磷酸盐对定量卤制酱牛肉水分分布和微观结构的影响

李 雪 张 耀 程文龙 刘光宪 王 丽

（江西省农业科学院农产品加工研究所，江西 南昌 330200）

酱卤牛肉是我国最典型的酱卤肉制品之一，因其具有较高的营养价值、独特的风味和诱人的酱色及补中益气、驱寒暖胃、提高人体免疫力的保健作用而深受消费者喜爱［1-2］。但酱卤牛肉在传统生产加工过程中存在营养流失严重、产品质量不稳定、反复卤煮产生有害物质等问题，造成产品口感粗糙、肉质老柴和企业经济效益下滑等不良影响［3］。

现代加工工艺的定量卤制技术是根据卤肉制品的品质要求，将原料肉与腌制液精确配比，在真空滚揉机内进行原料肉的定量卤制和调味，然后经过干燥和蒸汽蒸煮实现酱卤肉制品的定量卤制［4］。酱卤肉制品的保水力与其品质好坏息息相关。磷酸盐是肉制品加工业中广泛使用的保水剂，具有提高肉类pH 值、螯合金属离子、解离肌动球蛋白等作用［5］。目前，磷酸盐在肉制品中的研究主要集中在香肠和火腿等肉糜制品。赵改名等［6］研究了不同复合磷酸盐浓度对牛肉糜结构、水分分布和流变学特性的影响，发现复合磷酸盐浓度为0.2%时保水效果最显著，0.5%时牛肉糜蛋白质结构最为疏松。张建友等［7］研究了复合磷酸盐对鲣鱼腌制过程中质量变化率、持水率、肌红蛋白质量分数等的影响。王鹏等［8］研究了不同磷酸盐用量对乳化肠储藏期间保水性和质构的影响。而有关不同磷酸盐添加量对现代加工技术的定量酱卤肉制品水分迁移规律和微观结构影响的研究较少。

因此，本研究以牛腱子肉为原料，采用可量化的定量卤制工艺，通过测定酱卤牛肉的蒸煮损失率、出品率、水分分布、质构和微观结构等指标，探究不同复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉水分迁移规律和微观结构的影响，旨在为磷酸盐在定量卤制酱卤肉制品中的正确添加以及酱卤肉制品的定量卤制技术产业化应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛腱子肉、食盐、白砂糖、料酒等均购于江西省南昌县莲塘镇澄湖西路华润万家超市；八角、花椒、桂皮、香叶等香辛料购于江西省南昌市洪城大市场；复合磷酸盐（三聚磷酸钠24%、焦磷酸钠21%、六偏磷酸钠14%、磷酸三钠4%、焦磷酸二氢二钠3%），徐州添安食品添加剂有限公司；戊二醛、无水乙醇均为分析纯，广州西陇科学股份有限公司。

1.2 仪器与设备

HE53/02 水分测定仪，上海梅特勒-托利多仪器有限公司；NMI20-025V-I 核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司；TA-TX plus 型质构分析仪，英国Stable Micro System 公司；S-3400N 扫描电子显微镜，日本日立有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备 腌制液配方：3 000 mL纯净水中加入0.5%八角、0.3%陈皮、0.5%桂皮、0.5%小茴香、0.5%干辣椒、0.3%砂仁、0.3%香叶、0.5%花椒、0.3%草果、0.1%丁香、0.3%干姜、0.2%豆蔻、1.5%黄豆酱、0.5%香油、0.4%味精、5%盐、0.5%糖、1%老抽、1%生抽、2.5%料酒（以纯净水质量计），熬煮1 h，煮好的腌制液过50 目筛，晾凉，将其分为6 份，分别加入0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的复合磷酸盐（按肉重），搅拌溶解，备用［9］。

将新鲜牛腱子肉洗净，去除表面脂肪，用厨房纸吸干表面水分，切成5 cm×5 cm×5 cm 的肉块，称其质量为m1（g）。按肉块与腌制液比为10∶3 加入滚揉机中，滚揉20 min，停10 min，真空度0.06 MPa，滚揉温度4 ℃，总滚揉时间4 h。将滚揉结束的牛腱子平铺在鼓风干燥机中，85 ℃干燥40 min，每隔20 min 翻一次面，干燥成膜后，取出，称其质量m2（g）。然后将牛肉块平铺于蒸屉上，蒸煮1 h，待晾凉后称其质量m3（g），真空包装，放入4 ℃冰箱储藏。

