不同热处理方式对牛肉嫩度和挥发性风味物质的影响 徐若瑗.pdf

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食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry
ISSN1002-0306,CN11-1759/TS
《食品工业科技》网络首发论文
题目:不同热处理方式对牛肉嫩度和挥发性风味物质的影响
作者:徐若瑗,薛纪元,王敏,赵徐萃,沈晖,高苏敏,孟祥忍,王恒鹏
DOI:-
网络首发日期:2022-07-13
引用格式:徐若瑗,薛纪元,王敏,赵徐萃,沈晖,高苏敏,孟祥忍,
处理方式对牛肉嫩度和挥发性风味物质的影响[J/OL].食品工业科技.
/-
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:.
췸싧쫗랢쪱볤ꎺ2022-07-1314:14:11
췸싧쫗랢뗘횷ꎺ.
不同热处理方式对牛肉嫩度和挥发性风
味物质的影响
徐若瑗1,薛纪元1,王敏1,赵徐萃1,沈晖2,高苏敏1,孟祥忍1,3,4,王恒鹏1,3,4*
(,江苏扬州225127;,江苏扬州
225000;,江苏扬州225127;,
江苏扬州225127)
摘要:为明确不同热处理方式对牛肉品质特性的影响,分别采用常规卤煮、微波和超声辅助卤煮等方式加
工牛肉,对加热过程中(5、15、25、35min)牛肉样品的水分含量、持水力、剪切力、质构特性、微观结
构、挥发性风味及感官品质进行测定与分析。结果表明,经水浴加热5min(W5)的牛肉样品中的水分含量
最高(%),而微波加热15min(M15)%,其剪切力、硬度和咀嚼性较低,而
。微观结构显示经微波加热15min(M15)和超声波辅助加热25min(U25)
的牛肉肌纤维结构较为松散,与质构特性结果对应。经不同热处理方式加工后的牛肉中共检测出98
种挥发性风味物质,其中壬醛、桉叶油醇、芳樟醇、丁香酚和茴香脑等阈值较低,为主要呈味物质。主
成分分析(PCA)显示不同热处理方式可显著改变牛肉的特征风味,其中W5、W15(水浴加热15min)、M5
(微波加热5min)、U5(超声波辅助加热5min)的主要挥发性风味物质相似,M15、U15(超声波辅助加热
15min)和W25(水浴加热25min)样品的主要挥发性风味物质相似。进一步结合感官评分,可知微波卤煮
15min后的牛肉品质最佳。
关键词:热处理方式,牛肉,质构特性,微观结构,挥发性风味物质
Effectsofdifferentthermaltreatments
ontendernessandvolatileflavor
compoundsofbeef
XuRuoyuan1,XueJiyuan1,WangMin1,ZhaoXucui1,ShenHui2,GaoSumin1,MengXiangren1,3,4,
WangHengpeng1,3,4*
(,YangzhouUniversity,Yangzhou225127,China;
CookingScienceandTechnology,JiangsuCollegeofTourism,Yangzhou225000,China;
ChineseCuisineIntangibleCulturalHeritageTechnologyInheritance,MinistryofCultureandTourism,Yangzhou
225127,China;,Yangzhou225127,China)
Abstract:Thepresentstudyinvestigatedtheeffectsofdifferentheatingtreatmentslikeconventionalstewing,
,waterholding
capacity,shearforce,textureproperties,microstructure,volatileflavorandsensoryqualityofbeefsampleswere
analyzedduringheating(5,15,25and35min).Theresultsshowedthatthebeefsamplesunderwaterbathheating
for5min(W5)reachedthehighestmoisturecontent(%).Thesamplesundermicrowaveheatingfor15min
