干腌牛肉加工過程中理化變化與品質(zhì)形成的相關(guān)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(xué)食品學(xué)院（石河子 832000）

新疆優(yōu)良的高海拔天然牧場，使得牛肉肉質(zhì)鮮美、適口性好[1-2]，傳統(tǒng)的放牧飼養(yǎng)方式和純凈的生長環(huán)境，還賦予其天然、綠色、安全的特點。此外，牛肉營養(yǎng)豐富，具有高蛋白、低膽固醇、低脂肪等特點[1]。風(fēng)干肉、牛肉干是新疆牛肉工業(yè)化生產(chǎn)的主要產(chǎn)品形式，深受廣大消費者的喜愛。干腌牛肉是利用我國傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，經(jīng)過腌制、風(fēng)干、自然發(fā)酵制得的一種極具地域特色的發(fā)酵肉制品。

干腌牛肉漫長的加工過程中脂肪和肌肉蛋白質(zhì)會發(fā)生一系列復(fù)雜的變化與生化反應(yīng)[2]，生成的多種低分子質(zhì)量化合物（肽類、氨基酸、醛類等）成為產(chǎn)品風(fēng)味、質(zhì)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(huán)境依賴性強，產(chǎn)品品質(zhì)易受環(huán)境影響且品質(zhì)、風(fēng)味特色不穩(wěn)定。因此，干腌牛肉加工中理化指標變化與品質(zhì)形成的相關(guān)性研究，可為干腌牛肉加工的工藝改進及工業(yè)化進程提供助力。

試驗選取牛肉加工過程中的6個關(guān)鍵工藝點，分析干腌牛肉各時期理化指標、色度、質(zhì)構(gòu)的變化規(guī)律，通過相關(guān)性分析明確其與產(chǎn)品品質(zhì)形成的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，為后續(xù)產(chǎn)品標準化、品質(zhì)優(yōu)良化與技術(shù)提升奠定基礎(chǔ)，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

新鮮牛肉股二頭肌（購于石河子市農(nóng)貿(mào)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(fēng)干→發(fā)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(zhì)量）的食鹽分5次揉搓涂抹至牛肉表面，在8 ℃、RH 65%的環(huán)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(fēng)干25 d后在20 ℃、RH 70%和25 ℃、RH 75%分別發(fā)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(fēng)干期（60 d）、發(fā)酵中期（90 d）、發(fā)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(shè)備

IKA-T25高速分散器（上海巴玖實業(yè)有限公司）；UB-7 pH計（賽多利斯科學(xué)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(xué)儀器有限公司）；質(zhì)構(gòu)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(zhì)提取。

1.3.4.1 POV值的測定

移取2 g各時期脂質(zhì)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(zhì)構(gòu)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(zhì)構(gòu)儀進行測量：探頭類型P50，使用2個35壓縮的連續(xù)循環(huán)，循環(huán)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(fā)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(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)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(nèi)對干腌牛肉的滋味品質(zhì)（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(shù)據(jù)處理方法

每組樣品重復(fù)測定3次，結(jié)果用Mean±SD表示，顯著水平p＜0.05，使用SPSS Statistics 25.0進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，使用Origin Pro 2018進行制圖。

