牛肉丸制品水煮复热品质变化分析

成军虎，梁晗妮，韩忠，孙大文，余旭聪，张天义

（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州 510640）（2.汕尾市国泰食品有限公司，广东汕尾 516600）

随着人们消费水平的提高，生活节奏的加快，对方便食品提出了更高的要求。调理食品由于食用方便、味道鲜美等特点，深受广大消费者青睐，得到了快速的发展，肉丸制品是一种深受消费者欢迎的调理食品，其中具有代表性的是牛肉丸制品[1]。复热是指对储藏后的熟制食物进行复热。对于调理食品而言，复热是其食用前的必经工序之一。随着调理食品的快速发展，复热方式的选择成为一道难题。在保证美味的同时，营养健康也成为选择的依据之一[2]。对于不同的原料，其复热方式多种多样，较为常用的包括水煮、气蒸、微波、油炸等等。少数研究者主要集中研究了肉丸工艺改良的研究，Miao Ran[3]研究了添加富含不饱和脂肪酸的苏籽对肉丸品质的影响；程佳佳[4]探讨宰后成熟时间、斩拌时间和食盐添加量对肉丸质构特性、出品率和感官品质的影响。然而，关于复热对食品品质影响的研究较为少见，Yan Wang[5]研究了超声波辅助进行油炸肉丸及其品质的影响。制调理肉制品大多在食用前需要进行二次加热，我国消费者对预制调理肉制品也有热食的习惯，而复热在一定程度上影响产品的品质和风味特性，对调理肉制品复热方式、温度和时间对食品品质的影响需要深入开展研究。

本研究选取潮汕牛肉丸为研究对象，采用冷水和热水两种复热方式，在感官评价的基础上，结合水分、蛋白质、淀粉含量变化和质构、微观结构、风味物质等指标，客观全面地分析水煮复热时间和复热方式对牛肉丸的品质影响，以期为肉丸制品水煮复热品质变化及机理提供理论依据。

1 仪器试剂、材料与方法

1.1 实验仪器

九阳电陶炉，九阳股份有限公司；凯氏定氮仪2300，德国FOSS公司；热电耦温度测量系统TC-8，Pico Technology Ltd.，英国；紫外分光光度计UV-1800，津岛公司；多通量微波消解/萃取系统JUPITER-B，上海新仪微波化学科技有限公司；气相色谱仪Agilent 7820A，Bruker德国；质构仪TA-XTplusC，Stable Micro Systems英国。

1.2 材料

牛肉丸，汕尾市国泰食品有限公司（水分含量为69.5%，蛋白质含量为14.69%，淀粉含量为4.37%，脂肪含量为4.2%）；饮用自来水等。

戊二醛、醋酸异戊酯、氯化钠（色谱纯）等；铁氰化钾、乙酸锌、浓硫酸、氢氧化钠等其他试剂均为分析纯。

1.3 方法

1.3.1 水煮复热时间的确定和复热过程

水煮复热时间的确定：实验前先把冷冻牛肉丸放置在4 ℃冰箱解冻12 h。汤锅中倒入1.5 L水和解冻后的6颗牛肉丸，热电耦分别插于每颗肉丸中心，汤锅置于电陶炉上进行加热，热电耦温度测量系统记录肉丸中心温度的变化和加热时间。根据肉丸中心温度变化确定水煮复热时间范围和取样点。

水煮复热采用沸水复热和冷水复热两种方式。沸水复热是指：水加热煮沸后再放入牛肉丸；冷水复热是指：冷水中放入肉丸进行复热。

复热过程：汤锅中倒入1.5 L水和解冻后的6颗牛肉丸，到取样点时，加热停止，取出样品，冷却至室温后进行下一步测定。每个取样点做三组平行试验，取平均值。

1.3.2 蒸煮损失

蒸煮损失率的计算公式如下：

其中：W1为肉丸煮制前称重；W2为肉丸煮制后冷却至室温，用吸水纸吸干表面水分再次称重。

1.3.3 水分含量测定

参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[6]。

1.3.4 蛋白含量测定

参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》[7]。

1.3.5 淀粉含量测定

淀粉测定参考GB 5009.9-2016《食品中淀粉的测定》稍作改进[8]。称取2 g样品于消解罐中，加入20 mL氢氧化钾-乙醇溶液（50 g/L），于压力0.5 MPa微波加热皂化5 min，冷却后，将皂化液过滤，用85%乙醇洗涤沉淀数次，将滤纸钻个孔，用20 mL水小心将沉淀完全洗入另一消解罐中，加1.0 mL 50%的盐酸，于0.5 MPa微波加热水解10 min，置冰箱中加速冷却后，将水解液转移至100 mL容量瓶中，加入2滴甲基红乙醇指示剂（1 g/L），用1 mol/L的氢氧化钠调至中性后，分别加入3 mL亚铁氰化钾溶液与乙酸锌溶液，加水定容。15~30 min后，过滤，弃去初滤液10 mL，续滤液按《GB/T 5009.7-2003食品中还原糖的测定》直接滴定法测定其还原糖含量，再折算为样品淀粉含量。

