劉茜， 黃現(xiàn)青， 馬相杰， 孟少華， 宋蓮軍， 趙秋艷， 曹帥， 趙改名， 張平安， 喬明武， 何人可

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南省食品加工與流通安全控制工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450002; 2.河南雙匯投資發(fā)展股份有限公司，河南 漯河 462000)

牛肉脂肪含量低，蛋白質(zhì)含量高，富含人體所需的多種營養(yǎng)成分，包括維生素、氨基酸、礦物質(zhì)和微量元素等，有助于提高人體免疫力[1]。牛肉產(chǎn)品種類繁多，牛肉干作為牛肉休閑食品中重要組成部分，具有含水量低、體積小和運(yùn)輸儲藏方便等特點(diǎn)[2]。目前，關(guān)于牛肉干的研究主要集中在制作工藝、干燥方式和烘干溫度等方面。相玉秀等[3]將紅酒加入牛肉干制作過程中，采用正交試驗(yàn)開發(fā)出口味獨(dú)特的紅酒牛肉干。高倩倩[4]則在牛肉干制作過程中加入番茄，研制出具有較高營養(yǎng)價值和新鮮口感的番茄牛肉干。代曉冬等[5]考察了4種干燥方式對小麥拉絲蛋白素牛肉干品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)真空油炸制備的產(chǎn)品最接近傳統(tǒng)牛肉干的風(fēng)味和口感。姜秀麗等[6]研究了烘干溫度與牛肉干品質(zhì)及水分分布的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)牛肉干品質(zhì)的變化與牛肉中水分遷移有直接關(guān)系。食品規(guī)格會直接影響食品品質(zhì)乃至銷量。以牛排為例，KERTH等[7]發(fā)現(xiàn)牛排厚度是影響牛排揮發(fā)性香氣化學(xué)產(chǎn)生的因素之一；LEICK等[8]認(rèn)為牛排厚度在一定程度上干預(yù)了消費(fèi)者的選擇傾向；BERTO等[9]探討了不同厚度和質(zhì)量等級對牛排風(fēng)味和嫩度特性的影響。然而對于牛肉干而言，目前市場上牛肉干規(guī)格較為單一，限制了消費(fèi)者的選擇范圍，同時關(guān)于規(guī)格對牛肉干品質(zhì)影響的相關(guān)研究較少，不利于相關(guān)產(chǎn)業(yè)的推廣與發(fā)展。本研究以水分含量、水分活度、水分分布以及質(zhì)構(gòu)特性為評價指標(biāo)，分析不同橫截面和不同長度對牛肉干干燥過程及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，進(jìn)一步探究牛肉干規(guī)格在牛肉干制備過程中的作用，從而為牛肉干產(chǎn)品的開發(fā)以及牛肉制品的加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料 冷鮮牛里脊肉由河南雙匯投資發(fā)展股份有限公司提供。

1.1.2 儀器設(shè)備 TA-XT plus質(zhì)構(gòu)儀(英國SNS公司)；HygroLab四通道臺式水分活度儀(北京羅杰卓越科技有限公司)； DHG-9070A熱風(fēng)干燥箱(上海捷呈實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；MicroMR核磁共振交聯(lián)密度儀(上海紐邁電子科技有限公司)；電子探針溫度針(廣州市銘睿電子科技有限公司)；FA2204B電子天平(上海精科天美科學(xué)儀器有限公司)；CR-5色差儀(柯尼卡美能達(dá)中國投資有限責(zé)任有限公司)；HH-501數(shù)顯超級恒溫水浴(河南智成科技發(fā)展有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原材料的處理 將牛里脊肉去除表面的肥膘、筋腱和肌膜，在-18 ℃冰箱中冷凍8 h。將冷凍的牛肉切塊，規(guī)格如表1所示。添加食鹽進(jìn)行腌制，食鹽的添加量為牛肉質(zhì)量的1.5%，然后將牛肉放入4 ℃的冰箱18 h。將腌制好的樣品放入100 ℃的沸水中，并用探針溫度計(jì)測量樣品的中心溫度，當(dāng)溫度達(dá)到71 ℃時取出，之后在70 ℃熱風(fēng)干燥箱中干燥6 h。干燥結(jié)束后，將樣品自然冷卻至25 ℃用吸油紙將表面油吸干，裝入自封袋中，放在干燥器中待測。

