切割角度和制熟方式对牛排品质因子及挥发性风味物质的影响

孟祥忍 吴 鹏 王恒鹏 陈雯钰 屠明亮

(1. 扬州大学旅游烹饪学院，江苏 扬州 225000；2. 江苏省淮扬菜产业化工程中心，江苏 扬州 225000)

作为消费者最喜爱的肉类之一，牛肉有多种烹调方式，卤煮、红烧、爆炒、煲汤等，其中煎、烤制产品——牛排，深受当代年轻人的喜爱，同时各大西餐厅或者西式的餐吧也把牛排作为最主流的产品推向顾客。随着科技的进步，为响应人们绿色烹饪，健康饮食的需求，利用微波光波炉、空气炸锅等新设备烹调牛排的事例已见报道[1]71-93[2]。

对于肉制品的加工处理，一般会根据肌肉纹理进行切割，但考虑到料型的差异及原料的利用率，牛肉屠宰企业或者厨师通常会因为料型的不规则或者手工操作的误差导致部分切割角度存在差异，部分肌纤维被破坏，肌肉组织中游离水流失严重。查阅国内外相关文献[3-5]发现肉制品的切割方式和切割角度一定程度上影响着最后肉制品的品质，国外已有关于切割角度对牛肉制品品质影响的研究，但相对集中在原料肉上，后期未对牛肉做制熟处理。

本试验拟选用科尔沁西冷牛肉作为研究对象，分别在与肌纤维平行(180°)、垂直(90°)和45°斜切3种切割方式下以煎、烤、微波3种加热方式进行制熟处理，比较不同条件下牛排的品质因子(色泽、质构、烹调失水率)和挥发性风味物质的变化，以期为牛排的科学化切割及烹调提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器

西冷牛肉：内蒙古科尔沁谷饲，在试验过程中牛肉放置在4 ℃通风橱内，且保证同一批次试验来自于同一块西冷牛肉；

电子天平：AB104-N型，上海第二天平仪器厂；

热电偶接触式温度计：MK-301型，广州美控自动化技术有限公司；

恒温电扒炉：GEG-820型，河北技科机械设备有限公司；

电烤箱：CWY型，飞利浦(中国)投资有限公司；

色差仪：NH310型，深圳市三恩科技有限公司；

扫描电镜：XL 50型，德国Philips股份有限公司；

微量气质仪：Trace ISQ II型，英国热电公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

(1) 选取品质相近的西冷牛肉3大块，固定于牛排切片机上。

(2) 调整刀片角度，与砧板间呈180°(与肌纤维平行)，90°(与肌纤维垂直)，45°进行切割，厚度设定为3 cm。

(3) 将切割好的牛排修整为8 cm见方的肉块，重量极差在10 g以内。

(4) 将热电偶接触式测温仪的探针插入牛肉块中心位置[6]，分别以煎、烤、微波的方式对牛排进行加热，测定其中心温度，以中心温度达到68 ℃为牛排的加热终点[7]。

1.2.2 色泽 采用全自动色差仪测定制熟后牛排样品的红度值、黄度值以及亮度值，每次测量注意选取不同的截面，3次测量取平均值。

1.2.3 烹调损失率 取经过切割处理的标准牛排生样1块，用厨房用纸吸干牛排表面的水分后称量，得到原始重量(W1)，然后通过一定的加热方式制熟牛排，同样用厨房用纸吸干表面水分后称量得到(W2)。通过式(1)计算牛排的烹饪损失率。

(1)

式中：

C——烹饪损失率，%；

W1——原始重量，g；

W2——制熟并吸干表面水分后的重量，g。

1.2.4 质构 制熟后的牛排用取样器截取横截面积约为1 cm 的2小肉块，取样的时候注意避开肌腱纤维，以防影响试验结果。采用质构仪对样品的剪切力进行测试，各样品重复测量3次，以平均值±标准差表示牛排最终的剪切力。

