定量鹵制牛肉干的品質特性

周亞軍，楊永華，李圣橈，陳 艷，王淑杰

（1.吉林大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130022；2.吉林大學生物與農業工程學院，吉林 長春 130022）

牛肉干是我國傳統的風干肉制品，一般包括腌制、鹵煮和干燥等工藝。其制作工藝簡單、風味獨特，有高蛋白、低脂肪、耐貯存等特點[1]。然而傳統鹵制多采用長時間湯鹵煮制調味，鹵制液用量大、蒸煮損失嚴重、營養成分流失多、出品率低，可造成原料肉、調味料等原輔材料的浪費，而且牛肉干普遍存在質地較硬、難以咀嚼和色澤不佳等問題。同時，牛肉干加工工藝的改進也一直是專家學者重點關注的難題之一。

定量鹵制工藝是根據醬鹵肉制品風味、口感與色澤等品質要求，在真空滾揉機內通過物料與復合液態調味料（鹵制液）的精確配比，然后經過干燥和蒸汽蒸煮實現物料的定量風味調制[2]。定量鹵制工藝可提高調味料的利用率并穩定產品風味，加工采用的滾揉技術可使肉的質地明顯改善。陳旭華[2]和溫莉娟[3]分別以雞腿肉和牛心為原料，對定量鹵制工藝進行優化，結果發現定量鹵制可顯著提高鹵雞腿和鹵牛心產品的出品率和香辛料利用率，并改善產品食用品質；李海[4]也發現與傳統鹵制雞腿肉產品相比，定量鹵制產品的游離氨基酸、呈味核苷酸等含量更高，色澤、風味等更佳；唐春紅等[5]研究表明，定量鹵制雞腿肉的揮發性風味化合物和感官特性更有優勢；Wei Xiuli等[6]研究發現定量腌制和美拉德反應相結合可增強醬鹵雞肉制品的揮發性風味；孟凡冰等[7]研究表明定量鹵制能夠很好地保留香辛料的風味以及鵝腿肉本身的特征風味，使產品整體香味更加豐富濃郁，提高了香辛料的利用率和產品的風味品質。定量鹵制工藝是一種綠色、高效和低能耗的新型肉制品加工方法，目前其研究和應用主要側重于醬鹵肉制品，在肉干制品中的應用研究鮮見報道。本研究采用定量鹵制工藝制作牛肉干，研究不同工藝條件對產品品質特性的影響，并與傳統鹵制牛肉干品質進行對比分析，為定量鹵制工藝改善牛肉干品質的深入研究提供理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛腱子肉、食鹽、白砂糖、醬油、黃豆醬、料酒、香油、十三香粉、味精、姜購自長春市遠方超市；復合磷酸鹽（食品級）購自滕州市香凝生物工程有限責任公司；丁香、砂仁、肉蔻、桂皮、花椒、八角、茴香、甘草、草果、陳皮、山柰、香葉、辣椒購自長春市永和食品添加劑超市。

氫氧化鈉、硫酸、硼酸、鹽酸、氯化鉀、石油醚、乙醇 北京化工廠有限責任公司；硫酸鉀、硫酸銅、乙酸鎂 天津市致遠化學試劑有限公司；溴甲酚綠指示劑、甲基紅指示劑 西隴化工股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

GR-30真空滾揉機 諸城市瑞洋機械有限公司；HL-D-4多功能蒸柜 廣州市艾士奇電器科技有限公司；pH-070A鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司；CT3質構儀 美國Brookfield公司；WSF型色差儀 上海儀電物理光學儀器有限公司；MF-2.5-10A陶瓷纖維馬弗爐上海篤特科學儀器有限公司；KXL-1010型控溫消煮爐、KDY-9810凱氏定氮儀 北京通潤源機電技術有限責任公司；SOX406脂肪測定儀 濟南海能儀器有限公司；封閉可傾式夾層鍋 諸城市源晟機械有限公司；pH5-25數字pH計 杭州東星儀器設備廠；5977A氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 定量鹵制牛肉干樣品制備