1.3.6 脂肪含量测定

脂肪含量参照国标GB 5009.6-2016，采用索氏抽提法进行测定。

1.3.7 感官评价

参考国标《GB/T 22210-2008》肉与肉制品感官评定规范中的制样要求[9]，并参照有关文献的方法进行，由10位食品专业的学生组成感官评定小组，从肉丸的外观、口感气味、滋味4个方面进行打分，分值越低，表示样品的品质越差。所有待评样品烹饪后立刻分装在相同容器中，随机取样，评定员独自进行评定，不同样品之间以清水漱口。评分标准见表1。

表1 牛肉丸系列产品感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards for beef balls

评分去掉最大值与最小值后取平均值，结果保留到小数点后2位，再对所得数据进行分析。

1.3.8 风味物质测定

肉丸经水煮烹饪后，用SPME-GC-MS联用仪进行挥发性物质检测[10]。

固相微萃取条件：萃取头在270 ℃下活化15 min。样品（5.5 g）加3 mL饱和食盐水混合，用高速均质机进行匀浆1 min，将匀浆液倒入20 mL进样瓶中，迅速用隔垫密封，45 ℃下平衡15 min。插入萃取头，45 ℃下萃取45 min。进样口250 ℃下解析5 min。

气质条件气相色谱：程序升温，柱初温40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min的速度升温到200 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min上升到250 ℃，保持5 min；载气为氦气，流量1.0 mL/min，不分流模式进样。质谱：溶剂切除时间2 min，离子化方式EI，电离电压70 eV，离子源温度230 ℃，传输线温度280 ℃，四极杆温度150 ℃；质谱扫描范围35~350。

1.3.9 质构测定

肉丸质构的仪器分析采用英国SMS公司TA-XT plusC型物性测试仪进行，沿肉丸样品的直径方向切成直径2.5 cm、厚1 cm的形状，加载P/35的平底柱形探头进行测试。测定条件如下：测前速率1 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率1 mm/s；压缩程度30%；两次压缩之间停留时间5 s；数据采集速率400 pps；触发类型自动；触发力5 g。通过分析力量—时间曲线获得硬度（hardness）、内聚性（cohesiveness）、弹性（springiness）、咀嚼性（chewiness）和回复性（resilience）共5个TPA参数[11]。

1.3.10 扫描电镜

采用扫描电子显微镜（scanning electronic microscopy，SEM）对肉丸的微观结构进行观察。

SEM样品操作步骤如下：将制备好的样品切成0.5 cm×1.0 cm×0.5 cm的长方体，在2.5%戊二醛溶液（用25%戊二醛溶液与0.1 mol/L、pH 7.4磷酸缓冲液按1:9体积比配制）中于4 ℃条件下固定3 d，然后用0.1 mol/L、pH 7.4的磷酸盐缓冲液清洗3次，每次30 min。清洗完之后用乙醇溶液逐级（30%、50%、70%、90%、100%）脱水，每级脱水20 min。最后再用醋酸异戊脂脱水3次，每次10 min。脱水完之后将样品进行冷冻干燥，黏台，离子溅射仪喷金，SEM观察、拍照[12]。

1.3.11 数据分析

使用SPSS 20.0单因素方差（ANOVA）进行数据分析。采用Duncan检验分析数据的显著性差异（p<0.05）。

2 结果与分析

2.1 水煮复热时间的确定和蒸煮损失率

为了确定水煮复热时间，首先进行了升温测试。传统经验判断，牛肉丸浮上水面表示成熟，测得牛丸中心温度为62 ℃。根据水煮烹饪温度变化，最终确定沸水复热时间范围选择3.5~6 min，冷水复热时间范围选择7.5~10 min，每隔30 s为一个取样点，取样点分别计为1~6。

水煮烹饪牛肉丸的蒸煮损失率如表2。在不同的水煮复热条件下，随着时间的增加蒸煮损失率逐渐增加，蒸煮损失主要表现在水分、油脂和小分子蛋白的流失，会影响丸子的水分含量和质构等相关性质。

