低溫熱處理對牦牛肉理化性質及感官特性的影響

李艷紅，王穩航,2*

1(天津科技大學 食品科學與工程學院，天津， 300457)2(青海省輕工業研究所有限責任公司， 青海 西寧， 810000)

近年來，我國人口老齡化日趨嚴重[1]。由于特殊的生理特點，老年人易發生飲食障礙，進而導致飲食結構改變、營養不足、身體素質降低并伴隨各種疾病的發生[2-3]。因此，利用加工技術對食品的理化性質進行改善，為老年人提供適合口腔健康狀況的食品是目前的研究熱點[4]。

真空低溫蒸煮技術是西方烹飪技術發展的重要組成部分，是目前最受歡迎的新型加工技術之一[5-6]。相較于傳統的蒸煮方式，真空低溫可以更大限度地保留食物本身的營養成分，減少蒸煮損失，因此在食品加工領域越來越被人們所推崇[7]。目前，已有研究對真空低溫條件在食品營養、風味、安全性等方面的影響進行綜述[8]，同時，研究發現不同的真空低溫條件對肉制品理化性質的影響顯著，且65 ℃加熱45 min時肉制品的品質最佳[9]。鞠美玲[10]研究發現真空低溫烹調技術可以最大限度保留營養成分，滿足消費者對食品品質的要求。有研究也利用真空低溫技術處理海鮮，并發現真空低溫產品具有良好的市場接受度[14]。由此可見，真空低溫技術符合開發老年食品的營養要求。因此，我們嘗試利用真空低溫技術進行老年肉類食品的研發。

肉制品是蛋白質、脂肪、必需維生素以及礦物質微量元素等的重要來源，且在老年人膳食中扮演重要角色[11]。牦牛因其特殊的生長環境，其肉類含有豐富的蛋白質和礦物質微量元素，且脂肪含量低于普通黃牛[12]，是天然的綠色食品，能夠滿足老年人對營養價值高且均衡的肉品的需求。但其肌纖維較粗，質地堅硬，需要進一步處理以便于老年人食用。因此，在牦牛肉制品生產中通過采用特殊工藝來改善其品質，對于擴大牦牛肉的開發和在市場中的消費比例具有重要意義。

本實驗以牦牛里脊肉為研究對象，采用真空低溫蒸煮技術，研究不同蒸煮溫度和蒸煮時間對肉制品的理化性質和感官特性的影響，通過對樣品蒸煮損失、體積變化、水分含量、pH值、掃描電鏡微觀結構、色度、質構特性進行檢測，結合感官評價，確定適宜的蒸煮條件，為老年肉類食品的開發提供了基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

牦牛(3～4 歲，公牦牛，體重500～600 kg)，選自海南州可可西里河卡有機食品有限公司。牦牛屠宰后立即分割，選取里脊肉進行真空包裝(真空時間15 s，封口時間3 s)，冷凍貯運。實驗前對樣品進行前處理，去除脂肪和肌外膜后冷凍備用。

1.2 儀器設備

ST-24電熱恒溫水浴鍋，北京市長風儀器儀表公司；TC-5000真空包裝機，上海星貝包裝機械有限公司；TG328A電子分析天平，上海天平儀器廠；CM-7001 d分光測色計,Minolta 公司；DH-101BS電熱鼓風干燥箱，天津市中環實驗電爐有限公司；TPA質構儀 TA.XT.Plus，英國Stable Micro System 公司；SU1510掃描電子顯微鏡、PH-3CW pH計，上海理達儀器廠；LGJ 0.5真空冷凍干燥機，Thermo Electron。

1.3 實驗步驟

1.3.1 加熱處理

為排除其他因素如鹽離子濃度、添加劑等對樣品的影響，本實驗以熱處理條件為單一變量，采用恒溫水浴方式對肉進行加熱處理。取冷凍的牦牛肉于4 ℃下解凍12 h。采用蒸煮袋將樣品進行真空包裝后，在55、65、75、85 ℃下水浴加熱，加熱時間為20、30、40 min。結束后樣品置于冰水中冷卻10 min后進行相關檢測[13]。

1.3.2 蒸煮損失率與體積損失率

用吸水紙去除樣品表面汁液，精確稱量熱處理前后的樣品質量。蒸煮損失率計算如公式(1)所示：

(1)

