不同干燥方式下調理豬肉干品質變化及其機制

王恒鵬，王引蘭，姜松松，徐雙意，王繼盼，高子武，吳丹璇，孟祥忍※

·農產品加工工程·

不同干燥方式下調理豬肉干品質變化及其機制

王恒鵬1,2,3，王引蘭4，姜松松1,2,3，徐雙意1，王繼盼1，高子武1，吳丹璇1，孟祥忍1,2,3※

（1. 揚州大學食品科學與工程學院，揚州 225127；2. 中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點實驗室，揚州 225127；3. 江蘇省淮揚菜工程中心，揚州 225127；4. 江蘇旅游職業學院烹飪科技學院，揚州 225000）

為進一步明確干燥方式對調理豬肉干品質特性的影響及其機制，該研究分別采用熱風干燥（Hot Air Drying，HAD）、真空冷凍干燥（Vacuum Freeze Drying，VFD）和對流烤箱干燥（Convection Oven Drying，COD）方式制備調理豬肉干，對干燥特性和剪切力、色澤、水分活度、感官特性、蛋白質體外消化率等品質指標進行測定，并結合水分遷移規律、微觀結構、肌肉氧化特性等指標和化學計量學方法，揭示干燥方式對其品質變化的影響。結果表明：干燥方式對調理豬肉干的干燥速率、剪切力、水分活度、色澤、蛋白質體外消化率等均有顯著影響（<0.05），其中COD處理通過不斷產生熱循環，由內而外加快了樣品中水分的遷移和蒸發，使干燥速率提升33%，VFD處理組樣品剪切力、水分活度、紅度值（29.96 N、0.637和2.49）遠低于其他2組，而亮度值、色彩強度值和蛋白質體外消化率較高。此外，低場核磁共振顯示結合水是調理豬肉干內部水分的主要組分，而COD樣品中結合水的弛豫時間最短，表現為持水力較佳，同時其蛋白質氧化、交聯和聚集程度較低，使得體外消化率和感官得分最高，進一步綜合偏最小二乘回歸（Partial Least Squares Regression，PLSR）結果可知，采用COD處理能有效保證加工后的調理豬肉干具備更好的品質，該結果為調理豬肉干在干燥過程中的品質控制及高效加工提供了理論基礎。

干燥；品質控制；調理豬肉干；干燥特性；水分遷移；肌肉氧化

0 引 言

調理豬肉干是以豬肉為主要原料，經食鹽、白糖及混合香辛料腌制、預熟后干燥而成[1]，因其具有營養豐富、色澤均勻、利于保藏、風味獨特、咀嚼感強等特點[2]，深受廣大消費者的喜愛與追捧。中國傳統豬肉干制品加工歷史悠久，多數以手工作坊式為主，多集中于華中、華東地區，區域性較強，單個企業產量較小，經常受加工過程不規范、品質安全難控制、產品包裝落后等影響，易出現氧化嚴重、出品率低、品質不穩定等問題，發展長期受限[3]。隨著經濟的增長和生活節奏的加快，中國調理肉干制品的發展開始提速，企業為延長產品的保質期，通常采用過度脫水的方式來降低水分活度，往往會加劇肌肉收縮，導致產品質地較硬、彈性不足、難以咀嚼[4]。因此，在保證貯藏穩定性的前提下，如何有效提升調理肉干制品的食用品質也是當下的研究重點之一。

干燥是調理豬肉干制作過程中的關鍵工藝環節，主要采用物理加工手段將原料內部的水分排出，通過降低水分活度來抑制微生物的生長繁殖，以延長產品的貯藏時間[5]。因此，明確合理的干燥方式可有效保證產品的最終品質。干燥技術在食品領域中發展迅速，尤其在脫水保藏和速食產品的加工方面應用廣泛。目前，干燥技術在谷物、果蔬類原料中的應用較多[6-8]，但在肉制品加工中的應用仍較少。在干燥方式方面，傳統工藝有自然風干和熱風干燥，雖工藝簡單，但存在產品干燥效率低、干燥效果差、營養損失大等問題[9]。新型工藝有真空冷凍干燥、微波干燥、微波-熱風耦合干燥等技術，可在一定程度上避免干制品營養成分的過度損失，以及色澤、質地較差等問題[10-11]。熱風干燥（Hot Air Drying，HAD）因干燥成本低，是目前市場上肉干產品應用最多的干燥方式之一。而真空冷凍干燥（Vacuum Freeze Drying，VFD）需伴隨深度且持續的低溫和低壓過程，導致該技術的實際應用成本較高，目前僅用于高附加值產品中[12]。對流烤箱干燥（Convection Oven Drying，COD）在傳統HAD基礎上增加了熱對流速率的可調節功能，理論上具備更高的熱循環效率，且干燥成本低，但目前缺乏相關研究。

