干腌牛肉加工過程中理化變化與品質形成的相關性研究

黃桂芳，陳靜雅，陳馨雨，靳嘉欣，曾晨璐，王慶玲*

石河子大學食品學院（石河子 832000）

新疆優良的高海拔天然牧場，使得牛肉肉質鮮美、適口性好[1-2]，傳統的放牧飼養方式和純凈的生長環境，還賦予其天然、綠色、安全的特點。此外，牛肉營養豐富，具有高蛋白、低膽固醇、低脂肪等特點[1]。風干肉、牛肉干是新疆牛肉工業化生產的主要產品形式，深受廣大消費者的喜愛。干腌牛肉是利用我國傳統發酵技術，經過腌制、風干、自然發酵制得的一種極具地域特色的發酵肉制品。

干腌牛肉漫長的加工過程中脂肪和肌肉蛋白質會發生一系列復雜的變化與生化反應[2]，生成的多種低分子質量化合物（肽類、氨基酸、醛類等）成為產品風味、質地、滋味形成的重要途徑[3]。新疆干腌牛肉加工過程對自然環境依賴性強，產品品質易受環境影響且品質、風味特色不穩定。因此，干腌牛肉加工中理化指標變化與品質形成的相關性研究，可為干腌牛肉加工的工藝改進及工業化進程提供助力。

試驗選取牛肉加工過程中的6個關鍵工藝點，分析干腌牛肉各時期理化指標、色度、質構的變化規律，通過相關性分析明確其與產品品質形成的內在關聯性，為后續產品標準化、品質優良化與技術提升奠定基礎，為新疆牛肉制品加工開辟新方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料

新鮮牛肉股二頭?。ㄙ徲谑幼邮修r貿市場）。

1.1.2 干腌牛肉加工流程

1.1.2.1 工藝流程

原料肉→修整→腌制→洗曬→風干→發酵→成熟→成品

1.1.2.2 工藝條件

鮮牛肉修整后，將6.5%（原料質量）的食鹽分5次揉搓涂抹至牛肉表面，在8 ℃、RH 65%的環境下腌制30 d，洗去表面殘余鹽分，晾曬干燥2～3 d，于10 ℃、RH 60%風干25 d后在20 ℃、RH 70%和25 ℃、RH 75%分別發酵30 d，最后在28 ℃、RH 70%成熟30 d，制得牛肉火腿成品。分別于原料（0 d）、腌制期（30 d）、風干期（60 d）、發酵中期（90 d）、發酵后期（120 d）、成熟期（150 d）進行取樣，低溫貯藏備用。

1.2 儀器與設備

IKA-T25高速分散器（上海巴玖實業有限公司）；UB-7 pH計（賽多利斯科學儀器有限公司）；X7酶標儀（基因有限公司）；WSC-S測色色差儀（上海靜謐科學儀器有限公司）；質構儀（英國Stable Micro Systems公司）。

1.3 方法

1.3.1 水分的測定

按GB 5009.3—2016直接干燥法進行測定。

1.3.2 氯化鈉含量的測定

分別稱取10 g不同時期樣品于燒杯加水勻漿過濾，定容至200 mL。取10 mL濾液，加入50 mL蒸餾水和1 mL 5%鉻酸鉀溶液混勻，用硝酸銀滴定至黃紅色，同時做空白試驗。

1.3.3 pH的測定

稱取5 g牛肉樣品，加入50 mL蒸餾水勻漿并過濾，濾液用pH計進行有效酸度的測定。

1.3.4 POV和硫代巴比妥酸值的測定

參考Folch的方法，以三氯甲烷-甲醇（2∶1，V/V）混合液為溶劑進行樣品脂質提取。

1.3.4.1 POV值的測定

移取2 g各時期脂質于30 mL三氯甲烷-冰乙酸（2∶3，V/V）混合液中，加入1 mL飽和碘化鉀溶液，用0.01 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定至淡黃色后加入1 mL淀粉指示劑，滴定至藍色消失，同時進行空白對照。

