滲透，能夠達到比較好的嫩化效果，之后則效果不明顯。

2.3.2 靜置時間對醬鹵牦牛肉感官評分的影響

由表8可知，隨著靜置時間的增加，肉樣色澤、滋味與組織狀態評分逐漸降低，嫩度評分呈上升趨勢，色澤、滋味與組織狀態評分在靜置時間為12 h與18 h時差異不顯著（P>0.05），嫩度評分也在靜置12 h時達到較高水平，其后繼續靜置至18 h，評分差異不顯著（P>0.05）。在靜置時間為18 h時，總分顯著降低（P<0.05），對照組肉樣嫩度評分較低的主要原因是注射乳酸后沒有滲透擴散，在靜置12 h時，乳酸已經擴散均勻，因此嫩化效果明顯，而色澤、滋味與組織狀態基本已經保持不變。綜合表7～8可知，靜置時間12 h較適宜。

2.4 牦牛肉嫩化工藝條件的正交試驗優化結果

由表9可知，根據正交試驗數據計算方法，通過表中的數據可以計算出相應的K1、K2、K3，通過取各自的均值得到相應的k1、k2、k3，然后通過計算得出3 個因素的極差R分別為5.00（A）、3.86（B）、1.56（C），故單指標因子主次為A>B>C，3 個因素中對牦牛肉剪切力影響最大的是乳酸濃度，其次是注射量，影響最小的靜置時間。通過分析可以看出，牦牛肉的最佳嫩化條件為A2B2C2，即乳酸濃度為0.3 mol/L，注射量為肉質量的10%，靜置時間為12 h。在此工藝條件下，肉樣蒸煮損失為35.40%（平均值，下同），剪切力為16.25 kg，pH值為5.49，色澤評分為14.55 分，滋味評分為12.00 分，嫩度評分為21.69 分，組織狀態評分為15.32 分，感官評分為62.48 分。

2.5 最佳嫩化工藝條件下牦牛肉的微觀結構觀察

a、b分別為未做任何處理的牦牛霖肉的平行與垂直肌纖維放大200 倍后的微觀結構;c、d分別為經過0.3 mol/L乳酸注射（注射量10%）、靜置12 h處理后的平行與垂直肌纖維放大200 倍后的微觀結構。

常海軍等[27]研究發現，乳酸可以對牛肉肌束膜與肌內膜產生弱化作用。由圖1可知，注射乳酸后，牦牛肉肌纖維已經明顯斷裂，且肌纖維束也由于肌束膜的溶解弱化導致肌纖維散亂排布，充分證明該配比的乳酸注射對牦牛肉有明顯的嫩化效果。

3 討 論

乳酸對于牛肉的嫩化機制為：有機酸主要改變肉的內部環境，從而改變肌肉嫩度，而肌原纖維的膨脹使承載物質稀釋不是引起嫩化的主要原因[28]，注射乳酸降低pH值，加速了組織蛋白酶對于肉的嫩化[29]，弱化了肌束膜的結締組織，降低了肉的機械抵抗力，包括那些結締組織含量高的組織[30]。在本研究中，乳酸濃度、乳酸注射量和靜置時間對牦牛肉的剪切力、組織狀態評分和嫩度均有顯著影響。不過隨著乳酸濃度的增大，雖然嫩化效果得到了進一步的提高，但牦牛肉色澤和滋味卻受到了極大影響，在乳酸濃度到0.4 mol/L時，有較強烈的酸味且顏色變深，在控制乳酸濃度和靜置時間條件下，不同乳酸注射量也有類似的表現，在注射量達到13%時，牦牛肉的色澤和滋味評分急劇降低。靜置時間對牦牛肉嫩化效果的影響在12 h之后不明顯，說明按照乳酸濃度、乳酸注射量和靜置時間3 個參數進行乳酸嫩化能夠在達到較好嫩化效果的同時，最大限度控制蒸煮損失，保證牦牛肉的色澤與滋味。

通過正交試驗結果分析可知，各因素的顯著性次序為乳酸濃度>乳酸注射量>靜置時間，乳酸嫩化牦牛肉的最佳工藝條件為乳酸濃度0.3 mol/L、乳酸注射量10%、靜置時間12 h，在此工藝條件下，牦牛肉的蒸煮損失為35.40%，剪切力為16.25 kg，pH值為5.49，感官評分為62.48 分。

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