参数设置：探头为HDP/BSW；测试过程速度200.0 mm/min；选择质构测定模式；测试速度200.0 mm/min；测试形变量70%；上升高度16 mm；检测速度80.0 mm/min；起始力0.6 N。

1.2.5 挥发性风味物质

(1) 色谱条件：选用 DB-Wax(40 m×0.25 mm×0.25 μm)分析色谱柱，通入氦气。流速2.0 mL/min，不分流进样，进样温度260 ℃；升温程序：起始温度42 ℃，保持3 min，以6 ℃/min升到110 ℃，再以6 ℃/min升到220 ℃，恒温8 min[1]17-20。

(2) 质谱条件：离子源温度200 ℃；电离方式EI；电子能量60 eV；灯丝电流130 μA；质量扫描范围：40～430m/z。通过系统自带的图书馆数据库中已有的质谱峰进行比较分析，根据其拟合度辨别挥发性风味的成分，并用内标法计算挥发物的相对含量[8-10]。

1.2.6 微观结构鉴定 将切割加工并制熟后的牛排改刀切成2.5 mm×2.5 mm×3 mm的标准肉样，置于2.5%的戊二醛溶液中4 ℃固定24 h[11]。再用不同浓度的乙醇溶液对牛肉样品进行脱水处理，设定5个浓度梯度(50%，60%，70%，80%，90%)，一次脱水时间为20 min，再以纯乙醇溶液进行2次脱水，脱水时间为15 min，取出干燥备用。干燥过后在样品表面喷射金纳米粒子，置于扫描电镜下观察。

1.2.7 数据分析 所有数据用平均值±标准差表示。样品氨基酸含量数据采用SPSS 20.1的全因子模型进行数据统计分析，采用Excel 2013软件整理和制图。数据用平均值±标准差表示，差异显著(α=0.05水平)。

2 结果与分析

2.1 色差

肉制品的色泽带来的视觉刺激是消费者最直观的感受，也是评价其品质的重要指标。由表1可知，当切割角度分别为垂直肌纤维、平行肌纤维、与肌纤维呈45°时，在3种加热方式中，微波制熟的牛排L*值相对于其他2种加热方式较高，而烤制成熟的牛排L*值最低，而当加热方式分别为烤制、煎制、微波加热时，3种切割角度的牛排L*值又以180°切割的最高，可能是微波加热加快水分子向牛排表面运动析出，从而降低其对光线的反射能力，这与肉眼所见的微波制熟的牛排表面呈棕红色，而烤制的牛排表面略带红褐色的现象相吻合。而在红度值方面，烤制成熟的牛排a*值明显高于其他组分，这是因为高温烤制会在牛排表面快速形成焦壳，阻碍肌红蛋白与氧气接触生成高铁肌红蛋白，从而保证了内部肉色的a*值得以保持。

表1 不同切割及加热方式牛排的色泽变化情况†

† 同列不同小字字母表示同一切割角度，不同加热方式牛排之间差异显著(P<0.05)；同列不同大写字母表示同一加热方式，不同切割角度牛排之间差异显著(P<0.05)。

2.2 质构

质构特性可以直观地反映肉制品的食用品质，尤其是剪切力、硬度和咀嚼性这3个指标直接决定了牛排的口感，其他指标也是间接影响牛排的口感。由表2可知，垂直切割的牛排经过烤制后其剪切力、硬度和咀嚼性均最小分别为14.48 N，110.00 N，283.27 mJ，可能是牛排在烤制的过程中，高温使得牛排表面迅速焦化，但内部仍然鲜嫩多汁，此结论与王恒鹏等[12-13]研究牛排烹调时机的优选最终得到烤制七分熟的牛排食用品质最佳相吻合。而平行切割的牛排通过微波制熟后硬度较大是由于微波通过分子间摩擦快速产热，牛排水分流失过多，同时平行于肌纹理的切割方式又使得牛排肌肉纤维难以断裂，导致咀嚼困难。此结论与刘晶晶等[14]研究所得垂直肌纤维方向的剪切力与结缔组织机械强度和咀嚼性呈极显著正相关(P<0.01)相互印证。