(M15)gotthehighestvalueofwaterholdingcapacity(%)andelastic(),buttherelativleylowervalue
ofshearforce,,theresultofmicrostructureshowedthatthemusclefiberstructure
wasrelativelylooseinsamplesundermicrowaveheatingfor15min(M15)andultrasonic-assistedheatingfor25
min(U25),
,eucalyptole,linalool,eugenoland
金项目:中国营养学会百胜餐饮健康基金项目(CNS-YUM2020A17);扬州市“绿扬金凤计划”领军人才资助项目;扬州大学“青
蓝工程”资助项目;江苏省职业技术教育学会资助项目(XHYBLX2021029);江苏高校“青蓝工程”资助项目
作者简介:徐若瑗(2001-),女,本科,研究方向为烹饪与营养教育,E-mail:******@
通讯作者:王恒鹏(1991-),男,博士,讲师,研究方向为农产品加工及质量控制,E-mail:******@
:.
,theresultofprincipal
componentanalysis(PCA)showedthatdifferentthermaltreatmentscouldsignificantlychangethecharacteristic
,W15(samplesheatingwithwaterbathfor
15min),M5(samplesheatingwithmicrowavefor5min)andU5(samplesheatingwithultrasonicfor5min)were
similar,andthatinM15,U15(samplesheatingwithultrasonicfor15min)andW25(sampleheatingwithwaterbath
for25min),weconcludethatthedesirable
meatqualitycouldbeobtainedbymicrowavestewingfor15min.
Keywords:Thermaltreatmentmethod;Beef;Textureproperties;Microstructure;Volatileflavorcompounds
中图分类号::A
Doi:-
牛肉是一种用途广泛的肉制品,具有较高的营养价值。至2019年牛肉在中国的消费量已达到
770万吨,2020年全球牛肉产量为7190万吨左右,并预计将不断增长[1]。传统的牛肉制法多是在腌
制后与卤汤一起煮至熟化、入味,其加工时间较长,易造成肌肉品质劣变及营养成分的流失[2]。对
于牛肉的加工,传统热处理方式包括水煮、蒸制、烘烤、油煎等,虽工艺方便,但存在烹饪时间
长、渗透性有限、品质不稳定等问题。新型热处理方法有欧姆加热、微波加热、超声波加热和射频
加热等技术,可一定程度上避免产品受热不均、烹饪损失大及风味、质地差等问题。目前通常应用
感官评价、质构、风味等指标检测肉类品质。感官评价可以综合性的评估肉制品的可接受性,质构
广泛测量了肉类的嫩度、弹性等,而与风味相关的挥发性化合物通常通过色谱技术进行测定,是肉
类质量的重要组成部分[3]。
微波和超声波是当前新兴的加热方式,与传统的水浴加热相比,微波加热具有高能量转移率、
热效率、节能特性等优点[4],超声空化效应引起的高速射流会导致气泡的非对称坍塌和微流,从而
提高传热效率,使用适当功率的超声波可在肉中形成微孔,从而增加肉的嫩度[5]。罗章等[6]对牦牛肉
进行微波加热、高温炖煮和常压水煮,发现熟牦牛肉的风味化合物数量受到加热工艺的影响,其中
微波加热形成的风味化合物数量最多,达到137种;Zou等[7]发现对五香牛肉进行超声处理,可导致
肌肉发生膨胀和破裂,有效改善了牛肉嫩度。Zhong等[8]对比了微波加热和水浴加热,发现微波加热
可以显著提高牛肉肌原纤维蛋白与挥发性***类化合物的结合能力。
已有研究表明,常规加工过程时间较长,牛肉难以达到嫩化效果,且风味不理想[9]。目前,针对
牛肉的加工,鲜有采用微波和超声波辅助卤煮等方式制备牛肉的研究。因此,本实验对比了常规卤煮、
微波和超声波辅助卤煮三种热处理方式,分别探究不同加热过程中牛肉水分含量、持水力、质地和风
味的变化,以期明确制作高品质牛肉的有效加工方式。
1材料与方法