國內外對傳統肉干制品的研究多集中于干燥工藝優化及品質比較方面，賈愛榮等[13]通過優化熱風干燥工藝條件，研制出口味獨特、感官品質良好的豬肉干制品，Ortiz等[14]通過建立熱風干燥動力學模型，研究了不同熱風溫度對三文魚色澤、質構及感官品質的影響，侯召華等[15]對冷鮮和真空冷凍干燥豬肉中的脂肪酸進行分析，發現真空冷凍干燥能夠有效保持脂肪酸組分和結構，訾營磊等[16]以含水率為響應值，獲得了調理牦牛肉干最佳的冷凍干燥工藝參數。但是，有關不同干燥方式對調理豬肉干品質變化規律的綜合比較及其影響機制的研究較少。

目前將熱風干燥（HAD）、真空冷凍干燥（VFD）、對流烤箱干燥（COD）技術同時應用于調理豬肉干加工的研究鮮有報道，究竟何種干燥方式較為適宜仍不明確。因此，本文采用3種不同的干燥方式制作調理豬肉干，在監測品質變化規律的基礎上，利用低場核磁共振（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）、掃描電鏡（Scanning Electronic Microscopy，SEM）研究調理豬肉干水分分布和微觀結構的變化，并從蛋白質和脂肪氧化角度，結合偏最小二乘回歸（Partial Least Squares Regression，PLSR）分析法，探究不同干燥方式下調理豬肉干的品質變化及其機制，以期為高品質調理豬肉干產品的開發和科學加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用飼養條件一致，12月齡的三元雜交豬（杜洛克豬×長白豬×大白豬，公母各4頭），取背最長肌肉樣，4 ℃懸掛排酸成熟24 h，由揚州市鼎鑫食品集團有限公司提供。

戊二醛、氯化鈉、磷酸二氫鈉、5,5’-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)，DTNB）、2,4-二硝基苯肼（Dinitrophenylhydrazine，DNPH）、三羥甲基氨基甲烷（Tris）、乙二醇-雙-（2-氨基乙醚）四乙酸（Ethylene glycol tetraacetic acid，EGTA）均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；胃蛋白酶（酶活≥400 U/g）、胰蛋白酶（酶活≥1 645 U/g），上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SIM-FD5-3真空冷凍干燥機（美國GOLD-SIM集團）；SCC101E型萬能蒸烤箱（北京豐匯加機電設備銷售有限公司）；HTG型立式鼓風干燥箱（上海精密儀器有限公司）；300-SL切片機（德國SLEE公司）；K1100F型全自動凱氏定氮儀（上海固呈科學儀器有限公司）；SOX606全自動脂肪測定儀（濟南海能儀器股份有限公司）；NMI20臺式低場核磁共振儀（上海紐邁電子科技有限公司）；GTR16-2型高速冷凍離心機（湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司）；BS210S（1/1000）型電子天平（北京賽多斯儀器系統有限公司）；BPH-9082恒溫震蕩培養箱（上海巴玖實業有限公司）；GeminiSEM300蔡司場發射掃描電鏡系統（德國Carl Zeiss公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將所有豬肉樣品進行隨機編號，清洗整形后，切割成規格為4 cm（長）×5 cm（寬）×3 mm（厚）的片狀，以生肉質量計，參照Yong等[1]的工藝配方，調配腌制液（食鹽1.5 g/100 g、蔗糖0.5 g/100 g、生抽1.5 g/100 g、老抽0.6 g/100 g、香辛料提取液10 mL/100 g、純水20 mL/100 g），將腌制液與肉片混合攪拌10 min，4 ℃環境下靜態腌制12 h，經萬能蒸烤箱（設定溫度100 ℃、濕度100%、風速4檔）蒸制10 min預熟，吸去表面水分稱量后進行不同干燥方式處理[17-18]。3種干燥方式所設程序均由前期優化所得，每次干燥處理樣品(2.5±0.1)kg。