表2 不同切割、加热方式下牛排的质构特性的变化†

† 同列不同小写字母表示同一切割角度，不同加热方式牛排之间差异显著(P<0.05)；同列不同大写字母表示同一加热方式，不同切割角度牛排之间差异显著(P<0.05)。

2.3 烹调损失率

由图1可知，不同的切割方式和加热制熟方式对牛排的烹饪损失率有较显著的影响(P<0.05)，烤和煎的牛排烹调损失率均低于微波处理的，且差异显著(P<0.05)，可能是烤和煎使牛肉外表形成焦状硬壳，防止了内部水分的过多流失，也一定程度上减少了脂肪和矿物质的流失；3种切割方式又以垂直的牛排样品烹调损失率最低，由于垂直肌纤维切割能够尽可能少地破坏肌肉细胞，细胞液的流出相对较少，同时较小的创面积也能一定程度阻碍牛排在制熟过程中水分的流失。

2.4 挥发性风味

通过SPME-GC-MS分析，在不同切割、加热方式下牛排中共测得约49种挥发性风味化合物。这些风味物质主要是由脂肪酸热氧化及降解、还原糖和氨基化合物之间的美拉德反应所产生的[14]。醛类、醇类、酯类是牛排中较为主要的风味物质[15-16]。由表3、4可知，在同等条件下不同切割方式及加热方式中牛肉的挥发性风味物质的种类和含量有较大区别，所有切割方式和加热方式中垂直切割、烤制的牛排中醛类、醇类、酯类含量最高，分别为70.19%，8.20%，6.86%，并且风味物质的种类也最多。己醛、壬醛、十一醛、环戊醇、亚硝酸二丁酯、反式2-己烯基己酸和辛基缩水甘油醚为各种牛肉的主体风味成分。所有风味成分中己醛的含量最高，其主要是由于高温加热的过程中脂肪酸的热氧化所产生的。

图1 不同切割及加热方式牛排的烹饪损失率

2.5 微观表征

不同切割角度及制熟方式下牛排的微观结构变化如图2所示。

由图2可知，在同样选择烤制的前提下，垂直肌纤维切割的牛排较另外2种角度切割处理的牛排肌纤维排列紧密度更高，且肌内膜大多出现弯曲现象，排列不规则，尤其是肌束膜紧紧包围肌纤维束且肌内膜间隙明显较小，而平行肌纤维切割和45°斜切的牛排肌束膜间存在较大间隙，导致牛排的咀嚼性较差。不同加热方式中又以烤制处理的牛肉肌纤维排列紧密度较高，而其他2种方式中肌纤维膨胀、结缔组织弱化，水分流失，导致肌纤维间的空隙增大[17-19]。说明垂直肌纤维切割烤制的牛排嫩度更佳，与剪切力、质构特性所得结果一致。

表3 不同切割、加热方式牛排的挥发性风味物质

表4 牛排挥发性风味物质总类相对含量

图2 不同切割、加热方式牛排的微观结构

3 结论

本试验选取科尔沁西冷牛肉为研究对象，发现不同的切割角度与制熟方式，均对烹调后牛排的品质因子(色泽、质构、烹调损失)和挥发性风味物质的产生有显著影响。切割方式以与肌纤维垂直为最佳，此结论与郎玉苗等[17]关于切割方式对牛排食用品质影响的结论相印证；而制熟方式以烤制和煎制较好，此时的牛排剪切力较小且风味物质种类较多，醛类、醇类、酯类的含量也较高，对余梅等[5]关于影响牛肉品质因素的研究作了补充。

但本研究只针对一种品种的牛肉而言，未涉及其他牛种，同时未考虑牛排在工业化生产到制熟中间会有反复冻融的过程，此环节中冻融的次数及冷冻温度亦会对牛排的品质造成影响，将在后续进行更深入的研究，以期为牛排标准化、工业化的生产及烹调提供理论参考。