1.3.4.2 硫代巴比妥酸值測定

稱取5 g各時期樣品，分別加入50 mL三氯乙酸溶液，使用恒溫振蕩器于50 ℃振蕩30 min，冷卻后過濾。移取濾液和硫代巴比妥酸溶液各5 mL于比色管，混勻，于90 ℃水浴30 min取出冷卻，使用分光光度計在532 nm處測定吸光度。

1.3.5 加工過程中色度的測定

各時期牛肉切片后利用色差儀進行測量。色差儀進行零位校正和黑白板校正后，選擇L*（亮度）、a*（紅度）、b*（黃度）進行測定分析，平行測定3次。

1.3.6 加工過程中質構的測定

將各時期牛肉樣品切成小塊（3 cm×3 cm×2 cm）后利用質構儀進行測量：探頭類型P50，使用2個35壓縮的連續循環，循環間隔5 s，測前速度3 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，觸發力10 g。

1.3.7 感官評定

將干腌牛肉切片（約2 cm×2 cm×1 cm）置于蒸鍋中蒸15 min，分別放入編號的一次性餐盤。由經過專業培訓的人員組成感官評定小組，該小組由5名男性和5名女性（年齡20～30歲）組成。每位成員被要求在0（無味/不可檢測）到5（強味/強可檢測）的范圍內對干腌牛肉的滋味品質（甜味、咸味、鮮味、苦味、酸味、后味和整體口味）進行評分。樣品在口中咀嚼后吐出。測試每個樣本之間，用飲用水清潔口腔。

1.4 數據處理方法

每組樣品重復測定3次，結果用Mean±SD表示，顯著水平p＜0.05，使用SPSS Statistics 25.0進行相關數據分析，使用Origin Pro 2018進行制圖。

2 結果與討論

2.1 干腌牛肉加工過程中水分的變化

水分對于干腌牛肉的品質穩定性具有決定性作用，在干腌牛肉加工的過程中，水分能有效控制肉干的品質和感官特性，并且其他理化指標的變化也與它密切相關。由圖1可知，干腌牛肉中的水分在不同時期整體呈持續顯著（p＜0.05）下降趨勢，其值由原料期的74.65%下降至成熟期的25.38%，下降幅度為49.27個百分點。干腌牛肉在腌制期和風干期水分變化顯著（p＜0.05），其原因是腌制階段由于食鹽作用導致原料表面滲透壓增加，產生滲出液，加速牛肉組織水分的流失；風干期則由于溫濕度變化致使水分極易蒸發散失[4]。干腌牛肉在發酵及成熟期水分繼續下降，但較加工前階段幅度趨于平緩，馬艷梅等[5]對羊肉火腿加工中水分的變化研究也發現相似的結果。發酵肉制品加工過程中水分及分布狀態影響產品的嫩度[6]、咀嚼性、黏聚性等指標，對產品最終品質影響顯著（p＜0.05）。

圖1 干腌牛肉加工過程中水分的變化

2.2 干腌牛肉加工過程中pH的變化

pH是影響肉制品色澤、風味以及保質期的一項重要指標，對肉制品品質產生顯著（p＜0.05）影響。由圖2可知，在干腌牛肉的整個加工過程中，pH呈先降低后持續升高趨勢。腌制期牛肉的pH顯著（p＜ 0.05）降低至5.83，分析原因可能是糖類被微生物消耗產生的二氧化碳和有機酸，以及脂肪水解產生的脂肪酸導致pH下降。從風干期到成熟期，牛肉中的脂類和蛋白質在組織蛋白酶、脂肪酶、氨肽酶等的作用下被分解為氨基酸和其他風味前體物質，這些物質作為干腌牛肉風味、滋味形成的重要物質來源，堿性水解產物的不斷積累造成pH升高[7]。然而，干腌牛肉的整個加工過程中的pH一直保持微酸性，可以抑制微生物的生長繁殖，有效延長產品保質期。

