代曉冬 朱科學(xué) 郭曉娜 周惠明

(江南大學(xué)食品學(xué)院，無錫 214122)

牛肉干是我國傳統(tǒng)肉制品，其營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、耐儲藏、食用方便而受到人們的青睞，并且牛肉干富有嚼勁的口感，迅速占領(lǐng)大街小巷[1]。目前，人們生活水平逐步提高，人們每日動物性蛋白、脂肪、糖分攝入量逐漸增加，“三高”、肥胖以及高致病性動物傳染病等威脅人體健康的隱患也逐漸增加，人們對于動物性即食食品越來越感覺到擔(dān)心[2]。小麥拉絲蛋白是由小麥蛋白在雙螺桿擠壓擠出系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過高溫、高壓、高剪切制得，組織化程度高，具有與動物肉相似的纖維結(jié)構(gòu)和口感[3]。小麥拉絲蛋白的主要成分為小麥蛋白，營養(yǎng)全面，能夠滿足人體日常所需要的必需氨基酸，不會對人體造成負擔(dān)，是一種良好的肉類替代品。

小麥拉絲蛋白組織化程度高，其豐富的纖維絲狀結(jié)構(gòu)更加接近于動物性肉，并且咀嚼感強。將牛肉干制作工藝應(yīng)用到小麥拉絲蛋白后續(xù)加工中，制成小麥拉絲蛋白素牛肉干，不但具有牛肉干較好的咀嚼感，而且富有牛肉干獨特的風(fēng)味，具有較為廣闊的市場前景。在小麥拉絲蛋白素牛肉干制作過程中，脫水是關(guān)鍵步驟，可以降低產(chǎn)品內(nèi)部水分活度，減緩一些生物化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，延長貨架期[4]。不同的脫水方式會造成產(chǎn)品不同的物性，就目前工廠上常見的干燥方式，高溫烘烤、微波加熱、常壓油炸是較為常見的干燥手段。高溫烘烤溫度較高，但傳熱效率較低，產(chǎn)品內(nèi)外干燥不均一，表面結(jié)痂現(xiàn)象嚴重，色澤較差；微波加熱利用物料內(nèi)外分子共振，水分散失速率較快，但容易出現(xiàn)硬芯甚至內(nèi)部出現(xiàn)焦糊，造成品質(zhì)不均一；常壓油炸是最為常見的食品干燥方式，物料經(jīng)過油炸能夠賦予其獨特的風(fēng)味，但表面非酶褐變嚴重，物料表面發(fā)生變形，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

真空油炸(VF)是一種新型的食品加工方法，它是將油炸作用與脫水效果有機的結(jié)合在一起，使原料處于負壓狀態(tài)，在這種相對缺氧的條件下進行加工可以減輕甚至避免氧化作用(如脂肪酸敗、酶促褐變等)所帶來的危害[5]。Bouchon等[6]運用等溫?zé)狎?qū)動研究了真空油炸與常壓油炸條件處理蘋果片，結(jié)果表明真空油炸對蘋果脆片的色澤影響較小，含油量較于真空油炸大大降低；真空油炸能夠最大限度的保留原料的色澤并賦予其獨特的風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)效果[7]。另外，真空油炸處理淀粉與蛋白質(zhì)混合體系物料能夠使物料表面結(jié)構(gòu)更加致密，空隙更加均勻[8]。目前，真空油炸技術(shù)應(yīng)用在小麥拉絲蛋白后續(xù)加工的研究鮮有報道。本實驗以小麥拉絲蛋白為主要原料，對比了不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干色澤、組織化度、質(zhì)構(gòu)特性、水分分布及感官特性的影響，為制備出高品質(zhì)小麥拉絲蛋白素牛肉干提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

谷朊粉：安徽古井集團，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)(78.06±0.008)%，干基；小麥淀粉、食用大豆油、調(diào)味料均購于當?shù)爻?；傳統(tǒng)牛肉干(作為空白對照)：當?shù)厥袌鲑彽?；食用香精，主要成分為乙基麥芽酚：青島君味軒食品添加劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FMHE36-24型雙螺桿擠壓機：湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；ORW3S-600U型真空油炸設(shè)備：南京澳潤微波科技有限公司；PJ23C-SCI型微波爐：廣東美的微波制造有限公司；HY-901型電炸爐：廣州匯利廚具有限公司；SK-621型電烤爐：新麥機械(無錫)有限公司；UltraScan Pro1 166型高精度分光測色儀：美國Hunterlab公司；TA.XTPlus物性分析儀：英國SMS公司；MesoMR23-060V-I型低場核磁共振成像分析儀(中國)：上海紐邁科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 小麥拉絲蛋白制備