熱風干燥（HAD）：將預熟后的樣品置于電熱鼓風干燥箱中，設置干燥溫度65 ℃，至質量損失達50%±5%，即終點含水率20%±0.5%時，停止干燥，待測。

真空冷凍干燥（VFD）：將預熟后的樣品先置于-20 ℃的速凍冰箱中預凍4 h，取出后在真空冷凍干燥設備中（冷阱溫度-65 ℃，真空度5 Pa）干燥，至質量損失達50%±5%，即終點含水率20%±0.5%時，停止干燥，待測。

對流烤箱干燥（COD）：將預熟后的樣品置于烤箱腔體的中心位置，設置干燥溫度65 ℃、風速2檔，至質量損失達50%±5%，即終點含水率20%±0.5%時，停止干燥，待測。

1.3.2 干燥特性的測定

干燥過程中每隔20 min將樣品取出稱量，根據樣品的質量損失（Δ）與干燥時間（）的關系制作干燥曲線。

1.3.3 品質指標的測定

剪切力的測定：選用國產C-LM2型肌肉嫩度儀進行調理豬肉干樣品剪切力的測定[19]。

水分活度的測定：參照《GB 5009.238—2016食品水分活度的測定》[20]，采用水分活度儀進行測定。

色澤的測定：將色差儀經白板校準后，鏡頭垂直放置于樣品表面，鏡口緊貼肉面（避免漏光），選取每個樣品不同的截面位置測定3次，記錄*值（亮度）、*值（紅度）、*值（黃度）、*值（色度值）。

感官評價：參照Chen等[17]的方法，略作修改，選定10名經感官訓練的師生（年齡20～45周歲，5男5女）組成評定小組，篩選色澤、風味、組織狀態、口感和總體可接受性作為描述調理豬肉干樣品的5個感官屬性，采用7分制原則（滿分35分）進行產品的喜好度評價。將樣品分割成長×寬為1 cm×1 cm的小片狀，置于塑料托盤上，使用隨機的三位數字編號。小組成員在品嘗每種樣品前用清水漱口，確定口腔中沒有余味后才能進行下一個樣品的評價。

蛋白質體外消化率的測定：參照Yin等[21]方法，略作修改，建立調理豬肉干蛋白質的體外消化模型。取肉樣5.0 g置于50 mL離心管中，同時準備兩組消化樣品，各加入雙蒸水20 mL，先于9 500 r/min條件下勻漿2次，后于13 500 r/min條件下勻漿2次（每次勻漿間隔30 s）。使用1 mol/L稀鹽酸將各勻漿樣品的pH值調至2.0，以肉質量為基準，按31.25∶1比例加入0.16 g胃蛋白酶（酶活≥400 U/g），在37 ℃恒溫搖床中振搖2 h，取出加1 mol/L氫氧化鈉溶液調pH值至7.5，完成胃蛋白酶滅活。隨后，離心棄上清液，測定殘渣中的蛋白質含量，計算胃消化率（Protein Gastric Digestibility，PGD）。

表1 調理豬肉干的感官評分標準

將另一組消化樣品從搖床中取出，加入1 mol/L氫氧化鈉溶液滅活，以肉質量為基準，按50∶1比例加入0.1 g胰蛋白酶（酶活≥1 645 U/g），按上述條件完成恒溫振搖，將消化樣品置于95 ℃恒溫水浴鍋中加熱5 min終止酶解反應。將消化好的樣品冷凍離心20 min，去除上清液，測殘渣中的蛋白質含量，計算總消化率（Protein Total Digestibility，PTD），公式如下：

式中0為原始樣品中的蛋白質含量，g/100 g；1為胃消化后樣品中的蛋白質含量，g/100 g；2為經胃腸消化后的蛋白質含量，g/100 g。

水分遷移規律的測定：參考Han等[22]方法，略做修改，將調理豬肉干順肌纖維方向放入圓筒玻璃試管中（直徑5 cm，高度18 cm），利用低場核磁共振儀（LF-NMR）測定橫向弛豫時間2，質子共振頻率20 MHz，磁場強度0.47 T。采用CPMG脈沖序列將每個樣品自動掃描16次，間隔時間2 s，接受增益32。通過coreNMR軟件對2進行反演，獲取每個樣品的弛豫時間。

微觀結構的測定：參考王恒鵬等[23]方法，略作修改。將樣品切割成規格為2 mm×2 mm×3 mm的肉丁（確保有一個自然面），在質量分數為2.5%的戊二醛溶液中固定過夜（4 ℃），按下列步驟處理樣品：棄去戊二醛固液，用0.1 mol/L pH值7.0磷酸鹽緩沖液漂洗3次，每次15 min。再用體積分數為30%、50%、70%、80%、90%、95%乙醇溶液分次脫水，最后用100%乙醇溶液脫水2次。將脫水后的樣品進行CO2臨界點干燥2 h，粘樣后采用離子濺射噴金，最終將樣品載物臺置于環境掃描電鏡中觀察，設置掃描電鏡加速電壓5.0 kV，樣品放大800倍。

