烘烤温度对烤羊排水分分布与品质相关性的研究

赵钜阳，刘丽美，于海龙，刘骞，孔保华，韩建春，*

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030；2.东北农业大学应用技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

烘烤温度对烤羊排水分分布与品质相关性的研究

赵钜阳1，刘丽美1，于海龙2，刘骞1，孔保华1，韩建春1，*

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030；2.东北农业大学应用技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

探讨了不同烘烤温度（160、170、180、190℃）对烤羊排水分分布与品质之间的关系，分别测定了烤羊排肉的出品率、水分含量、剪切力、T2弛豫时间、颜色和感官质量，并分析探讨了它们之间的相关性。研究结果表明，随着烘烤温度的升高，烤羊排的出品率、水分含量、嫩度、L*-值、a*-值显著降低（P＜0.05）；而且烘烤温度为180℃条件下获得的感官评价得分最高（P＜0.05）。与此同时，通过低场NMR研究发现，拟合后的T2弛豫时间分布为2个主要的峰，随着烘烤温度的升高会使主要峰T21和T22向慢的驰豫方向移动，同时与对照组相比峰面积A21和A22显著降低（P＜0.05）。结合相关性分析可以得出T21的变化与烤羊排水分含量和出品率之间存在正相关的线性关系。上述结果表明，不同烘烤温度对烤羊排品质的影响主要是由于肉中水分的迁移所造成的。

烤羊排；低场NMR；烘烤温度；水分分布；品质

烤羊肉是维吾尔族的特色美食，因其独特的烧烤风味广受消费者所喜爱［1］。传统烤羊肉串腌制后将羊肉切块后签子串起，碳火直接烘烤，配以盐、辣椒粉、孜然粉、花椒等调料，随意翻转烘烤，边烤边撒调料，烤熟后即食。然而传统烤羊肉经高温烘烤容易产生多环芳烃、杂环胺类致癌物质和其他潜在致癌物质，烘烤过程中低落入炭火中的油脂容易引发燃烧，引起碳灰等漂浮物附着在羊肉表面，影响食物卫生性［2］。现代科技可以通过使用电烤箱、微波炉等现代电热设备进行烘烤，从而避免烤羊肉因明火使用而产生的一些致癌物。因此设想将传统烤羊肉配方与现代加工技术结合起来，开发出一种既符合人们传统饮食口味又满足人们对于食品方便、营养、健康需求的食品必将开辟一定的市场。2013年孙宝国院士也曾指出未来我国方便食品更趋于向着坚守传统特色和彰显中国风味的方向发展［3］。近年来，国内外已有很多关于肉类加工工艺优化的文献报道，但是优化工艺的测定指标单一，往往仅利用感官评价法［4-5］，结合低场核磁共振技术更加客观的探讨烘烤温度对烤羊肉水分分布进而联系肉类品质变化的研究更是少之又少。

低场核磁共振（Low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）是指磁场强度恒定在0.5 T以下的核磁共振，其原理是样品中的氢质子从射频脉冲磁场吸收能量，在关闭脉冲后氢质子释放射频波至玻尔兹曼平衡，此过程的时间为弛豫时间［6］。由于肉制品内含有蛋白质和水等组分，其氢质子状态也不同，因此可通过分析弛豫时间获得肉制品内部信息［7］。其主要通过对纵向弛豫时间T1（自旋—晶格），横向弛豫时间T2（自旋—自旋）和自扩散系数的测量，反应出质子（1H）的运动性质［8］。在肉品科学研究中，测量弛豫时间多采用T2表征，这是因为T2具有较大的变化范围，且比T1有着更为敏感的水分分布状态［7］。另外，许多研究报道利用LF-NMR能够很好地研究肉在加工过程中其固有水分的动态迁移变化，而且T2与肉的保水性、微观结构以及感官评定等指标有很高的相关性［9-11］。

