調理肉制品工藝參數優化及低溫放置過程中品質變化研究

張桂鳳，李文武

(青島酒店管理職業技術學院，山東 青島 266100)

隨著生活節奏的加快，居民的消費水平升級，低溫和預制肉制品越來越受到消費者的歡迎。預制型肉制品(prepared meat)主要是以可食用的肉類為主要原料進行加工而制成的產品，經過簡便的加熱處理即可食用的肉類制品,它能快速適應當前快節奏社會發展對便捷、營養等食品的需求。“上漿”是我國傳統的調理預制方法，豬肉在熟制過程中，經過煮、蒸、烤、炸等熟制方式會使肉片的水分含量降低，口感堅硬，且在高溫熟制過程中會破壞食物的營養價值。如果適當地加入一定量的淀粉、蛋清、鹽和水進行上漿調理工藝，不僅會提高食物的營養價值，而且經過上漿調理滑油后，肉制品表層直接與高溫的油脂發生反應，漿中的大部分氨基酸和還原糖在一定程度的相互作用下發生焦糖化反應，形成誘人的香氣與顏色。淀粉糊化變性與蛋清中卵白蛋白和卵類粘蛋白變性，良好的保水性與密封性得到了體現，包裹在肉片四周有效地抑制了肌肉蛋白變性的速度和水分流失的時間，使經過高溫處理后肉類的品質狀況得到較大保護[1-2]。關于熟制后保護肉類原有品質這個問題，已經有部分學者進行了研究報道；陳永清[3]研究了不同種類淀粉添加量對上漿對蝦仁品質的影響，結果表明小麥淀粉上漿熟制后效果最好，馬鈴薯淀粉其次。張建軍、賀習耀等[4-5]采用食品感官評定的方法，利用單因素和正交試驗以油溫、滑油時間、小麥淀粉添加量、水添加量為4個因素，篩選出小麥淀粉上漿調理工藝熟制牛肉的時間和溫度等工藝參數。

如何獲得高溫熱處理后最佳的豬肉片品質，調理后的豬肉片隨著放置期的延長其熟制后的品質又有哪些變化等，這些都是提高預制品短期放置再加工、肉類半制品品質有待解決的問題。本試驗采用混料D-最優設計法對上漿調理工藝配方進行了標準化的確定，為中國傳統工藝的現代化標準建設提供了理論依據，并在滑油熟制后短期低溫放置過程中對其pH值、放置期失水率、質構特性(TPA)、微觀結構、蛋白質聚集性等變化進行了研究，進而開發了一種工業化、生產預處理后低溫放置包裝再加工即可食用的肉類半制品，為中央廚房及預制品肉的產品研發奠定了理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

選用品種與飼養條件相同，活體質量為(97±5) kg的三元豬6頭，按照常規屠宰工藝屠宰，在屠宰后30 min之內從胴體取出豬肉背最長肌，剔除脂肪和筋膜組織，在0～4 ℃環境下排酸24 h后作為試驗材料。

小麥淀粉：河南恩苗食品有限公司；雞蛋：江蘇中糧食品有限公司；無碘鹽：中鹽長江鹽化有限公司；非轉基因大豆油：中國糧油(中糧)有限責任公司。

1.2 主要儀器與設備

CZ-41電熱恒溫干燥箱 深圳廣恒精密儀器有限公司；TC-29Y質構儀 珠海兆豐儀器有限公司；GY-23電子恒溫油炸爐 東臺市永江機械有限公司；PHSJ-5 pH計 廣州雷磁儀器有限公司；東星冷庫 珠海奧維有限公司；剪切力儀 廣東高科精密儀器有限公司；發射電鏡 賽默飛世爾科技(中國)有限公司；電泳儀 美國伯樂(中國)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 基礎工藝配方確定