參照李婷等[9]的方法，并加以適當改進。將谷朊粉與小麥淀粉按照10∶1的比例，另外添加0.6%碳酸氫鈉和0.2%三聚磷酸鈉，混合均勻。將混合好的物料灌入雙螺桿擠壓機的物料攪拌桶中進行二次攪拌混合。擠壓機螺桿長徑比L/D=24/1，模頭為33 mm×3 mm的矩形出口。喂料速度：24 kg/h，螺桿轉(zhuǎn)速：265 r/min，Ⅱ區(qū)至Ⅵ區(qū)溫度依次為：80、115、135、170、140 ℃，模頭溫度130～140 ℃。擠壓制得的小麥拉絲蛋白采用流化床干燥，溫度35 ℃，干燥1 h。

1.3.2 小麥拉絲蛋白素牛肉干樣品制備

小麥拉絲蛋白素牛肉干制作工藝：小麥拉絲蛋白塊→復(fù)水浸泡(40 ℃)→分割成型(1 cm×2 cm×4 cm)→腌制(25 ℃，2 h)→攤篩→真空油炸/常壓油炸/高溫烘烤/微波加熱→冷卻→脫氧包裝(200g/袋)→高壓蒸汽處理(125 ℃，5 min)

小麥拉絲蛋白素牛肉干干燥前處理：將小麥拉絲蛋白塊置于40 ℃恒溫水浴鍋內(nèi)，浸泡50 min，控制復(fù)水率在200%以上；然后將復(fù)水后的小麥拉絲蛋白塊分割成規(guī)格為：1 cm×2 cm×4 cm的小麥拉絲蛋白條；按照穆勝東等[10]的調(diào)味配方，并稍加改動，按照每1 kg小麥拉絲蛋白，添加25 g牛肉精粉，紅曲粉4 g，食用香精3 g，食鹽20 g，白砂糖15 g，醬油35 g，料酒20 g，香辛料10 g，調(diào)配腌制液；將調(diào)配好的腌制液加入到復(fù)水后的小麥拉絲蛋白條，腌制2 h；將腌制好的小麥拉絲蛋白條平鋪在鐵絲網(wǎng)上，瀝干表面水分，得到濕基含水量在(75±2)%的小麥拉絲蛋白條。

干燥過程：將處理好的小麥拉絲蛋白樣品，分別取(100±0.2) g置于真空油炸設(shè)備、常壓油炸設(shè)備、高溫烘烤設(shè)備、微波加熱設(shè)備中進行干燥。然后將樣品平鋪在鐵絲網(wǎng)上冷卻至室溫，最后對干燥后小麥拉絲蛋白素牛肉干樣品進行脫氧包裝。

實驗教學(xué)還是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的有效途徑。根據(jù)已有的實驗結(jié)果，提出新的問題，并設(shè)計實驗，即是創(chuàng)造性思維的體現(xiàn)。在“模擬尿糖的檢測”后，還有進一步的探究： 假設(shè)糖尿病患者可以通過改變飲食結(jié)構(gòu)來減輕病癥，請設(shè)計一個實驗證明這一假設(shè)是否成立。學(xué)生首先需明確自變量和因變量。自變量為飲食結(jié)構(gòu)，因變量為尿液中葡萄糖的含量。再進行實驗設(shè)計，在班級中交流、展示?？梢杂?種方案： 一種設(shè)置對照組，將若干糖尿病患者分為2組，1組常規(guī)飲食(對照組)，1組使用適合糖尿病患者的食譜(實驗組)，定期檢測兩組患者尿液中葡萄糖的含量；另一種不單獨設(shè)置對照組，定期檢測患者改變飲食結(jié)構(gòu)前后尿液中葡萄糖的含量，即自身對照。

1.3.3 參數(shù)設(shè)置

真空油炸，油溫(105±2) ℃，真空度0.085 MPa，油炸時間380 s，脫油轉(zhuǎn)速270 r/min，脫油時間5 min；常壓油炸，油溫(150±2) ℃，油炸時間470 s；高溫烘烤，上下層溫度(210±3) ℃，烘烤時間24 min；微波加熱，微波功率560 W，微波加熱時間260 s；經(jīng)過干燥方式處理，得到含水量在(20±2)%的小麥拉絲蛋白素牛肉干。