表2 水煮烹饪牛肉丸温度变化和蒸煮损失率Table 2 The temperature and cooking loss rate of beef balls by water-bath reheating

2.2 不同加热时间下牛肉丸的基本营养成分变化

水煮复热牛肉丸的主要营养成分变化如表3所示。未加热的牛肉丸中水分含量为69.5%，蛋白质含量为14.69%，淀粉含量为4.37%，脂肪含量为4.2%，经复热处理后，各营养指标均有不同程度的变化。

表3 水煮复热牛肉丸基本营养成分变化表Table 3 The nutrient content of beef balls by water-bath reheating

水分含量是肉制品营养素中一个重要指标，过高过低都会直接影响肉制品的营养品质，而不同的加工方法对水分含量有很大影响[13]。在本研究中，随复热时间增加，水分含量先减少后增加。沸水复热5 min，牛肉丸中心温度为90 ℃左右时，水分含量达最高，为69.93%。这一结论与生肉在加热过程中水分含量变化不同，苏伟等[14]研究不同加热温度对鸭肉品质的影响，发现鸭肉水分含量随加热温度上升呈下降趋势，且加热到90 ℃时，水分含量最低，下降了25%左右。在复热过程中水分含量变化是因为肉丸加热后，蛋白收缩，孔径变小，在毛细管力作用下，水分通过破坏了的蛋白质结构而流失；随着烹饪时间增加，温度上升内部水蒸气析出，导致气孔变大变密，水渗透到肉丸内部，水分含量略微增加。

水煮复热后，牛肉丸蛋白质含量与未煮前相比增加，且在冷水复热条件下蛋白含量增加更多，增加了14%~29%。这与张兰[15]的研究结果一致，他采用三种高温加热方式处理牛肉，蛋白含量与对照组相比均增加，且随温度升髙、时间延长而增加。有研究认为[16]，蛋白质的含量实质上是不变的，导致其含量发生变化的原因主要是水分和脂肪的变化。高温使得肉制品中脂肪融化流出而造成损失，同时可能是肉块的水分、蛋白质和脂肪含量百分比升高的一部分原因。采用冷水复热的牛肉丸蛋白含量高于沸水复热，可能是由于复热时间长，水溶性成分析出更多导致，而沸水中肉丸内部结构更致密，使得内部物质不易扩散出来。肉丸的蒸煮损失率也印证了这一结论，采用冷水复热的牛肉丸蒸煮损失率更大，说明其水溶性成分析出更多。研究发现随着温度和时间的增加，水溶性成分易溶于水随着水分流出而损失[17]。

淀粉在加热糊化过程中能吸收比自身体积大几十倍的水分形成凝胶，能够较好的对肉块起粘结作用，具有增稠和乳化效果，改善食品品质[18]。结果显示随着水煮时间的增加，牛肉丸的淀粉含量基本不变，是因为肉丸预熟定型后，淀粉吸水溶胀后嵌在肌原纤维蛋白所形成的蛋白网络结构中，性质较稳定，不会受外界因素影响，所以以水为传热介质的加工过程中淀粉含量基本不变。

脂肪是肉与肉制品的另一个重要营养素指标，能显著影响风味、嫩度以及适口性。经复热后牛肉丸的脂肪含量先增加后减少。可能是于肉丸复热初始时，脂肪融化和水溶性析出，肉丸质量减少，脂肪含量相对增加。随着复热时间增加，温度上升，在高温条件下，脂肪氧化分解，形成游离脂肪酸和挥发性风味成分，所以脂肪含量减少。经沸水复热后牛肉丸中脂肪含量高于冷水复热，可能是因为肉丸结构致密，油滴的渗出量少导致。

2.3 质构

TPA是用客观的方法来描述质地感官参数，清晰明了，在一定程度上弥补了感官评价的不足，其广泛应用于肉类产品开发中。硬度和弹性是衡量肉丸品质和质构特性的具有代表性的指标和参数，硬度在一定程度上反映了牛肉丸的组织状态，而弹性越好，肉丸口感越好，越有嚼劲且不易破裂[19]。