圖2 干腌牛肉加工過程中pH的變化

2.3 干腌牛肉加工過程中NaCl含量的變化

氯化鈉可以作為肉制品中蛋白質、脂肪等滋味物質的輔助劑，同時還有防腐保鮮的重要作用。由圖3可知，干腌牛肉在整個加工過程中NaCl含量呈持續顯著（p＜0.05）上升趨勢。NaCl含量在整個加工過程中持續升高的原因可能在于腌制階段反復多次的揉搓使食鹽緩慢滲入，NaCl增加肌肉組織滲透壓，造成原料汁液滲出，因此，NaCl含量隨加工時間延長而不斷升高；加工過程中，原料水分不斷降低，造成NaCl含量進一步升高。干腌牛肉成品NaCl含量增長到13.67%，該水平符合干腌類制品最終NaCl含量不低于13%、不高于15%的相關要求[8-9]。

圖3 干腌牛肉加工過程中NaCl含量的變化

2.4 干腌牛肉加工過程中過氧化值（POV）和硫代巴比妥酸值（TBARS）的變化

過氧化值是油脂初級氧化產物累積量的評價指標。李宇輝等[10]研究認為脂肪氧化是風干肉風味物質的主要來源。由圖4（a）可知，干腌牛肉加工過程中的過氧化值整體呈先上升后下降趨勢，風干期過氧化值達到峰值19.63 meq/kg，較原料期增長18.48 meq/kg，可能是腌制期和風干期脂肪快速氧化，初級氧化產物大量積累，過氧化值顯著（p＜0.05）升高。風干期之后，干腌牛肉的過氧化值最終緩慢下降至15.05 mg/kg，主要是過氧化物被進一步分解為酸、醛、酮等次級氧化產物所致[11-12]。硫代巴比妥酸值（TBARS）是表示油脂酸敗程度的指標之一，可用于表征次級氧化產物含量。由圖4（b）可知，在干腌牛肉加工過程中，硫代巴比妥酸值整體上呈持續上升趨勢，只在發酵中期時數值有略微下降。硫代巴比妥酸值由原料期的0.05 mg/100 g增長到風干期的0.46 mg/100 g，原因在于溫度和濕度的提高，加劇了不飽和脂肪酸的氧化，使醛類物質大量積累。但發酵中期硫代巴比妥酸值略有降低，究其原因可能是溫度升高，一方面丙二醛與游離氨基酸發生反應，另一方面醛類物質被進一步氧化生成醛和羧酸等小分子物質[13]。發酵中期到成熟期，TBARS持續升高，成品中硫代巴比妥酸值達到0.68 mg/100 g，分析其原因可能是溫度和濕度的升高使氧化反應的速度加快，脂肪氧化程度不斷增強。

圖4 干腌牛肉加工過程中過氧化值（a）和硫代巴比妥酸值（b）的變化

2.5 干腌牛肉加工過程中色度的變化

對干腌牛肉6個關鍵時期的L*、a*、b*的測量評價其色澤變化，如表1所示，干腌牛肉在各個時期的L*、a*、b*在整體上均呈顯著（p＜0.05）下降趨勢，但在發酵后期，3個值都有所升高。亮度從原料期到發酵中期下降，原因可能是腌制時加入的NaCl使牛肉脫水、收縮，肌纖維間距減小，使得牛肉顏色變暗[14]；發酵后期肉的亮度部分回升可能與亞硝酸鹽的呈色作用有關。黃度的變化趨勢與亮度大致相同，可能是肌肉的酶促褐變、微生物的作用以及生成的小分子物質共同作用導致的，這與Bermúdez等[15]的研究結果相似。紅度從原料期到發酵中期逐漸降低的原因可能與肌紅蛋白被氧化為高鐵肌紅蛋白有關，而亞硝?；鞍资軣崤c鹽作用生成的亞硝酰基血色原又使干腌牛肉的紅度在發酵后期有所上升。飽和度和彩度的變化規律與紅度和黃度大致相同，加工溫度升高使得脂肪和蛋白質的氧化作用加強，導致總色差呈逐漸下降趨勢。