式中:M1，蒸煮前樣品質量；M2，蒸煮后樣品質量。

將解凍后的牦牛肉在室溫條件下沿肌纖維方向切成3 cm×2 cm×2 cm的小塊進行熱處理[14]。以肌纖維為長度，利用游標卡尺測量樣品熱處理前后的長度，寬度以及高度，計算樣品體積損失率，如公式(2)所示：

(2)

式中：V1，熱處理前的體積；V2，熱處理后的體積。

1.3.3 水分含量

參考GB/T 5009.3—2003測定肉制品水分含量。

1.3.4 pH值

稱取不同處理的樣品10 g，充分研磨，加入90 mL蒸餾水勻漿機均質1 min。肉水混合液用pH計測定酸堿值[15]。

1.3.5 掃描電鏡

將樣品沿著肌原纖維方向切成1 cm×1 cm×3 cm柱狀，進行液氮速凍后脆斷，并標記截面位置，將樣品放置于-20 ℃條件下冷凍24 h，后于-80 ℃下冷凍24 h。將樣品去除進行真空冷凍干燥24 h。將樣品裁剪成大約5 mm×5 mm尺寸，用導電膠帶固定在載物臺上，經真空噴金處理后(時間2 min，電壓10 mA)，用掃描電子顯微鏡在15 kV的加速電壓下，放大600倍觀察樣品的截面形貌特征。

1.3.6 色度

采用分光測色計對樣品進行測定。每個樣品檢測5次，測量結果用亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)表示。

1.3.7 質構

本研究具體測定方法參照文獻[16]，取蒸煮后的樣品，切成1.5 cm×1.5 cm×2.0 cm大小的柱狀并置于質構儀載物臺上進行測定。

1.3.8 感官評價

感官指標是評價食品質量最為直觀的指標。本實驗采用5級10分評分法進行感官評價，將樣品烹飪后切成大小一致的方塊，并標號。參與評價的小組人員按照如下標準進行評分。

表1 感官評分標準

1.4 數據分析

每組實驗重復3次，數據以平均值±標準差表示。用SPSS 17.0對數據進行統計分析。采用單因素方差分析檢驗來確定顯著性因素之間的差異。采用Origin軟件進行圖表的處理。在表格和圖表中數據后標注不同字母來表示其各組間有差異，大寫字母表示同一時間不同溫度之間的差異，小寫字母表示同一溫度內不同時間的差異，P<0.05認為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 樣品直觀圖

由圖1可以看出，在相同烹飪時間內，隨著烹飪溫度的升高，牦牛肉的顏色變化明顯，由鮮紅色轉為深紅色甚至灰色。其原因是加熱溫度引起肌紅蛋白的含量及化學狀態改變[17]。隨溫度的升高，還原型的肌紅蛋白和氧結合形成肌紅蛋白時，肉品呈現鮮紅色；隨著溫度的繼續升高，肉制品中的肌紅蛋白和氧繼續作用，生成氧化型肌紅蛋白的同時，Fe2+轉化為Fe3+，肉制品顏色加深[18]。但牦牛肉在55 ℃和65 ℃時肌紅蛋白發生的變性并不完全，故顏色變化并不明顯；升溫至75～85 ℃條件下大部分的肌紅蛋白發生變性，故顏色明顯轉換為棕色[19]。值得注意的是，由圖1-G可以看出，樣品顏色整體呈現棕色，說明在此條件下蛋白已經變性完全。除色澤變化外，隨著溫度的提升，肉制品的體積不斷收縮、汁液流出增加、肉質逐漸緊密且彈性減小、硬度逐漸增大，這與蒸煮過程中蛋白質變性密切相關。在相同烹飪溫度下，隨著時間的延長，樣品顏色加深，肉質收縮，但變化并不顯著。由此可見時間的改變使熱量從表面向內部不斷傳遞，中心溫度上升，樣品各個部位受熱變化更均勻。綜上所述，可以得出結論，在烹飪過程中溫度對牦牛肉的顏色影響更顯著。

