滾揉腌制對牛肉鹽水火腿品質的影響

趙改名,銀 峰,祝超智,,焦陽陽,李珊珊,李佳麒,王 可,祝遠魁

（1.河南農業大學食品科學技術學院,河南 鄭州 450002；2.漣源綜合試驗站 湖南天華實業有限公司,湖南 漣源 417126）

牛肉低膽固醇、低脂肪、肉質鮮美,富含多種營養素,深受消費者歡迎[1]。以牛肉鹽水火腿為代表的一類低溫肉制品,其熱殺菌溫度較高溫殺菌（120 ℃）低,蛋白質變性適度,最大程度地保證了肉制品的營養價值和其獨特的風味口感[2],因此低溫肉制品越來越受消費者的喜愛。

在低溫肉制品加工過程中,腌制作為重要的工藝,能夠有效改善產品的色澤、風味、質地等品質[3-4]。傳統的腌制方法耗費時間長,腌制效率低,而且容易造成微生物污染。為了提高腌制效率、縮短腌制時間,國內外學者研究了以滾揉、超聲波、超高壓[5]等為代表的現代腌制技術,然而超高壓、超聲波由于技術及設備生產工藝的局限,尚未實現大規模的產業化和商品化[6-7]。相比較而言,滾揉在絕大多數企業中已經實現了工業化應用,是肉制品生產和加工中常用的工藝方法[8],它通過對肉施加機械作用力,從而改善肉制品的質構和風味,提高其保水性[9-10]。滾揉腌制可以增加肉品對腌制液的吸收率,有效提高鹽溶蛋白的提取速度,加快其向肉塊表面移動,從而使腌制液的用量減少,降低生產成本[11-13]。目前研究較多的滾揉腌制技術主要有常壓滾揉、脈動真空滾揉和真空滾揉等[9]。在腌制鴨肉時,真空滾揉和脈動真空滾揉的出品率優于常壓滾揉,且脈動滾揉的剪切力更小[14]；在豬肉腌制過程中脈動真空滾揉的腌制時間最短,效果最好[15]；在調理豬排的腌制過程中,脈動真空滾揉豬排比真空和常壓滾揉豬排的嫩度高,且其出品率更高[16]；基于以上研究發現,目前對于不同滾揉腌制技術的應用研究主要集中于禽肉和豬肉中,且脈動真空滾揉腌制技術能夠較好地改善禽肉和豬肉的品質。然而在牛肉適宜性滾揉腌制技術的研究中發現,真空滾揉腌制能夠提高干制牛肉和鮮牛肉的感官評分和出品率[17-18]。但是目前關于其他牛肉制品的適宜性滾揉腌制技術的研究較少,且研究主要集中于對其感官、質構等宏觀層面,而缺少對于其微觀結構以及蛋白質結構等內在機理的相關研究。

因此,本實驗將牛肉鹽水火腿作為研究對象,通過測定其保水性、質構特性及感官特性等指標,并對其水分遷移規律、微觀結構和蛋白質二級結構變化進行探討,深入研究常壓滾揉腌制、脈動真空滾揉腌制以及真空滾揉腌制對牛肉鹽水火腿品質的影響,以期為牛肉鹽水火腿的品質控制和工業化生產提供理論依據,為牛肉適宜性滾揉腌制技術的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

伊賽牛霖肉（冷藏狀態下18 月齡西門塔爾公牛霖肉,生長發育良好,成熟時間72 h,分割為5 kg肉塊真空包裝保存） 河南省鄭州市丹尼斯伊賽牛肉專賣店；食鹽、白砂糖、香辛料（白胡椒粉、肉豆蔻粉、雞精等）鄭州市金水區豐產路雙匯連鎖店；膠原蛋白腸衣 神冠集團有限公司；谷氨酰胺轉氨酶、葡萄糖、D-異抗壞血酸鈉、復合磷酸鹽 天津市風船化學試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設備

