有機酸前處理對風干牦牛肉理化性質及揮發性風味物質的影響

鄭嬌，唐善虎*，李思寧，譚雪梅，龔玨，夏佳軍

1(西南民族大學 生命科學與技術學院，四川 成都，610041) 2(阿壩藏族羌族自治州工業經濟研究所，四川 阿壩藏族羌族自治州，624000)

風干肉作為休閑食品，因其方便食用、簡易攜帶而受到眾多消費者的喜愛，具有很好的市場前景。目前，市場上風干肉制品主要以豬肉、牛肉為原料加工制作而成，而以牦牛肉為原料制作的風干肉產品種類相對單一。傳統風干牦牛肉大多以自然風干為主，由于風速、溫度及濕度不可控，導致風干牦牛肉質地堅硬粗糙、色澤不佳等問題，難以滿足消費者多元化需求，影響風干牦牛肉的消費市場[1]。因此，改善風干牦牛肉的質地，克服風干牦牛肉干硬等缺陷是一個亟待解決的問題。

目前，有關風干肉嫰化處理的研究已有報道。汪學榮等[2]發現，用15 g/L菠蘿蛋白酶、30 g/L CaCl2及0.6 g/kg抗壞血酸鈉復合腌制牛肉，制成的肉干剪切力最小，嫩化效果最好，且菠蘿蛋白酶對剪切力影響顯著。吳鋒等[3]發現，不同腌制劑和腌制時間對牛肉干品質有不同程度的改善，但以復合磷酸鹽腌制48 h嫩化效果最佳。婁愛華等[4]使用CaCl2、木瓜蛋白酶、復合磷酸鹽作為嫩化劑處理豬肉，發現CaCl2的嫩化效果最優；而復合嫩化劑的最佳配方為10 g/L CaCl2、1 g/L木瓜蛋白酶、3 g/L復合磷酸鹽。趙改名等[5]研究了Na2CO3注射對牛肉干嫩度的影響，發現隨著Na2CO3濃度升高，牛肉干剪切力下降；Na2CO3濃度為0.35 mol/L時，牛肉干品質改善效果最好。卜寧霞等[6]優化了姜汁嫩化雞肉干工藝，結果表明，嫩化最佳工藝條件為姜汁濃度50%、腌制時間2.7 h、腌制溫度44 ℃，腌制后再83 ℃烘烤。STANTON等[7]研究發現，向牛肉中注射乳酸，肌束膜中可溶性膠原蛋白含量比對照顯著提高。

有機酸作為食品酸味調節劑，進入人體后可正常代謝，不會對人體產生危害。國內外對于有機酸在食品中的應用已經有較廣泛研究。有學者采用有機酸結合NaCl處理牛肉對其肌內膠原蛋白影響的研究[8]，但是主要集中于對肉及肉制品的抑菌機理、產品保鮮等方面的研究[9-11]。用有機酸前處理牦牛肉制成風干肉，提高產品嫩度等理化特性及風味物質影響研究尚未見報道。本文通過測定風干牦牛肉樣品的理化性質及揮發性風味物質，為改善風干牦牛肉理化特性及風味品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牦牛肉，來自四川省阿壩州紅原縣自然放牧、健康無病的3歲齡公牦牛背最長肌；乳酸、醋酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸、K2HPO4、KH2PO4、牛血清蛋白(BSA)、酒石酸鉀鈉、CuSO4·5H2O、Na2HPO4·12H2O、Na2HPO4·2H2O等，分析純，成都科龍試劑廠。

Trace DSQ型 GC-MS 聯用儀(配Tripplus自動進樣)，美國Thermo公司；UV1810/UV1810S/UV1900系列紫外可見分光光度計,上海佑科儀器有限公司；CM-700D/600D分光測色計,日本柯尼卡美能達；TA-XT Plus質構儀,英國Stable Micro Systems 公司；5804R型離心機,德國埃普多夫股份有限公司；HD-3A型智能水分活度測量儀,無錫市華科儀器儀表有限公司；MP511 pH計,上海三信儀表廠；FSH-2A型可調高速組織勻漿機,金壇市華城海龍實驗儀器廠；LDO-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱,上海龍躍實驗儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 風干牦牛肉的制備

