卤制工艺对湘味卤牛肉品质和风味的影响

庾 坤 赵良忠 尹世鲜 刘斌斌 舒 敏

(1. 邵阳学院食品与化学工程学院，湖南 邵阳 422000；2. 豆制品加工与安全控制湖南省重点实验室，湖南 邵阳 422000；3. 劲仔食品集团股份有限公司，湖南 岳阳 414000)

湘味卤牛肉是中国卤菜之都武冈地区的一种传统酱卤肉制品，其卤汁采用20多种药食同源的原料与牛大骨熬制，预处理后的牛肉在卤汁中多次浸渍热卤[1]。目前企业多用传统卤制工艺，存在生产效率低(卤制时间4～6 h)、卤制技巧性强、科学性差、原辅料损失率高、香辛料特征成分挥发损失大等问题，限制了湘味卤牛肉产品工业化和标准化[2]。

现阶段，适用于湘味卤牛肉需浸渍热卤的特性而改良的卤制工艺主要有脉冲卤制、真空卤制、微压卤制等。其中，脉冲卤制通过真空、微压、冷卤、热卤交替实现快速卤制[3]。李海涛等[4]利用脉冲卤制设备将湘味休闲豆干卤制时长由8 h缩短至80 min。伍涛等[5]发现传统卤制的卤汁、豆干中的N(ε)羧甲基赖氨酸与N(ε)羧乙基赖氨酸含量均高于脉冲卤制，脉冲卤制有良好的安全性。顾思远[6]与高帮君[7]分别以牛肉与鸭腿肉为原料，对其真空低温卤制工艺进行研究，结果发现真空卤制可提高出品率，改善产品食用品质。郭昕等[8]发现，加压与常压相比可提高猪肉腌制速率，促进腌制液吸收。而目前不同卤制工艺对卤牛肉制品品质和风味变化影响的研究国内尚属于空白。

研究拟以牛腿肉为原料，对脉冲卤制、真空卤制、微压卤制与传统卤制在卤制过程中牛肉的感官品质、NaCl含量、质构特性、色差、烹煮损失率、微观结构、挥发性风味成分变化进行系统分析比较，旨在为湘味卤牛肉制品卤制工艺选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

广能牛腿肉、盐、酱油、卤料以及配料：湖南邵阳步步高超市；

基准NaCl、AgNO3、K2CrO4、C2OH14O4、乙醇、戊二醛、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

脉冲卤煮机：FYLZ-1型，北京康得利机械设备制造有限公司；

物性测定仪：LS-5型，美国AMETEK公司；

便携式色差仪：CR-400型，日本柯尼卡美能达公司；

扫描电镜：TESCAN MIRA4型，捷克泰思肯有限公司；

固相微萃取装置：57330-U型，德国Supelco公司；

气相色谱质谱联用仪：7890A-5975C型，美国Agilent公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

(1)脉冲卤制工艺流程：

新鲜牛肉→焯水(95 ℃，8 min)→切块定型(2.5 cm×3.0 cm×4.0 cm)→放入卤制罐→吸入热卤汁→真空卤制(-50 kPa，80 ℃，19 min)→回收热卤汁→吸入冷卤汁→真空冷却(-50 kPa，15 ℃，4 min)→回收冷卤汁→吸入热卤汁→微压卤制(50 kPa，95 ℃，19 min)→循环该过程→产品

(2)真空、微压、传统卤制工艺流程：

新鲜牛肉→焯水(95 ℃，8 min)→切块定型(2.5 cm×3.0 cm×4.0 cm)→放入卤制罐→吸入热卤汁→真空卤制(-50 kPa，80 ℃)/微压卤制(50 kPa，95 ℃)/传统卤制(常压，95 ℃)→产品

真空卤制、微压卤制、传统卤制，每30 min取样测相关指标，脉冲卤制根据工艺特性每23 min取样测相关指标。

1.2.2 水分测定 按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》执行。

1.2.3 盐度(氯化物)测定 按GB 5009.44—2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》执行。

1.2.4 质构测定 参照李海涛等[4]的方法。

1.2.5 色差测定 参照伍涛等[5]的方法。

1.2.6 烹煮损失率 参照Wang等[9]的方法，称取卤制前后牛肉的质量，按式(1)计算烹煮损失率。

(1)

式中：

c——烹煮损失率，%；

m1——卤制前牛肉质量，g；

m2——卤制后牛肉质量，g。

1.2.7 扫描电镜 参照闫晓晶[10]的方法稍作修改，将牛肉顺着肌纤维方向切成2 mm×2 mm×5 mm肉块，置于质量分数2.5%戊二醛中固定48 h后用0.1 mol/L磷酸盐缓冲液清洗，再用蒸馏水清洗，采用体积分数为25%，50%，70%，95%，100%乙醇梯度脱水1 h，共2次，再经冷冻干燥挥去溶剂，喷金，用TESCAN MIRA4型扫描电镜观察。