制備復合調味液：在4 kg水中加入食鹽4.0%（以水質量計，下同）、復合磷酸鹽0.5%、醬油0.5%、黃豆醬1.2%、白砂糖0.8%、香油0.2%、十三香粉0.3%、味精0.2%、料酒0.3%、八角0.5%、花椒0.4%、茴香0.3%、丁香0.4%、砂仁0.3%、肉蔻0.3%、桂皮0.4%、甘草0.4%、草果0.4%、陳皮0.2%、山柰0.4%、香葉0.15%、辣椒0.1%、姜0.5%，煮制1 h，過濾備用。

原料肉處理與切條：新鮮牛腱子肉洗凈瀝干后，剔除多余的筋膜和脂肪，切成規整的條狀，肉條尺寸為1 cm×2 cm×6 cm。

定量鹵制：首先取牛肉條500 g，按一定的液肉百分比（例如液肉百分比為30%，即添加調味液150 g）添加制備好的復合調味液，進行料液混合；然后將料液裝于密封袋，置于真空滾揉機內進行滾揉腌制處理，滾揉轉速設定為8 r/min，滾揉過程為間歇滾揉（滾揉10 min、間歇20 min）；再將腌制后的牛肉在蒸箱內100 ℃下蒸制一定的時間。選取液肉百分比、滾揉真空度、滾揉時間和蒸制時間4 個工藝條件研究定量鹵制牛肉干的品質特性。

干燥：將蒸制完成后的牛肉置于鼓風干燥箱內干燥，干燥溫度75 ℃，干燥時間3 h。

成品：待牛肉干冷卻后真空包裝，得到定量鹵制牛肉干樣品。

1.3.2 傳統鹵制牛肉干樣品制備

取牛肉條（以500 g為例），按液肉百分比30%稱取上述復合調味液（即150 g），再添加1 倍牛肉質量的水（500 g），于密閉夾層鍋100 ℃煮制40 min。然后進行干燥和包裝，實驗條件同定量鹵制，得到傳統鹵制牛肉干樣品。

1.3.3 工藝條件對定量鹵制牛肉干品質特性的影響

研究液肉百分比、滾揉真空度、滾揉時間和蒸制時間4 個工藝條件對定量鹵制牛肉干的出品率、色澤、質構特性和感官品質的影響，試驗因素水平見表1。

表1 試驗因素水平表Table 1 Coded levels for independent variables (processing conditions)

以出品率、色澤、質構、pH值、水分質量分數、蛋白質量分數、脂肪質量分數、灰分質量分數、感官評分和揮發性風味物質作為評價指標，在單因素試驗優化的定量鹵制工藝參數下制作牛肉干，并將其與傳統鹵制牛肉干樣品的品質進行對比分析。

1.3.4 品質指標測定

1.3.4.1 出品率測定

參考湯春輝等[8]的方法并稍作修改。稱取原料肉總質量m1/g，完成定量鹵制和干燥工藝后再稱其總質量m2/g。根據下式計算出品率。

1.3.4.2 色澤測定

用色差儀測定牛肉樣品的亮度（L*）、紅度（a*）和黃度（b*）。

1.3.4.3 質構特性測定

將牛肉干切成規格統一的塊狀（ 約1 cm×1 cm×1 cm），隨機取3 塊樣品，使用質構分析儀測定其硬度、彈性和咀嚼性，結果取平均值。設置參數為：測試類型TPA、探頭TA-44、形變50%、觸發點荷載0.05 N、測試速率1 mm/s、循環次數2 次。

1.3.4.4 水分質量分數測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定 直接干燥法》進行測定。

1.3.4.5 蛋白質量分數測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定 凱氏定氮法》進行測定。

1.3.4.6 脂肪質量分數測定參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定 索氏抽提法》進行測定。

1.3.4.7 灰分質量分數測定參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定 馬弗爐灼燒法》進行測定。