將剔除筋膜、結締組織以及多余脂肪的牦牛背最長肌切成10.0 cm×4.5 cm×0.5 cm的肉片，按料液比1∶1添加乳酸、檸檬酸、醋酸腌制液對牦牛肉進行腌制處理。設置3種有機酸腌制液的體積分數分別為0%、1%、2%、3%、4%、5%。在4 ℃條件下密封腌制24 h。腌制完成后將牦牛肉取出，放入75 ℃鼓風干燥箱中烘16 h。風干完成后，取出樣品對各項指標進行測定。

1.2.2 剪切力的測定

對腌制好的牦牛肉的剪切力進行測定，參考SANCHEZ-BRAAMBILA等[12]的方法。測定參數如下：模式為壓縮；測前速度2.50 mm/s；測試速度1.5 mm/s；測后速度10.5 mm/s；壓縮比50%；負載類型為Auto-50.0 g；探頭為HDP/BSW；數據獲得率為200 PPS。測定結果用牛頓(N)表示。

1.2.3 pH的測定

稱取絞碎后的牦牛肉樣品1.0 g，加入9.0 mL蒸餾水，于5 000 r/min一起勻漿30 s。使用pH計立即測定pH值[13]。

1.2.4 色差的測定

參考詹昌玲等[14]的方法，并作修改。選取風干牦牛肉平整部位將其切成1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm大小，用校準后的色差計進行測定，記錄L*值(亮度)、a*(紅度)、b*值(黃度)。

1.2.5 水分含量的測定

依照國標GB 5009.3—2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》中105 ℃烘干恒重法測定風干牦牛肉中的水分含量。

1.2.6 Aw的測定

取絞碎后的風干牦牛肉樣品1 g，采用校正后的水分活度儀進行測定。

1.2.7 肌原纖維小片化指數(myofibrillar fragmentation index，MFI)的測定

參考魏秀麗等[15]的方法，并略作修改。稱取2 g絞碎的風干牦牛肉樣，加入20 mL預冷(4 ℃)的MFI緩沖液(100 mmol/L KCl、11.2 mmol/L K2HPO4、8.8 mmol/L KH2PO4、1 mmol/L EDTA、1 mmol/L MgCl2)，冰浴條件下勻漿(12 000 r/min，40 s，每次10 s，中間間隔10 s)。于1 000×g離心15 min(4 ℃)，棄掉上清液。在沉淀中加入15 mL預冷的MFI緩沖液將沉淀充分懸浮，再離心(1 000×g，15 min，4 ℃)，棄掉上清液。沉淀用7.5 mL預冷的MFI緩沖液充分懸浮后，用濾布過濾去除結締組織，再用7.5 mL預冷的MFI緩沖液沖洗離心管并過濾，合并濾液得肌原纖維蛋白懸浮液。采用雙縮脲法測定所得蛋白質濃度，再用MFI緩沖液調整蛋白質濃度至0.5 mg/mL，在540 nm波長處測定吸光度。所得結果乘以200即可得到MFI值。

1.2.8 風干牦牛肉感官評價

參考王元等[16]的方法，并略作修改。選取肉品研究實驗室的8名研究生同學對樣品的滋味、風味、色澤、口感、組織狀態、整體可接受程度6個方面進行感官評分，感官評分標準見表1。

表1 風干牦牛肉感官評分標準

1.2.9 揮發性化合物的測定

參考張杰等[17]的方法，采用SPME-GC-MS法測定肉干中的揮發性風味物質。稱取絞碎的風干牦牛肉樣品2 g置于頂空瓶中，壓蓋密封。設置萃取溫度為60 ℃，萃取風味物質30 min，進樣口處解吸3 min。氣相色譜條件：HP-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為氦氣，流速1.0 mL /min；分流進樣，分流比為10∶1；進樣口溫度265 ℃；升溫程序：起始溫度45 ℃保持2 min，以15 ℃/min升溫至105 ℃，再以5 ℃/min升溫至225 ℃，最后以10 ℃/min升至265 ℃。質譜條件：EI離子源，電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，質量掃描范圍30～550 amu。結果經計算機自動檢索(NIST 08)進行定性分析，同時由 Thermo Xcalibur 2.2 軟件系統完成手動對照檢索，要求正反向匹配因子均800，最后利用面積歸一法計算已鑒定的揮發性物質的相對含量。