羊肉在烘烤过程中会发生重量损失、肌肉持水性降低、肌纤维收缩以及颜色和风味的改善等一系列的物理化学变化［12］。与此同时，羊肉的前处理、烘烤方式、烘烤温度和烘烤时间也影响着烘烤类羊肉制品的质量特征［13］。基于此本课题以羊排肉作为主料，以盐、鸡精、料酒、孜然粉、熟芝麻、香油、白糖等作为腌料，羊排肉经腌制后经烤箱烘烤加热模拟传统的“碳烤”烹饪技术，研究在烘烤时间为11 min的条件下，不同的烘烤温度160、170、180、190℃对样品出品率、剪切力、水分含量、水分活度、T2弛豫时间以及颜色和感官质量的影响，从而筛选出适合烤羊排工业化生产的加工参数，扩充市场中传统中式方便牛羊肉制品的种类。

1材料与方法

1.1材料

新鲜羊排肉、盐、鸡精、料酒、孜然粉、熟芝麻、香油、白糖等均购于哈尔滨市大润发超市。

1.2仪器与设备

JD500-2电子天平：沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；AL-104精密电子天平：上海梅特勒-托利多仪器设备有限公司；美的SK2105电磁炉：广东美的电器股份有限公司；电烤箱：无锡市华达电子电器厂；ZE-6000电子色差仪：日本电色工业株式会社；Aqua Lab水分活度测定仪：美国Decagon公司；DH-9070A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏设备有限公司；TA-XT Plus质构仪：英国SMS公司；Mq-20低场核磁共振分析仪：德国布鲁克公司；M-380型气调保鲜包装机：上海一恒科技有限公司。

1.3方法

1.3.1烤羊排工艺优化及操作要点

1.3.1.1工艺流程

新鲜羊排整理切块→腌制→烘烤→涂料→翻转→包装→二次杀菌→成品

1.3.1.2操作要点

1）新鲜羊排肉（去骨）整理切块（每组3块，每块200 g）。

2）按照羊排2 kg的比例配制腌料配方：盐20 g，鸡精8 g，料酒640 g，孜然粉60 g，熟芝麻40 g，香油20 g，白糖25 g。调配好腌料与羊排肉条混拌均匀，4℃下保鲜膜封口腌制3 h。

3）烤箱预热5 min，将腌制后羊排摆放整齐，设定烘烤时间11 min，分别在烘烤温度为160、170、180、190℃下对羊排进行烘烤。

4）取中间时刻刷油、撒调料后翻转接着烤。

5）烤制结束后，晾凉，真空包装。

6）包装后成品于100℃水浴20 min进行二次杀菌，冷却后即为成品。

1.3.2出品率的测定

参考Gök等［14］的方法并作适当改动，试验样品保持大小一致，每组试验保证样品数量基本一致。烘烤后的样品待冷却并沥干油分后进行称重。出品率计算方法如下：

出品率/%=烘烤后样品总重/烘烤前样品总重×100

1.3.3水分含量的测定

水分含量参照GB/T 9695.15-2008《肉与肉制品水分含量测定》进行测定。

1.3.4应用LF-NMR测定水分的动态分布（T2的测定）

参照Aursand等［15］的方法。将烘烤后的羊肉，放在专用的测定试管中（试管直径1.8 cm，高度18 cm），LF-NMR分析仪的磁场强度为0.47 T，质子共振频率为20 MHz。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）程序测定烘烤羊肉中的T2，对于每一个样品，测定时自动扫描16次，每次扫描重复的间隔时间为2 s。测定后的每个样品的T2，通过CONTIN软件进行反演，反映出相应的弛豫时间（T21和T22）及峰面积（A21和A22）。

1.3.5剪切力的测定

参考Sheard等［16］的方法并作适当改动。用TAXT Plus质构仪BSW探头测定剪切力。测定参数为：测前速度1.00 mm/s，测试速度2.5 mm/s，测试后速度10.00 mm/s，距离25 mm，引发类型为自动。测定剪切力时每组样品重复6次进行。