1.3.4.8 pH值測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》進行測定。

1.3.5 揮發性風味物質分析

參照苑冰冰[9]的方法，使用頂空固相微萃取（solid-phase micro extraction，SPME）-氣相色譜（gas chromatography，GC）-質譜（mass spectrometry，MS）聯用法測定。

稱取打碎的牛肉干樣品2.0 g裝入20 mL SPME小瓶中，擰緊蓋子，于60 ℃恒溫水浴鍋中保溫30 min，頂空達到平衡后，插入萃取頭，吸附30 min后取出。將萃取頭插入GC進樣口，熱解吸5 min。

GC條件：HP-5MS色譜柱（30 m×250 μm，0.25 μm）。進樣口溫度：280 ℃；升溫程序：起始柱溫50 ℃，以10 ℃/min升至260 ℃，保持10 min；1.0 μL不分流進樣；載氣He；流速1 mL/min。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；采用全掃描方式；質量掃描范圍m/z20～600。

揮發性風味物質采用NIST 11質譜庫檢索匹配，采用峰面積歸一化法進行相對定量。

1.3.6 感官評價

邀請20 位食品專業的學生，男女各10 名，接受培訓后嚴格按照感官評定標準進行評分。評價過程采用雙盲法，感官評定標準見表2。感官評分權重的確定參考王俊山[10]的方法，抽取15 位購買、品嘗過牛肉干的消費者以問卷調查的方式對各評價指標進行0～1評判權重打分，取平均值，保留一位小數。

表2 感官評定標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of beef jerky

1.4 數據處理與分析

除特殊說明外，所有實驗均重復3 次。采用SPSS 21.0軟件和Origin 8.0軟件對數據進行分析，所有測定結果以平均值±標準差表示。采用Duncan’s法進行方差分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 工藝條件對定量鹵制牛肉干出品率的影響

工藝條件對牛肉干出品率的影響見圖1。隨著液肉百分比的增加，出品率先增加后減小（P＜0.05）。王兆明等[11]在兔肉滾揉腌制工藝優化研究中得出了相似的結果。這是因為液肉百分比的增加增大了腌制液和牛肉的接觸面積，增強了腌制效果，而當液肉百分比過大時，肉中腌制液吸收過多，對肌纖維結構造成一定的破壞，導致保水性降低，出品率降低。隨著滾揉真空度的增大，出品率先保持穩定，在真空度大于0.02 MPa后顯著減小（P＜0.05），這可能是由于滾揉真空度增加使肌肉纖維內外的壓強差增大而使牛肉汁液析出增加，保水性降低，從而出品率降低。隨著滾揉時間的延長，出品率先上升后下降（P＜0.05）。這是由于滾揉有利于鹽溶性蛋白向肉表面富集，牛肉保水性增加，從而提高產品出品率，而當滾揉時間達到一定限度，肌肉蛋白質結構可能發生不可逆轉的破壞，牛肉干出品率反而降低。隨著蒸制時間的延長，出品率先減小后增加。在蒸制時間短于30 min時，隨蒸制時間延長出品率下降，可能與蒸制過程中肌肉纖維受熱收縮，纖維結構的致密性下降導致脫水有關。而當蒸制時間超過30 min時，牛肉干出品率逐漸增大，這可能與蒸制時間延長造成牛肉膠原蛋白變性，交聯程度降低而逐漸溶解形成凝膠，使得牛肉保水性增加有關[12]。

圖1 工藝條件對定量鹵制牛肉干出品率的影響Fig. 1 Effect of processing conditions on the yield of beef jerky

2.2 工藝條件對定量鹵制牛肉干色澤品質的影響

圖2 工藝條件對定量鹵制牛肉干色澤的影響Fig. 2 Effect of processing conditions on color parameters of beef jerky