1.3 數據處理

所有試驗均重復3次，試驗結果以平均數±標準差表示。使用SPSS 21.0進行分析，用單因素方差分析檢測各處理組之間的差異顯著性(P<0.05)；采用 Duncan 法進行平均數之間的多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同有機酸腌制處理后牦牛肉剪切力的變化

肌內結締組織的構成以膠原蛋白為主要成分。膠原蛋白對嫩度的影響不僅取決于蛋白分子間的交聯水平，而且取決于蛋白質分子間的相互作用力[18],如圖1所示。

圖1 不同有機酸腌制處理對牦牛肉剪切力的影響

牦牛肉的剪切力隨酸體積分數的增加呈顯著下降的趨勢(P<0.05)，這可能是因為酸體積分數增加引起肉的pH下降，破壞了膠原蛋白分子間的交聯，引起大量的蛋白被快速水解。AKATAS等[19]采用乳酸、檸檬酸腌漬牛肉背最長肌，對肌間結締組織進行差示掃描量熱測定，結果顯示肌間結締組織變性，起始溫度和變性峰溫度顯著下降。有研究發現，用醋酸腌制處理后的牛肉剪切力下降[20]。從圖1可以看出，不同酸處理組剪切力由高到低順序為檸檬酸、乳酸、醋酸。

2.2 不同有機酸處理對風干牦牛肉pH的影響

不同有機酸前處理后的風干牦牛肉pH如表2所示。不同酸前處理樣品的pH由高到低依次為檸檬酸、乳酸、醋酸(P<0.05)。KIJOWSKI等[21]用醋酸和乳酸腌制牛肉，得出與本試驗結果一致的結論。同種酸不同水平處理后的風干牦牛肉，其pH間存在顯著差異(P<0.05)。在所有處理中，5%醋酸前處理組樣品的pH值最低，為3.38，這種差異是由于腌制液與肌肉間質子不平衡所造成[22]。

表2 不同有機酸處理對風干牦牛肉pH的影響

注：不同大寫字母表示不同種酸同一酸體積分數之間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同種酸不同酸體積分數間差異顯著(P<0.05)(下同)

2.3 不同有機酸處理對風干牦牛肉色澤的影響

由表3可知，隨著酸體積分數的增加，同種酸制備的風干牦牛肉的L*值顯著上升(P<0.05)，a*值顯著下降(P<0.05)，b*值無明顯變化(P>0.05)，這與ARGANOSA等[23]的結論一致。L*的增加，可能歸因于有機酸處理使肉表面結構受到破壞，致使存在于肌外膜、肌束膜、肌內膜的膠原蛋白等物質溶解而滲出到制品表面；還可能是因為有機酸滲入到肌肉內部，對肌纖維束間產生了破壞，增加了肌纖維束間水分的滲入。MIKEL等[24]研究發現有機酸處理會導致肉制品a*下降，特別是在低pH下，肉色會變得更加深暗。MIKEL等[24]認為這是由于酸處理使肉中的肌紅蛋白含量變少所致。QUARTEY-PAPAFIO 等[25]則認為低pH時有機酸造成的顏色較深，是因為在肌紅蛋白卟啉環中的亞鐵氧化轉化為鐵所致。

表3 不同有機酸處理對風干牦牛肉色澤的影響

2.4 不同有機酸處理對風干牦牛肉含水量的影響

肉及肉制品中的水主要存在于肌原纖維蛋白之間，且大多數不易流動水存在于肌原纖維蛋白之內[26]。肉制品持水能力的變化取決于肌原纖維蛋白原始結構[27]。不同種類和水平的酸處理對風干肉的含水量影響見表4。

表4 不同有機酸處理對風干牦牛肉含水量的影響

從表4可知，采用1%～5%的酸處理后，風干肉含水量隨酸水平的提高顯著增加(P<0.05)，這可能是因為不同有機酸處理后，肌原纖維蛋白結構的完整性遭到破壞，促使肌原纖維蛋白容納了更多的水。3種有機酸處理后的風干牦牛肉的含水量由高到低依次為醋酸、乳酸、檸檬酸。GAULT[28]研究發現酸處理后肌肉的持水力有所上升，與肌原纖維蛋白的等電點有關；在低pH下肌肉蛋白水合能力更強，是由于凈正電荷增加且pH下降施加的滲透壓作用抑制了蛋白質在等電點時與肌肉熱變性有關的特征變化。

