磷酸鹽對定量鹵制醬牛肉水分分布和微觀結構的影響

李 雪 張 耀 程文龍 劉光憲 王 麗

（江西省農業科學院農產品加工研究所，江西 南昌 330200）

醬鹵牛肉是我國最典型的醬鹵肉制品之一，因其具有較高的營養價值、獨特的風味和誘人的醬色及補中益氣、驅寒暖胃、提高人體免疫力的保健作用而深受消費者喜愛［1-2］。但醬鹵牛肉在傳統生產加工過程中存在營養流失嚴重、產品質量不穩定、反復鹵煮產生有害物質等問題，造成產品口感粗糙、肉質老柴和企業經濟效益下滑等不良影響［3］。

現代加工工藝的定量鹵制技術是根據鹵肉制品的品質要求，將原料肉與腌制液精確配比，在真空滾揉機內進行原料肉的定量鹵制和調味，然后經過干燥和蒸汽蒸煮實現醬鹵肉制品的定量鹵制［4］。醬鹵肉制品的保水力與其品質好壞息息相關。磷酸鹽是肉制品加工業中廣泛使用的保水劑，具有提高肉類pH 值、螯合金屬離子、解離肌動球蛋白等作用［5］。目前，磷酸鹽在肉制品中的研究主要集中在香腸和火腿等肉糜制品。趙改名等［6］研究了不同復合磷酸鹽濃度對牛肉糜結構、水分分布和流變學特性的影響，發現復合磷酸鹽濃度為0.2%時保水效果最顯著，0.5%時牛肉糜蛋白質結構最為疏松。張建友等［7］研究了復合磷酸鹽對鰹魚腌制過程中質量變化率、持水率、肌紅蛋白質量分數等的影響。王鵬等［8］研究了不同磷酸鹽用量對乳化腸儲藏期間保水性和質構的影響。而有關不同磷酸鹽添加量對現代加工技術的定量醬鹵肉制品水分遷移規律和微觀結構影響的研究較少。

因此，本研究以牛腱子肉為原料，采用可量化的定量鹵制工藝，通過測定醬鹵牛肉的蒸煮損失率、出品率、水分分布、質構和微觀結構等指標，探究不同復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉水分遷移規律和微觀結構的影響，旨在為磷酸鹽在定量鹵制醬鹵肉制品中的正確添加以及醬鹵肉制品的定量鹵制技術產業化應用提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛腱子肉、食鹽、白砂糖、料酒等均購于江西省南昌縣蓮塘鎮澄湖西路華潤萬家超市；八角、花椒、桂皮、香葉等香辛料購于江西省南昌市洪城大市場；復合磷酸鹽（三聚磷酸鈉24%、焦磷酸鈉21%、六偏磷酸鈉14%、磷酸三鈉4%、焦磷酸二氫二鈉3%），徐州添安食品添加劑有限公司；戊二醛、無水乙醇均為分析純，廣州西隴科學股份有限公司。

1.2 儀器與設備

HE53/02 水分測定儀，上海梅特勒-托利多儀器有限公司；NMI20-025V-I 核磁共振成像分析儀，上海紐邁電子科技有限公司；TA-TX plus 型質構分析儀，英國Stable Micro System 公司；S-3400N 掃描電子顯微鏡，日本日立有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備 腌制液配方：3 000 mL純凈水中加入0.5%八角、0.3%陳皮、0.5%桂皮、0.5%小茴香、0.5%干辣椒、0.3%砂仁、0.3%香葉、0.5%花椒、0.3%草果、0.1%丁香、0.3%干姜、0.2%豆蔻、1.5%黃豆醬、0.5%香油、0.4%味精、5%鹽、0.5%糖、1%老抽、1%生抽、2.5%料酒（以純凈水質量計），熬煮1 h，煮好的腌制液過50 目篩，晾涼，將其分為6 份，分別加入0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的復合磷酸鹽（按肉重），攪拌溶解，備用［9］。

將新鮮牛腱子肉洗凈，去除表面脂肪，用廚房紙吸干表面水分，切成5 cm×5 cm×5 cm 的肉塊，稱其質量為m1（g）。按肉塊與腌制液比為10∶3 加入滾揉機中，滾揉20 min，停10 min，真空度0.06 MPa，滾揉溫度4 ℃，總滾揉時間4 h。將滾揉結束的牛腱子平鋪在鼓風干燥機中，85 ℃干燥40 min，每隔20 min 翻一次面，干燥成膜后，取出，稱其質量m2（g）。然后將牛肉塊平鋪于蒸屜上，蒸煮1 h，待晾涼后稱其質量m3（g），真空包裝，放入4 ℃冰箱儲藏。

1.3.2 蒸煮損失率和出品率測定

式中，m1為牛腱子經過預處理后的質量，g；m2為蒸煮前的樣品質量，g；m3為蒸煮后晾涼的樣品質量，g。

1.3.3 水分含量測定 將制備好的牛肉樣品用剪刀剪碎，置于HE53/02 水分測定儀的測量皿上，關上蓋子，待水分蒸發結束，直接讀取水分測定儀上的醬牛肉水分含量。