水煮复热牛肉丸硬度和弹性变化曲线如图1所示，复热方式不同，硬度和弹性的变化趋势不同。冷水复热，随时间增加，牛肉丸的硬度下降，弹性先增加后下降；沸水复热，随时间增加，牛肉丸的硬度先增加后降低。弹性则刚好相反，先下降后增加，在沸水复热5.5~6 min时，牛肉丸的硬度、弹性与咀嚼性均较高。比较两种复热方式，牛肉丸的硬度、黏性和咀嚼性有显著性变化，说明复热方式对牛肉丸的质构有一定影响。这一结论与王波等研究不同[20]。王波等研究了不同复热方式对预制调理猪肉的品质影响，发现肉品的弹性和弹性都显著的降低。可能是调理食品品种差异导致，有研究发现，弹性与食品本身含水率有关，在一定范围下，含水率越高，弹性越大，另一方面随脂肪含量升高减小[21]。

图1 为水煮复热牛肉丸硬度和弹性变化Fig.1 Effect of water-bath reheating time on hardness and springiness of beef balls

另外由表4可得知，水煮复热对牛肉丸的咀嚼性影响较大，冷水复热的牛肉丸更耐咀嚼，需要的咬劲更大。冷水复热，随着时间增加，牛肉丸的咀嚼性先增加后下降；沸水复热，咀嚼性增加，在复热5.5 min时，出现显著性增加。综合比较，复热方式和复热时间对牛肉丸的TPA有一定影响，为了获取较优的食用口感，可采取沸水复热5.5~6 min。

表4 水煮复热牛肉丸TPATable 4 TPA of beef balls by water-bath reheating

2.4 风味物质

食品在加热过程中会发生一系列的化学反应，从而生成特定的滋味和特定的香气。肉制品的主要风味物质包括：醛类、醇类、醛类、烃类、酯类、含氮化合物、含硫化合物、杂环化合物等[22]。

水煮复热牛肉丸挥发性成分种类及相对含量如表5所示。从GC-MS结果可以看出，在煮制前后牛肉丸中共鉴定出化合物28种，包括烯烃12种，烷烃4种，醛类2种，醇类1种，酮类2种，芳香类5种，含硫类12种，杂环类1种。其中牛肉丸中检出的含硫化合物种类和含量均最高，沸水复热后牛肉丸中的风味物质含量最高，为11053.24 μg/kg，是未复热牛肉丸的3.18倍，冷水复热的4.22倍。所有化合物中二烯丙基二硫醚含量最高，这与Liping Xu等[23]的研究一致，表明其是牛肉中关键香气成分。

表5 水煮牛肉丸挥发性成分种类及相对含量Table 5 The content and varieties of volatile compounds in beef balls in different boiling mode

牛肉丸复热后，烃类物质含量增加。烃类物质主要来自脂肪酸烷氧自由基的均裂[24]，推测牛肉丸脂肪酸自由基均裂基本发生在加热阶段。饱和烃类物质阈值偏高对风味贡献不大。醛类来源于脂质氧化降解作用也是牛肉丸中重要的风味物质，其在冷水复热牛肉丸中质量比较大（96.02 μg/kg），是生牛肉丸的1.12倍。但在沸水复热牛肉丸中未检出。这与Cambero等[24]的结果一致。这些醛类化合物在加热煮制过程中更易产生。醛类物质对肉的特征风味有突出贡献，但是检出的醛类物质种类最少，可能原因是生成的醛大多是挥发性较强的种类，在加热过程中有损失。

图2 为牛肉丸挥发性风味物质总离子流色谱图Fig.2 Total ion current chromatogram of volatile flavor compounds in beef balls

含硫化合物主要来源于美拉德反应或氨基酸热解，具有非常小的阈值并且是牛肉中重要的风味物质[25]。在煮制前后牛肉丸中都检测到的大量的含硫化合物，这与石华治[26]的研究结果一致，他在煮制前后牛肉丸中共鉴定出42种挥发性成分，其中含硫化合物最多，有11种。有研究表明它们部分是蒜和蒜薹的关键香气成分[27]；可见，牛肉丸制作时添加的辅料为牛肉丸贡献了大量的含硫化合物。

在杂环挥发性物质中检出2-正戊基呋喃，通常被认为是肉制品中最重要的风味物质。采用沸水复热含量最高为289.21 μg/kg，具有肉汁香气。

2.5 SEM

为了进一步了解微观结构变化对肉丸品质的影响，采用扫描电子显微镜对肉丸的微观结构进行观察。结果如图3所示，图片经Nano measurer软件处理分析和统计学计算，得到图中小孔个数和面积。其中图3a~e单位面积气孔个数分别为20~30、80~90、120~130、60~70、70~80个，气孔平均面积约为5000、530、440、690、820 μm2。