2.5 不同有機酸處理對風干牦牛肉Aw的影響

Aw對肉及肉制品的貨架期有著重要的影響。Aw除影響微生物的生長外，還會影響肉中內源酶(脂肪酶、蛋白酶)的活性，對制品的風味、品質產生一定影響[29]。如圖2所示，酸體積分數在1%～5%時，風干牦牛肉的Aw隨著酸水平的提高而上升，這可能是因為有機酸處理引起肉制品含水量增加所致。且有機酸體積分數在1%～4%時，處理后的風干牦牛肉的Aw明顯低于對照組。3種有機酸處理后樣品的Aw由高到低順序為醋酸、乳酸、檸檬酸，這說明可通過適量添加有機酸處理鮮牦牛肉來控制風干肉的含水量及Aw，進而改善風干肉的理化特性、延長風干肉制品的貨架期。

圖2 不同有機酸處理對風干牦牛肉Aw的影響

2.6 不同有機酸處理對風干牦牛肉MFI的影響

MFI的大小體現了肌原纖維及其骨架蛋白的完整程度，間接反映出肉品的嫩化程度,MFI值越大，肉品的嫩化程度越高[30]。有文獻報道，μ-鈣蛋白酶是引起肉及肉制品嫩化的主要內源酶[30-31]。如圖3所示，風干牦牛肉的MFI值隨著酸體積分數的增加而顯著上升(P<0.05)，這表明有機酸前處理起到了嫩化牦牛肉的作用，且嫩化程度隨酸濃度增加而提高。可能是因為酸體積分數增加導致pH下降，而μ-鈣蛋白酶活性受到pH的影響所致。當pH>6.1，肌質Ca2+摩爾濃度為10-7mol/L，不足以激活μ-鈣蛋白酶；當pH下降到6.1以后，肌質Ca2+濃度升高至10-4mol/L，μ-鈣蛋白酶被激活，蛋白質降解使產品達到嫩化。還可能是因為有機酸處理引起了肌原纖維蛋白水解。pH下降，溶酶體組織蛋白酶向胞質的釋放加速，肌球蛋白重鏈的降解強度增加，肌原纖維結構改變，包括M-線的破壞和I-帶的減弱，膠原蛋白熱穩定性下降[32]。從圖3可知，3種酸處理的風干牦牛肉MFI值的高低順序為醋酸、檸檬酸、乳酸。結合2.1研究結果可知，醋酸前處理組剪切力最小，MFI最大。

圖3 不同有機酸處理對風干牦牛肉MFI的影響

2.7 不同有機酸處理對風干牦牛肉感官品質的影響

感官評分結果如表5所示,體積分數為3%、4%檸檬酸處理后獲得的風干牦牛肉滋味最好、風味最佳，體積分數為4%、5%醋酸處理口感最好。因此，在肉類食品實際生產加工過程中，應通過控制好酸添加量來把控產品整體的感官品質。

2.8 不同有機酸處理對風干牦牛肉揮發性風味物質的影響

在肉制品加工過程中，存在于肉中的風味前體物質會發生各種生化反應而產生多種呈味物質，賦予肉制品特殊的風味。這些風味物質主要通過美拉德反應、脂質氧化和熱降解3種途徑形成。不飽和脂肪酸氧化后生成了大量的醛類物質，因此肉制品的風味受醛類物質的影響較大。而脂質過氧化產生的醛類物質又能與蛋白質的游離氨基反應，形成席夫堿[33]。醛類物質的閾值較低，對肉制品的風味貢獻較大。酸類物質可由相對應的醛類物質經氧化、還原形成[34]。大多數的酮類物質可由脂肪氧化和美拉德反應產生。與它的同分異構體醛類物質相比，酮類物質閾值高，所以其對肉制品風味的貢獻不如醛類大。酯類、揮發性酚類物質賦予產品以果香，但是除內脂、硫酯外，大多數酯類閾值較高，因此對產品的風味影響不大。醇類物質來源于脂質的氧化，其閾值較高，對肉產品風味影響較小。脂肪酸的烷氧自由基的均裂會產生烷烴類物質，該物質閾值較高，對產品風味的貢獻不大，但是此類物質可作為醛、酮的前體物質，促進肉產品風味的形成[35]。