表1 不同橫截面及長度的牛肉切塊規(guī)格

1.2.2 水分含量的測定 根據(jù)《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》(GB5009.3—2016)，采用直接干燥法測定水分含量[10]。

1.2.3 水分活度的測定 取2 g切碎的被測樣品放入水分活度儀測量艙中進(jìn)行水分活度的測量。

1.2.4 色澤的測定 選用Lab色彩模型，通過色差儀測定牛肉干表面的L*外側(cè)、a*外側(cè)、b*外側(cè)和牛肉干橫截面的L*內(nèi)側(cè)、a*內(nèi)側(cè)、b*內(nèi)側(cè)[11]。其中，L*反映亮度，a*值反映紅綠度，b*值反映黃藍(lán)度。色差儀參數(shù)為光源D65/15 °，光斑直徑3 mm，自動測定次數(shù)3次，手動測定1次。

1.2.5 水分分布的測定 參考孫紅霞等[12]方法，通過檢測T2弛豫譜測定水分分布。T2弛豫譜檢測采用Carr-Meiboom-Gill脈沖序列。參數(shù)設(shè)置：采樣點(diǎn)數(shù)166 666，共振頻率20 MHz，采樣頻率333.333 kHz，采樣間隔時間2 500 ms，回波個數(shù)為2 500，回波時間為0.1 ms，90°脈沖寬度為4 μs，180 °脈沖寬度為8 μs，累計(jì)次數(shù)64。

1.2.6 質(zhì)構(gòu)參數(shù)的測定 參考謝小雷等[13]的方法，將干燥后的牛肉干沿著垂直肌纖維的方向切成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm 大小的樣品，在質(zhì)構(gòu)儀中以“二次壓縮”模式進(jìn)行測定硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性等6個指標(biāo)。參數(shù)設(shè)置：測前速率2 mm·s-1，測中速率2 mm·s-1，測后速率10 mm·s-1，壓縮比40%，感應(yīng)力5 g，2次測定時間間隔為5 s。

1.2.7 剪切力的測定 參考謝小雷等[13]的方法，將干燥后的牛肉干樣品沿肌原纖維方向修整成1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的形狀，力臂50 kg，測前速度5 mm·s-1，進(jìn)到速度10 mm·s-1，進(jìn)到距離30 mm，剪切力以N表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)重復(fù)3 次，使用SPSS23.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Duncan方差分析進(jìn)行多重比較，使用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同橫截面及長度對牛肉干水分含量和水分活度的影響

不同橫截面及長度的牛肉干中水分含量和水分活度變化如圖1和圖2所示。當(dāng)橫截面相同，隨著長度的增大，牛肉干水分含量也在逐漸增大；長度為9 cm時，隨著橫截面的增大，水分含量分別為32.68%、40.17%、44.42%和49.10%，且具有顯著性差異(P<0.05)。當(dāng)橫截面相同，隨著長度的增大，牛肉干水分活度也在逐漸增大；長度為9 cm時，隨著橫截面的增大，水分活度分別為0.76、0.81、0.86和0.92，且具有顯著性差異(P<0.05)。

注：同組不同字母表示存在顯著性差異(P<0.05)。下同。

圖2 不同橫截面及長度對牛肉干水分活度的影響

2.2 不同橫截面及長度對牛肉干水分分布的影響

不同橫截面及長度的牛肉干弛豫時間T2圖譜如圖3所示。水分分布圖中橫坐標(biāo)表示弛豫時間T2，縱坐標(biāo)表示各弛豫時間下的信號強(qiáng)度，各峰積分面積表示所在弛豫時間段的信號幅度，根據(jù)各積分面積可以得到不同狀態(tài)的水分含量及遷移程度[14-15]。隨著橫截面的增大，在牛肉干的T2弛豫時間圖譜中，弛豫峰數(shù)量發(fā)生變化。當(dāng)牛肉干規(guī)格為橫截面2.0 cm×2.0 cm、長度9 cm，以及橫截面2.5 cm×2.5 cm、長度1、3、6、9 cm時，弛豫峰數(shù)量為4個，其中在0～10 ms內(nèi)弛豫峰數(shù)量為2個；其他規(guī)格下牛肉干弛豫峰數(shù)量為3個，其中在0～10 ms內(nèi)弛豫峰數(shù)量為1個。

注：A為橫截面1.0 cm×1.0 cm；B為橫截面1.5 cm×1.5 cm；C為橫截面2.0 cm×2.0 cm；D為橫截面2.5 cm×2.5 cm。

Note: A means 1.0 cm×1.0 cm cross section; B means 1.5 cm×1.5 cm cross section; C means 2.0 cm×2.0 cm cross section; D means 2.5 cm×2.5 cm cross section.