1.2.8 挥发性风味物质测定 参照苑冰冰[11]的方法稍作修改，对卤制后的牛肉进行挥发性风味物质测定。使用顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用法测定。

将牛肉切碎混匀后，称取2 g置于20 mL萃取瓶中，密封，置于85 ℃金属浴，磁力搅拌速度500 r/min，平衡20 min后，插入萃取针萃取30 min。萃取针使用前，在气质进样口活化20 min(250 ℃)。

GC条件：HP-5MS色谱柱(60 m×250 μm，0.25 μm)。进样口温度250 ℃，气质接口温度250 ℃，载气流速1.5 mL/min，分流比4∶1；升温程序：初始50 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升温到100 ℃保持2 min；4 ℃/min 升温到180 ℃保持3 min；5 ℃/min升温到250 ℃ 保持5 min。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度150 ℃；采用全扫描方式；质量扫描范围m/z35～550。

挥发性风味物质采用NIST 17质谱库检索匹配，采用峰面积归一化法进行相对定量。

1.2.9 相对气味活度(ROAV)值 参照张锦程等[12]的方法，按式(2)计算牛肉挥发性风味物质的ROAV值。风味物质阈值参照文献[13]。

(2)

式中：

Vi——ROAV值；

Ci——牛肉某一风味物质相对含量，%；

Cmax——牛肉风味物质中贡献最大物质的相对含量，%；

Ti——该风味物质的香气阈值；

Tmax——牛肉风味物质中贡献最大物质的的香气阈值。

牛肉中所有挥发性风味物质ROAV值≤100，某物质ROAV值越大，则该物质对整体风味贡献度越大。ROAV值≥1的为关键风味物质，0.01≤ROAV值≤1.00为修饰风味物质，ROAV值<0.01为潜在风味物质。

1.2.10 感官品质 参照GB 2726—2016标准采用百分制制定评分细则，根据评分细则对卤牛肉进行感官评分，感官评分细则见表1。

表1 卤牛肉感官评分标准表Table 1 Sensory scoring standard of stewed beef

1.3 数据处理与分析

使用SPSS 25进行数据显著性分析、Origin 2018对数据进行绘图处理。

2 结果与分析

2.1 对牛肉的NaCl含量与感官评分的影响

由图1可知，各卤制工艺牛肉中的NaCl含量随卤制时间延长，逐渐增长(P<0.05)，在3 h时，脉冲卤制NaCl含量最高，说明其NaCl传质速率最快；感官评分在一定时间内，随NaCl含量增加而增加，当NaCl含量接近0.94 g/100 g时，因口感偏咸，感官评分降低；脉冲、真空、微压、传统卤制分别在2.7，3.0，3.0，4.0 h时，感官评分达至最高，分别为89.6，85.2，86.1，83.6分，其中，脉冲卤制产品感官评分最高，达到最高感官评分所需时间最短，与卤牛肉中NaCl含量的变化规律一致。原因可能是，卤制过程中，NaCl依靠卤汁和牛肉之间NaCl浓度差产生传质动力[14]，但传质驱动力受卤制温度、压力、牛肉微观结构、蛋白质变性程度、水分迁移等影响[15]。脉冲卤制通过真空和微压交替，使卤制环境呈现高压与低压周期性循环，产生流体动力学、机械变形和毛细管力等作用，促进卤汁吸收和NaCl传质[16-17]。真空卤制通过降低卤制压力，使牛肉向外疏张，增加肌纤维束之间的间隙，减小传质阻力，利于NaCl传质[18]。微压卤制通过增加卤制压力而增加细胞膜渗透性与分子运动速度[19]，协迫卤汁快速渗入牛肉内部，加快NaCl传质。传统卤制仅由温度与浓度产生传质驱动力，经长时间卤制后，蛋白质降解堵住肌纤维束间隙，增加传质阻力，NaCl传质最慢，所需卤制时间最长。

小写字母不同表示同种工艺不同时间点差异显著(P<0.05)图1 卤制工艺对牛肉的NaCl含量与感官评分的影响Figure 1 Effects of different marinated processes on NaCl content and sensory scores of beef