不同酸處理的樣品中揮發性風味物質測定結果如表6所示。

表5 不同有機酸處理后風干牦牛肉感官評分結果

表6 不同有機酸處理風干牦牛肉中揮發性風味物質相對含量 單位：%

續表6

風味物質對照乳酸體積分數/%醋酸體積分數/%檸檬酸體積分數/%123451234512345 正癸酸-0.990.481.740.560.340.83--0.1-0.310.681.252.58- 異戊酸---0.340.07----0.06-0.080.080.34- 十一烷酸---0.26--0.06-0.17-----0.29- 肉豆蔻酸--0.50.41-0.36--------0.38- 甲基丙二酸-0.182.441.16-1.76--------0.64- 2-羥基-2-甲基丁酸---0.93-0.92---------- 對叔丁基苯甲酸---0.5-0.2---------- β-(2-噻吩)-D-丙氨酸-0.65------0.190.2-0.250.36---酯類 癸酸酯-----0.2----0.070.13---8.03 γ-丁內酯0.630.76-1.02------------ 2-甲基戊酸甲酯-0.57-0.42-------0.17-0.45-- 2-甲基戊酸甲酯----0.260.27------0.3-0.32- 4-羥基丁酸內酯--------0.19-0.470.310.54--烷烴類 十七烷1.150.23-------------1.88 十八烷0.970.19-------------1.68 十九烷----0.08-----0.05-0.130.44-0.37 戊基環丙烷---0.440.12------0.09---- 甲基磺酰甲烷0.350.240.4-0.080.210.11----0.150.070.10.27- 2,6,10,14-四甲基十五烷0.69--------------1.4 2,6,10,14-四甲基十六烷0.690.19------------1.21苯類 3,4-二乙基-1,1-聯苯0.22--------------0.43 2,2’,5,5’-四甲基聯苯基0.76--------------2.54 1-甲氧基-4-[(Z)-1-丙烯基]苯1.732.04-1.040.240.780.480.450.290.240.23-0.230.250.380.89酚類 苯酚----0.09-------0.060.08-0.3醚類 二乙二醇乙醚----0.07----0.05--0.070.08-- 八(乙二醇)一(十二烷基)醚----0.07---0.250.060.06-0.14---總量11.5118.3112.9827.428.0715.319.113.515.375.855.6113.9115.7235.5436.2224.27

注：“-”，未檢出

在風干牦牛肉中，共鑒定出8類46種揮發性化合物，其中包括醛類10種、醇類4種、酸類14種、酯類5種、烷烴類7種、苯類3種、酚類1種、醚類2種。經3%、4%乳酸處理的風干牦牛肉中鑒定出的揮發性風味物質種類最多，均為24種。與對照組相比，乳酸、檸檬酸處理后風干牦牛肉的揮發性風味物質含量增加，而醋酸處理后的樣品的風味物質含量下降。在所有處理中，體積分數為4%檸檬酸處理組所檢出風味物質總量最大(36.22%)，體積分數為2%醋酸處理組中檢出的揮發性風味物質含量最少，占所檢出風味物質總量的3.51%。從表6可以看出，3種酸處理后鑒定出的酸類、醛類所占比例較大，這表明風干牦牛肉中的主要揮發性風味物質為酸類和醛類。CANO-GARCA等[36]認為，庚醛、壬醛、正己醛、正辛醛等均來自于脂質的自動氧化，尤其以正己醛為脂質氧化的標志性產物。

3 結論

牦牛肉經過乳酸、醋酸或檸檬酸前處理制成風干肉，通過對風干牦牛肉的理化特性和揮發性風味物質研究表明，隨著有機酸體積分數的增加，腌制后牦牛肉的剪切力下降，風干牦牛肉的含水量、Aw、MFI增加。以體積分數為5%醋酸處理后獲得的風干牦牛肉的含水量最高、嫩度最好；體積分數為3%檸檬酸處理組風干牦牛肉滋味最好，體積分數為4%檸檬酸處理組風味最佳。乳酸、檸檬酸處理后風干牦牛肉的揮發性風味物質含量增加，以體積分數為3%～4%檸檬酸處理組風味物質改善效果最好。本研究認為，體積分數為5%醋酸處理組嫩度等理化特性改善效果最好，但體積分數為4%檸檬酸處理組的風味品質最優。在肉類食品加工過程中，可通過適量添加有機酸來改善風干肉制品的理化特性以及其風味特點。