圖3 不同橫截面及長度積牛肉干水分分布

Fig.3 Water distribution of beef jerky of different cross section and length

2.3 不同橫截面及長度對牛肉干色澤的影響

不同橫截面及長度對牛肉色澤的影響見表2。在肉干制品中，色澤不僅能在一定程度上反映品質(zhì)信息，還會影響銷量。當(dāng)橫截面為1.0 cm×1.0 cm和1.5 cm×1.5 cm時，隨著長度的增大，牛肉干外側(cè)L*值呈現(xiàn)減小趨勢；內(nèi)側(cè)a*值和b*值逐漸增大。當(dāng)橫截面為2.0 cm×2.0 cm和2.5 cm×2.5 cm時，隨著長度的增大，內(nèi)側(cè)L*值先增大后減小，且橫截面2.5 cm×2.5 cm的內(nèi)側(cè)L*值高于橫截面2.0 cm×2.0 cm；b*值隨長度增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且內(nèi)側(cè)b*值最大為14.23，顯著高于外側(cè)b*值最大值9.32(P<0.05)。當(dāng)長度相同時，外側(cè)L*值、a*值隨橫截面的增大而減小，內(nèi)側(cè)L*值卻逐漸增大，最大值為61.67；外側(cè)a*值先減小后增大，最大值為5.68。當(dāng)橫截面2.5 cm×2.5 cm時，牛肉干L*值、a*值、b*值較高，色澤較好。

2.4 不同橫截面及長度對牛肉干質(zhì)構(gòu)的影響

不同橫截面及長度對牛肉干質(zhì)構(gòu)特性的影響見表3。硬度、彈性、凝聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性是評價肉制品質(zhì)構(gòu)特征主要指標(biāo)，也是評價肉制品品質(zhì)的重要因素，數(shù)值越大，表明質(zhì)構(gòu)特性與品質(zhì)越好[16]。當(dāng)橫截面相同時，隨著長度的增大，硬度、彈性、膠著性和回復(fù)性逐漸減小，而凝聚性總體呈現(xiàn)著增大的趨勢。長度相同時，隨著橫截面的增大，硬度逐漸減?。粡椥栽陂L度為1 cm時逐漸增大，在長度為3、6和9 cm時逐漸減小，這可能與樣品的肌纖維方向存在一定的關(guān)系。凝聚性隨橫截面的增大而逐漸增大，最大值為0.82；膠著性和咀嚼性沒有明顯的變化趨勢；回復(fù)性隨著橫截面的增大而先減小后增大，最大值為0.47。

表2 不同橫截面及長度對牛肉干色澤的影響Table 2 Effect of different cross section and length on color of beef jerky

注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。同列均值不同字母表示存在顯著性差異(P<0.05)。下同。

Note: Average value ± standard deviation. There was significant difference (P<0.05) in the same column with different letters. The same as below.

表3 不同橫截面及長度對牛肉干質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effects of different cross section and length on the texture characteristics of beef jerky

2.5 不同橫截面及長度對牛肉干剪切力的影響

不同橫截面及長度對牛肉干剪切力的影響見表4。剪切力是評價肉類品質(zhì)的重要指標(biāo)，反映了產(chǎn)品的嫩度[17]。當(dāng)橫截面相同時，隨著長度的增大，牛肉干剪切力值逐漸減?。划?dāng)長度相同時，牛肉干剪切力呈現(xiàn)隨橫截面增大而減小趨勢。當(dāng)橫截面1.0 cm×1.0 cm、長度1 cm時，牛肉干的剪切力達(dá)到最大值，為24 455.17 N。

表4 不同橫截面及長度對牛肉干剪切力的影響Table 4 Effect of different cross section and length on shearing force of beef jerky