查閱相關文獻資料[6-11]，確定好調理豬肉片的基礎工藝配方、滑油熟制溫度和時間，即豬肉片與漿料的比例為5∶1，滑油溫度為180 ℃，滑油時間為60 s。

1.3.2 試驗流程

豬肉背部最長肌于4 ℃環境懸掛式排酸24 h后取出，洗凈→瀝干水分→垂直于肌纖維方向切片(5 cm×5 cm×3 mm)→加入食鹽、水、蛋清、淀粉→攪拌均勻→4 ℃環境下分別靜置0，24，48，72，96，120，144 h后滑油→成品→指標測定。

1.3.3 混料設計

采用D-最優混料設計法，以感官評分(Y)為響應值，水添加量(A)、食鹽添加量(B)、小麥淀粉添加量(C)和蛋清添加量(D)為自變量，進行最佳混料配比試驗，各因素質量占比總和為100%，建立各因素所占比例與感官得分之間的回歸方程，探討各因素所占比例與感官得分之間的關系。并使用Design-Expert 軟件分析選取最優方案。經文獻查閱，確定對各因素間比例，見表1。

表1 上漿豬肉片物料范圍Table 1 The range of materials of pork slices

1.3.4 模糊綜合感官評分

參照王林等[12]的方法，略作修改，感官評價成員由20位具備感官評分經驗的食品及烹飪行業專家教授以及烹飪背景的專業學生構成，品嘗者對色澤與硬度、彈性和咀嚼性等指標進行評分，感官評定標準見表2。

表2 上漿滑油后豬肉片感官評價標準Table 2 The sensory evaluation criteria for pork slices after sizing and skating oil

權重確定：彈性、凝聚性關鍵程度相當，其次是咀嚼性和硬度，本試驗的權重設定為：凝聚性=咀嚼性>色澤>彈性，因素權重表示為：X=[0.4，0.1，0.1，0.4]；因素集A=(a色澤與硬度，a彈性，a凝聚性，a咀嚼性)。以很好、好、一般、很差確定為評語集B，用V表示，B=(b很好，b好，b一般，b差)確定100 分為最優標準，分數值85～100分為很好，分數值70～85分為較好，分數值55～70分為一般，分數值55分以下為差。

1.3.5 放置期失水率

對放置前樣品進行稱重(W1)，放置后吸除表面水分，對樣品進行稱重(W2)，按下式計算失水率。

放置期失水率/%=(W1-W2)/W1×100%。

1.3.6 質構特性

參照 Gurikar等[13-15]的方法，采用TMS-Pro物性測試儀對滑油后調理豬肉片的硬度、彈性、粘附性、咀嚼性、膠粘性及內聚性進行測試，探頭P/36.5，測前速度60 mm/min，測試速度120 mm/min，測試形變量40%，觸發力0.5 N。

1.3.7 pH值

1.3.8 微觀結構測定

參照Chumngoen等[18-19]的方法，用JSM5410?SEM顯微鏡(JEOL，日本東京)進行觀察。 將樣品(3 mm厚)放置在固定器中，用氮氣稀釋液(T≤-210 ℃)固定，然后將其冷凍轉移到低溫裝置中，在其中進行斷裂，蝕刻(-90 ℃)并鍍金(10-2bar和40 mA)。 然后將樣品轉移到顯微鏡中，并在15 kV，-130 ℃和15 mm的工作距離下進行檢查。

1.3.9 SDS-PAGE凝膠電泳

參照Hu等[20]的方法，尿素-硫脲提取物與SDS樣品緩沖液(93.8 mmol/L Tris-HCl，25%甘油，5%十二烷基硫酸鈉，0.01%溴酚藍，pH 6.8，350 mmol/L DTT)按1∶1.5(V/V)混合，在30 ℃環境下放置1 h，在4%～20%的預制凝膠(Bio-Rad，133 mm×87 mm×1 mm)上添加。電泳儀恒壓200 V，電流和功率極限設置為80 mA，凝膠圖像使用伯樂(Bio-Rad)凝膠成像儀拍攝，并使用Quantity One軟件分析每個泳道中條帶的光密度值。