1.3.4 弛豫時間分析 稱取3.00 g醬牛肉樣品，將其輕輕塞入直徑為25 mm 的核磁共振試管底部，將試管放入NMI20-025V-I核磁共振成像分析儀中，使用CPMG序列測定醬牛肉的弛豫時間，設置參數如下：共振頻率19 MHz，磁體溫度32 ℃，重復采樣等待時間（waiting time，TW）=5 000 ms，重復掃描次數（number of scans，NS）=16，使用紐邁核磁共振分析軟件Ver 4.0 對弛豫時間進行反演。

1.3.5 質構測定 將牛肉塊用小刀修整成2 cm×2 cm×2 cm 的正方體，選用P36 探頭，用質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式測定牛肉塊的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性。具體設置參數如下：測定前探頭速率為2.00 mm·s-1，測定時探頭速率為1.00 mm·s-1，測定后探頭速率為1.00 mm·s-1，觸發力為5.0 g，測定距離為5.00 mm，探頭2 次間隔時間為3.00 s，每個樣品測量4次。

1.3.6 掃描電鏡分析 將牛肉切成大約0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm 的牛肉粒，用2.5%戊二醇將牛肉粒在4 ℃固定24 h，再分別用30%、50%、70%、80%、90%乙醇溶液梯度脫水15 min，最后用100%乙醇脫水3 次，置于冷凍干燥機中凍干，噴金，掃描電鏡觀察并拍照［10］。

1.4 數據處理與統計分析

采用SPSS 17.0 軟件進行方差分析和顯著性檢驗，Origin 9.0軟件進行繪圖，所有測定結果以平均值±標準差表示，P＜0.05表示存在顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 出品率和蒸煮損失率分析

由圖1可知，隨著復合磷酸鹽添加量的增加，醬牛肉的蒸煮損失率逐漸下降，當復合磷酸鹽濃度為0.4%時，蒸煮損失率降至最低，為39.50%；出品率隨著復合磷酸鹽含量的增加而逐漸上升，最高上升至70.39%，比未添加磷酸鹽的醬牛肉提高了6.72個百分點。但當復合磷酸鹽濃度大于0.4%時，蒸煮損失率和出品率均無顯著差異。

圖1 復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉出品率和蒸煮損失率的影響Fig.1 Effects of compound phosphate on the yield and cooking loss rate of quantitatively marinated sauce beef

2.2 水分含量分析

由圖2 可知，定量鹵制醬牛肉中的水分含量隨著復合磷酸鹽添加量的增加而增加，當復合磷酸鹽添加量為0.4%時，醬鹵牛肉的水分含量達到最高，為66.65%，比未添加復合磷酸鹽的醬牛肉高6.18 個百分點。說明復合磷酸鹽能有效加強蛋白質與水的結合能力，使水分牢牢留在肌纖維內部［11］。而當復合磷酸鹽添加量大于0.4%時，樣品中的水分含量變化不顯著。

圖2 復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉水分含量的影響Fig.2 Effects of compound phosphate on moisture content of quantitatively marinated sauce beef

2.3 弛豫時間分析

醬牛肉中水的核磁共振橫向弛豫時間可以分為三種狀態水分群，分別是結合水（T21）、不易流動水（T22）和自由水（T23）［12］，可用來表征定量鹵制醬牛肉中的水分結合狀態和自由移動程度。P21、P22、P23分別表示弛豫時間T21、T22、T23的弛豫峰面積百分比，其變化可以表征經不同濃度復合磷酸鹽處理的醬牛肉中不同狀態水分的含量變化情況和各種狀態水分的轉移情況［13-14］。由表1可知，隨著復合磷酸鹽添加量的升高，醬牛肉T21呈下降趨勢，P21變化不顯著（P＞0.05），說明結合水的逃逸能力下降，流動性差，與其他兩種水分轉換的可能性?。?5］。復合磷酸鹽的加入會導致定量鹵制醬牛肉的T22縮短，P22增加。此外，對比醬牛肉中的P21、P22、P23，發現P22是3 種水分形態中含量最高的組分，說明不易流動水是醬牛肉中3種水分的主要存在形態。當添加量為0.4%和0.5%時，不易流動水的弛豫峰面積百分比分別升至80.64%和81.47%，分別比對照組升高了20.67和21.50個百分點，這與蒸煮損失率和出品率的結果相吻合，且與劉彤彤［16］的研究結果一致。

表1 不同復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉水分分布的影響Table 1 Effects of compound phosphate on moisture distribution of quantitatively marinated sauce beef

2.4 質構分析

由表2可知，復合磷酸鹽的添加可使醬牛肉的硬度和咀嚼性逐漸降低，彈性和內聚性逐漸增加。與未添加磷酸鹽的對照組相比，0.4%復合磷酸鹽添加量的醬牛肉硬度和咀嚼性分別降低了45.40%和29.60%，且0.4%和0.5%添加組各指標均無顯著差異（P＞0.05），說明復合磷酸鹽的添加能有效增加醬牛肉的硬度。

