两段式低温真空烹饪对牛肉品质的影响

闫寒，崔震昆,2*，李阳阳，MANOLI Tatiana，赵岩岩，周威，张浩，李岚轩

1(河南科技学院 食品学院，河南 新乡，453003)2(苏梅国立农业大学 食品技术系，乌克兰 苏梅，40021)3(敖德萨国立食品技术研究院，乌克兰 敖德萨，65039)

牛肉具有高蛋白、低脂肪，营养丰富的优点，是发达国家主要消费肉品[1]。牛肉作为西餐的主要原料，逐渐被中国消费者追捧，在中国是仅次于猪肉的第二大肉类食品。为了提高牛肉类菜肴的品质，越来越多的学者关注真空低温烹饪(sous vide cooking，SV)牛肉。SV是指将原料置于真空包装袋内，在精准的温度和时间的控制下进行加热的烹饪方式[2]。SV是在较低温度(55～90 ℃)下且无氧状态进行加热，可以改善肉制品嫩度、保护原料色泽、降低食物的氧化程度，并且能够延长食物保质期[3-4]。有学者利用SV技术处理牛肉，既保证牛排品质又能够降低其嫩度的方案，以适应老年牛排消费群体的需求[5]。GARCA-SEGOVIA等[6]研究了SV温度和时间(60～80 ℃，15～60 min)对牛肉的影响，发现与传统烹饪相比牛肉的硬度随着加热温度的升高而降低，且牛肉颜色较红。VAUDAGNA等[7]研究发现，SV(50～65 ℃)会降低牛肉的剪切力，而加热时间(90～360 min)的延长对于剪切力的影响不显著。与传统的烹饪相比,SV可以降低牛肉的水分损失，同时可以较好地保留牛肉中的维生素B3，SV(75 ℃)可以保留更多的维生素B12[8]。在安全性方面，经过SV的牛肉中病原菌均能够失活，考虑到肉毒杆菌孢子未能全部灭活建议冷藏或冷冻保存[7]；在-1.5 ℃和2 ℃下，贮存SV牛肉28 d，所有牛肉样品香气均可接受，而且细菌总数在lg5以下[9]。还有学者将超高压与SV相结合，以提高SV牛肉的安全性[10]。由于SV技术是在较低温度下长时间加热，不具备传统煎烤赋予牛排表面的颜色和产生的香气，尽管RUIZ-CARRASCAL等[11]提出在SV前，为原料添加风味前体物质，但并没有解决实际生产中的问题。能否利用两段式加热，让SV牛排完美呈现传统煎烤牛排的颜色和味道还未见相关报道。

为了阐述SV牛排能否还原传统煎制牛排品质，本文通过烹饪损失、嫩度、色泽以及风味的测定，将煎制牛排和两段式SV牛排的品质进行对比研究，以期为低温真空烹饪牛肉的工业化生产提供思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜牛里脊,新乡市世纪华联超市;盐、黑胡椒(市售)、橄榄油，上海嘉里食品工业有限公司；食品真空包装袋(使用温度：-20 ℃～121 ℃，材料：AP+CPP)，深圳品尚烹饪技术有限公司。

Agilent 7890A气相色谱仪，美国安捷伦公司；Agilent 5977质谱仪，美国安捷伦公司；DB-5色谱柱(30 m×0.25 mm×2.5 μm)，美国安捷伦公司；C-LM4数字式肌肉嫩度仪，东北农业大学工程学院；DZ-260真空包装机，大江控股集团电气有限公司；PEN 3电子鼻，德国AirSense公司；A2.2-120V-US低温慢煮设备，Anova Culinary公司；TLE204E/02电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；PT100热电偶，山东淄川三峰社会福利硅碳棒厂；CR-400全自动测色色差计，日本柯尼卡美能达公司。

1.2 样品处理

将牛里脊清洗切片,厚2 cm，每片质量100 g。每片牛肉加0.8 g盐，0.75 g黑胡椒，放在4 ℃的冰箱中腌制30 min，随机分成3组备用。

传统煎制(F)：将热电偶插入预处理好牛肉中心，平底锅放入底油待油温达到180 ℃，放入牛肉直至中心温度达到56 ℃(五成熟)，取出后快速降温，待用。

先低温真空烹饪后煎(SVF)：从4 ℃冰箱取出预处理好牛肉，进行抽真空(真空度-0.1 MPa)处理，放入将水预热至56 ℃低温烹饪设备中内加热175 min[12]后，取出；在油温180 ℃的平底锅上正反面各煎30 s，取出后快速降温，待用。

先煎后低温真空烹饪(FSV)：从4 ℃冰箱取出牛肉，平底锅放入底油待油温达到180 ℃，放入牛肉两面各煎30 s，取出进行抽真空(真空度-0.1 MPa)处理，放入将水预热至56 ℃低温烹饪设备中内加热175 min后，取出放入冰水混合容器内降温至4 ℃，待测。