2 結果與分析

2.1 感官評定結果與回歸方程的建立

使用軟件Design-Expert 8.0.6進行響應面分析，4個因素分別為：水添加量(A)、食鹽添加量(B)、小麥粉添加量(C)、蛋清添加量(D)，以模糊感官評分(Y)為檢測指標，建立4個因素D-混料設計優化試驗，見表3。

表3 混料設計試驗方案及結果Table 3 The scheme and results of mixture design test

2.2 模型的建立與顯著性分析

使用Design Expert分析軟件對表3所得試驗數據采取回歸擬合分析，得方程為：

Y=46.67A+68.92B+85.44C+63.41D-59.43AB-43.02AC+55.52AD-9.38BC-4.53BD-9.07CD+743.12ABC+425.55ABD-18.55ACD+449.08BCD。模型的P<0.01，表明模型顯著性高；失擬項不顯著，表明該模型與實際結果擬合度良好，誤差?。籖2=95.92%，表明在總分變異中，有95.92%是由變量A～D引起的，交互項ABC對上漿豬肉片感官評分的影響極顯著(P<0.01)，且AC、BC、ABD、BCD項顯著(P<0.05)，表明存在交互作用，證明本試驗所得數據回歸方程的擬合度和可信度很高，其建立的模型成立，可用于進行調理豬肉片感官品質的理論推測與分析。

表4 回歸方程模型的方差分析Table 4 Analysis of variance for regression equation model

2.3 三元曲面圖分析

使用統計分析軟件Design-Expert 8.0.6，在回歸模型的基礎上，分析水(A)、食鹽(B)、小麥淀粉(C)和蛋清(D)4個因素交互作用的影響。

由圖1可知，曲面圖呈飽和曲面狀，說明4個因素間具有一定交互作用。圖1(a)中，水、食鹽和小麥淀粉這3個因素間的交互趨勢最為明顯，呈極顯著狀態(P<0.01)；圖1(d)中，食鹽、小麥淀粉和蛋清三者的交互趨勢其次(P<0.05)；而圖1(b)中，水、食鹽和蛋清三者的交互中，顯著性更弱于圖1(a)、(d)；圖1(c)中，水、小麥淀粉和蛋清三者可能存在一定聯系，但三元曲面圖中3個因素間差異不顯著(P>0.05)，曲面圖結論與方差分析結果相符。因此，小麥淀粉、食鹽、水和蛋清四者間關系的顯著性為a>d>b>c，當取適宜替代比例時，對上漿豬肉片的感官評價有極大值，該值存在于響應面頂端。

圖1 水、食鹽、小麥淀粉和蛋清交互作用對感官評價的影響Fig.1 The effects of interaction of water, salt, wheat starch and egg white on sensory evaluation

2.4 驗證試驗

為了驗證模型預測的準確性,以最佳點的配比：水65.1%、食鹽7.9%、小麥淀粉14.2%、蛋清12.7%為原料，進行豬肉片的上漿調理工藝，做3組平行試驗，進行模糊綜合感官評價，試驗結果表明，感官評分為91.45，結果與預測值具有良好的吻合性，確定了該模型的真實性。其最優配方進行的上漿調理工藝滑油后豬肉表面光潔度較高，顏色呈經高溫熱處理后失去血色所造成應有的偏亮灰白色，凝聚結構完整，組織緊密，彈性適宜等，達到預期要求，可作為豬肉片的最佳上漿調理配方。