A～D-20 min 55、65、75、85 ℃；E～H，30 min 55、65、75、85 ℃；I～L-40 min 55、65、75、85 ℃

2.2 蒸煮損失

由圖2可以看出，隨溫度的升高和時間的延長，牦牛肉的蒸煮損失顯著上升(P<0.05)。加熱時間的延長使中心溫度越接近預設溫度，膠原蛋白充分變性，造成結締組織和膠原纖維的聚集和短縮，使肌肉中可儲存水分減少[20]。同時，水溶性成分隨著汁液的流出也會造成蒸煮損失[21]。此外，在同一時間內，溫度越高，蒸煮損失率越大(P<0.05)。其主要原因是在加熱過程中，樣品緩慢升溫，達到蛋白質變性溫度后，肌纖維會發生縱向或橫向不同程度的收縮，纖維結構間致密性改變，肌束減小，對水分的束縛力減弱，導致汁液流出[22-23]。中心溫度越高，收縮程度越大，蒸煮損失越大[24]。另外，加熱過程中蛋白疏水基團的暴露使其對水分的親和力下降，致使蒸煮損失增加[25]。此外，在85 ℃長時間加熱下，由于膠原蛋白一定的吸水作用，使蒸煮損失不存在顯著性變化[26]。

2.3 體積變化

通過測量不同處理下的樣品體積時發現，蒸煮時間為40 min時，體積收縮受溫度的影響顯著(P<0.05)。其主要是因為在低溫時(<65 ℃)表現為縱向的肌纖維收縮，之后隨著溫度的升高，橫向開始收縮，達到85 ℃以上時，體積熱收縮基本結束[13]。由表2可以看出，在65和75 ℃時，樣品受加熱時間的影響顯著，主要原因是蛋白質的凝固引起肌肉組織聚集和收縮硬化，在該溫度下肌纖維在橫向和縱向上收縮變化率達到最大[23]，進而表現為宏觀體積的改變。而在85 ℃時，熱處理時間對體積變化的影響不顯著，說明肌纖維的收縮是有限的[26]。由此可見，蒸煮時間和溫度對肉制品最終質量影響顯著。

圖2 不同溫度和時間熱處理條件下的牦牛肉蒸煮損失率變化

表2 不同溫度和時間熱處理條件下的體積變化

2.4 水分含量

加熱可以使蛋白質變性，肌束膜和肌原纖維緊縮，水分被擠出，導致肉的系水力下降，從而保水性呈現下降趨勢。由圖3可以得出，在同一溫度下，隨著時間的延長，樣品的水分含量下降，其主要原因是隨著時間延長，熱量從外向內傳遞，蒸煮損失增大，水分含量減小。在相同時間內，隨溫度的升高，水分含量呈下降趨勢(P<0.05)。當溫度低于75 ℃時，樣品水分含量沒有差異，保持平穩，說明結合力弱的水分在該條件下基本排出。當烹飪溫度高于75 ℃時，水分含量顯著下降(P<0.05)，可以說明蛋白質的變性程度在75 ℃時最大。實驗結果說明高的蒸煮損失率會導致較低的水分含量(圖2)，但樣品組間不具有顯著差異[27]。在75 ℃下，20、30 min處理下樣品水分沒有差異，延長至40 min時水分含量顯著減小，說明樣品的成品率較低，不利于生產。因此，我們認為75 ℃，30 min的產品最為適宜。

圖3 不同溫度和時間熱處理條件下對牦牛肉水分含量的變化

2.5 pH值分析

由圖4可以看出，受加熱溫度和時間的影響，牦牛肉的pH值逐漸上升，但沒有顯著性差異(P>0.05)。在同一溫度下，隨著加熱時間的延長，pH值上升。原因是延長時間后蛋白質變性量增加，自由酸性基團減少[28]，以及形成風味過程中所釋放的氨類物質。目前也有相關研究已經報道，肉制品的pH值隨著蒸煮時間延長增大[20,29]。在加熱時間一定時，隨溫度的升高，樣品酸性下降。這是蛋白質結構的穩定性受溫度影響被破壞，化學鍵斷裂后酸性基團減少。此外，氨基酸殘基暴露也會引起肉制品在烹飪中pH值變化[30]。但不同的溫度和時間組合對樣品的pH值并沒有顯著影響，且已有研究也表明加熱對肉制品的pH值影響較小[31]。