1.3.4 水分測定

含水量的測定參照GB/T5009.3—2010。

1.3.5 色澤測定

參照Li[3]的方法并稍加改動，具體操作如下：將冷卻至室溫的樣品，隨機抽取6個，使用高精度分光測色儀獲取L*，a*，b*值，每次測量樣品不同位置3次，取18次的平均值。

ΔE*=[(L0*-L*)2+(a0*-a*)2+(b0*-b*)]1/2

式中：L0*，a0*，b0*是標準色板的測量值，分別取89.48，-0.93，0.36，ΔE*表示樣品與標準色板之間的色差，其值越小表示越接近色差。

1.3.6 物性特性的測定

參考Zhang[11]的方法并稍加改動，具體操作如下：將包裝后常溫避光條件下放置12 h后的樣品，隨機挑選出8～10個，取同一位置分別分割成1 cm×1 cm×1 cm的正方體，放置在物性分析儀樣品臺上，采用A-CKB的探頭，進行橫向和縱向的剪切試驗，每個樣品重復(fù)測定8～10次。參數(shù)設(shè)定：測試前中后速率分別為2、1、1 mm/s，切割強度為90%。用橫向剪切力和縱向剪切力的比值來表示小麥拉絲蛋白素牛肉干的組織化度。

1.3.6.2 質(zhì)構(gòu)的測定

參考Epatein等[12]的方法并稍加改動，具體操作如下：將包裝后常溫避光條件下放置12 h后的樣品，隨機挑選出8～10個，取同一位置分別分割成直徑1 cm，高1 cm的圓柱體，利用物性分析儀測定樣品的硬度、咀嚼度、彈性。全質(zhì)構(gòu)模式，使用P/35探頭。具體參數(shù)如下:測試前、中、后探頭速率分別為1.0、1.0、1.0 mm/s，形變量75%，每組測定8～10次，取平均值。

1.3.7 素牛肉干中H質(zhì)子密度成像(MRI)的測定

參考徐建國等[13]的方法并稍加改動，具體操作如下：采用核磁成像共振系統(tǒng)自旋回波序列對樣品進行了H質(zhì)子密度成像。將包裝后產(chǎn)品避光放置24 h 的樣品，隨機挑選3個，將小麥拉絲蛋白素牛肉干放置在永磁場中心位置的射頻線圈中心，進行成像實驗。通過延長重復(fù)時間TR值和縮短回波時間TE值可以獲得質(zhì)子密度加權(quán)圖像。主要參數(shù)：重復(fù)時間1 500 ms，重復(fù)次數(shù)2次，縱向弛豫時間15 ms，根據(jù)CPMG序列測得T2值，選擇自旋回波時間為20 ms。

1.3.8 感官評定

挑選20位食品專業(yè)并經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員成立感官小組，對小麥拉絲蛋白素牛肉干產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)、可接受度進行感官評價，具體評價標準如表1所示。

表1 小麥拉絲蛋白素牛肉干感官評定標準

注：可接受度得分越高，說明產(chǎn)品在消費者綜合色澤、風(fēng)味、口感及組織狀態(tài)這些方面的指標后，樣品作為替代真實傳統(tǒng)牛肉干商品的購買意愿程度越高。

1.3.9 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和Origin8.5對數(shù)據(jù)進行整理和作圖。采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差和顯著性分析，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析采用Duncan測試，在P<0.05檢驗水平下對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)水后小麥拉絲蛋白在4種干燥方式下的干燥規(guī)律

圖1為復(fù)水后小麥拉絲蛋白在4種干燥方式條件下含水量與加工時間的關(guān)系圖。如圖1可知，隨著干燥時間的延長，小麥拉絲蛋白含水量逐漸降低，最終穩(wěn)定在5%。其中在干燥過程初期，真空油炸和常壓油炸2種干燥方式，含水量下降速率最快；隨著干燥時間的推進，真空油炸與常壓油炸條件下含水量下降速率逐漸降低，并且真空油炸條件下含水量下降速率高于常壓油炸條件，這是由于真空油炸過程中的負壓狀態(tài)，導(dǎo)致物料在較低溫度下達到水的沸點，物料內(nèi)部水分急劇蒸發(fā)，水分散失較快；另外，微波條件下小麥拉絲蛋白含水量降低速率逐漸高于VF和AF，這是由于微波穿透力強，小麥拉絲蛋白塊在微波場中，內(nèi)外部水分整體被加熱，形成由內(nèi)到外水分散失梯度，水分逐漸散失。在整個干燥過程中，高溫烘烤條件下，小麥拉絲蛋白塊含水量下降速率較為均勻，隨后速率變慢趨于平緩。將調(diào)味料液浸泡后的小麥拉絲蛋白干燥至含水量(20±2)%，真空油炸105 ℃、常壓油炸150 ℃、微波加熱560 W、高溫烘烤210 ℃所需時間分別為380、470、260、1 400 s。