1.3 实验方法

1.3.1 烹饪损失

先取生肉样用滤纸吸取肉块表面的水分称重(m1)，然后进行热处理后用滤纸吸附肉样表面多余的水分，在室温条件下进行冷却，称量(m2)并根据公式(1)计算烹饪损失[13]：

(1)

1.3.2 剪切力测定

将烹制后的牛肉样品沿肌纤维垂直方向切成2 cm×2 cm×2 cm，用数显式肌肉嫩度仪进行3次平行测定。

1.3.3 色泽测定

参照朱小静[14]的测定方法略作调整，将牛肉切开，测牛肉内部颜色，每组样品测定3次。

1.3.4 风味测定

牛肉样剪切成2 mm × 2 mm × 2 mm肉粒后，用磁力加热搅拌器60 ℃加热30 min。

固相微萃取条件的固相微萃取和GC-MS分析：萃取头在气相色谱仪入口处250 ℃老化30 min。GC-MS参数设置完成后，将萃取头插入样品瓶中，在60 ℃下吸附30 min，然后将萃取头拔出并置于在220 ℃下解吸5 min，启动气质联用仪采集数据。

色谱条件：DB-5色谱柱(30 m×0.25 mm×2.5 μm)；载气He，流速1 mL/min；不分流模式进样，进样时间1 min，恒流1 mL/min；入口温度和传输线温度均为220 ℃；程序升温：起始柱温50 ℃，以5 ℃/min升至200 ℃，保留5 min，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持2 min。

质谱条件(MS)：离子源，电子轰击源EI；电子能量70 eV；离子源温度200 ℃；扫描质量范围45～450 u。

GC-MS数据分析：NIST和WILLEY文库用于化合物的计算机化定性测定，文库中相似性<80(最大100)的组分被鉴定为未鉴定的，通过峰面积归一化方法[15]确定每种组分的相对面积百分比。

1.3.5 电子鼻测定

参照刘树萍等[16]的方法进行测定。

1.4 数据处理

试验数据采用IBM SPSS Statistics 25软件进行分析，采用Microsoft Excel 2016软件制图。

2 结果与分析

2.1 烹调方法对牛肉烹饪损失和剪切力的影响

烹饪损失是指烹饪过程中随着时间流逝食物中水分和可溶性物质的损失[17]，而嫩度是检测肉品物理性状，构成肉品品质的重要指标。F样品烹饪损失最大28.76%，FSV样品的烹饪损失最小19%，且SVF和FSV样品烹饪损失率均小于F样品(P<0.05)(图1)。加热过程中热诱导致使肌肉中肌球蛋白和肌动蛋白发生变性，肌肉浆液从肌纤维中挤出，肌肉中水分流出，导致原料失水[18]。由于SVF和FSV加热过程中，样品均有包装袋密封，形成的物理屏障有效地保护样品水分流失，所以烹饪损失较F样品少。肉类在烹饪过程中水分的损失分为2个阶段：45～60 ℃，肉的收缩主要垂直于纤维；60～90 ℃，肉的收缩与纤维平行[19]，烹饪损失随着温度升高而增大[4]。本研究中F和SVF加热方式均在温度为180 ℃油温中煎制，尽管F有热电偶监控样品中心温度，SVF油煎的时间只有30 s，停止油煎后热传递仍在继续，导致样品中心温度高于56 ℃甚至更高，而FSV整个加热过程样品中心温度不高于56 ℃，所以F和SVF的烹饪损失多于FSV。

剪切力的大小直接反映肉制品的嫩度，本实验中传统煎制牛肉剪切力最大(52.32 N)，其次是SVF和FSV(P<0.05)(图1)，2种真空低温烹饪方式的剪切力均小于常规煎制牛肉，这与其他学者研究结果具有一致性[8, 16]。尽管有学者提出肉制品的剪切力与其中心温度显著性相关[20]，但本研究导致牛肉剪切力增大的原因应该与烹饪过程中水分流失有关。

图1 烹调方法对牛肉烹饪损失和剪切力的影响Fig.1 The effect of cooking methods on beef cooking loss and shear force注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.2 烹调方法对牛肉色泽的影响