硫代巴比妥酸值（Thiobarbituric reactive substances，TBARS）的測定：參照Silva等[18]方法，略作修改。取10 g粉碎的調理豬肉干樣品，加入20 mL 20%三氯乙酸（Trichloroacetic Acid，TCA）溶液，在10 000 r/min轉速下均質60 s后離心15 min（3 500×，4 ℃），采用定性濾紙過濾。取5 mL濾液與相同體積的2-硫代巴比妥酸（20 mmol）混合，同時以5 mL TCA和5 mL 2-硫代巴比妥酸的混合溶液為空白對照，在沸水浴中加熱20 min，冷卻至25 ℃，于532 nm處測定吸光值。

肌原纖維蛋白提取：參照Martinaud等[24]方法，略作修改。取10 g粉碎的調理豬肉干樣品，加入10倍體積磷酸鹽緩沖溶液，在8 000 r/min冰浴下均質1 min，勻漿后過200目篩網去除基質蛋白，將濾液離心15 min（2 000×，4 ℃），沉淀部分用50 mmol/L KCl（pH值6.4）磷酸鹽緩沖液洗滌一次和去離子水洗滌兩次，所得沉淀即為肌原纖維蛋白。

羰基含量的測定：參照Soglia等[25]方法，利用2,4-二硝基苯肼（Dinitrophenylhydrazine，DNPH）的測定方法來評估蛋白質中的羰基含量，最終根據分子吸光系數22 000 L/(mol·cm)進行鑒定。

表面疏水性的測定：參照Zhang等[26]方法，調整肌原纖維蛋白溶液質量濃度為1 mg/mL，取1 mL懸浮液加入40L溴酚藍溶液（1 mg/mL），空白對照為1 mL緩沖液加40L溴酚藍溶液（1mg/mL），渦旋振蕩混勻后離心15 min（4 000×，4 ℃），取上清液稀釋10倍，在595 nm處測定吸光值。

式中OD空白為緩沖液和溴酚藍混合物吸光值；ODMP為肌原纖維蛋白和溴酚藍反應后吸光值；40為溴酚藍溶液體積；BPB為肌原纖維蛋白結合溴酚藍含量，g。

總巰基含量的測定：參考Silva等[18]方法，調整肌原纖維蛋白溶液濃度為5 mg/mL，置于10 mL離心管中，取0.5 mL蛋白懸浮液，加入2.5 mL的Tris-Gly-8 mol/L 尿素緩沖液（pH值8.0），再加入0.02 mL DTNB（4 mg/mL），震蕩搖勻后于25 ℃下反應30 min，在412 nm處測定吸光值（412）。以不加DTNB的樣品作為對照。計算公式如下：

式中412為412 nm處吸光值；e為分子吸光系數13 600 L/(mol·cm)；為水浴前稀釋倍數；TSH為總巰基含量（以每毫克蛋白質質量計），nmol/mg。

1.4 數據處理

所有試驗重復3次，結果以平均值±標準差（SD）的形式表示。采用Origin 2018（美國Microcal公司）、TBtools軟件作圖，SPSS 17.0（IBM）軟件對測定結果進行方差分析和Duncan檢驗，差異顯著水平為0.05，使用XLSTAT Pro（美國微軟公司）軟件進行偏最小二乘回歸（Partial Least Squares Regression，PLSR）。

2 結果與分析

2.1 干燥方式對調理豬肉干干燥特性的影響

由圖1可知，不同干燥方式對調理豬肉干的干燥速率有顯著影響（<0.05），對比干燥過程中干燥曲線的斜率，發現各樣品的干燥速率在干燥0～20 min階段達最大值，隨后持續降低，主要與樣品在干燥過程中不斷發生組織收縮，對水分的束縛力和阻力增加有關[27]。HAD和VFD處理組樣品達到干燥終點均需120 min，而COD處理組僅用時80 min，主要由于COD可通過熱對流的形式不斷產生熱循環，熱量更易進入濕基中，加速驅動樣品中的水分向表面遷移，同時熱對流也加速了樣品表面水分的蒸發速率，使得干燥速率提升33%。相比之下，HAD利用熱風將熱量傳遞至樣品表面，當樣品表面水分含量低于內部水分含量時，內部水分便向樣品表面遷移，直到樣品中的水分含量下降到一定程度。與此同時，受熱后物料表面溫度高于樣品中心溫度形成由外到內的溫度梯度，由于熱風干燥過程中水分梯度和傳熱方向相反，且熱源為單一的外部熱源，表面水分蒸發后，內部水分不能及時轉移到樣品表面，導致HAD處理組樣品的干燥速率較為緩慢[28]。