工藝條件對牛肉干色澤的影響見圖2。由圖2A可知，液肉百分比增大，L*值和b*值均呈先增大后減小的趨勢（P＜0.05），但a*值變化不顯著（P＞0.05）。湯春輝等[8]的研究也表明在液肉百分比為30%時調理鴨胸肉L*值最大。液肉百分比的增加使更多的腌制液進入肉內，自由水含量增加使牛肉表面散射改變，L*值增大，但由于腌制液本身顏色較深，也會降低L*值，提高a*值和b*值，顏色的變化可能是兩方面綜合作用的結果。由圖2B可知，提高滾揉真空度，產品的L*值增大，而a*值和b*值減小，整體上L*值變化較為顯著（P＜0.05），a*值和b*值變化幅度較小。由圖2C可知，隨著滾揉時間的延長，L*值增大，a*值減小，b*值呈先減小后增大的趨勢。李麗營[13]發現隨著滾揉時間的延長，臘羊肉L*、a*值逐漸增大，4 h時臘羊肉品質較好；劉巧瑜等[14]研究表明延長滾揉時間，白鹵牛肉的L*值先增大后減小，a*、b*值均減小，實驗結果的不一致可能和原料與加工工藝不同有關。滾揉時間延長，肌原纖維蛋白會發生降解而形成黏性基質，同時肌原纖維發生斷裂，二者共同引起牛肉反射特征的變化，造成L*值增加；b*值的變化可能與紅棕色的調味液進入肉中的程度有關[9]。由圖2D可知，隨著蒸制時間的延長，L*、b*值先減小后增大（P＜0.05），30 min時其值最小，而a*值整體變化不顯著（P＞0.05），L*值的變化可能與蒸制時間延長導致牛肉水分狀態改變和肌纖維蛋白受熱收縮程度增加有關，而蒸制時牛肉中脂肪溶解會導致b*值上升。

2.3 工藝條件對定量鹵制牛肉干質構特性的影響

工藝條件對牛肉干質構特性的影響見圖3。隨著液肉百分比的增加，牛肉干硬度逐漸減小，彈性、咀嚼性呈先增大后減小的趨勢。這與高天等[15]的研究結果一致，其研究指出可能原因是增加腌制液在一定程度上增大了其與肉塊的接觸機會，增強了腌制效果。隨著滾揉真空度的增加，牛肉干的硬度、咀嚼性逐漸降低（P＜0.05），而對彈性無顯著影響（P＞0.05）。鐘碧疆[16]研究也得出相同的結果。這可能是由于適量的滾揉真空度使肌肉纖維內外形成壓強差而使纖維結構變得松散，加上滾揉過程中牛肉受到撞擊、摔打等機械力作用，改善了肌肉組織狀態。隨著滾揉時間的延長，硬度和咀嚼性顯著降低（P＜0.05），彈性先減小后增大。這可能是因為牛肉受到滾揉機械力作用后肌肉結構松散，牛肉嫩度增加[17]。陳靈君[18]研究得出，隨著滾揉時間的延長，半干雞脯肉的硬度、彈性和咀嚼性均有不同程度的降低。Kim等[19]發現適當的滾揉時間可降低豬里脊的剪切力，改善質構品質。隨著蒸制時間的延長，硬度先減小后增大，而彈性和咀嚼性呈先增大后減小的趨勢。溫莉娟[3]研究發現蒸制時間對鹵牛心彈性影響不明顯，而硬度、咀嚼性呈下降趨勢。質構特性的變化可能是因為蒸制使肌動球蛋白和膠原蛋白收縮形成松散的彈性聚合物[20]。

圖3 工藝條件對定量鹵制牛肉干質構特性的影響Fig. 3 Effect of processing conditions on texture properties of beef jerky

2.4 工藝條件對定量鹵制牛肉干感官評分的影響

圖4 工藝條件對定量鹵制牛肉干感官評分的影響Fig. 4 Effect of processing conditions on sensory score of beef jerky