1.3.6颜色的测定

参考Kayaardi等［17］的方法，采用ZE-6000色差计测定待测样品的表面颜色。白板X为90.18，Y为95.08，Z为103.29。采用D65光源，2°视角，30 mm聚光镜测定。

1.3.7感官评价

参考Gök等［18］的方法并做适当修改，本试验邀请具有丰富感官质量评定经历的10位人员组成评价小组，感官评价前明确试验目的、意义以及需要评价的指标，检验方法采用双盲法。本试验主要评定烘烤后羊肉的色泽、味道、组织状态、口感和整体可接受性，其中的每项最高分为9分，最低为1分，根据感官评价得分来判断样品的优劣。评分标准如图1。

图1　烘烤后羊肉的感官质量评分标准Fig.1The sensory quality level of roasted mutton

1.3.8T21与其他指标的相关性分析

应用单向方差分析对经过不同烘烤温度处理后烘烤羊肉T21与理化指标之间的相关性。Pearson相关系数用于检验T21与水分含量和出品率之间的相关性。

1.3.9数据统计分析

每个试验重复3次，结果表示为平均数±SD。数据统计分析采用Statistix 8.1（分析软件，St Paul，MN）软件包中Linear Models程序进行，差异显著性（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序。采用sigmaplot11.0软件作图。

2结果与分析

2.1不同烘烤温度对烤羊排出品率、水分含量和剪切力的影响

不同烘烤温度对烤羊排出品率、水分含量和剪切力的影响结果见图2。

图2　不同烘烤温度对烤羊排出品率、水分含量和剪切力值的影响Fig.2Effect of different roasting temperature on cooking yield，moisture content and shear force of roasted mutton

高温烘烤会使肉品表面蛋白受热迅速变性，形成一层保护膜，阻止水分外出，将内部水分锁住，选取适当的烘烤条件可以有效的将肉品水分控制在一定范围，从而改善肉品品质。由图2可知，随着烘烤温度的升高，羊排肉的出品率开始逐渐下降，190℃温度下达到最小值，160℃和170℃温度下的出品率接近（P＞0.05），显著高于180℃和190℃的出品率（P＜0.05）。

由图2可知，与未经烘烤处理的空白样品相比，烘烤处理导致羊排肉水分显著降低（P＜0.05），随着烘烤温度的升高，羊排肉的水分含量开始逐渐降低，当达到190℃时，水分含量达到最低，且显著低于其他温度下样品（P＜0.05），烘烤温度在160℃和170℃时的水分含量相差不大（P＞0.05），但都显著高于其他烘烤温度下的水分含量（P＜0.05）。这也解释了烤羊排的出品率随着烘烤温度升高而降低的原因，即由于烘烤温度升高，会使羊肉表面肌原纤维蛋白变性，发生聚集和缩短，肌动蛋白纤丝和肌球蛋白纤丝间的空隙减小，使肉的持水力降低，导致羊肉表面水分的迅速蒸发，从而导致出品率逐渐降低。烹饪损失是烹饪时由液体和可溶性物质的流失构成的，烹饪时间的较长，烹饪温度过高都会导致水分含量的降低，与此同时蛋白和脂肪含量也就相应增加，Barge等［19］也曾指出水分的流失是导致出品率降低的主要原因。

肉嫩度指咀嚼或切割肉时的剪切力［20］，羊肉的剪切力值越小，羊肉的肉质越嫩。通过图2可以看出，随着烘烤温度的提高，烤羊排剪切力越来越大，与未经烘烤处理的空白样品相比，烘烤160℃和170℃的剪切力要显著低于空白样（P＜0.05），180℃时剪切力与空白组接近（P＞0.05），190℃时剪切力达到最高值，并显著高于其他温度条件下的样品（P＜0.05）。Juárez等［21］认为加热所引起的肉嫩度变化主要源于肉中肌原纤维蛋白和胶原蛋白的热变化。随着烘烤温度的升高，羊排肉在加热后肌原纤维蛋白发生热变性并失去其高级结构甚至溶解，肌内结缔组织中的胶原蛋白紧缩，而加热温度越高，蛋白收缩变性数量增加的越多，持水力下降的越多，结缔组织张力下降的也越多，最终使肉质嫩度大大下降。