新鲜菲利牛肉,购于枣庄盛桥商务有限公司;1,2-二***苯、蒸馏水、4%戊二醛(分析
纯)、甲醇(色谱纯),国药集团化学试剂有限公司。
MG823ESJ-SA微波炉佛山市顺德区美帝微波电器制造有限公司;BS210S(1/10000)分
析天平北京赛多利斯仪器系统有限公司;HTG型立式鼓风干燥箱上海精密仪器有限公
司;C-LM2型数显式肌肉嫩度仪北京朋利驰科技有限公司;H2050R型台式高速冷冻离心
机湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;VORTEX1型涡旋混匀仪艾卡(广州)仪器设备有
限公司;Supelco75μm固相微萃取头上海楚定分析仪器有限公司;TraceISQ气相色谱
质谱联用仪美国热电公司;TMS-Pro物性测定仪美国FTC公司;RC-1000LG型
五频超声波卤煮锅河北仁川科技有限公司。

:.
工艺流程:冷冻牛肉→××→解冻、去掉肉块表面的脂肪
和肌外膜→浸泡血水30min→腌制6h→焯水→加热处理(3种热处理条件由前期优化所得)
腌制配方(以水质量为百分比):水100%,%,%,%,盐
%,%,%,%,%,%,%,%,
%,%,%,%。
水浴加热:将焯水后的牛肉置于装有室温(25℃)卤汤的样品袋中,放入(99±1)℃沸
水分别加热5、15、25、35min(W5、W15、W25、W35),加热完毕后冷却30min至室温,
捞出擦干表面水分,待测。
微波加热:将焯水后的牛肉置于装有室温卤汤的微波盒中(料液比为1∶5(g/mL),以
确保加热结束后液面依然浸没过样品),设置微波功率为400W,分别加热5、15、25、35
min(M5、M15、M25、M35),加热完毕后冷却30min至室温,捞出擦干表面水分,待测。
超声波辅助加热:将焯水后的牛肉置于装有室温卤汤的样品袋中,放入超声卤煮锅(28
kHz,100W,(99±1)℃)分别加热5、15、25、35min(U5、U15、U25、U35),加热完毕后
冷却30min至室温,捞出擦干表面水分,待测。

-2016《食品中水分的测定》,采用直接干燥法。

根据Qian等[10]方法,略作修改,采用冷冻离心法测定持水力。,用
双层滤纸包裹后放入10mL离心管,10000r/min、4℃离心15min,倒掉水分,吸去表面水
分,称取质量,按式(1)计算持水力。
𝑚2
持水力/%=×100(1)
𝑚1
式中:m1表示原始样品的质量,g;m2表示离心后样品的质量,g。

参照Zhang等[11]方法,选用国产C-LM2型肌肉嫩度仪。
沿与肌纤维平行的方向钻取样品(避开筋腱),测定样品数量不少于5个。

将1cm×1cm×1cm的肉块按肌纤维垂直于托板的方向放置,对肉块进行质地剖面分析,
不少于5次。,,压缩率60%,
N。

参照高子武等[12]方法,略作修改,将牛肉切成2mm×2mm×3mm的小块,固定于4%的
戊二醛溶液中24h(4℃)。取出已固定好的样品,进行脱水、包埋、切片、烤片、He染色
和封片等步骤,采用400倍光学显微镜观察样本切片,每个样本切片拍照角度3个。

根据Wen等[13]方法,稍作修改,将不同热处理后的牛肉()切碎放于20mL萃取
瓶中,加入1mL的饱和食盐水,置于20mL萃取瓶中,以20μL1,2-二***苯()
为内标。60℃水浴,平衡40min后将经250℃老化40min的萃取头插入封口顶空采样,萃
取结束后迅速拔出萃取头插入气质联用仪进样口。
色谱条件:色谱柱为DB-5MS(30m××),载气为氦气。,
进样口温度为250℃;起始温度为40℃,保持2min,以4℃/min升到120℃,再以8℃/min
升到240℃,保持7min。
质谱条件:离子源温度240℃,电离方式EI+,电子能量70eV,灯丝电流150μA,质
量扫描范围:30~450m/z。:.
利用NIST2014标准质谱数据库,根据其拟合度对挥发性风味化合物进行鉴定,采用峰
面归一化法计算各挥发性成分的相对含量。