2.5 放置期pH特性測定

經過查閱資料[20]，確定了pH值為5.8～6.2時肉質最好，為新鮮豬肉，pH 6.3～6.6為次鮮肉，pH>6.7為變質肉。由圖2可知，低溫短期放置0～48 h過程中，豬肉片的pH值沒有顯著差異(P>0.05)，說明豬肉在4 ℃環境下，短期內(0～48 h)都處于新鮮狀態。隨著放置期的延長，在放置72 h后，處理組之間差異顯著(P<0.05)，未上漿調理的豬肉片已從次鮮肉逐漸變成變質肉，而上漿調理的豬肉片在120 h時才達到次鮮肉(pH 6.3～6.6)，144 h才達到變質狀態(pH>6.7)，上漿調理工藝明顯增加了豬肉片的貯藏時間。主要原因是隨著放置期的延長，糖濃度降低，細菌分解利用氨基酸產生堿性胺類，使pH逐漸升高[21-22]。調理后豬肉片表面形成一層糊狀保護層，有效地隔絕了肉片與空氣的接觸面積，有效地減少了一定量的微生物侵入，使新鮮豬肉的放置期增長。結果表明，在4 ℃放置條件下，未采取任何措施的豬肉片在72 h左右pH值達到次新鮮狀態，而經過調理處理的豬肉片將時間延長至120 h左右，上漿調理工藝能較好地減慢豬肉pH值的上升速率，顯著延長了新鮮豬肉的貯藏期。

圖2 放置期豬肉片pH值變化趨勢Fig.2 The change trend of pH values of pork slices during storage注：大寫字母(A,B,C,D……)表示相同樣品不同放置時間段之間存在顯著差異(P<0.05)；小寫字母(a,b,c,d……)表示相同時間段不同樣品之間存在顯著差異(P<0.05)。

2.6 失水率變化趨勢

放置期失水率是指隨著放置期的延長，肉品中的水分和可溶性物質與食品固形物失去結合而流失或者揮發而導致質量的降低，水是主要的流失成分[23]。由圖3可知，在低溫放置環境下，豬肉的失水率隨著時間的延長而增大，未上漿調理豬肉片的失水率隨著放置期的延長呈直線上升狀態，差異極其顯著(P<0.01)。調理豬肉片的失水率顯著低于未調理的豬肉片(P<0.05)，且在放置72 h和96 h時差異不顯著(P>0.05)，放置超過96 h后又出現一次顯著上升，但上升幅度較小，放置120 h和144 h時差異也呈不顯著狀態(P>0.05)。放置過程中水分流失主要原因是蛋白質的變性作用，肌肉蛋白維持完整網絡狀是基于蛋白分子的疏水作用、氫鍵、極性鍵相互作用及靜電作用[24-26]。初始放置時，環境因素導致肌纖維收縮，產生不可逆的機械破壞，引起溶液中的蛋白質緩沖作用減弱，使溶液中氫離子濃度增加，進一步促使蛋白質變性，汁液流失，出現大量失水現象。但是上漿調理后，淀粉的糊化變性，蛋清中卵白蛋白和卵類粘蛋白良好的保水性得到了體現，包裹在肉片四周有效地抑制了肌肉蛋白變性的速率和水分流失的時間，但隨著放置期的延長，豬肉的保水性逐漸下降，蛋白質溶解度降低，最終導致隨著時間的變化，失水率逐漸增高，出品率不斷降低。事實證明，上漿調理工藝是抑制豬肉片失水率良好的解決方法。

圖3 放置期豬肉片失水率變化趨勢Fig.3 The change trend of water loss rate of pork slices during storage注：大寫字母(A,B,C,D……)表示相同樣品不同放置時間段之間存在顯著差異(P<0.05)；小寫字母(a,b,c,d……)表示相同時間段不同樣品之間存在顯著差異(P<0.05)。

2.7 質構特性

表5 放置期豬肉片質構特性Table 5 The texture properties of pork slices during storage

2.8 微觀結構

不同放置階段經過滑油熟制后豬肉背部最長肌的微觀結構圖見圖4。

圖4 放置期豬肉片微觀結構圖Fig.4 The microstructure of pork slices during storage注：A為放置0 h滑油烹飪后樣品，B為放置72 h滑油烹飪后樣品，C為放置120 h滑油烹飪后樣品，1為上漿豬肉樣品，2為未上漿豬肉樣品。