2.2 对牛肉质构特性的影响

由图2可知，真空卤制、微压卤制、传统卤制牛肉的咀嚼性、硬度、弹性在1.5 h前显著增加，随后降低，脉冲卤制在1.9 h前显著增加，随后降低(P<0.05)。这与赵家艺等[20]的研究结果相似。在最高感官评分时，脉冲卤制牛肉的咀嚼性、硬度、弹性显著高于另外3种卤制工艺(P<0.05)。原因可能是，卤制前期维持肌肉组织内部结构的氢键、疏水键等被打断，蛋白质高级结构被破坏，肌球蛋白变性收缩，肌肉间水分流失，导致肌纤维收缩，使得牛肉硬度上升，咀嚼性增加，热溶性胶原蛋白变性成为凝胶，弹性上升[21]。随卤制时间延长，肌纤维结构遭到破坏，肌丝结构弱化，胶原蛋白凝胶交联降低，逐渐溶出[22]，使得牛肉嚼性、硬度、弹性下降。但质构特性适当降低，可使牛肉软糯，有助于感官品质提升，而脉冲卤制，因卤制时间短，且结合冷却阶段，在最佳感官评分时，肌纤维结构、胶原蛋白凝胶等不会被过度破坏，质构特性能适当降低但不被过度破坏，而优于另外3种工艺；传统卤制与微压卤制则因卤制温度较高，牛肉结构破坏严重，质构特性较差。

小写字母不同表示同种工艺不同时间点差异显著(P<0.05)图2 卤制工艺对牛肉质构特性与感官评分的影响Figure 2 Effects of different marinated processes on texture characteristics of beef

2.3 对牛肉色差的影响

由图3可知，随卤制时间延长，各卤制工艺牛肉L*值均显著降低(P<0.05)，与丁波等[23]研究结果相似。在最高感官评分时，脉冲卤制L*值(22.87)与传统卤制L*值(22.42)接近，且低于真空卤制与微压卤制L*值，说明脉冲卤制2.7 h可与传统卤制4 h的效果接近。4种工艺牛肉的a*值先增大后降低，原因可能是卤制前期，卤汁中色素少量吸附于牛肉表面，以及牛肉中肌红蛋白转化为亮红色的氧合肌红蛋白[24]，使牛肉表面向红色偏移，a*值增大；随卤制时间延长，卤汁不断向牛肉中渗透，氧合肌红蛋白逐渐氧化为褐色的高铁肌红蛋白，a*值降低。而b*值先增大后降低，说明卤制过程中，随着牛肉内部汁液流出，卤汁不断渗入，牛肉表面由逐渐黄色向蓝色偏移，颜色不断加深。

小写字母不同表示同种工艺不同时间点差异显著(P<0.05)图3 卤制工艺对牛肉色差的影响Figure 3 Influence of different marinated processes on color difference of beef

2.4 对牛肉烹煮损失率的影响

由图4可知，牛肉在各卤制工艺卤制过程中，烹煮损失率随卤制时间延长逐渐增加。在最高感官评分时，脉冲卤制与真空卤制烹煮损失率分别为23.12%，22.86%，显著低于微压卤制与传统卤制(P<0.05)，其得率相对较高。原因可能是，卤制过程中，牛肉有水分流失、脂肪熔化、蛋白质溶解、肌肉碎解等现象，其中水分流失是烹煮损失率增大的主要因素。卤制加热时，蛋白质受热变性，水溶性蛋白溶解[25]，肌原纤维蛋白变性收缩，引起肌束收缩，导致细胞受挤压，细胞膜破损，水分流出；同时导致肌动蛋白、肌球蛋白结构疏张，疏水基团暴露，肌肉保水性进一步降低[26]。而蛋白质变性速率与温度呈正比，温度越高水分损失越快，所以脉冲卤制与真空卤制烹煮损失率低于另外2种工艺，与彭子宁[22]的结果相似。

小写字母不同表示同种工艺不同时间点差异显著(P<0.05)图4 卤制工艺对牛肉蒸煮损失率的影响Figure 4 Effect of different marinated processes on cooking loss rate of beef

2.5 对牛肉微观结构的影响

图5为各卤制工艺及焯水后的牛肉(空白对照)放大200倍与1万倍下的微观结构。由图5(a)可知，脉冲卤制工艺的牛肉肌纤维束完整度最接近空白对照组，肌纤维束轮廓较完整，肌纤维束之间间隙保留较好，微压卤制和传统卤制由于卤制温度高，肌纤维束破坏严重，肌原纤维出现小片化，传统卤制肌纤维束还出现了团块结构裂解现象，与陈美玉[27]的研究结果相似。由图5(b)可知，从空白对照到传统卤制，牛肉肌纤维表面平整度逐渐降低，小型碎片化结构逐渐增多，表面间隙逐渐减少被小型碎片化结构掩盖，而脉冲卤制破坏程度较低，使得牛肉质构特性优于其他工艺，烹饪损失率更低，卤汁渗透更快，传统卤制肌纤维表面破坏最严重，导致质构特性显著劣于其他工艺，卤汁渗透最慢。

图5 卤制工艺牛肉的微观结构Figure 5 Microstructure of beef with different marinated processes

2.6 对牛肉中挥发性风味成分的影响

由表2可知，脉冲、真空、微压、传统卤制工艺的牛肉，分别检出62，59，68，71种物质，分别累计占峰总面积的95.83%，88.17%，94.76%，89.56%。其中，微压卤制与传统卤制多出物质主要是烷烃类物质，这些物质阈值高，对风味影响小。