2.2不同烘烤温度对烤羊排水分子动态分布（T2弛豫时间）的影响

在相同烘烤时间，不同烘烤温度条件下烤羊排中水分子动态分布情况如图3所示，不同烘烤温度对烤羊排T2弛豫时间的影响如表1所示。

图3　不同烘烤温度下T2弛豫时间的分布Fig.3Representative distributions of T2relaxation times for different roasting temperature

表1　不同烘烤温度对烤羊肉T2弛豫时间的影响Table 1Influences of different roasting temperature on T2relaxation times of roasted mutton chop

LF-NMR衰减曲线拟合的T2弛豫时间分布主要为2个峰群，其中T21的弛豫时间集中在14.3ms～44ms，T22的弛豫时间多为50 ms～270 ms（表1）。由T21弛豫时间的分布情况可以发现，与空白组相比，烘烤处理使得T21迅速向弛豫时间更短方向移动（P＜0.05），振幅发生显著降低（P＜0.05），这说明羊排肉中的结合水成分受热迅速减少，这是因为高温烘烤处理使得羊排肉表面蛋白发生变性，一部分蛋白迅速紧缩导致的持水力降低。随着烘烤温度的升高，T21弛豫时间逐渐趋向于更短的方向移动（P＜0.05），当烘烤温度达到180℃后振幅降低幅度减小（P＞0.05），这说明随着烘烤温度的升高，羊排中水分趋向于与肉质更紧密的结合，但水分含量变化不大，当达到180℃以后变化趋于平稳。对于T22弛豫时间，与空白样相比，烘烤处理使得T22弛豫时间显著变短（P＜0.05），但烘烤温度对T22和A22影响不显著（P＞0.05）。一些研究表明，较短的弛豫时间T21与存在于蛋白结构组织内的水有关，较快的弛豫时间T22则与存在于肌纤维之间的水有关［22-23］，这说明与T22弛豫时间相对应的组群是自由水成分，说明烘烤处理使得自由水含量迅速降低，但温度升高对自由水含量影响较小（P＞0.05）。

2.3不同烘烤温度对烤羊排颜色的影响

不同烘烤温度对烤羊排颜色的影响见表2。

肉与肉制品的颜色是消费者的第一感官印象，也是消费者在不接触状态下评价肉制品质量的重要依据［24］。构成肉颜色的蛋白质有肌红蛋白、血红蛋白和细胞色素C等，一般来说，烹饪后肉的颜色取决于变性后的肌红蛋白（球蛋白氯化血色原）的组成和未变性肌红蛋白的数量（包括氧合肌红蛋白）［25］，脂肪、其他方式相关的蛋白和碳水化合物的氧化和聚合作用影响着烹饪肉的最终颜色［26］。从表2可以看出，未经烘烤的羊肉L*-值（亮度）为37.40，a*-值（红度）为10.47，b*-值（黄度）为16.39。烘烤处理对羊排肉表面亮度无显著影响（P＞0.05），只有160℃烘烤条件下来的亮度值显著高于其他组，说明烘烤160℃时可以赋予羊排更好的亮度。烘烤使得羊肉表面红度值显著降低（P＜0.05），且随着温度的升高越来越低（P＞0.05），其中180℃和190℃时的a*-值比较接近，明显低于160℃时的红度值，说明随着温度升高，肉品颜色越来越暗，从鲜红变成暗红，且红色变浅。羊肉经烘烤后色泽变暗，这是由于加热过程中，3种形式的肌红蛋白通过氧化作用和氧化还原反应发生互变，最终影响着肉的表面颜色［27］，孙京新［28］等发现，肉制品的加工过程会促进内部脂肪发生氧化，使其褪色或变色，从而使a*-值改变。