BVR-J60型臥式真空滾揉機 浙江艾博機械工程有限公司；HX-HH420A型超級恒溫水浴鍋 金壇市國旺實驗儀器廠；JA2CC3N型電子天平 上海菁海儀器有限公司；NMI20-015V-I型低場核磁共振食品分析與成像系統上海紐邁電子科技有限公司；F500型鹽水注射機丹東沃隆電子商務有限公司；CR-5型色彩色差計日本Konica-Minolta公司；Quanta 250FEG型掃描電子顯微鏡 美國FEI公司；TENSORⅡ型傅里葉變換紅外光譜儀 布魯克（北京）科技有限公司；BYXX-50型煙熏箱 浙江艾博機械工程有限公司；MM12B型絞肉機廣東省韶關市大金食品機械廠；雷磁PHS-3C式酸度計上海儀電科學儀器股份有限公司；TA.XT Plus型物性測試儀英國Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料肉處理→配制腌制液→注射→滾揉腌制→真空灌裝→烘烤→煮制→冷卻→真空包裝→成品

各步驟具體操作要點參考文獻[19]。1）原料肉處理：將原料肉中的結締組織、淤血、碎骨、脂肪剔除,分割為3 cm×3 cm×6 cm的肉塊。2）腌制液的配制：食鹽添加量2.5%（按原料肉質量計,下同）、白胡椒0.2%、復合磷酸鹽0.3%（焦磷酸鈉/三聚磷酸鈉/六偏磷酸鈉質量比4∶3∶3）、D-異抗壞血酸鈉0.16%、冰水20%（冰與水質量比1∶1）、亞硝酸鈉0.015%、白砂糖2.0%、葡萄糖0.5%、生姜粉0.1%、味精0.2%、卡拉膠0.1%,將各配料溶于冰水中,水溫為0～4 ℃,攪拌至溶解均勻即可。3）腌制液注射：以120%的注射率將配制好的腌制液均勻地注射到經過預處理的原料肉中,注射溫度控制在0～4 ℃。4）滾揉腌制：以靜置腌制為樣品對照組,其他組分別為常壓滾揉腌制、真空滾揉腌制、脈動真空滾揉腌制,在0～8 ℃冷庫中腌制8 h。5）真空灌裝：將腌好的原料肉裝入真空灌腸機中進行灌裝,腸衣為直徑5 cm的膠原蛋白腸衣。6）烘烤：在65～70 ℃烘箱中烘烤30 min。7）煮制：在85 ℃水溫下煮制,直到其中心溫度達到75 ℃。8）真空包裝：冷卻至室溫,進行真空包裝,0～4 ℃貯藏。

1.3.2 單因素試驗設計

將其他工藝條件以及試驗配方進行固定,對不同的腌制工藝進行單因素試驗,共設4 個組：1）靜置腌制：將其作為對照組,在0～8 ℃冷庫中腌制8 h。2）常壓滾揉：采用單向間歇式滾揉,即以“滾揉→靜置→滾揉→靜置”不斷循環的方式進行,滾揉總時間8 h,滾揉20 min,靜置10 min；滾揉溫度為0～8 ℃。3）脈動真空滾揉：滾揉時真空度為0.08 MPa,真空滾揉20 min,靜置時充入CO2、N2（體積比1∶1）混合氣體恢復到常壓,保持10 min,滾揉溫度為0～8 ℃,采用單向間歇式滾揉,即滾揉→靜置→滾揉→靜置,以不斷循環的方式進行,總滾揉時間為8 h。4）真空滾揉：真空度為0.08 MPa,采用單向間歇式滾揉,即滾揉→靜置→滾揉→靜置,以不斷循環的方式進行,滾揉溫度為0～8 ℃,滾揉總時間8 h,滾揉20 min,靜置10 min。

1.3.3 指標的測定

1.3.3.1 水分質量分數、水分活度、pH值的測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[20],對不同處理的4 組樣品進行水分質量分數進行測定。