牛肉丸在未复热前（图3a）组织结构致密，表面平滑，仅有少数在加工过程中产生的气孔。其致密结构的形成是由于蛋白凝胶形成三维网状结构，这种结构能较好的锁住水分[28,29]。经水煮复热后，网状结构变得疏松和不规则，出现大小不等的孔洞，形成“蜂窝”状结构，这可能是肉丸加热收缩，孔径变小，水分和部分脂肪流失，造成牛肉丸组织结构粗糙。沸水复热牛肉丸，随着复热时间增加，气孔数量增多，面积变小，导致肉丸硬度增加，弹性也增强。肉丸加工煮制过程中，由于肌原纤维蛋白聚集形成凝胶，脂肪颗粒通过与蛋白质相连被物理包埋固定。这些不连续的脂肪颗粒以填充物或共聚物的形式来稳定蛋白凝胶网络。在复热过程中，随着时间和温度的增加，脂肪在高温条件下分解氧化，使得网状结构变得疏松。冷水复热牛肉丸（图3d和3e）形成较大的团块，形成的气孔比沸水复热时大，这在一定程度上能够影响牛肉丸的保水性和质构特性，造成凝胶网状结构疏松、均匀度差，牛肉丸的硬度和弹性下降。

图3 水煮复热时间对牛肉丸微观结构的影响（400×）Fig.3 Effect of water-bath reheating time on the microstructure of beef balls (400×)

2.6 感官评分

肉丸制品品质最直管和综合的评价方法是进行感官评定。水煮复热牛肉丸感官评分如表6所示。

表6 水煮复热牛肉丸感官评分表Table 6 The sensory evaluation scores of beef ballsby water-bath reheating

冷水复热对牛肉丸的感官评分影响显著，而沸水复热对牛肉丸的感官评分影响不显著。沸水复热6 min、冷水复热9 min时，牛肉丸感官评分值最高，分别为76.01分和75.65分。主要是因为牛肉丸弹性最好，口感最佳，贡献较高的感官评分值。随着时间增加，沸水复热牛肉丸感官评分值增加，且高于冷水复热。是因为随着煮制时间的增加，产品的质地逐渐变软，口感和滋味更易于接受；但煮制时间过长（采用冷水复热）则会出现感官评分值低，因为随着水分过多浸入肉丸，肉丸内的香辛料会出现一定程度的流失，并且部分挥发性风味物质溶解于水中，从而导致感官评价员所捕捉到的香气较淡，牛肉丸风味变差，出现蒸煮异味[30]。复热前后风味物质变化印证了这一规律，采用冷水复热风味物质种类和含量均低于沸水复热。另外在沸水复热后的牛肉丸中杂环挥发性物质2-正戊基呋喃含量较高，具有肉汁香气，使肉丸肉味浓郁。肉的风味主要来自脂肪，其特有滋味的形成主要由脂肪决定，沸水复热后牛肉丸中脂肪含量高于冷水复热，所以采用冷水复热风味不佳，是由于加热过程中脂肪和挥发性成分的流失。另外冷水复热牛肉丸口感较粗糙使得感官评分值偏低，从微观结构观察可知冷水复热牛肉丸中形成凝胶网状结构疏松、均匀度差，导致口感粗糙。综上所述，为了获取较优的感官品质，可采取沸水复热方式。

3 结论

3.1 在营养性方面，水煮复热牛肉丸，水分含量先增加后降低；蛋白含量均比复热前高，主要是复热过程中水溶性物质的析出，干物质的相对含量增加导致；淀粉含量基本不变。

3.2 在加工品质方面，与沸水复热相比，冷水复热后牛肉丸的硬度、弹性和咀嚼性较高，说明冷水复热的牛肉丸更耐咀嚼，需要的咬劲更大；冷水复热牛肉丸感官评分值低于沸水复热，是因为肉丸的风味不佳、口感粗糙。沸水复热6 min时，感官评分值最高，此时牛肉丸弹性最好，口感最佳，贡献较高的感官评分值。沸水复热牛肉丸中的风味物质含量较高，为11053.24 μg/kg，其中二烯丙基二硫醚含量最高，为牛肉中的关键香气成分。结合风味物质分析推测沸水复热牛肉丸感官评分较高可能是因为肉味浓郁。

3.3 综合分析比较，采用沸水复热肉丸5.5 min，使其中心温度达90 ℃左右时为最佳水煮复热方式，此时牛肉丸水分含量为69.78%，蛋白含量为14.43%，淀粉含量为4.41%，感官评分最高。