表2　不同烘烤温度对羊排肉颜色的影响Table 2Influences of different roasting temperature on color of mutton chop

2.4不同烘烤温度对烤羊排感官质量的影响

烘烤温度对羊排肉感官品质的影响鉴定结果如表3所示。

表3　不同烘烤温度对烤羊排肉感官品质的影响Table 3Influences of different roasting temperatures on sensory evaluation of mutton chop

由表3可知，烘烤温度为180℃时的总体可接受性最高，与170℃时接近（P＞0.05），显著高于（P＜ 0.05）160℃和190℃处理组。羊排肉的色泽、滋味、组织状态及口感各项评分都在170℃整体开始下降。其中190℃时，羊排的色泽、组织状态和总体可接受性较差，并且表面带有焦糊现象，说明190℃时羊肉蛋白开始发生碳化反应，更高的温度会导致羊肉可食性的降低，烘烤羊肉的温度最好控制在190℃以内。

2.5T21与水分含量及出品率的相关性

烘烤11 min条件下，不同烘烤温度的烤羊排T21弛豫时间与水分含量和出品率的相关性见表4。

表4　T21、水分含量、出品率之间的相关性Table 4The relativity among T21，water content and cooking yield

由表4可知，T21与烤羊排水分含量（r=0.964）和出品率（r=0.986）都为正相关，出品率与水分含量也呈正相关（r=0.967）。即随着烘烤温度升高，烤羊排中水分含量和出品率逐渐降低，T21弛豫时间对应的不易流动水随之减少。由此分析可以得知，通过LF-NMR方法可以预测烘烤温度对烤羊排出品率和水分含量的变化趋势。

3结论

烤羊排的出品率、水分含量、L*-值、a*-值随着烘烤温度的升高而降低，而剪切力值则显著增加，另外在烘烤温度为180℃条件下获得最高的感官评价得分。低场NMR研究发现，随着烘烤温度的升高会使主要峰T21和T22向慢的驰豫方向移动，同时与对照组相比峰面积A21和A22显著降低，而且T21的变化与烤羊排水分含量和出品率之间存在正相关的线性关系。因此，通过低场NMR的测定可以预测烤羊排的出品率和水分含量的变化趋势。

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The Relationship between Water Distribution and Quality of Roasted Mutton as Affected by Different Roasting Temperature

ZHAO Ju-yang1，LIU Li-mei1，YU Hai-long2，LIU Qian1，KONG Bao-hua1，HAN Jian-chun1，*
（1.College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China；2.College of Applied Technology，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

This study mainly investigated the relationship between water distribution and the quality of roasted mutton as affected by different roasting temperature（160，170，180 and 190℃）with the roasting time of 11 min.The cooking yield，shearing force，water content，color，T2relaxation time dynamic distribution of water and sensory properties were measured.The results showed that with the increasing the roasting temperature，the cooking yield，moisture content，tenderness，L*-value and a*-value decreased significantly（P＜0.05）；the best sensory valuation was acquired at 180℃（P＜0.05）.Meanwhile，the analysis of LF-NMR indicated that after fitting the distribution of T2relaxation time were two major peaks and the major T21peak and T22peak shifted towards to slower relaxation times with the roasting temperature increased.Simultaneously，the corresponding peak proportion of A21and A22decreased significantly（P＜0.05）when compared with the control. Positive linear correlations were obtained with the analysis of the relativity among the variation of T21，water content and cooking yield of roasted mutton.The results indicated that water migrating in meat was the main reason of the influence of different roasting temperature on the quality of roasted mutton.

roasted mutton；LF-NMR；roasting temperature；water distribution；quality

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.15.002

2015-05-07

黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（GC13B210）

赵钜阳（1987—），女（汉），在读博士研究生，研究方向：农产品加工。

韩建春，男（汉），教授，博士生导师，博士。