參考李龍祥等[21]的方法,打開水分活度儀預熱20 min左右,將2.0 g左右樣品剪碎,平鋪于水分活度測量皿內（鋪滿皿的底層）,以樣品盒底完全覆蓋為標準,樣品盒放入樣品池進行測量,當讀數穩定時直接記錄樣品的水分活度。

參考Capita等[22]的方法略作修改,取50 g肉樣,用蒸餾水沖洗肉樣上的血漬,并用干凈濾紙吸干表面殘留水分,采用雷磁PHS-3C式酸度計隨機選擇3 個不同位置的肉樣進行pH值測定,計算其平均值。

1.3.3.2 蒸煮損失率、腌制液吸收率、出品率的測定

將尺寸約6 cm×3 cm×3 cm的樣品稱質量后（約60 g）放入80 ℃恒溫水浴鍋中加熱,當樣品中心溫度達到70 ℃時開始計時,使肉樣中心溫度在70 ℃時維持30 min。用濾紙吸干樣品表面水分后進行二次稱質量,根據前后兩次質量差計算肉的蒸煮損失率（式（1））。

式中：m1為蒸煮前的樣品質量/g；m2為蒸煮后的樣品質量/g。

參考張東等[15]的方法,滾揉腌制結束后,將腌制好的肉樣放置于不銹鋼網上靜置瀝水5 min,然后稱其質量并記錄。腌制液吸收率按公式（2）計算。

式中：m3為腌制前的肉樣質量/g；m4為腌制后瀝水5 min后的肉樣質量/g。

樣品經過預處理后稱其質量,計為m5/g,加工成成品后稱其質量,計為m6/g。其出品率按公式（3）計算。

1.3.3.3 色澤測定

參照Yang等[23]的方法略作修改進行色澤測定。使用色差計外置黑板與內置白板進行校準,樣品完全覆蓋通光孔,測量得到的L*值、a*值和b*值分別為亮度、紅度、黃度,每個處理測定6 個平行。

1.3.3.4 質構特性的測定

參照Caine等[24]的方法略作修改,采用TA.XT Plus型物性測試儀進行測定,測試條件為樣品直徑15 mm,樣品高度12 mm,測前速率2.0 mm/s,測試速率0.8 mm/s,測后速率0.8 mm/s,起始力0.6 N,壓縮比為50%,探頭型號為P/50,測定間隔時間為30 s,上升高度為20 mm。以“二次壓縮”模式進行質地剖面分析,測定結果主要取硬度、彈性、咀嚼性和內聚性。硬度是描述與食品變形或穿透產品所需力有關的機械質地特性,是食品保持形狀的內部結合力；彈性表示物體在外力作用下發生形變,撤去外力后恢復原來狀態的能力；內聚性反映的是咀嚼食物時食物抵抗受損并緊密連接,使食物保持完整的性質；咀嚼性與硬度、內聚性和彈性有關,反映的是將固體食品咀嚼到可吞咽時需做的功,在數值上等于硬度、內聚性和彈性三者的乘積。

1.3.3.5 感官評定

以GB/T 20711—2006《熏煮火腿》[25]為評定基準,參考Somboonpanyakul等[26]的方法略作修改,感官評定以色澤、組織狀態、適口性、質地、風味作為評定指標,邀請10 位有經驗的感官評定人員組成評定小組,評定人員通過視覺、嗅覺、觸覺、味覺等感覺對牛肉鹽水火腿進行感官評定。感官評定標準如表1所示。