由圖4可知，隨著放置期的延長，豬肉的組織結構破壞程度呈上升趨勢，主要反映在高溫的滑油熟制使得肌纖維間連接和斷裂以及排列的喪失加劇，造成水分大量流失。隨著放置期的延長，兩種樣品的肌肉組織收縮情況劇烈，這是嚴重失水的表現，未上漿調理組的肌肉組織收縮更緊密，導致間隙更大，失水更加嚴重。上漿調理組在放置72 h以內，肌原纖維仍然緊密地附著在肌膜上，而未上漿調理組肌纖維直接間隙巨大，說明上漿調理工藝良好地保護了肌纖維組織的完整性，漿水中的淀粉糊化變性和蛋清中的蛋白變性有效地形成一道蛋白膜，致使介質油不能良好地滲透肌肉組織，而未上漿調理組豬肉片由于介質油和高溫的大量侵襲肌肉組織結構，使肌肉纖維結構被沖散，肌原纖維失去排列。而且在高溫條件下，肌肉纖維組織也被高度溶解，放置120 h未上漿調理的豬肉片經過滑油熟制后已經失去完整的組織結構。綜合上述分析，上漿72 h內的豬肉片在微觀結構方面表現較為穩定，具有較高的參考價值。

2.9 SDS-PAGE凝膠電泳

熟制后不同放置時間下上漿調理豬肉樣品與未上漿調理豬肉樣品的蛋白聚集變化見圖5，根據光密度值分析并將結果定量。所有這些條帶中最顯著的變化是肌球蛋白重鏈(MHC)的丟失，正如許多作者報道的那樣，MHC明顯不耐加熱。上漿調理處理組肌球蛋白重鏈(MHC)的丟失顯著低于未上漿調理處理組。結合圖3、圖4和表5的失水率、微觀結構和剪切力值可以發現，上漿調理工藝良好地保護了肌纖維組織的完整性，這在蛋白電泳圖譜上也得到了驗證，隨著放置期的延長，熟制后未上漿調理組蛋白質的聚集程度明顯更低，上漿調理工藝顯著保護了熟制過程中因高溫導致的蛋白質的大量降解。與MHC相比，肌動蛋白在加熱時更加穩定，上漿調理組和未上漿調理組并沒有明顯變化，這與其他一些研究一致，肌動蛋白要穩定得多，Kajak-Siemaszko等[31]也在試驗中發現，肌動蛋白條帶在任何溫度下都是相同的。

圖5 放置期豬肉片蛋白電泳譜圖Fig.5 The electrophoretogram of protein of pork slices during storage注：M為marker，a為上漿豬肉樣品，b為未上漿豬肉樣品，MHC為肌球蛋白重鏈，Actin為肌動蛋白。

3 結論

采用D-最優混料設計對豬肉片上漿調理工藝中4種原料的添加量進行了優化，運用模糊數學原理對上漿調理豬肉片的感官進行評價。通過建立各成分配方與產品感官品質之間的回歸模型，對原料各組分間的交互作用進行分析，得到上漿調理豬肉片的最佳配料比為：水添加量65.1%、食鹽7.9%、小麥淀粉14.2%、蛋清12.7%。在此條件下進行豬肉片的上漿調理工藝，可一定程度上延長豬肉的貯藏時間，且在放置及滑油熟制后可獲得相對較低的失水率、硬度、剪切力、咀嚼性，一定程度上保證了豬肉片的嫩度與多汁性。隨著放置期的延長，上漿調理豬肉片的優勢更突顯于普通豬肉片，上漿調理的豬肉片在放置72 h內進行滑油熟制，豬肉片的各項機理指標趨勢穩定，且蛋白降解情況穩定，顯著優于未上漿調理組。建議生產者選用豬肉的最佳上漿調理工藝后，在0～4 ℃環境下72 h內進行真空、速凍等食品保藏方法，以保證放置再加工后豬肉片的最佳品質，為團餐及中央廚房等產品研發提供了理論依據。