圖1 小麥拉絲蛋白在4種干燥方式下的脫水規(guī)律

2.2 干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干色澤的影響

表1為不同干燥方式條件下，小麥拉絲蛋白素牛肉干的色澤變化。色澤是產(chǎn)品的重要物性指標之一，是影響消費者購買產(chǎn)品的重要指標之一，較好的色澤能夠增加消費者的購買意愿。其中L*反映產(chǎn)品的亮度值，a*反映產(chǎn)品的紅度值，b*反映產(chǎn)品的黃度值。在一定范圍內(nèi)，三者值越大，越能反映產(chǎn)品色澤越好[14]。由表1可知，在相近含水量下，4種干燥方式對產(chǎn)品的L*值，a*值，b*值影響顯著；其中微波加熱干燥條件下制得小麥拉絲蛋白素牛肉干樣品的L*值，a*值，b*值均低于其他3種，這可能是由于在微波場中樣品內(nèi)部分子共振，水分從內(nèi)部逐漸向樣品外部擴散并散失，對樣品表面色澤影響較小，另外，微波加熱后的小麥拉絲蛋白素牛肉干表面不平整，對光的散射降低，表現(xiàn)為整體顏色偏暗；高溫烘烤和常壓油炸其反應(yīng)條件較為劇烈，破壞了原本小麥拉絲蛋白素牛肉干表面是淀粉顆粒與蛋白質(zhì)骨架相嵌合的結(jié)構(gòu)，褐變反應(yīng)加劇。與其他3種干燥方式相比，真空油炸條件下制得小麥拉絲蛋白素牛肉干樣品L*值，a*值，b*均較高，呈現(xiàn)明亮的淡紅棕色，能夠更好地呈現(xiàn)樣品應(yīng)有的色澤[15]，得到更加接近于牛肉干的樣品。

表2 不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干色澤的影響

注：數(shù)據(jù)為平均值±標準差；同一列不同小寫字母表明差異顯著(P<0.05)，余同。

2.3 干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干組織化度的影響

剪切力是反應(yīng)牛肉干嫩度的直接指標，在一定范圍內(nèi)，其值越小越能反映牛肉干的嫩度越好[16]。鑒于此，對于小麥拉絲蛋白，其橫向與縱向剪切力的比值越大，反應(yīng)產(chǎn)品效果越好。圖2為不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干組織化度的影響。隨著加工的進行，相近含水率條件下，在不同干燥方式條件下制得的素牛肉干的組織化度基本大于空白組。其中常壓油炸由于其油溫較高，造成小麥拉絲蛋白表面迅速脫水，同時表面蛋白質(zhì)及淀粉顆粒遭到破壞，表面硬殼形成嚴重；高溫烘烤在210 ℃條件下，小麥拉絲蛋白表面形成硬殼[17]，并且隨著加工的進行，物料內(nèi)外均達到較高的溫度，物料內(nèi)部蛋白質(zhì)變性嚴重，蛋白質(zhì)骨架遭到破壞，造成組織化度偏低；而微波加熱過程，由于其微波加熱原理，物料內(nèi)部溫度升高較快，加速物料內(nèi)部不易流動水轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢鲃铀?，體積收縮明顯[18-19]，物料內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞，造成其組織化度較低。真空油炸由于其溫度較低，氣壓接近真空，小麥拉絲蛋白迅速失水，雖形成表面硬殼，但對小麥拉絲蛋白本身影響較小，在此條件下制得素牛肉干組織化度最高達到1.85±0.05。

注：1.表示真空油炸105 ℃，2.表示常壓油炸105 ℃，3.表示烘烤105 ℃，4.表示微波加熱560W，余同。
圖2 不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干組織化度的影響

2.4 干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干質(zhì)構(gòu)的影響

不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干質(zhì)構(gòu)的影響效果如圖3所示。硬度、咀嚼度、彈性等是牛肉干質(zhì)構(gòu)特征的評價指標，同時也是消費者評價牛肉干品質(zhì)的重要因素之一[20]。其中，咀嚼度是反應(yīng)牛肉干綜合特性的指標，在一定范圍內(nèi)，其值越大越能

圖3 不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.5 干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干內(nèi)部水分分布的影響