色泽是评判肉制品品质的另一项指标。利用色差计模拟人眼对颜色的判断，以L*、a*和b*值进行定义：L*值代表亮度，a*值代表红绿轴上颜色的变化，b*代表蓝黄轴上颜色的变化。加热致使牛肉蛋白质逐渐变性，从而引起牛肉表面及内部色泽的变化。如表1所示，F和SVF的L*值差异不大(P>0.05)，2种烹饪方式的L*值均大于FSV，由于2种方式的最后一步烹饪方式均为油煎的影响，表现出很好的亮度。a*值是评判牛肉色泽的一项重要指标，肌肉内部颜色越红，呈献给消费者的感官评价越好。本实验中a*值由大到小的顺序是FSV>SVF>F(P<0.05)，因为肌肉中血红蛋白和肌红蛋白因加热降解会形成灰褐色的色素[21]，中心温度不同会导致样品内部的颜色不同[22]，FSV的样品中心温度最低，内部颜色偏红、偏黄，在感官上更受人们喜爱，本研究结果与徐迅等[23]研究的结果一致。

表1 烹调方法对牛肉色泽的影响Table 1 The effect of cooking methods on beef color

2.3 烹调方法对牛肉挥发性风味物质的影响

风味是指人们通过感官产生的独特感觉，如气味和味道是鉴定动物肉种类的重要因素[24]。F样品挥发性风味物质有43种化合物，FSV样品有37种化合物，SVF样品有28种化合物(表2)。由图2可知，3种烹饪方式所产生的烯类物质最多且均超过了65%，尽管烯烃类物质对风味的贡献不大且所呈现的香气较弱或者无香气，却是杂环化合物的重要中间体，对于肉的风味形成有着重要的贡献[25]，3种烹饪方式的样品中右旋萜二烯(似鲜花的清淡香味[26])为主要挥发性风味物质的相对含量均超过25%(F:28.10%，SVF:37.75%，FSV:41.89%)。除烯类物质以外，烹饪后的牛肉中醛类化合物最多，醛类化合物可使肉的风味更加饱满且有层次感，其也正是反刍动物(在温和条件下)脂质衍生的挥发物[27]。3种烹饪方法中F样品中己醛含量最多，己醛呈现生的油脂和青草气味[25]，含量多会有酸败异味[28]，真空低温烹饪可以有效减少己醛产生。由于SVF和FSV均在无氧条件下进行长时间加热，不利于醛类物质的产生，这与CUI等[29]的实验结果一致。大部分醇类化合物含有令人愉快的香气，但正己醇为生牛肉肌肉中最丰富的挥发物。FSV的样品中检测出相对含量3.12%的正己醇，说明先煎制后低温真空烹饪不利于正己醇的挥发。酯类物质多有特殊气味，能够起到调味的作用，3种烹饪方式中F所产生的酯类化合物最多。本实验中真空低温烹饪牛肉中己醛含量少于传统烹饪牛肉含量的结果与RINALDI[8]一致。本实验样品均选取牛肉中心部位进行检测，未考虑F、FSV和SVF 3种方法美拉德反应产物情况。两段式烹饪FSV和SVF美拉德反应和Strecker降解是否有变化，有待进一步研究。

图2 烹调方法对牛肉挥发性风味物质的影响Fig.2 The effect of cooking methods on beef volatile flavor compounds

表2 烹调方法对牛肉挥发性风味物质的影响Table 2 The effect of cooking methods on beef volatile flavor compounds

2.4 烹调方法对牛肉风味的电子鼻主成分分析

电子鼻是一种精致的人造嗅觉器械，模仿动物鼻子的嗅觉功能，由气敏传感阵列、信号处理系统和模式识别系统三大部分组成[30]。如图3所示，主成分之和达97.1%(PC1贡献率为90.5%，PC2贡献率为6.6%)，表明2个主成分的总和可以更全面地表示样本的总体信息。FSV、SVF图像有部分重叠，说明2组气味相近，因为均采用真空长时间的低温加热牛肉，而F样品相对距离较远，因为采用了单一的油煎方式加热牛肉。可见传统煎制牛肉和2种SV牛肉风味还是具有差异性。同样，本实验未取牛肉表面样品，3种方式烹饪后，牛肉表面风味差异性有待进一步研究。

图3 烹调方法对牛肉挥发性风味物质的PCA图Fig.3 The PCA plot of cooking methods on beef volatile flavor compounds

3 小结

本文选择了五分熟牛肉作为研究对象，对比了传统油煎，先煎后真空低温烹饪和先真空低温烹饪后油煎3种烹饪方式对牛肉烹饪损失、剪切力、色泽、挥发性物质等方面的影响。由于有物理屏障的包裹和长时间低温加热，经真空低温烹饪的牛肉剪切力和烹饪损失均小于传统油煎牛肉。在色泽等方面，经真空低温烹饪的牛肉的红度均优于传统煎制牛肉，但亮度方面油煎和真空低温烹饪后油煎的牛肉表现较好。挥发性风味物质的种类方面，传统煎制有43种化合物，真空低温烹饪后油煎的样品有28种，油煎后真空低温烹饪样品有37种。经电子鼻分析3种烹饪方式的牛肉，主成分之和达97.1%，2种真空低温烹饪方式的牛肉风味接近，与传统油煎牛肉风味有差异。