根据Heba等[14]方法,略作修改,将待测样品切成1cm×1cm×1cm大小,选取10名经
过感官培训的人员,年龄20~30岁,5男5女,对牛肉的多汁性、风味、口感和总体可接受
性5个感官属性进行打分,每组样品得分最高为9分,最低为1分,要求品评人员独立对每
个样品评估3次,总共评估36个牛肉样品。打分前12h不得抽烟、喝酒、食用辛辣食品等,
感官评分表见表1。
表1牛***官评分标准
Table1Sensoryscoringstandardofbeef
评价指标评价标准分值(分)
无汁液感,滋味差1~3
多汁性多汁感一般,滋味较好4~6
多汁感好,滋味纯正7~9
肉香及香料味过淡或过浓,腥味较重1~3
风味肉香及香料味较淡或较浓,腥味较轻4~6
肉香及香料味浓郁适中,无腥膻味7~9
肉质过软或过硬,口感差1~3
口感肉质偏软或偏硬,口感较好4~6
肉质鲜嫩细腻,口感好7~9
低1~3
总体可接受性中4~6
高7~9

每组实验至少重复测定三次,所有数据用平均数±标准差表示。采用OriginPro2019b进
行作图和主成分分析,,差异显著水平α
。
2结果与分析
:.
5min15min25min35min
64
Aa
Aa
62
Ba
Ba
Ba
Ab
Cb
60
Cb
Cb
Bc
Bb
(%)
58
Cc
56
水分含量
54
52
50
水浴微波超声波
加热方式
图1不同热处理方式下牛肉中的水分含量

注:同列字母A~D表示同一加热方式,不同加热时间的牛肉之间差异显著(P<);同行字母a~c表示同一加热时间,
不同加热方式的牛肉之间差异显著(P<)
加工后肌肉内部水分含量的高低可直接反映其多汁性的好坏[15]。一般而言,加热会导致
肌肉纤维发生收缩,肌细胞被破坏,引起肌肉内部水分的流失[16]。由图1可知,不同热处理
方式对牛肉的水分含量有显著影响(P<),随着加热时间的延长,水浴组和微波组牛肉
样品的水分含量呈现先降低后升高趋势(P<),主要由于肌肉蛋白逐渐受热变性,肌纤
维收缩导致肌肉内部水分流失,而在加热35min时,水浴组和微波组的水分含量分别上升
%%,可能是因为胶原蛋白进一步生成可溶于水的明胶,吸收了部分肌肉内
部水分,缓解了水分的流失[16],这与李升升等[17]研究结果一致。而超声组的水分含量在加热
25min时达到最大值,%,并显著高于其它两组(P<),可能是由于超声波的空
穴效应对肌肉纤维进行拉伸,使肌肉组织结构变得松散,从而可以容纳更多的水分[18]。在相
同的加热时间下,微波组的牛肉水分含量始终最低,但在可接受范围内,这可能是因为微波
加热过程中,高电磁场和高功率会导致肌肉蛋白质在短时间内快速变性,使质地基体破碎,
最终导致内部水分的迅速流失[19]。
:.
5min15min25min35min
94
Aa
Aa
Aa
Aa
92
ABa
Ba
Bb
Ac
90
Bb
Cb
88
Cb
86
84
(%)
Dc
82
80
持水力
78
76
74
72
70
水浴微波超声波
加热方式
图2不同热处理方式下牛肉的持水力

