熱加工方式對豬肉品質及氧化特性的影響

袁 靜，馮美琴，孫 健,*

（1.南京農業大學食品科學技術學院，國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京 210095；2.金陵科技學院動物科學與食品工程學院，江蘇 南京 210038）

豬肉為高質量的蛋白質來源，同時富含VB以及鐵、銅、鋅和錳等礦物質[1]，在人類生存所需肉類食物中占有重要地位，2021年我國豬肉產量達到5 296萬 t[2]。在我國，豬肉常見的熱加工方式有煮制、微波、蒸制、烤制、炸制、熱煙熏、油封、真空低溫慢煮等[3]。對豬肉進行熱加工不僅能增強其風味及口感，還能殺死病原體、滅活抗營養酶、提高其消化率和生物利用度[4]。

不同的熱加工方法對肉制品的感官和物理化學性質的影響是科學家和消費者共同關注的話題[5]。章杰等[6]比較分析了蒸、煮、炸、烤、微波對豬背最長肌肉品質的影響，結果表明微波處理所得樣品的硬度、粗蛋白、粗脂肪含量最高，煮制對pH值、粗蛋白含量等影響最小。夏陸陽等[7]研究了煮制、烤制、油炸等方式對圩豬和程嶺黑豬肉品質的影響，結果表明煮制加工適宜于圩豬，油炸適宜于程嶺黑豬。柏霜等[8]研究了不同高溫烹飪方式加工過程中灘羊肉風味的差異，發現炒制得到的肉制品揮發性風味化合物含量及種類均相對較高。但前人的研究鮮見以具體的中心溫度作為加工的終點溫度，本實驗對比研究相同終點溫度下煮制、微波、烤制、炸制4 種熱加工方式對豬肉品質的影響，以填補當前的研究空白。

對于肉制品來說，同時實現可口和安全至關重要，目前推薦的豬肉安全中心溫度范圍在65～75 ℃之間[9]。在此基礎上，結合4 種熱加工方式的實際操作情況，本實驗將4 種熱加工方式下的豬肉中心溫度均定為80 ℃，通過探究4 種熱加工方式對加工損失、肉色、剪切力、質構、基本組分、氣味、滋味等品質指標及羰基含量和硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARS）值等氧化指標的影響，為豬肉熱加工方式的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬里脊 江蘇雨潤食品產業集團有限公司；金龍魚食用調和油 南京華潤蘇果超市。

凱氏定氮高效催化片、三氯乙酸 南京晶格化學科技有限公司；鹽酸滴定液（0.100 1 mol/L）、氯化鉀、2,4-二硝基苯肼、硫代巴比妥酸 南京丁貝生物科技有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

C21-IH01KN電磁爐、K10FK810多功能電烤箱、平底炒鍋 蘇泊爾集團有限公司；微波爐 廣東格蘭仕集團有限公司；Test 0735-2熱電偶溫度計 南京科爾儀器設備有限公司；XY.105MW鹵素水分測定儀 常州市幸運電子設備有限公司；C-LM3B數顯式肌肉嫩度儀東北農業大學工程學院；TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司；CR-400便攜式色差儀 日本Konica Minolta公司；全自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS分析儀器有限公司；M2e多功能酶標儀 德國MD公司；PD500-TP勻漿機 英國PRIMA公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的處理

用清水將豬肉表面沖洗干凈，切成5 cm×5 cm×2 cm的小塊，為了避免調味料對實驗結果的影響，本實驗中的豬肉在加工過程中均未添加任何調味料。以不經熱加工的新鮮生豬肉為對照組，處理組進行以下熱加工。1）煮制：處理組肉樣插入中心溫度計，待水沸騰后下鍋煮制，當其中心溫度達到80 ℃時立刻取出，將肉樣表面水分擦干待測。2）微波：處理組肉樣放入微波爐中，使用P-100%高火檔，每10 s取出一次測量溫度，當其中心溫度達到80 ℃時不再繼續放入，將肉樣表面水分擦干待測。3）烤制：處理組肉樣插入中心溫度計，使用烤箱200 ℃烤制，當其中心溫度達到80 ℃時立刻取出，將肉樣表面水分擦干待測。4）炸制：處理組肉樣插入中心溫度計，電磁爐設置為煎炸檔，待炒鍋中油溫達到180 ℃后下鍋炸制，當肉樣中心溫度達到80 ℃時立刻取出，將肉樣表面水分擦干待測。每處理一塊樣品需及時更換新油。

1.3.2 加工損失率的測定

參考王靜帆[10]的方法，加工前和加工完成后將肉樣表面水分輕輕擦干并準確稱質量（精確至0.01 g），分別記為m1/g、m2/g，每組測定12 次。按照下式進行加工損失率的計算。