表1 感官評定標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of beef brined ham

1.3.3.6 掃描電子顯微鏡觀察

參考álvarez等[27]的方法,并略作修改。將4 種樣品切成0.5 cm×0.5 cm×0.3 cm的肉塊,將取好的樣品置于體積分數2.5%的戊二醛溶液中4 ℃固定48 h,用0.1 mol/L（pH 7.4）的磷酸緩沖液漂洗3 次,每次10 min。然后用乙醇溶液進行逐級梯度脫水,乙醇體積分數依次為30%、50%、70%、80%、90%、100%,每級脫水10 min,100%乙醇脫水3 次。然后浸入丙酮中進行梯度脫水,體積分數及操作同乙醇。50 ℃、15～20 min烘至干燥,噴金、觀察并拍照。

1.3.3.7 弛豫時間分析

參考焦陽陽等[28]的方法略作修改,將樣品修剪為2 cm×0.5 cm×0.5 cm的細長條,保鮮膜包裹后放置于樣品管底部,每個肉樣平行測定3 次,測試時的參數設定為磁體溫度32 ℃,采樣頻率200 kHz,質子共振頻率22 MHz,射頻延時0.080 ms,偏移頻率777.097 kHz,累加次數16,回波時間0.249 ms,回波個數10 000。使用PQ001-18 mm探頭測定牛肉鹽水火腿橫向弛豫時間T2。

1.3.3.8 蛋白質二級結構測定

參照Gangidi等[29]的方法并略作修改,采用TENSORII型傅里葉變換紅外光譜儀測定。參數設置：掃描范圍400～4 000 cm-1,掃描256 次,分辨率為4 cm-1[30]。對結果中酰胺I帶吸收峰（1 600～1 700 cm-1）位置進行基線校正、高斯去卷積和二階求導,之后進行曲線擬合。牛肉鹽水火腿中蛋白質二級結構與特征峰對應關系參照文獻[31]。獲得的傅里葉變換紅外光譜數據用PeakFit v4軟件進行處理。

1.4 數據統計分析

除特殊說明外,每組實驗重復3 次,實驗數據通過SPSS 16.0軟件中的單因素方差分析,結果用平均值±標準差表示,多重比較誤差用Duncan法表示,P＜0.05表示差異水平顯著,P＜0.01表示差異水平極顯著。應用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿水分質量分數、水分活度及pH值的影響

表2 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿水分質量分數、水分活度及pH值的影響Table 2 Effect of tumbling on moisture content, water activity and pH of beef brined ham

由表2可知,真空滾揉樣品的水分質量分數最高,靜置腌制樣品最低,且真空滾揉樣品同靜置腌制與常壓滾揉樣品之間存在顯著性差異（P＜0.05）,這與丁玉庭等[14]研究鴨肉的結果相似。與對照組靜置腌制相比較,滾揉可以降低產品的水分活度,且真空滾揉組與對照組存在顯著性差異（P＜0.05）,說明滾揉可以促進水分與肌纖維的結合,提高產品的保水能力。同時滾揉腌制可以提高產品的pH值,其中真空滾揉腌制pH值最高,達到6.14,且不同的腌制工藝間存在顯著性差異（P＜0.05）,這是由于滾揉時腌制液充分進入到肉塊中,腌制液中的磷酸鹽等呈堿性的緩沖物質提高了肉的pH值。滾揉腌制也可以促進部分蛋白水解使游離氨基酸增多,從而提高肉的pH值。這與夏軍軍等[18]研究牛肉的結果不同,可能是因為其真空度較低,為0.02 MPa,不能使肉塊充分膨脹,導致腌制液吸收率低,同時其復合磷酸鹽添加量較少,為0.03%,因此造成pH值差異性不顯著。

2.2 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿蒸煮損失率、腌制液吸收率及出品率的影響

表3 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿蒸煮損失率、腌制液吸收率及出品率的影響Table 3 Effect of tumbling on cooking loss rate, marinade absorption rate and yield of beef brined ham