表2 卤制工艺牛肉中挥发性成分的种类和相对含量Table 2 Types and relative contents of volatile components in beef prepared by different marinated processes

由表3可知，脉冲卤制与真空卤制ROAV值最高4种物质均为桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛、草蒿脑，其ROAV值分别为100.00，67.89，29.48，10.10与100.00，52.16，22.36，9.61。微压卤制ROAV值最高4种物质为桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛、桉叶油素，其ROAV值分别为100.00，70.14，35.29，13.85。传统卤制ROAV值最高4种物质为桂酸乙酯、丁香酚、辛醛、月桂醛，其ROAV值分别为100.00，96.56，10.17，8.61。因此，认定桂酸乙酯、丁香酚、月桂醛3种物质为湘味卤制特征风味物质，其在脉冲、真空、微压、传统卤制中相对含量分别为0.70%，7.92%，3.68%；0.85%，7.39%，3.39%；0.58%，6.78%，3.65%；0.43%，6.99%，0.66%。显然，脉冲卤制与真空卤制在特征风味物质相对含量上更高，原因可能是高温环境中特征风味物质易挥发。

表3 卤制工艺牛肉中挥发性成分的组成及相对含量†Table 3 Composition and relative content of volatile components in beef with different marinated processes

续表3

续表3

醇类物质主要由脂肪氧化分解产生的饱和醇类和来自香辛料中的不饱和醇类组成，对卤肉制品风味有贡献的是具有果味的不饱和醇类。其中芳樟醇和桉叶油素被认为是醇类物质中重要风味活性物质[28]，这两种物质相对含量上微压卤制>真空卤制>脉冲卤制>传统卤制。

醛类、酮类物质阈值低，是肉香味的特征化合物，由肉类脂肪与氨基酸氧化降解、香辛料风味物质溶出产生，使卤肉制品整体风味浓郁、协调[29]。3-羟基-2-丁酮是酮类物质中重要风味贡献物质，脉冲卤制仅检出其前体物质2，3-丁二酮，可能是因为美拉德反应程度较低。在月桂醛、大茴香醛、肉桂醛、小茴香酮等物质相对含量上脉冲卤制>真空卤制>微压卤制>传统卤制，这些物质主要来源于香辛料，对卤肉制品卤味形成有十分重要的影响[30]，说明脉冲卤制不仅可加快NaCl传质，还利于香辛料特征成分保留。

酯类物质相对含量较少，易挥发，具有风味叠加效应，促进卤肉制品整体风味协调，湘味特征风味物质桂酸乙酯相对含量上真空卤制>脉冲卤制>微压卤制>传统卤制。

酚类和醚类物质主要来源于香辛料，对酱卤肉制品香味贡献具有较大作用，其中丁香和小茴香的特征风味物质丁香酚与草蒿脑相对含量上真空卤制与脉冲卤制较高，这两种物质可增加卤牛肉风味层次感[31]。

烯烃类物质阈值较低，易氧化分解，生成含羰基类、醇类或低分子烃类风味成分[32]，是肉制品风味成分之一，脉冲卤制在柠檬烯相对含量上较其他工艺高。饱和烷烃类物质阈值较高，对风味贡献小，合成杂环化合物后具有致癌性[33]。传统卤制由于高温长时间卤制，饱和烷烃类物质相对含量与种类高于另外3种工艺。

综上，在香辛料特征风味物质上，真空卤制与脉冲卤制相对含量较高，湘味卤制特征风味物质上脉冲卤制相对含量最高。

3 结论

通过对脉冲卤制、真空卤制、微压卤制与传统卤制过程中的湘味卤牛肉品质和风味变化研究可知，脉冲卤制最适合湘味牛肉生产，其NaCl传质与色差L*值变化最快，卤制所需的时间最短，产品的感官评分最高，质构特性良好，产品肌肉纤维保留完整，香料风味成分保留率高，生产时间短，肌纤维间隙最完整，产品复原度高；真空卤制与微压卤制也可用于湘味牛肉生产，但在最高感官评分点时，二者质构特性低于脉冲卤制；烹煮损失率真空卤制低于脉冲卤制低于微压卤制；微观结构被破坏程度高于脉冲卤制；湘味卤制特征风味物质相对含量上低于脉冲卤制。而传统卤制在特征风味物质相对含量、质构特性、烹煮损失率、NaCl传质均劣于另外3种工艺。脉冲卤制用于湘味卤牛肉生产中，能有效改善传统卤制弊端，提升卤制效率与食用品质，降低特征风味物质挥发与卤制原辅料损失，提高出品率。