1.3.3 肉色的測定

將肉樣表面水分輕輕擦干，利用便攜式色差儀，用標準白板校準后進行肉色的測定。測定樣品時將色差儀的鏡頭垂直置于肉面上，每個樣品隨機選取3 個位置進行測定，每個位置重復測定3 次，記錄亮度（L*值）、紅度（a*值）、黃度（b*值）。

1.3.4 剪切力的測定

參考劉凡等[11]的方法并稍作改動，將對照組和處理組肉樣沿著肌纖維的方向分切成若干個3.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的肉柱，每次測定時垂直于肌纖維方向將其放置在嫩度儀上，測試速率為1.0 mm/s，每組樣品均平行測定6 次，取平均值。

1.3.5 質構的測定

參考任國艷等[12]的方法并稍作改動。將每個肉樣切成若干個1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的肉塊，測定時將每個肉柱放在質構儀測試平臺中央，每組樣品均進行6 次平行實驗。選用P/1000型探頭，測定參數設置為：探頭回升到距肉品表面高度15 mm，測試前速率為120 mm/min，測試速率為60 mm/min，測試后速率為300 mm/min，測定應變量為75%，起始力為1 N。

1.3.6 基本組分的測定

按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法測定蛋白質含量。按照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》中的食品中總灰分的測定方法測定灰分含量。參考張澤等[13]的方法利用鹵素水分測定儀測定水分質量分數。

1.3.7 電子鼻測定

參考Chen Jiahui等[14]的方法并稍作改動，將肉樣絞碎，準確稱取2.0 g碎肉樣置于20 mL圓底螺口頂空瓶中。測定前將頂空瓶放置在水浴鍋（50 ℃）中平衡30 min。采用PEN3型電子鼻檢測器對樣品的宏觀氣味進行測定，測定時快速且平穩地將探測針頭插入密封的頂空瓶中，針頭不要接觸到肉樣。測定參數設置：傳感器清洗時間為120 s，預進樣時間和歸零時間均為5 s，測定時間為120 s，傳感器載氣流速為400 mL/min，樣品載氣流速為200 mL/min。每組樣品均平行測定3次，不同組別測定結束后及時更換針頭。

1.3.8 電子舌測定

參考Tian Xiaojing等[15]的方法并稍作修改。將肉樣絞碎，準確稱取10.0 g碎肉樣品，加入200 mL去離子水后利用勻漿機冰浴攪拌（10 000 r/min、30 s，2 次，每次間隔30 s）。之后在8 000 r/min下離心10 min，將得到的混合物通過8 層脫脂紗布去除固形物，收集到的濾液再用0.22 μm水系濾膜過濾，將得到澄清透明的液體放入電子舌專用小燒杯中，待電子舌系統自檢結束后上機測定。測定參數設置為：采樣時間30 s，測量回味時間30 s，清洗時間5 min，每組樣品均平行測定4 次。

1.3.9 羰基含量的測定

參考彭珠妮等[16]的方法并稍作修改。將肉樣絞碎，準確稱取5.0 g碎肉樣，加入15 mL焦磷酸緩沖液（2.0 mmol/L Na2P4O7、10 mmol/L Tris-馬來酸、100 mmol/L KCl、2.0 mmol/L MgCl2、2.0 mmol/L乙二醇四乙酸，pH 7.4）進行冰浴勻漿（10 000 r/min、30 s、2 次，每次間隔30 s）。每個樣品均各取2 份1 mL勻漿液于2 個10 mL離心管中，分別加入4 mL三氯乙酸溶液（20 g/100 mL）后進行離心（4 ℃、8 000 r/min、5 min），棄上清液，其中一管加入4 mL 2 mol/L HCl溶液用來測定樣品的蛋白質量濃度，作為對照管；另一管加入4 mL 2,4-二硝基苯肼溶液（2,4-dinitrophenyl hydrazine，DNPH）（0.2 g/100 mL，溶解于2 mol/L HCl溶液中）作為實驗管。此后2 個試管操作相同，即室溫條件下暗反應1 h，反應期間每隔10 min避光渦旋30 s。暗反應結束后加入4 mL三氯乙酸（20 g/100 mL），渦旋15 s后離心（4 ℃、8 000 r/min、5 min），棄上清液，加入2 mL乙醇/乙酸乙酯溶液（體積比1∶1）后離心（4 ℃、8 000 r/min、5 min），棄上清液，重復3 次以去除多余的DNPH。之后加入3 mL磷酸鈉緩沖液（20 mmol/L，含6 mol/L鹽酸胍，pH 6.5），渦旋15 s混勻，置于37 ℃烘箱中溫育，30 min后離心（4 ℃、8 000 r/min、5 min），得到的上清液為最終的待測液。實驗管于370 nm波長處測定吸光度以計算羰基含量，對照管于280 nm波長處測定蛋白質濃度（用牛血清白蛋白作標準曲線計算）。蛋白質羰基摩爾消光系數為22 mL/（μmol·cm），樣品的羰基含量表示為每毫克蛋白質中所含羰基的物質的量，單位為nmol/mg。