2.2 干燥方式對調理豬肉干剪切力和水分活度的影響

由圖2可知，干燥方式對調理豬肉干的剪切力有顯著影響（<0.05），其中VFD處理組剪切力低至29.96 N，與其他兩種干燥方式差異顯著（<0.05），主要因為真空冷凍干燥過程中肌肉內部中的水分不斷以冰晶態升華汽化，會在肌肉組織原來的水分升華通道上形成疏松多孔的結構，使得肌纖維在剪切過程中更易斷裂[29]。水分活度（W）的變化趨勢與剪切力較一致，HAD處理組樣品的W值最高，為0.843，COD處理組次之，為0.793，VFD處理組最低，僅為0.637，三者均有顯著差異（<0.05），表明真空低溫干燥可顯著降低樣品中的W值，從而有效抑制微生物的生長繁殖，但此方式干燥耗時較長，而長時間持續的低溫、低壓過程導致了該技術實際能耗和應用成本較高。COD處理組的W值處于0.8以下，同樣具備較好的貯藏穩定性[30]，且該方式干燥效率較高，干燥所需能耗和成本較低，適用于調理豬肉干的進一步生產加工。

2.3 干燥方式對調理豬肉干色澤的影響

色澤是評價肉制品質量好壞的重要指標之一，加工過程中肌紅蛋白狀態的變化對產品色澤具有重要影響，通常氧合肌紅蛋白含量越高，色澤越紅亮[31]。由圖3可知，干燥方式對調理豬肉干的色差值有顯著影響（<0.05），VFD處理組的亮度（*）達最大值42.98，分別比COD、HAD處理組高48.16%和44.18%（<0.05），主要與真空冷凍干燥產生的輕微膨化作用造成肌肉表面色素被破壞有關。COD處理組與HAD處理組的紅度（*）無顯著差異（>0.05），而VFD組的*值最小，為2.49，可能與肌肉在COD、HAD處理過程發生了輕微的美拉德褐變，樣品中的部分肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白有關。VFD處理組的黃度（*）顯著高于其他兩種干燥方式，主要與真空冷凍使得肌肉中的色素被破壞有關，與蔡路昀等[32]研究結果一致。VFD處理組的調理豬肉干色度值（*）高達10.04，分別較COD、HAD處理組高54.08%和52.59%（<0.05），主要因為真空冷凍干燥過程中較低的干燥溫度和真空環境使得樣品未產生美拉德褐變，從而表現出較高的色度值，與Kim等[33]研究結果一致。

2.4 干燥方式對調理豬肉干感官特性的影響

由表2可知，COD處理組樣品的色澤評分最高，經VFD處理造成的輕微膨化作用會導致肉干表面色素被破壞，因而評分最低，與色澤指標變化結果一致。3種干燥方式處理的調理豬肉干均具備良好的風味，此項得分無顯著差異（>0.05）。在組織狀態上，COD與HAD處理組的得分接近，均高于VFD處理組，主要與真空冷凍干燥后樣品的肌纖維破壞程度高，肌肉組織在受力后易散碎有關。經COD與VFD處理后的樣品口感得分較HAD處理組高，可能因COD處理組樣品的持水力較好，避免了食用時口感干澀的劣勢，而VFD處理組樣品剪切力較小，易于咀嚼，使得這兩種干燥方式在口感方面的得分較高。由于COD處理組樣品在色澤、風味、組織狀態、口感上均獲得了較高的感官得分，因而其總體可接受性得分也優于其他兩組。綜合比較可知，經COD處理可使調理豬肉干獲得更好的感官品質。

表2 干燥方式對調理豬肉干感官特性的影響

注：同列中不同上標小寫字母表示差異顯著（<0.05）。下同。

Note: Different superscript lowercase letters in the same column indicate significant differences (<0.05). The same below.