由表3可知,滾揉可以顯著降低牛肉鹽水火腿的蒸煮損失率,其中真空滾揉＜脈動真空滾揉＜常壓滾揉＜靜置腌制。真空滾揉和脈動真空滾揉樣品之間蒸煮損失率差異性不顯著（P＞0.05）,但均顯著低于常壓滾揉和靜置腌制（P＜0.05）,這與姜英杰等[32]研究野鴨腿的結果相似。相比較對照組,滾揉腌制能夠將腌制液吸收率提高10%左右（P＜0.05）,而且產品的出品率也顯著性提高（P＜0.05）；其中,真空滾揉組的出品率最高,比對照組提高了11.85%。這與劉夢娟等[33]研究調理雞胸肉的結果相似。在真空滾揉過程中,由于真空條件下滾筒內形成負壓,肉塊膨脹,肌纖維結構變松弛、空間增大、持水力增強[33],腌制液能夠大量進入到肉塊內,鹽溶性蛋白析出于肉塊表面,在加熱時在肉塊表面形成一層膜,從而達到保水作用,降低了產品的蒸煮損失,提高了產品的出品率。

2.3 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿色澤的影響

色澤是影響消費者在選擇肉制品時較為直觀的指標,受到很多因素影響,如保水性、pH值等。由表4可知,滾揉腌制后的L*值和a*值與對照組相比均存在顯著性差異（P＜0.05）,滾揉腌制后L*值均有所增大,其中真空滾揉達到最大值（51.12）,a*值均有所降低,而對b*值影響較小（P＞0.05）。這可能是因為滾揉過程中,腌制液能夠充分地滲入到肉塊內部,腌制液濃度的增加從而使肌紅蛋白被稀釋,導致a*值的降低。這與Hullberg等[34]研究滾揉對熏肉排色澤影響的結果一致。

表4 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿色澤的影響Table 4 Effect of tumbling on the color of beef brined ham

2.4 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿質構的影響

表5 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿質構的影響Table 5 Effect of tumbling on the texture of beef brined ham

由表5可知,不同腌制工藝對于牛肉鹽水火腿的質構特性影響存在顯著差異。相比較對照組和常壓腌制,真空滾揉和脈動真空滾揉可以改善產品的質構特性,且真空滾揉產品的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性達到最大。在滾揉過程中,肉塊變得松弛,腌制液進入使部分鹽溶性蛋白溶出,再經過長時間的滾揉,鹽溶蛋白均勻分布在肉塊表面,熱處理后,蛋白變性形成凝膠,使肉塊與肉塊間相互黏合、連接,穩定了產品的組織結構,改善了產品的質構品質。這與孫建清等[35]研究豬肉切片火腿結果相似。

2.5 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿感官品質的影響

表6 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿感官品質的影響Table 6 Effect of tumbling on sensory quality of beef brined ham

由表6可知,不同腌制工藝處理的牛肉鹽水火腿感官評定結果存在顯著性差異,相比較對照組,滾揉處理后的鹽水火腿色澤評分提高,可能是因為滾揉工藝促進鹽類物質在腌制過程中分布更加均勻[34]。真空滾揉和脈動真空滾揉處理后產品的組織狀態、適口性、質地評分有所提高,滾揉改善了產品品質,這與產品質構的結果相一致。同時,滾揉后產品風味的評分有所提高,這是因為滾揉導致肉質松弛,肌纖維斷裂,從而能夠加快腌制液的滲透,改善其風味。

2.6 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿微觀結構的影響

圖1 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿微觀結構的影響Fig.1 Effect of tumbling on the microstructure of beef brined ham

肉制品的微觀結構和其品質緊密相關,如保水性和嫩度等。由圖1可知,在掃描電子顯微鏡下放大1 000 倍后,可觀察到相比較對照組,滾揉腌制能夠引起牛肉鹽水火腿肌纖維結構發生變化。未經滾揉的對照組牛肉纖維束排列整齊,粗細均勻,而經過滾揉處理后的各組肌纖維束都有不同程度的斷裂,且肌纖維有所變細。其中脈動滾揉腌制和真空滾揉腌制的肌纖維破損及纖維束斷裂程度較為明顯,真空滾揉腌制的肌纖維更細,從而使其嫩度提高,品質得到改善。這與2.5節感官評定的結果相一致。