表2 復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉質構的影響Table 2 Effects of compound phosphate on texture properties of quantitatively marinated sauce beef

2.5 掃描電鏡分析

醬牛肉微觀結構的變化與其質構、蒸煮損失、出品率和水分含量變化密切相關［17］。圖3 為放大500 倍的定量鹵制醬牛肉掃描電鏡圖。與未加復合磷酸鹽的樣品相比，添加復合磷酸鹽樣品的肌纖維組織表面更加平坦且致密，而不添加復合磷酸鹽的醬牛肉表面粗糙且凹凸不平，這與劉廣娟等［18］的研究結果一致。

圖3 復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉微觀結構的影響Fig.3 Effects of compound phosphate on microstructure of quantitatively marinated sauce beef

3 討論

蒸煮損失率和出品率是影響牛肉制品經濟成本和適口性的重要指標［19］。本試驗結果顯示，復合磷酸鹽的加入會導致醬牛肉的出品率增加和蒸煮損失率下降，這可能是由于復合磷酸鹽具有提高醬牛肉pH 值和離子強度的作用，同時還能與醬牛肉中的金屬離子螯合，這些作用導致醬牛肉中的肌動球蛋白解離，并提高了醬牛肉中蛋白質與水的結合能力，從而減少了醬牛肉在蒸煮過程中的水分損失，增加了出品率［20］。

醬牛肉中的水分含量是影響肉制品出品率、嫩度和貨架期的重要指標。本研究結果顯示，隨著復合磷酸鹽添加量的增加，定量鹵制醬牛肉的含水量逐漸升高，但當復合磷酸鹽含量大于0.4%時，醬牛肉的水分含量變化不顯著，這與出品率和蒸煮損失率的數據吻合。Wang 等［21］研究發現，當添加質量分數為0.4%的磷酸鹽時，預凍豬肉、陳年豬肉和冷凍豬肉出品率達到最大。趙改名等［22］研究了復合磷酸鹽對牛肉糜保水性的影響，發現復合磷酸鹽添加量為0.3%時，牛肉糜的含水量達到最大，與本試驗的結果不一致，這可能是由于試驗所用原料不同。劉學軍等［23］研究發現，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉的質量分數分別為0.25%、0.29%和0.13%時，鴨胸肉的保水率達到32.51%。

肉制品中的水分分布狀態和流動性情況可以用低場核磁（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）共振來確定［24-25］。本試驗結果顯示，定量鹵制醬牛肉內部的不易流動水含量最高，同時復合磷酸鹽的添加會使肌肉中水分的逃逸能力下降，肌肉纖維與結合水和不易流動水的結合能力均提高。李龍祥等［26］研究也發現，隨著復合磷酸鹽含量的增加，調理重組牛肉中的不易流動水和結合水與肌肉纖維蛋白的結合能力明顯增強。趙改名等［6］發現復合磷酸鹽的添加可以縮短牛肉糜的T21和T22，說明結合水和不易流動水的流動性降低，牛肉糜的保水性增強，與本試驗研究結果一致。這可能是由于磷酸鹽的添加提高了牛肉蛋白的離子強度，減少了金屬離子與水的結合，導致牛肉蛋白與水的結合能力提高。

質構分析被廣泛用于測量半固體和固體食品的機械特征，質構的變化與醬牛肉水分狀態和變化情況息息相關［27-28］。本試驗研究結果顯示，隨著磷酸鹽含量的增加，定量鹵制醬牛肉的硬度和咀嚼性逐漸下降，同時彈性和內聚性逐漸增加。這一方面可能是由于復合磷酸鹽能夠將牛肉中的肌動球蛋白分解成肌動蛋白和肌球蛋白，破壞了醬牛肉中的蛋白結構，使蛋白結構松散，降低了牛肉的硬度和咀嚼性［29-30］。另一方面可能是復合磷酸鹽可以螯合醬牛肉中的金屬離子，使醬牛肉中的蛋白質更易與水結合，提高了醬牛肉的水分含量，從而使其硬度降低，嫩度和彈性增加［31］。此外，定量鹵制醬牛肉的微觀結構隨著復合磷酸鹽的添加而變得更加致密、平坦。結合醬牛肉的出品率、蒸煮損失率、水分分布狀態和質構指標可知，平坦光滑且致密均勻的醬牛肉肌纖維結構與醬牛肉中水分的保持、彈性和內聚性的增加密切相關［32］。

4 結論

本研究通過比較不同復合磷酸鹽添加量對定量鹵制醬牛肉水分分布和微觀結構的影響，發現添加復合磷酸鹽的醬牛肉樣本的出品率和水分含量均高于對照組，硬度和咀嚼性均低于對照組，當復合磷酸鹽添加量大于0.4%時，出品率和蒸煮損失率變化不顯著。復合磷酸鹽的添加會提高醬牛肉中水分與蛋白質的結合能力，使醬牛肉中的一部分自由水轉化為不易流動水，且醬牛肉肌纖維變得更加致密且均勻。因此，添加0.4%的復合磷酸鹽更有助于改善定量鹵制醬牛肉制品的加工品質。