2.5 干燥方式對調理豬肉干蛋白質體外消化率的影響

由圖4可知，干燥方式對調理豬肉干蛋白質的體外消化率具有顯著影響（<0.05），COD處理組樣品的蛋白質胃消化率和總消化率均達最高值，分別為85.35%和87.27%，與VFD處理組無顯著差異（>0.05）。而HAD處理組樣品的蛋白質胃消化率和總消化率均最低，僅為67.19%和76.50%。結果表明，經COD處理，低溫短時間的熱對流循環會促使蛋白質發生適度聚集，有效增加了蛋白酶的接觸位點，從而利于機體消化。而HAD處理組因干燥時間較長，可能會引起蛋白質發生較高程度的氧化、交聯和聚集，導致該處理組樣品的蛋白質體外消化率較低，與Bhat等[34]的研究結果類似。

2.6 干燥方式對調理豬肉干水分遷移規律的影響

由圖5a可知，不同干燥方式下的調理豬肉干均出現了兩個遷移峰，其中2b代表肌肉中結合水，21代表肌肉骨架蛋白中的不易流動水。弛豫時間2的大小代表了肌肉內部水分流動性的強弱，通常2值越小，代表水分與非水組分之間結合得越緊密，而2值越大，代表水分的自由度越大，與肌肉的結合能力較差[35]。已有研究表明，肌肉組織中結合水的狀態與外界壓力和組織結構的變化有關[36]。由圖5b可知，干燥方式對調理豬肉干弛豫時間2具有顯著影響（<0.05），其中COD處理組的2b為最小值，VFD處理組則最大。HAD處理組的21值高達41.513 ms，與其余處理組具有顯著差異（<0.05）。LF-NMR均未檢測到3種樣品中自由水的弛豫信號，顯示干燥處理已致肌肉中自由水全部遷移。由圖5a可知，結合水是調理豬肉干內部水分的主要組分，綜合比較，經COD處理組的2b值最小，表現出更好的持水能力，這也合理解釋了COD處理組樣品低表面亮度值和高感官評分的根本原因。

2.7 干燥方式對調理豬肉干微觀結構的影響

由圖6a可知，豬肉鮮樣肌纖維產生一定的斷裂和交聯，但整體結構仍較為致密。圖6b直觀顯示了腌制后肉樣的肌纖維表面較為光滑緊實，肌纖維發生膨脹，且間隙明顯增大，表明腌制會在一定程度上促進肌纖維間滴水通道的形成。圖6c顯示經COD處理后樣品的肌纖維表面較為平整，肌纖維間隙明顯減小，且排列緊致。已有研究表明，當水分從肌肉內部向外遷移流失時，會促使肌肉組織中的孔徑消失，從而導致肌纖維發生變形，使得肌纖維結合更加緊密[37-38]，本研究中主要與COD處理不斷產生的熱對流循環有效加速了樣品內部和表面的水分流失有關，和干燥速率的結果對應。采用HAD處理（圖6d）的樣品肌肉纖維發生收縮，肌纖維間隙有所增加，肌纖維表面變得粗糙，表明熱風干燥導致了肌束膜結構的破壞，并減少了肌纖維對內部水分的束縛力，從而引起肌纖維收縮程度的增加，與水分遷移的結果對應。圖 6e顯示了由于VFD的膨化作用，肌纖維發生一定程度的斷裂，且肌纖維表面呈現類似蜂窩狀，與蔡路昀等[32]研究結果一致。研究表明，經VFD處理后，肌纖維表面產生較為密集的空洞，進一步改變了其內部水分狀態和分布，并有效暴露出了蛋白酶的部分接觸位點，解釋了該處理組樣品剪切力和水分活度較低，而蛋白質體外消化率較高的本質原因。