表1 不同加工時期干腌牛肉顏色的變化

2.6 干腌牛肉加工過程中質構的變化

質構可用來表示食品的組織狀態、口感及滋味感覺等，也是決定干腌牛肉品質的重要指標。對干腌牛肉的質構研究表明（表2）：在整個加工過程中，干腌牛肉的硬度、膠著性、咀嚼性和回彈性都呈顯著（p＜0.05）上升趨勢；與原料期相比，水分降低、蛋白水解酶作用及蛋白質變性導致成熟干腌牛肉的硬度、膠著性和咀嚼性成倍增長。腌制過程中黏性和黏聚性在總體上呈顯著（p＜0.05）下降趨勢，可能的原因在于細胞液大量流失，加熱、酶和微生物的共同作用使肌肉組織結構發生改變。彈性從原料期到風干期呈顯著（p＜0.05）下降趨勢，在發酵中期直至成熟期均呈顯著（p＜0.05）上升趨勢，究其原因可能是含水量減少使牛肉彈性下降，隨著時間延長，溫度和某些相關酶的活性升高，促進蛋白質凝膠形成，促使牛肉彈性升高。

表2 不同加工時期干腌牛肉質構的變化

2.7 干腌牛肉感官評定

感官評定是對產品品質評判的一個基礎手段，圖5顯示干腌牛肉在加工過程中各種滋味的變化情況，為確定產品的價值和可接受性提供可靠依據。在成熟期各種滋味的感官評分均高于其余各加工階段，尤其是鮮味、咸味、后味和整體口味的評分較高。其中，鮮味和咸味的感官評分變化比較顯著（p＜0.05）。鮮味感官評分由原料期的0.98分增長至成熟期的2.97分，增長67.01%，原因在于發酵過程中產生的小肽、氨基酸及呈味核苷酸的積累，賦予了食品濃厚的鮮味[16]。咸味感官評分由原料期的0.55分增長至成熟期的4.25分，增長87.06%，原因可能是食鹽的大量加入及較高的溫濕度環境使腌制期的咸味顯著增加，發酵期直至成熟期咸味的感官評分變化幅度較緩，可能與水分的降低及滲透壓的升高有關。甜味、苦味及酸味的感官評分普遍較低且變化不顯著，其中：酸味的感官評分最低，可能是食鹽含量較高，抑制了微生物的代謝，從而有機酸含量大幅降低導致；甜味和苦味的形成與氨基酸類、糖類和肽類的含量在整個加工過程中的含量有關。后味和整體口味從原料期至發酵中期增長顯著（p＜0.05），從發酵期到成熟期增長較緩，且后味和整體口味感官評分隨其他滋味評分結果變化而同步變化，說明后味和整體口味變化可能與生成的各種滋味物質的總體含量有關[17]。

圖5 干腌牛肉加工過程中滋味變化

2.8 相關性分析

由PLSR分析可知，水分與產品L*、a*、b*呈極顯著正相關性，說明干腌牛肉加工過程中水分對色澤的形成產生重要影響，分析其原因可能是在整個加工過程中水分直接參與牛肉中的一系列與呈色有關的物理化學反應；pH、NaCl含量、脂質氧化指標則表現出與牛肉質構品質的高度正相關關系，原因在于脂肪的氧化作用使各理化指標之間的相關性水平升高；L*、a*、b*與其他理化指標都呈極顯著負相關性，可能的原因在于蛋白質降解和脂肪氧化[18-19]使咀嚼性上升，鹽分的滲入使汁液流失，導致硬度升高，黏性降低，肉質松散。從結果可以看出各指標之間相互影響，共同決定干腌牛肉的最終品質。

圖6 理化指標與品質形成相關性分析

3 結論

干腌牛肉在加工過程中的各理化指標之間的相關關系共同決定著產品的最終品質。試驗發現：干腌牛肉pH在加工過程中先降低后升高且一直處于微酸性環境；加工過程中各個時期水分顯著（p＜0.05）下降，NaCl含量顯著（p＜0.05）升高；感官評定結果表明整體口味和后味與各種滋味的形成菌落總數密切相關；肌紅蛋白過度氧化使干腌牛肉的色澤隨加工時間增長總體呈下降趨勢。相關性分析結果表明，干腌牛肉加工中理化變化與品質形成呈現顯著（p＜0.05）相關性，脂肪氧化變化與品質形成呈現顯著相關性（p＜ 0.05）。

此研究結果可為新疆牛肉的產品多樣化提供新的思路，為干腌牛肉產品的推出奠定理論研究基礎，以期提高在科技指導下的牛肉加工技術。