圖4 不同溫度和時間熱處理下的牦牛肉pH變化

2.6 掃描電鏡

由圖5可以看出，在加熱時間一定時，隨著加熱溫度的上升，肌原纖維收縮顯著。表現為組織結構由松散逐漸緊密，單位面積內的次級肌束數量增多，彼此間的空隙越來越小。該變化主要是因為蛋白質熱變性導致肌束膜收縮，水分含量減小，肌束間空間變小[25]。此外，由于蒸煮溫度升高，肌原纖維收縮，初級肌束越來越緊致，整體呈現的次級肌束減小。相較于75 ℃和85 ℃處理組，其他2個溫度處理的樣品肌束間間隙大，這與樣品的水分含量高低有關(圖3)。此外，在蒸煮溫度一定時，隨著蒸煮時間的延長，次級肌束間空隙逐步減小，視野中單位面積內的肌束增多，反映了加熱時間對膠原纖維變性收縮的影響[12,32]。其次，由圖5可以看出，75 ℃和85 ℃處理組的樣品在間隙雖有變化卻無顯著差異(除20 min處理組)。綜上所述，樣品在75 ℃，30 min可作為肉制品低溫處理的分界條件。此外，從微觀結構可以驗證組織中的水分等汁液被擠出，也是水分含量減少和蒸煮損失增大的原因。

a-對照，b～e-20 min 55、65、75、85 ℃；f～i-30 min 55、65、75、85 ℃；j～m-40 min 55、65、75、85 ℃

2.7 色度

產品的顏色是決定消費者購買欲的決定性因素。通過對肉制品的色澤評價，選取適宜的工藝，以提高產品的可接受性。

由表3可以看出，在同一時間內，隨溫度升高，L*先增加后減小。在相同溫度下，隨時間延長，L*逐漸減小(P<0.05)。研究證明肉制品的亮度由樣品蛋白質熱變性引起的光透明度改變和水分含量高低所決定[20,33]，在加熱過程中肌球蛋白結構逐漸被破壞，血紅素中的亞鐵離子被氧化為高價鐵離子，所以L*增大[34]。隨著溫度和時間的組合變化，肌紅蛋白變性增強，a*值隨時間變化呈現下降趨勢(P<0.05)。而在85 ℃時，隨著時間變化，a*沒有顯著差異。同一蒸煮時間內，樣品a*值隨溫度上升逐漸減小(P<0.05)，這是由于在熱加工過程中，肌紅蛋白氧化變性增加，而a*與變性肌紅蛋白成反比[35]。隨著溫度的升高和時間的延長，樣品的b*逐漸增加，這與蛋白質熱變性形成的褐色物質有關[27]。a*值越小，b*值越大，表明牛肉色澤越來越暗紅，色澤越佳，結合L*，說明75 ℃，30 min的牛肉最佳。

表3 不同熱處理溫度和時間的牦牛肉色度變化

2.8 質構特性

2.8.1 硬度

由圖6-A可以看出，在確定烹飪時間下，研究發現隨著溫度上升，硬度增強。原因是加熱50 ℃以上時肌原纖維開始變性，凝固收縮，使單位面積的肌原纖維數量上升，對剪切力的抵抗力增強，溫度越高，肌纖維蛋白的增韌作用越強，因此硬度上升[36]。在同一溫度下，隨著時間的延長，硬度先減小再增加。在30 min時，硬度明顯的降低，這是由于膠原蛋白增溶和糊化作用使結締組織變弱，說明在30 min是最適宜的蒸煮時間。而延長加熱時間至40 min時，硬度上升，由圖5也可以看出，肌纖維收縮，肌束結構緊致，所以牦牛肉的硬度上升[25]。由此可見，牦牛肉的硬度取決于熱處理中時間和溫度的組合對肌原纖維、肌質和結締組織蛋白的變性，聚集和降解的多重影響[37]。