1.3.10 TBARS值的測定

參考張秀花等[17]的方法并稍作改動。將肉樣絞碎，準確稱取0.5 g碎肉樣至10 mL離心管中，加入3.5 mL三氯乙酸溶液（7.5 g/100 mL）后冰浴勻漿（10 000 r/min、30 s，2 次，每次間隔30 s），之后離心（4 ℃、13 000 r/min、10 min）。取2 mL上清液轉移到新的離心管中，加入2 mL硫代巴比妥酸溶液（0.02 mol/L）渦旋混勻后置于95 ℃水浴鍋中反應30 min，反應結束后用流動水冷卻至室溫，于532 nm波長處測定吸光度。TBARS值用每千克肉中所含丙二醛（malondialdehyde，MDA）的質量表示，單位為mg/kg。

1.4 數據統計與分析

每項實驗均進行3 次重復，采用SPSS Statistics 26軟件對數據進行方差分析，結果表示為平均值±標準差的形式，P＜0.05表示數據間存在顯著性差異。采用Excel 2016軟件處理數據，采用Origin 2017軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 熱加工方式對豬肉加工損失率的影響

加工損失率是衡量肉持水性的重要指標，加工過程中，溫度的升高使豬肉蛋白受熱變性，肌纖維結構發生改變，肌肉纖維細胞橫向和縱向收縮、肌漿蛋白聚集、凝膠形成以及結締組織收縮和溶解，均可導致水從肌纖維中流出，進而導致肉的持水性降低[18]。由圖1可知，不同熱加工方式下豬肉的加工損失率存在顯著差異（P＜0.05），烤制時豬肉的加工損失率最大，其次是微波及炸制，煮制的加工損失率最小，可知煮制時豬肉的持水性最好。韋婕妤[19]研究發現，煮制處理時羊肉餅水分損失率比微波、炸制處理時小，本實驗結果與該結果相符。

圖1 熱加工方式對豬肉加工損失率的影響Fig. 1 Effects of thermal processing methods on the cooking loss rate of pork

2.2 熱加工方式對豬肉色澤的影響

肉的色澤在加工過程中發生的改變取決于烹飪溫度、肌肉類型和肌漿血紅蛋白的化學反應，這是決定熟肉色澤的關鍵因素[20]。此外，肉制品的結構、水分含量、pH值、微生物腐敗狀態、氧化和變性也會影響其色澤[21]。由表1可知，4 種熱加工方式對豬肉色澤影響的差異性主要體現在L*值和b*值上，加熱后豬肉的L*值和b*值均顯著增大（P＜0.05）。L*值代表肉色的明暗度，肉色越白，反射光線的能力越強，L*值越大。煮制組色澤較淺且含水量最高，故L*值最大；炸制組由于色澤最深所以L*值較其他處理組低。a*值代表肉的紅綠度，相比于對照組，烤制和炸制組a*值均顯著升高（P＜0.05），煮制和微波組a*值均有所下降，熟肉的紅色主要由肌紅蛋白的含量、氧化還原狀態和熱變性決定，受熱處理方法和終點溫度的影響[22]，煮制和微波組a*值下降是由于在加工過程中蛋白質發生熱變性，且肌紅蛋白流失，肉色轉變為灰白色；烤制和炸制組則是由于糖類物質與氨基酸之間發生美拉德反應，從而使a*值升高。b*值代表肉的黃藍度，其值為正代表色澤偏黃，其值為負代表色澤偏藍。炸制處理組由于油脂本身的金黃色以及美拉德反應生成有色物質，表面呈現為黃色，b*值最高。

表1 不同熱加工方式對豬肉色澤的影響Table 1 Effect of different thermal processing methods on the color of pork