2 結(jié)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(zhì)穩(wěn)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(zhì)和感官特性，并且其他理化指標的變化也與它密切相關(guān)。由圖1可知，干腌牛肉中的水分在不同時期整體呈持續(xù)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(fēng)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(dǎo)致原料表面滲透壓增加，產(chǎn)生滲出液，加速牛肉組織水分的流失；風(fēng)干期則由于溫濕度變化致使水分極易蒸發(fā)散失[4]。干腌牛肉在發(fā)酵及成熟期水分繼續(xù)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(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果。發(fā)酵肉制品加工過程中水分及分布狀態(tài)影響產(chǎn)品的嫩度[6]、咀嚼性、黏聚性等指標，對產(chǎn)品最終品質(zhì)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(fēng)味以及保質(zhì)期的一項重要指標，對肉制品品質(zhì)產(chǎn)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(xù)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(chǎn)生的二氧化碳和有機酸，以及脂肪水解產(chǎn)生的脂肪酸導(dǎo)致pH下降。從風(fēng)干期到成熟期，牛肉中的脂類和蛋白質(zhì)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(fēng)味前體物質(zhì)，這些物質(zhì)作為干腌牛肉風(fēng)味、滋味形成的重要物質(zhì)來源，堿性水解產(chǎn)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(chǎn)品保質(zhì)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(zhì)、脂肪等滋味物質(zhì)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(xù)顯著（p＜0.05）上升趨勢。NaCl含量在整個加工過程中持續(xù)升高的原因可能在于腌制階段反復(fù)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(guān)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(chǎn)物累積量的評價指標。李宇輝等[10]研究認為脂肪氧化是風(fēng)干肉風(fēng)味物質(zhì)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(fēng)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(fēng)干期脂肪快速氧化，初級氧化產(chǎn)物大量積累，過氧化值顯著（p＜0.05）升高。風(fēng)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(chǎn)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(chǎn)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(xù)上升趨勢，只在發(fā)酵中期時數(shù)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(fēng)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(zhì)大量積累。但發(fā)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(fā)生反應(yīng)，另一方面醛類物質(zhì)被進一步氧化生成醛和羧酸等小分子物質(zhì)[13]。發(fā)酵中期到成熟期，TBARS持續(xù)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(yīng)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(guān)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(fā)酵后期，3個值都有所升高。亮度從原料期到發(fā)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(fā)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(guān)。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(zhì)共同作用導(dǎo)致的，這與Bermúdez等[15]的研究結(jié)果相似。紅度從原料期到發(fā)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(guān)，而亞硝酰基蛋白受熱與鹽作用生成的亞硝酰基血色原又使干腌牛肉的紅度在發(fā)酵后期有所上升。飽和度和彩度的變化規(guī)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(zhì)的氧化作用加強，導(dǎo)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(zhì)構(gòu)的變化

質(zhì)構(gòu)可用來表示食品的組織狀態(tài)、口感及滋味感覺等，也是決定干腌牛肉品質(zhì)的重要指標。對干腌牛肉的質(zhì)構(gòu)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(zhì)變性導(dǎo)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(jié)構(gòu)發(fā)生改變。彈性從原料期到風(fēng)干期呈顯著（p＜0.05）下降趨勢，在發(fā)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(guān)酶的活性升高，促進蛋白質(zhì)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(zhì)構(gòu)的變化

2.7 干腌牛肉感官評定

感官評定是對產(chǎn)品品質(zhì)評判的一個基礎(chǔ)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(chǎn)品的價值和可接受性提供可靠依據(jù)。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(fā)酵過程中產(chǎn)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(huán)境使腌制期的咸味顯著增加，發(fā)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(guān)。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(dǎo)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(guān)。后味和整體口味從原料期至發(fā)酵中期增長顯著（p＜0.05），從發(fā)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(jié)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(zhì)的總體含量有關(guān)[17]。

圖5 干腌牛肉加工過程中滋味變化

2.8 相關(guān)性分析

由PLSR分析可知，水分與產(chǎn)品L*、a*、b*呈極顯著正相關(guān)性，說明干腌牛肉加工過程中水分對色澤的形成產(chǎn)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(guān)的物理化學(xué)反應(yīng)；pH、NaCl含量、脂質(zhì)氧化指標則表現(xiàn)出與牛肉質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的高度正相關(guān)關(guān)系，原因在于脂肪的氧化作用使各理化指標之間的相關(guān)性水平升高；L*、a*、b*與其他理化指標都呈極顯著負相關(guān)性，可能的原因在于蛋白質(zhì)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(dǎo)致硬度升高，黏性降低，肉質(zhì)松散。從結(jié)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(zhì)。

圖6 理化指標與品質(zhì)形成相關(guān)性分析

3 結(jié)論

干腌牛肉在加工過程中的各理化指標之間的相關(guān)關(guān)系共同決定著產(chǎn)品的最終品質(zhì)。試驗發(fā)現(xiàn)：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(huán)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(jié)果表明整體口味和后味與各種滋味的形成菌落總數(shù)密切相關(guān)；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(guān)性分析結(jié)果表明，干腌牛肉加工中理化變化與品質(zhì)形成呈現(xiàn)顯著（p＜0.05）相關(guān)性，脂肪氧化變化與品質(zhì)形成呈現(xiàn)顯著相關(guān)性（p＜ 0.05）。

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