a-硬度；b-彈性；c-咀嚼性；d-回復性；e-內聚性；f-膠著性

2.8.2 彈性

彈性是第1次壓縮時樣品發生形變后彈性恢復的程度。由圖6-B可以看出，在加熱溫度確定時，隨著時間的延長，彈性先減小后增大，可見樣品彈性受烹飪時間的影響顯著(P<0.05)。樣品在受熱后彈性開始下降(0.68～0.58，55 ℃)，經過蒸煮后，在30 min時彈性最小，之后彈性開始上升。這可能是彈性和纖維的膨脹程度有關，熱加工的初階段肌纖維收縮，以及受蒸煮損失的影響，水分含量下降，導致彈性下降[38]。繼續延長加熱時間，膠原蛋白的變性反應增加，蛋白凝膠化使肉制品的彈性開始增大[25]。加熱時間不變時，隨溫度的上升，彈性增加(P<0.05)。其主要原因是膠原蛋白的熱變性隨溫度上升而加強，增加了彈性。

2.8.3 咀嚼性

咀嚼性受物質的膠黏性和彈性所影響，并呈正相關。由圖6-C可知，隨著溫度的升高，牦牛肉的咀嚼性上升。在65和75 ℃時，咀嚼性變化不顯著(P>0.05)，在溫度達到85 ℃時，蒸煮40 min時咀嚼性顯著上升。在同一溫度下，隨著時間延長，樣品咀嚼性呈先減小后增大趨勢，加熱時間的延長會引起蛋白質凝固。由此可知，采用低溫烹飪時將時間控制在30 min可以得到較好品質的牦牛肉。

2.8.4 回復性

由圖6-D可以看出，在同一溫度下，隨著時間的延長，蒸煮后樣品的回復性先減小后增大。控制加熱時間，隨著溫度升高，樣品回復性逐漸上升。這主要是因為受力后肉制品保持原有狀態的能力與牦牛肉的硬度成正相關，而硬度受溫度和時間的影響顯著。

2.8.5 內聚性

在同一時間內，隨著溫度的升高，牦牛肉的內聚性先增大后逐步趨于相對穩定(0.65～0.7)，但內聚性沒有顯著差異(P> 0.05)。在溫度一定時，隨著蒸煮時間的延長，樣品的內聚性先減小后增大。在85 ℃時，樣品內聚性幾乎不受蒸煮時間的影響。說明樣品越來越緊致，這與掃描電鏡微觀結構中的結果相符合。

2.8.6 膠著性

膠著性測量值模擬將半固態樣品破裂成吞咽時的穩定狀態所需的能量。隨著溫度的升高，牦牛肉的膠著性上升，在65和75 ℃時，膠著性變化不顯著，在溫度達到85 ℃時，長時間蒸煮會導致膠著性顯著上升。在同一溫度下，隨著時間延長，樣品膠著性呈先減小后增大趨勢。樣品的膠著性與咀嚼性變化趨勢一致。

2.9 感官評價

加工肉制品的視覺評估在確定產品價值和判斷是否符合食用標準有著重要作用。由表4可以看出，隨著溫度的升高，樣品的色澤、風味、組織結構和硬度滿意度先上升后下降。綜合考慮可知，75 ℃處理組的樣品品質較好，牦牛肉的可接受度高，相較于李升升等[39]研究報道牦牛肉熱處理溫度為80 ℃感官品質最佳，本實驗所得出的結論也具有一定的理論參考價值。此外，由表4可以發現蒸煮時間對樣品的影響不易被人察覺。

3 結論

蒸煮時間和溫度對牦牛肉的理化性質和感官特性都有重要影響。隨著加熱溫度的升高和加熱時間的延長，樣品的蒸煮損失增大(P<0.05)，水分含量減小，而pH值變化不顯著。樣品的亮度隨溫度升高先增大后減小，并逐漸變深變暗，a*減小，b*增大。特別是，隨著溫度的升高，理化特性如硬度、彈性、咀嚼性、回復性等呈上升趨勢，隨著時間的延長，質構特性先減小后增大，樣品的理化特性在30 min時最佳。結合感官評價的結果，我們認為75 ℃，30 min烹飪條件下的肉制品品質最佳。

表4 不同溫度和時間熱處理的牦牛肉感官評價

綜上所述，采用真空低溫蒸煮技術進行肉制品加工以滿足老年消費群體的特殊需求具有一定的可行性。目前市場已有的適宜老年人食用的肉類食品較少，作為一種新型的特定需求食品，還有待進一步的開發研究。