工藝條件對牛肉干感官評分的影響見圖4。隨著液肉百分比、滾揉真空度的增加和滾揉時間和蒸制時間的延長，感官評分均呈現先增大后減小的趨勢（P＜0.05），最大值分別出現在液肉百分比30%、滾揉真空度0.06 MPa、滾揉時間4 h和蒸制時間40 min時。其中滾揉真空度在0.04 MPa與0.06 MPa之間、滾揉時間3 h與4 h之間差異均不顯著（P＞0.05）。腌制液對牛肉干起調味的作用，感官評分的差異與腌制液的吸收程度有關。滾揉真空度對感官評分的影響可能是因為壓強差適量增加有利于牛肉中血水的析出和食鹽的滲透[21]。滾揉時間和蒸制時間的影響可能與適當時間的滾揉和蒸制改善了牛肉色澤和質地有關。

2.5 定量鹵制牛肉干與傳統鹵制牛肉干品質對比分析結果

2.5.1 基本成分分析結果

鹵制方法對牛肉干基本成分的影響見表3。與傳統鹵制相比，定量鹵制可提高牛肉干蛋白質量分數和總灰分質量分數，降低脂肪質量分數（P＜0.05），水分質量分數略有升高但無顯著性差異（P＞0.05），說明定量鹵制能減少牛肉中有機物和無機鹽成分的損失，使產品保留更多的營養物質。這是因為傳統鹵制采用浸煮的方式，會使牛肉營養物質部分流失到鹵制液中，而定量鹵制加工避免了這一現象。

表3 鹵制方法對牛肉干基本成分的影響Table 3 Effect of different marination processes on proximate composition of beef jerky

2.5.2 食用品質及質構特性分析結果

鹵制方法對牛肉干色澤、pH值、出品率及質構特性的影響見表4。與傳統鹵制相比，定量鹵制可顯著降低牛肉干L*、a*值和b*值，提高pH值和出品率（P＜0.05）。陳旭華[2]研究發現定量鹵制可提高產品的出品率和感官品質，與本研究結果相一致。與傳統鹵制相比，定量鹵制可顯著降低牛肉干的硬度和咀嚼性，增加彈性（P＜0.05），這說明定量鹵制牛肉干的質構品質更好，便于咀嚼，這主要是因為定量鹵制的滾揉工藝改善了牛肉嫩度。這與苑冰冰[9]和高天[15]等研究發現滾揉腌制可改善肉的質構特性結果相一致。

表4 鹵制方法對牛肉干食用品質及質構特性的影響Table 4 Effect of different marination processes on eating quality and texture properties of beef jerky

2.5.3 感官品質分析結果

鹵制方法對牛肉干感官品質的影響見表5。與傳統鹵制相比，定量鹵制牛肉干的風味、質地評分和總分顯著提高（P＜0.05），色澤評分顯著降低（P＜0.05），而滋味評分差異不顯著（P＞0.05）。胡高峰等[22]也發現蒸制熟化醬鹵牛肉質構特性更好，感官評分更高。

表5 鹵制方法對牛肉干感官品質的影響Table 5 Effect of different marination processes on sensory quality of beef jerky

2.5.4 揮發性風味物質分析結果

樣品的總離子流色譜圖見圖5，兩組樣品間的揮發性風味成分有一定差異，它們有部分相同的風味成分，但其相對含量不同。不同鹵制方法制作牛肉干揮發性風味物質的分析結果見表6，不同鹵制方法制作牛肉干揮發性風味物質的種類及相對含量見表7。由表6、7可知，牛肉干風味成分較為復雜，鹵制方法對揮發性風味物質具有很大影響。

圖5 不同鹵制方法制作牛肉干揮發性成分的總離子流色譜圖Fig. 5 Total ion current chromatograms of volatile components in beef jerky prepared by different marination processes