3 結(jié)論與討論

切片厚度等參數(shù)會影響牛肉干物理性質(zhì)和微生物質(zhì)量，因此本研究進(jìn)一步探討牛肉干的規(guī)格與其干燥特性及其食用特性之間的關(guān)系。李丙子等[18]研究表明，水分含量和水分活度是用來評價肉制品很重要的因素，也是影響產(chǎn)品貨架期的重要因素。在本研究中，牛肉干規(guī)格最小時，其水分含量和水分活度最小，分別為17.73%和0.71，推測是因?yàn)樵诟稍镞^程中，規(guī)格小的樣品肌纖維結(jié)構(gòu)容易喪失其完整性，肌纖維束收縮，空隙變大，肌束膜被破壞，對水的束縛能力減弱，從而使水分大量流失[19]。

在水分分布圖中，弛豫時間T2分為3部分。當(dāng)T2<10 ms表示結(jié)合水(T21)，與牛肉干大分子表面結(jié)合的水分子；當(dāng)10 ms100 ms表示自由水(T23)，是肌原纖維束外的水分子[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，在弛豫時間T2分布圖中，隨著橫截面增大，弛豫峰的個數(shù)有所變化。當(dāng)牛肉干規(guī)格為橫截面2.0 cm×2.0 cm、長度9 cm，以及橫截面2.5 cm×2.5 cm、長度1、3、6、9 cm時，弛豫峰數(shù)量為4個，其中在0～10 ms內(nèi)弛豫峰數(shù)量為2個，而其他規(guī)格下牛肉干弛豫峰數(shù)量為3個，其中在0～10 ms內(nèi)弛豫峰數(shù)量為1個。弛豫峰的個數(shù)表示了牛肉干中水分的狀態(tài)，而水分的結(jié)合方式的不同導(dǎo)致了峰頂點(diǎn)弛豫時間的差異[20]。本研究結(jié)果表明，隨著牛肉干規(guī)格的增大，最緊密的化合水和處于非水組分親水性基團(tuán)周圍的鄰近水及多層水?dāng)?shù)量增多，這是根據(jù)結(jié)合水中水分子與牛肉中非水組分結(jié)合的牢固程度進(jìn)行劃分的。同時，牛肉干的水分分布與水分含量和水分活度的變化趨勢相吻合。

肌紅蛋白是決定牛肉顏色的主要因素，但在加工過程中包括去氧肌紅蛋白、氧合肌紅蛋白和變性肌紅蛋白等蛋白質(zhì)也會對顏色產(chǎn)生影響[21]。在烘干過程中，牛肉干的顏色由棗紅色變?yōu)榧t褐色再變?yōu)楹诤稚?，這是由于肌紅蛋白通過氧合、氧化和還原反應(yīng)被降解，并最終影響牛肉干的色澤[22]。目前研究中通常選用Lab色彩模型來表示產(chǎn)品的色澤。本研究中，當(dāng)長度相同時，外側(cè)L*值、內(nèi)側(cè)a*值隨橫截面的增大而減小，內(nèi)側(cè)L*值卻逐漸增大，最大值為61.67，而外側(cè)a*值先減小后增大，最高達(dá)到5.68，比最小值高了20倍，這表明牛肉干的色澤受橫截面和長度的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)牛肉干橫截面相同時，隨著長度的增大，硬度、彈性、膠著性和回復(fù)性均逐漸減小，這與牛肉干的水分含量和水分活度的變化趨勢正好相反。LIU等[23]研究表明水分含量是影響質(zhì)構(gòu)的因素。咀嚼性是硬度、彈性及凝聚性的綜合表現(xiàn)，反映了牛肉干從可咀嚼狀態(tài)到可吞咽狀態(tài)所需的能量，在一定范圍內(nèi)，其值越大說明肉干口感方面對應(yīng)的“咬感”就越好。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著長度的增大，牛肉干的咀嚼值減小，在開發(fā)牛肉干制品時需要綜合考慮規(guī)格大小對品質(zhì)的影響。此外，本研究中牛肉干的剪切力范圍為6 676.32～24 455.17 N。當(dāng)橫截面相同時，隨著長度的增大，其剪切力值逐漸減小，橫截面1 cm×1 cm的剪切力明顯大于其他橫截面。研究表明，在一定范圍內(nèi)，剪切力越小其肉制品的嫩度越好，而大規(guī)格的牛肉干剪切力較小是因?yàn)樵诟稍镞^程中牛肉干接觸空氣面積增大，導(dǎo)致牛肉干體積收縮和表面硬化速度變慢[24]。