a. 豬肉鮮樣 a. Fresh pork sampleb. 腌制肉樣 b. Pickled meat sample

2.8 干燥方式對調理豬肉干蛋白質和脂質氧化的影響

已有研究表明，肉制品中羰基化合物的形成是肉類蛋白質氧化損傷的主要表現，會導致蛋白質功能受損、消化率降低，同時促進更多有害化合物的形成[39]。由表3可知，由于較長時間暴露在熱空氣中，HAD處理組樣品的羰基含量高達0.656 mmol/mg，與其他兩組差異顯著（<0.05）。而COD處理組因干燥速率較快，有效減少了與活性氧自由基的接觸時間，其蛋白質羰基含量相對較低，與VFD處理組無顯著差異（>0.05）。HAD處理組樣品的蛋白質表面疏水性高達15.30g，其次為VFD處理組，COD處理組最小，僅為5.87g。有研究表明，蛋白質疏水性基團在自然狀態下會被包埋于蛋白質內，發生氧化后則逐漸暴露[40]。COD處理組因干燥時間較短，其蛋白質受氧化程度較低，顯示相對于熱風干燥，熱對流烤箱干燥更利于保持肌原纖維蛋白的空間結構。總巰基含量通常用來反映蛋白質中二硫鍵的變化情況，而二硫鍵的形成會引起蛋白質分子間的交聯、聚合，導致蛋白質空間結構發生變化[41]。由表3可知，HAD處理組樣品的總巰基含量最低，表明熱風干燥會引起肌原纖維蛋白分子內部巰基的充分暴露，被逐漸氧化為二硫鍵，造成總巰基含量減少，進一步證實HAD處理組蛋白質的氧化程度較其它兩種干燥方式高，這也解釋了HAD處理組樣品蛋白質體外消化率較低的原因。與蛋白質氧化指標的變化情況一致，HAD處理組樣品的脂質氧化程度最高，而COD和VFD處理組的脂質氧化則處于較低水平，兩者無顯著差異（>0.05）。結果表明，采用COD和VFD處理，可有效降低肉干在加工過程中氧化反應的發生率。

表3 干燥方式對調理豬肉干蛋白質和脂質氧化的影響

2.9 化學計量學分析

化學計量學是一個跨學科的研究領域，涉及多元統計、數學建模和計算機分析等，被廣泛用于評估食品的地域來源、真偽性和品質特性[42-43]。本研究采用偏最小二乘回歸（Partial Least Squares Regression，PLSR）分析法，對不同干燥方式下調理豬肉干的品質進行了評價與分類。以剪切力、水分活度、蛋白質體外消化率等理化指標為自變量，以色澤、組織狀態、風味等感官評分為因變量進行PLSR分析，由圖7可知，剪切力、紅度*值、水分活度、21和色澤、組織狀態的相對距離較近，表明肌肉嫩度、內部水分狀態、表觀紅度值對調理豬肉干最終組織狀態和色澤影響顯著。而蛋白質體外消化率、總巰基含量和總體可接受性、風味、口感等感官屬性較為聚集，且與COD處理組相對距離較近，直觀顯示較低的肌肉氧化程度和較高的體外消化率保證了COD樣品具備更好的品質。VFD處理組與亮度*、黃度*、色度*值、2b等理化指標均分布于第三象限，呈顯著正相關性。HAD處理組樣品由于較高的羰基含量、表面疏水性和TBARS值而分布于第四象限，與肌肉氧化的結果對應。綜合比較，相比其他處理組，采用COD處理可使調理豬肉干獲得更好的品質，同時也證實化學計量學分析法在肉類質量評價方面的重要意義。

3 結 論

本文對不同干燥方式下調理豬肉干的品質變化規律及其影響機制進行了研究，得到以下結論：

1）采用對流烤箱干燥（Convection Oven Drying，COD）處理，可使樣品獲得較快的干燥速率和較低的水分活度值，且硬度適中、色澤紅亮，此種干燥方式可有效降低能耗和提升肉干品質。

2）低場核磁共振（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）顯示干燥方式可明顯改變調理豬肉干中的水分狀態及分布，相比熱風干燥（Hot Air Drying，HAD）處理組，對流烤箱干燥（Convection Oven Drying，COD）和真空冷凍干燥（Vacuum Freeze Drying，VFD）處理組樣品2弛豫峰面積減小，水分流動性和含量均明顯降低，表明這兩種干燥方式均較好地促進了調理豬肉干內部水分的遷移。同時，分析發現結合水是調理豬肉干內部水分的主要組分，而COD處理組樣品中結合水弛豫時間（2b）最短，表明其與肌肉組織間的結合更為緊密，持水力較佳。

3）因干燥時間較短，對流烤箱干燥（Convection Oven Drying，COD）處理組樣品的蛋白質、脂質氧化程度較低，肌纖維排列更加整齊有序，且短時間的低溫熱對流循環有效增加了蛋白酶的接觸位點，提升了蛋白質的體外消化率。同時，COD處理組樣品的色澤、風味、組織狀態、口感和總體可接受性共5個感官屬性得分均優于其他2個干燥組。