反映牛肉干的口感越好[21]。在相近含水量下，就硬度而言真空油炸制得小麥拉絲蛋白素牛肉干硬度較低接近空白組，高溫烘烤與微波加熱條件制得的小麥拉絲蛋白素牛肉干硬度較高；真空油炸條件制得素牛肉干在咀嚼度最高，并且樣品彈性相較于空白略有提升，總體呈現(xiàn)硬度適中，咀嚼度較好，具有良好的口感；高溫烘烤雖具有較高的咀嚼度，但由于其硬度較大，“不適口”現(xiàn)象明顯[22-23]。對比其他3種干燥方式，真空油炸制得的小麥拉絲蛋白素牛肉干在硬度、咀嚼性、彈性方面得到提升。圖4所示為在不同干燥方式下制得的小麥拉絲蛋白素牛肉干樣品的二維H質(zhì)子密度圖像。MRI可以將物料內(nèi)部H質(zhì)子密度以圖像的形式表現(xiàn)出來，且顏色越深，H質(zhì)子密度越大[24]，含水量越高。有研究表明，牛肉干內(nèi)部水分分布呈現(xiàn)較明顯的梯度，宏觀可表現(xiàn)為較好的質(zhì)構(gòu)特性[25]。由圖4可知，利用真空油炸制備的樣品相比其他三種，樣品內(nèi)部含水量較高的區(qū)域基本集中在樣品中心，樣品內(nèi)外水分梯度明顯，樣品體積收縮較小，未出現(xiàn)樣品表層或局部含水量較高的現(xiàn)象；利用常壓油炸制備的樣品，表面硬殼形成現(xiàn)象嚴重，樣品內(nèi)部出現(xiàn)明顯收縮，并且出現(xiàn)局部含水量較高的現(xiàn)象；利用高溫烘烤制備的樣品內(nèi)部水分分布極不均勻，出現(xiàn)明顯的局部含水量過低現(xiàn)象，樣品形狀開始發(fā)生變形，表層失水嚴重，內(nèi)部出現(xiàn)大量局部含水量較低的區(qū)域；利用微波加熱制備的樣品，整體上雖然水分分布相對均勻，但出現(xiàn)樣品表層含水量較高的區(qū)域且這些區(qū)域分布不均勻，樣品整體膨脹收縮程度較高。因此，真空油炸制備的小麥拉絲蛋白素牛肉干內(nèi)部水分分布較為均勻且呈現(xiàn)梯度分布，宏觀表現(xiàn)出較好的品質(zhì)。

注：彩帶表示含水量，褐色越強(值越大)表示含水量越高，藍色越強(值越小)表示含水量越低。
圖4 不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干內(nèi)部水分分布的影響

2.6 干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干感官評定的影響

不同干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干感官評價的影響如表3所示。色澤、風(fēng)味、口感、組織狀態(tài)、可接受度是評判牛肉干品質(zhì)的重要指標[26]。由表可知，干燥方式中，樣品感官質(zhì)量之間存在顯著性差異，其中真空油炸制得小麥拉絲蛋白素牛肉干可接受度最高，顯著高于其他組(除空白組)。另外，常壓油炸條件下制得小麥拉絲蛋白素牛肉干顏色為深紅棕色但咀嚼度并不高且含油量較大，有“油膩感”；高溫烘烤條件下制得小麥拉絲蛋白素牛肉干因其顏色呈紅褐色甚至深褐色[27]，硬度較大，拉絲效果相對于其他組分較差，適口性較差；微波加熱條件下制得素牛肉干，由于其體積收縮，造成硬度增加，而口感較差，外觀色澤呈紅褐色且無光澤，整體品質(zhì)較低。

表3 不同干燥方式制備小麥拉絲蛋白素牛肉干感官的影響

3 結(jié)論

實驗結(jié)果表明，真空油炸制備的小麥拉絲蛋白素牛肉干品質(zhì)較好，更加接近真實傳統(tǒng)牛肉干。其中真空油炸制備小麥拉絲蛋白素牛肉干，能夠產(chǎn)生最為接近真實傳統(tǒng)牛肉干淡棕色或鮮紅棕色的效果，小麥拉絲蛋白素牛肉干的咀嚼性測定值達到(6 766.87±174.73) g·s，組織化度達到1.85±0.05，產(chǎn)品總體接受度達到8.53±0.34，口感更接近于牛肉干。另外，真空油炸制備小麥拉絲蛋白素牛肉干產(chǎn)品表面光滑平整，內(nèi)部水分分布均勻，并從內(nèi)到外呈現(xiàn)明顯的梯度分布，更加接近真實傳統(tǒng)牛肉干的組織狀態(tài)。