2.3 熱加工方式對豬肉剪切力的影響

由圖2可知，對照、煮制、微波、烤制、炸制組的剪切力分別是17.02、33.36、36.02、43.17、53.42 N。相比于對照組，4 種熱加工方式處理后肉樣的剪切力均顯著增大（P＜0.05），炸制組的剪切力最大，其次是烤制組，但微波和煮制組無顯著差異（P＞0.05）。有報道指出，肉制品在加工過程中，從肉中流失的水分含量與多汁性呈負相關，而多汁性和嫩度之間可能存在正相關關系[23]，結合加工損失率結果，可以發現本研究中煮制、微波、烤制組與之相符。炸制組水分含量并非最低，但剪切力卻最高，其原因可能是高溫油炸引起肉表面的水分迅速蒸發，并在干燥的表面形成了較硬的外殼[24]，從而增大了剪切力。

圖2 熱加工方式對豬肉剪切力的影響Fig. 2 Effects of thermal processing methods on the shear force of pork

2.4 熱加工方式對豬肉質構特性的影響

質構特性是肉品最重要的品質屬性之一，質構特性指標與肉中肌纖維蛋白、肌肉細胞骨架、結締組織等的結構以及水、脂肪的分布與含量有關[25]。由表2可知，相比于對照組，豬肉硬度、彈性、凝聚性、膠黏性和咀嚼性在經過4 種方式熱加工后均發生顯著變化（P＜0.05），可見熱加工方式對豬肉的質構特性有很大影響。烤制組硬度顯著增大（P＜0.05），煮制、微波、炸制組之間硬度差異不顯著（P＞0.05）。烤制和炸制組彈性顯著高于煮制和微波組（P＜0.05）。炸制組凝聚性顯著大于煮制和烤制組，但炸制與微波組、煮制與烤制組之間凝聚性差異不顯著（P＞0.05）。4 種熱加工方式之間膠黏性無顯著差異（P＞0.05）。煮制組咀嚼性最低。

表2 不同熱加工方式對豬肉質構特性的影響Table 2 Effect of different thermal processing methods on textural characteristics of pork

2.5 熱加工方式對豬肉基本組分的影響

由表3可知，相比于對照組，豬肉蛋白質、灰分含量及水分質量分數經過4 種方式熱加工后均發生顯著變化（P＜0.05）。蛋白質含量、灰分含量排序均為烤制組＞微波組＞炸制組＞煮制組＞對照組。水分質量分數排序為烤制組＜微波組＜炸制組＜煮制組＜對照組。已有研究表明，肌原纖維蛋白保有肌肉內的大部分水分，溫度升高會導致肌原纖維蛋白變性和收縮，引起肌纖維橫向和縱向收縮，且收縮程度隨著溫度的升高而增加[26]，從而導致水分大量流失，蛋白質、灰分等營養物質相對含量升高。本實驗中豬肉經過4 種熱加工方式處理后發生不同程度的加工損失，導致水分質量分數下降，蛋白質、灰分含量升高，因此蛋白質、灰分含量與加工損失率呈正相關，水分質量分數與加工損失率呈負相關。

表3 熱加工方式對豬肉基本組分的影響Table 3 Effects of thermal processing methods on the basic composition of pork

2.6 電子鼻測定結果

肉制品中的風味物質主要是脂肪氧化、美拉德反應和硫胺素降解形成的揮發性芳香化合物[27]。電子鼻的每個傳感器及其可以檢測的代表性敏感物質見表4。如圖3A所示，經過4 種熱加工方式處理后，與對照組相比，W1W、W2W、W1S、W6S的響應值均明顯提高，而W1C、W3C、W5C的響應值均明顯下降，W2S、W3S、W5S響應值無明顯差異。表明豬肉經過熱加工處理后既能夠促進一些表現為肉香味揮發性物質的產生，也能減少胺類等具有不良氣味的揮發性物質合成。W1W和W2W結果均顯示微波處理組豬肉的含硫化合物含量較其他處理組高。

表4 PEN3型電子鼻傳感器及代表性敏感物質Table 4 PEN3 E-nose sensors and representative sensitive substances

圖3 不同豬肉的電子鼻響應值雷達圖（A）和主成分分析得分圖（B）Fig. 3 Radar plot (A) and principal component analysis (PCA) score plot (B) of the E-nose response data for different pork samples

如圖3B所示，第1主成分（PC1）的貢獻率為68.9%，第2主成分（PC2）的貢獻率為13.3%，兩者的和為82.2%，大于80%，說明其包含了樣品的大部分信息。不同熱加工方式處理組之間不存在交集，說明其具有不同的主體風味特征。主成分分析結果表明，不同熱加工方式處理后的豬肉在宏觀風味上有明顯區別，可以被電子鼻有效區分，這與4 種熱加工過程中發生的美拉德反應程度和硫胺素降解程度不同有關。