4）化學計量學分析發現肌肉剪切力、內部水分狀態、表觀紅度值顯著影響調理豬肉干最終的組織狀態和色澤，而蛋白質胃腸消化率、總巰基含量和總體可接受性、風味等感官屬性較為聚集，且與COD處理組相對距離較近。以上結果說明調理豬肉干品質的變化主要由不同干燥方式導致其內部水分狀態變化和肌肉氧化而引起，COD處理能有效保證加工后的調理豬肉干具備更好的品質特性。

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Quality changes and its mechanism of conditioned pork jerkys under different drying methods

Wang Hengpeng1,2,3, Wang Yinlan4, Jiang Songsong1,2,3, Xu Shuangyi1, Wang Jipan1, Gao Ziwu1, Wu Danxuan1, Meng Xiangren1,2,3※

(1.,,225127,; 2.,,225127,; 3.,225127,; 4.,,225000,)

The present study was conducted to clarify the quality changes and the influencing mechanism of conditioned pork jerkys under different drying. Porcine longissimus doris muscles of Chinese hybrid pigs (Doroc×Landrace×Yorkshire,=8) were collected at 24 h postmortem, and then cut into the slices (4 cm×5 cm×3 mm). Three types of drying were assigned, including Hot Air Drying (HAD), Vacuum Freeze Drying (VFD), and Convection Oven Drying (COD). Andigestibility test was then performed on the dried samples to analyze the drying rate, shear force, color, water activity, consumer sensory comment, and protein. Moreover, the Low-Field Nuclear Magnetic Resonance (LF-NMR) and environmental Scanning Electronic Microscopy (SEM) were applied to characterize the water distribution and microstructure changes of pork jerkys. Furthermore, the Partial Least Squares Regression (PLSR) was employed to reveal the influence of different drying on quality changes in the conditioned pork jerkys. The results showed that the drying presented a significant effect on the drying rate, shear force, water activity, color, and protein digestibility of the conditioned pork jerkys (<0.05). The shortest drying time was achieved from the COD group, which was much lower than that from another two groups (<0.05). Specifically, the migration and evaporation rates of water in the cytoplasm and extracellular space of samples were promoted effectively, resulting in a 33% increase in drying rate, compared with other groups. The reason was that the thermal convection in the cavity was generated to form the continuous thermal cycles in the convection oven. In quality indicators, the shear force, water activity, and redness values (29.96 N, 0.637, and 2.49) of samples treated with the VFD were much lower than those with the rest drying (<0.05), whereas, there were higher values of brightness (), color intensity (), protein digestibility in the gastric fluid (PGD) and total protein digestibility (PTD) in the VFD group. The SEM images showed that the muscle fibers in the samples were formed a loose and porous structure after treated with the VFD. The microstructure in the VFD samples greatly contributed to the loss of intramuscular water, leading to the explosion of some contact regions of protease. As such, the samples in the VFD group behaved the changes of shear force, water activity, and protein digestibility. Simultaneously, the LF-NMR showed that the bound water was the main component of internal moisture in the conditioned pork jerkys, while the relaxation time of bound water (2b) in the COD samples was the shortest (<0.05), resulting in the best water-holding capacity. There was a lower degree of oxidation, cross-linking and aggregation in the protein of the COD samples (<0.05), whereas, the protein digestibility and sensory scores reached the highest value (<0.05). The PLSR analysis further confirmed that the application of COD was more suitable for the processing of conditioned pork jerkys, resulting from the lower degree of muscle oxidation and higher value ofdigestibility. The finding can provide a strong theoretical basis for the quality control and efficient processing of conditioned pork jerkys during drying.

drying; quality control; conditioned pork jerky; drying characteristics; water migration; muscle oxidation

2021-09-08

2021-12-10

中國營養學會百勝餐飲健康基金項目（CNS-YUM2020A17）；揚州市“綠揚金鳳計劃”領軍人才資助項目；揚州大學“青藍工程”資助項目；揚州大學大學生科技創新基金重點項目（X20200896）

王恒鵬，博士，講師，研究方向為農產品加工及質量控制。Email：yzuwhp@163.com

孟祥忍，博士，教授，研究方向為動源性食品加工技術。Email：xrmeng@yzu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.24.035

TS251.5+1

A

1002-6819(2021)-24-0317-10

王恒鵬，王引蘭，姜松松，等. 不同干燥方式下調理豬肉干品質變化及其機制[J]. 農業工程學報，2021，37(24)：317-326. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.24.035 http://www.tcsae.org

Wang Hengpeng, Wang Yinlan, Jiang Songsong, et al. Quality changes and its mechanism of conditioned pork jerkys under different drying methods[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(24): 317-326. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.24.035 http://www.tcsae.org