注:同列字母A~D表示同一加热方式,不同加热时间的牛肉之间差异显著(P<);同行字母a~d表示同一加热时间,
不同加热方式的牛肉之间差异显著(P<)
肌肉的持水力与肉的嫩度和品质密切相关,持水力越高,肉的品质越好[20]。由图2可
知,不同热处理方式显著影响牛肉持水力的变化趋势(P<)。随着加热时间的延长,水
浴组样品持水力显著增大(P<)。微波组样品的持水力在加热35min时下降明显(P<),
%,主要由于蛋白质氧化加剧,导致部分蛋白质共价交联形成聚集体,肌原纤维蛋白
水合能力受到影响,使得一些结合水转换成自由水而逸出[21],这与He等人[22]研究结果一
致。微波组样品的持水力总体大于水浴组,这可能由于微波加热可引起肌肉蛋白快速变形,
暴露出更多的疏水基团,有助于热诱导凝胶结构的形成[23]。相比传统水浴加热,超声处理也
显著改善了牛肉的持水力,这主要由于其空化效应使得更多的疏水性位点暴露所致[4]。比较
三种热处理方式,M15的持水力最高,%。综上,从持水力来看,微波辅助卤煮15
min更适合牛肉的加工。

表2不同热处理方式下牛肉的质构特性
Table2Texturecharacteristicsofbeefafterdifferentheattreatment
加热方式加热时间(min)剪切力(N)硬度(N)弹性(mm)咀嚼性(mJ)
±±±±
±±±±
水浴(W)BaBaBbBa
±±±±
±±±±
±±±±
±±±±
微波(M)
±±±±
±±±±:.
±±±±
±±±±
超声波(U)
±±±±
±±±±
注:同列字母A~D表示同一加热方式,不同加热时间的牛肉之间差异显著(P<);同行字母a~c表示同一加热时
间,不同加热方式的牛肉之间差异显著(P<)
剪切力、硬度、咀嚼性可直观判断肉的嫩度好坏[24],由表2可知,不同热处理方式对牛
肉的质构特性均有明显影响。水浴组牛肉的剪切力、硬度和咀嚼性随加热时间的延长呈不断
增大趋势(P<),主要由于肌原纤维蛋白逐步变性后,发生凝固收缩导致其韧性加强[25],
这与陈春梅等[26]研究结果一致。除加热5min外,微波组样品的剪切力、硬度和咀嚼性均低
于水浴组,这可能是由于微波使得样品内外同时产热,肌原纤维会迅速收缩,形成致密结构。
,但随着加热时间的增加,牛肉溶质浓缩
和体积收缩严重,肌浆蛋白质受热后凝固[27],。超
声波组的剪切力、硬度和咀嚼性呈现先减小后增大的趋势(P<),加热35min时硬度最
大,,这可能是因为过长时间的超声波会导致蛋白质结构被破坏,蛋白质分子展
开速率大幅度降低,聚集速率增加[7]。在相同加热时间下,除加热5min的样品之外,微波
组和超声组剪切力、硬度和咀嚼性均显著低于水浴组(P<),证明微波加热和超声波辅
助加热对牛肉有一定嫩化作用。一般来说,弹性越大,口感越好,随着加热时间的延长,超
声组样品的弹性先下降后上升(P<),水浴组和微波组弹性呈波动上升,可能是因为随
着加热时间的延长肌肉内蛋白开始凝胶化,这与常海军[28]的研究结果一致。总体来说,M15
相较于其他两组剪切力、硬度和咀嚼性较小,而弹性值较大。综上,从质构特性来看,微波
辅助卤煮15min更适合牛肉的制作。

a-W5b-W15c-W25d-W35
e-M5f-M15g-M25h-M35
i-U5j-U15k-U25l-U35
图3不同热处理方式下牛肉的微观结构(×400)
(×400)
肌肉的组织结构是影响肉品质好坏的重要因素,一般来说,肌束膜与肌纤维间隙可以
决定肌纤维结构的松散程度,从而反映出肌肉的嫩度[29]。通过对比不同热处理后牛肉的微:.
观结构可知,水浴加热时,W5的肌肉纤维排列较为松弛,随着加热时间的增加,牛肉肌纤
维直径变大,肌束间隙变小,主要由于水浴时间的延长导致结缔组织收缩,肌束膜和肌内
膜中的胶原蛋白凝胶化所致[30]。其中,W25的肌束间隙略微增大,可能是因为此时肌肉内
部骨架蛋白发生降解[12]。微波加热后的牛肉肌纤维表面出现多处裂纹,这与Heba等[14