2.7 電子舌測定結果

電子舌作為可以模擬人類味覺從而對液體樣品中非揮發性化合物進行感官評價的一種電子儀器，已被廣泛應用于測定肉的滋味品質[28-29]。在電子舌進行滋味測定時，每種味覺具有各自臨界點，其值大于臨界點才可以認為樣品具有該種滋味，酸味、苦味、澀味、咸味、鮮味的臨界點分別為－13、0、0、－6、0[30]。如表5所示，對照組與4 種熱加工處理組的酸味、澀味、咸味均未大于臨界點，可以認為不具有這些味道。與對照組相比，煮制、微波和烤制均使肉的苦味有所減少，但是炸制使苦味顯著增加（P＜0.05），這可能與炸制肉吸收了油的苦味有關；炸制顯著增加了豬肉的鮮味（P＜0.05），這可能是因為炸制增加了肉中呈鮮味的游離氨基酸、呈味核苷酸含量[31]。

表5 不同熱加工方式的豬肉電子舌味覺特征值Table 5 E-tongue taste values of different thermally processed pork

2.8 熱加工方式對豬肉羰基含量的影響

蛋白質氧化是由活性氧直接或通過與氧化應激次級產物反應間接誘導的蛋白質共價修飾，其通過自由基鏈式反應進行，這可能導致氨基酸側鏈羰基化、游離巰基損失和蛋白質交聯[32]。蛋白質羰基化作為蛋白質氧化的標志之一，通常用來衡量蛋白質的氧化程度，其值越高表示蛋白質氧化損傷程度越高。由圖4可知，相比于對照組，豬肉羰基含量在經過4 種方式熱加工后均發生顯著變化，且各組間具有顯著差異（P＜0.05），對照組、煮制組、微波組、烤制組、炸制組的羰基含量分別為0.99、2.73、3.28、2.37、1.94 nmol/mg。結果表明，4 種熱加工方式中蛋白質氧化程度最高的是微波組，這可能與微波加熱的特點有關，煮制、炸制、烤制的熱量傳遞方向為由外向內，而微波加熱時熱量的傳遞方向為由內向外，豬肉中的極性分子在微波場作用下相互碰撞與摩擦，迅速產生摩擦熱[33]，從而使得豬肉極性氨基酸側鏈的羰基化程度較其他3 種熱加工方式更高。

圖4 熱加工方式對豬肉羰基含量的影響Fig. 4 Effects of thermal processing methods on the protein carbonyl content of pork

2.9 熱加工方式對豬肉TBARS值的影響

TBARS值是評價肉及肉制品脂質氧化程度的主要指標。如圖5所示，豬肉TBARS值在經過4 種方式熱加工后相較于對照組（0.32 mg/kg）均顯著提高（P＜0.05），其中烤制組的TBARS值最高，為0.99 mg/kg，其次是微波組（0.81 mg/kg）、煮制組（0.70 mg/kg），炸制組最低，為0.42 mg/kg。本研究結果與楊文昇[34]在探究煮制、烤制、微波對豬肉TBARS值的影響時的研究結果相似，3 種熱加工方式下豬肉TBARS值均為烤制＞微波＞煮制，出現這種結果可能與這3 種熱加工方式的溫度不同有關，而脂肪氧化程度與溫度呈正相關。值得注意的是，炸制組的TBARS值是4 種熱加工處理組中最低的，原因可能是脂質氧化的代表產物MDA更多地參與到了與蛋白質側鏈氨基的反應中，形成1-氨基-3-氨基丙烯[35]，與硫代巴比妥酸結合的MDA含量減少，進而降低了其TBARS值。

圖5 熱加工方式對豬肉TBARS值的影響Fig. 5 Effects of thermal processing methods on the TBARS value of pork

3 結 論

經過本實驗4 種熱加工方式處理后，豬肉品質和氧化特性均有顯著變化。對比煮制、微波、烤制、炸制4 種處理方式可知，煮制處理組的加工損失率最低，剪切力最小；微波處理組的羰基含量及含硫化合物含量最高；烤制處理組的硬度、咀嚼性、膠黏性、TBARS值均最大，由于烤制加工損失率最大，因此水分質量分數最低，相同質量肉樣內蛋白質、灰分含量最高；炸制處理組的彈性、凝聚性最大，其金黃的表面使炸制肉樣具有色澤優勢，其鮮味值最高，使炸制肉樣具有滋味優勢。熱加工后每個處理組的揮發性風味均增強，且不同組別具有不同的主體風味特征。肉樣經過熱加工處理后其品質變化是一個復雜的過程，與多種因素有關。企業和消費者在進行豬肉熱加工操作時可以根據實際需求選擇合適的加工方式，從而得到品質優良的肉制品。