傳統鹵制、定量鹵制牛肉干樣品分別檢測出揮發性風味成分23、47 種，其中除含氮化合物外，揮發性化合物的種類均表現為定量鹵制多于傳統鹵制。傳統鹵制未檢出酸類和酮類物質，而定量鹵制檢出酸類物質1 種和酮類物質2 種，其中酸類物質含量很低。而酮類物質主要是脂肪氧化降解和美拉德反應的產物，大多具有持久香氣[23]，一般對風味的直接貢獻不大，主要作為呈味輔助物質使肉制品風味更加豐富飽滿。其中具有奶油香味的3-羥基-2-丁酮在定量鹵制樣品中相對含量高達13.14%，可能是定量鹵制有利于牛肉干香味中3-羥基-2-丁酮的形成。李娟等[24]在醬牛肉中也檢測到3-羥基-2-丁酮，且含量較高。

烴類化合物是牛肉干揮發性風味成分中種類最多、相對含量最高的物質，傳統鹵制和定量鹵制樣品分別檢測到烴類物質9 種和21 種，其中飽和烷烴對風味直接貢獻不大，烯萜類物質氣味比較濃郁，對牛肉風味的形成有重要作用。樣品風味中烯烴類物質主要包括D-檸檬烯、萜品油烯、2-蒎烯等，通常來源于陳皮等香辛料[25]。總之，定量鹵制能更好地保持香辛料的特有風味，對香料的利用率更高。

表6 不同鹵制方法制作牛肉干揮發性風味物質的組成及相對含量Table 6 Qualitative and quantitative analysis of volatile flavor substances in beef jerky prepared by different marination processes

表7 不同鹵制方法制作牛肉干揮發性風味物質的種類及相對含量Table 7 Relative contents of various classes of volatile flavor substances in beef jerky prepared by different marination processess

醛類和酯類化合物是牛肉香味的重要來源，可使肉制品整體風味更加濃厚和協調[26-27]。傳統鹵制與定量鹵制樣品分別鑒定出5 種和7 種醛類揮發性成分，其中2-甲基丁醛相對含量最高，這與沈銘聰等[28]在鹽水鴨研究中得出的結論一致。李素等[29]也發現醛類物質是鹵湯牛肉的主要風味貢獻物質。傳統鹵制與定量鹵制樣品中分別檢測到酯類物質3、7 種，其中棕櫚酸乙酯、亞油酸乙酯等由長鏈酸形成的酯僅在定量鹵制樣品中檢出，說明定量鹵制牛肉干可能在氣味柔和度上略勝一籌。值得注意的是，鄰苯二甲酸二乙酯和鄰苯二甲酸異丁辛酯有一定的檢出，二者皆為塑化劑成分，可能與原料的包裝材料相關[30]。

醚類化合物對醬鹵牛肉制品的香味貢獻很大且具有代表性，其中茴香腦和草蒿腦是其主體風味的重要組成成分，也是茴香香料的主要成分，它們可增加產品風味的豐富度與層次感[31]。茴香腦是兩組樣品共有的風味物質且相對含量較高，而草蒿腦僅在定量鹵制樣品中被檢出。

醇類化合物主要來源于脂肪氧化分解及香辛料的添加等[32]。飽和醇類物質一般對肉制品風味影響較小，而不飽和醇大多具有果香、芳香，對總體風味有一定作用。桉葉油醇和芳樟醇是肉類風味中重要的香氣活性成分，來源于香辛料[24]。Zang Mingwu等[33]的研究也表明芳樟醇是醬牛肉主要香氣活性化合物之一。

酚類和含氮化合物雖然在揮發性風味成分中的相對含量不高，但能夠對產品整體風味產生重要影響。酚類成分中異丁香酚主要與加入的丁香等香辛料有關，而含氮化合物主要來自肉中氨基酸等物質參與的美拉德反應[34]。

3 結 論

定量鹵制工藝可顯著影響牛肉干的出品率、色澤、質構特性和感官評分，最佳工藝條件為液肉百分比30%、滾揉真空度0.06 MPa、滾揉時間4 h、蒸制時間40 min；與傳統鹵制相比，定量鹵制可明顯改善牛肉干的食用品質、增強風味豐富度和氣味柔和度。因此，定量鹵制工藝可用于加工牛肉干，以避免傳統浸煮造成的原輔材料損失和營養成分流失，改善牛肉干品質與風味。