2.7 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿水分分布的影響

圖2 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿T2分布的影響Fig.2 Effect of tumbling on the distribution of T2 in beef brined ham

如圖2所示,T2分布主要有3 個峰,分別表示結合水（T2b）（0.01～10 ms）、不易流動水（T21）（10～100 ms）、自由水（T22）（100～1 000 ms）。T2b的變化基本很小,這可能是由于這部分水與肉中部分蛋白緊密結合,受滾揉影響較小。而T21和T22在不同腌制條件下變化較大,真空滾揉腌制相對于其他腌制方式的弛豫時間T2最短,說明其水分與底物結合緊密,靜置腌制弛豫時間T2最長,說明其自由水活躍程度較高,保水性低。這與Hullberg等[36]研究豬肉的結果相似。

圖3 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿弛豫峰比例的影響Fig.3 Effect of tumbling of the proportion of T2 peak area in beef brined ham

弛豫峰比例的變化可以反映經過不同腌制方式處理后牛肉鹽水火腿中各種分布狀態水分子流動轉移情況。由圖3可知,相比其他腌制方式,真空滾揉條件下的不易流動水相對含量最高,自由水相對含量最低,與對照組相比,滾揉后結合水的相對含量顯著升高（P＜0.05）,說明在滾揉過程中自由水可以向不易流動水和結合水的方向遷移,而肉制品的保水性主要取決于存在于肌原纖維、肌絲及膜之間的不易流動水,它能夠溶解某些小分子物質及鹽類,增強蛋白質分子之間的靜電斥力,使肌纖維結構變松弛,結合大量不易流動水,從而提高了肉制品的保水能力[37]。

2.8 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿蛋白質二級結構的影響

表7 滾揉腌制對牛肉鹽水火腿蛋白質二級結構的影響Table 7 Effect of tumbling on the secondary structure of proteins in beef brined ham

在多種維持蛋白質二級結構的作用力中,氫鍵是維持α-螺旋與β-折疊的主要作用力,且不同二級結構的氫鍵作用強度不同,氫鍵在維持凝膠網絡結構的穩定性中起到重要作用[38]。如表7所示,滾揉腌制處理后,α-螺旋和β-折疊結構相對含量增多,β-轉角和無規卷曲結構相對含量減少,其中真空滾揉變化最明顯,說明滾揉能夠改變蛋白質的二級結構,促使無規卷曲等無序結構向α-螺旋等有序結構轉變,從而增強了蛋白質內部的氫鍵作用力,提高了其結構的穩定性。這與Zhu Chaozhi等[16]研究調理豬排的結果相似。

3 結 論

通過對牛肉鹽水火腿進行靜置腌制、常壓滾揉腌制、脈動真空滾揉腌制和真空滾揉腌制處理后發現,真空滾揉腌制的水分質量分數和pH值均高于常壓滾揉和脈動真空滾揉,且真空滾揉的蒸煮損失率最低,腌制液的吸收率最高,出品率顯著提高,達到122.40%。真空滾揉腌制后,牛肉鹽水火腿的亮度（L*值）顯著升高（P＜0.05）,紅度（a*值）有所降低,黃度（b*值）基本無變化,產品的色澤得到改善,質構特性和感官評分均優于其他組。在掃描電子顯微鏡下放大1 000 倍發現真空滾揉腌制后牛肉鹽水火腿的肌纖維更細,破損和斷裂程度更加明顯。對蛋白質的二級結構進行測定,發現真空滾揉腌制蛋白質二級結構更加趨于穩定狀態。因此,牛肉鹽水火腿最適宜的滾揉腌制技術為真空滾揉腌制技術。本實驗為牛肉鹽水火腿的工業化生產提供理論依據,也為不同滾揉腌制技術在牛肉制品中的應用提供參考。