1.3.2 蒸煮损失率和出品率测定

式中，m1为牛腱子经过预处理后的质量，g；m2为蒸煮前的样品质量，g；m3为蒸煮后晾凉的样品质量，g。

1.3.3 水分含量测定 将制备好的牛肉样品用剪刀剪碎，置于HE53/02 水分测定仪的测量皿上，关上盖子，待水分蒸发结束，直接读取水分测定仪上的酱牛肉水分含量。

1.3.4 弛豫时间分析 称取3.00 g酱牛肉样品，将其轻轻塞入直径为25 mm 的核磁共振试管底部，将试管放入NMI20-025V-I核磁共振成像分析仪中，使用CPMG序列测定酱牛肉的弛豫时间，设置参数如下：共振频率19 MHz，磁体温度32 ℃，重复采样等待时间（waiting time，TW）=5 000 ms，重复扫描次数（number of scans，NS）=16，使用纽迈核磁共振分析软件Ver 4.0 对弛豫时间进行反演。

1.3.5 质构测定 将牛肉块用小刀修整成2 cm×2 cm×2 cm 的正方体，选用P36 探头，用质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式测定牛肉块的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性。具体设置参数如下：测定前探头速率为2.00 mm·s-1，测定时探头速率为1.00 mm·s-1，测定后探头速率为1.00 mm·s-1，触发力为5.0 g，测定距离为5.00 mm，探头2 次间隔时间为3.00 s，每个样品测量4次。

1.3.6 扫描电镜分析 将牛肉切成大约0.3 cm×0.3 cm×0.3 cm 的牛肉粒，用2.5%戊二醇将牛肉粒在4 ℃固定24 h，再分别用30%、50%、70%、80%、90%乙醇溶液梯度脱水15 min，最后用100%乙醇脱水3 次，置于冷冻干燥机中冻干，喷金，扫描电镜观察并拍照［10］。

1.4 数据处理与统计分析

采用SPSS 17.0 软件进行方差分析和显著性检验，Origin 9.0软件进行绘图，所有测定结果以平均值±标准差表示，P＜0.05表示存在显著性差异。

2 结果与分析

2.1 出品率和蒸煮损失率分析

由图1可知，随着复合磷酸盐添加量的增加，酱牛肉的蒸煮损失率逐渐下降，当复合磷酸盐浓度为0.4%时，蒸煮损失率降至最低，为39.50%；出品率随着复合磷酸盐含量的增加而逐渐上升，最高上升至70.39%，比未添加磷酸盐的酱牛肉提高了6.72个百分点。但当复合磷酸盐浓度大于0.4%时，蒸煮损失率和出品率均无显著差异。

图1 复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉出品率和蒸煮损失率的影响Fig.1 Effects of compound phosphate on the yield and cooking loss rate of quantitatively marinated sauce beef

2.2 水分含量分析

由图2 可知，定量卤制酱牛肉中的水分含量随着复合磷酸盐添加量的增加而增加，当复合磷酸盐添加量为0.4%时，酱卤牛肉的水分含量达到最高，为66.65%，比未添加复合磷酸盐的酱牛肉高6.18 个百分点。说明复合磷酸盐能有效加强蛋白质与水的结合能力，使水分牢牢留在肌纤维内部［11］。而当复合磷酸盐添加量大于0.4%时，样品中的水分含量变化不显著。

图2 复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉水分含量的影响Fig.2 Effects of compound phosphate on moisture content of quantitatively marinated sauce beef

2.3 弛豫时间分析

酱牛肉中水的核磁共振横向弛豫时间可以分为三种状态水分群，分别是结合水（T21）、不易流动水（T22）和自由水（T23）［12］，可用来表征定量卤制酱牛肉中的水分结合状态和自由移动程度。P21、P22、P23分别表示弛豫时间T21、T22、T23的弛豫峰面积百分比，其变化可以表征经不同浓度复合磷酸盐处理的酱牛肉中不同状态水分的含量变化情况和各种状态水分的转移情况［13-14］。由表1可知，随着复合磷酸盐添加量的升高，酱牛肉T21呈下降趋势，P21变化不显著（P＞0.05），说明结合水的逃逸能力下降，流动性差，与其他两种水分转换的可能性小［15］。复合磷酸盐的加入会导致定量卤制酱牛肉的T22缩短，P22增加。此外，对比酱牛肉中的P21、P22、P23，发现P22是3 种水分形态中含量最高的组分，说明不易流动水是酱牛肉中3种水分的主要存在形态。当添加量为0.4%和0.5%时，不易流动水的弛豫峰面积百分比分别升至80.64%和81.47%，分别比对照组升高了20.67和21.50个百分点，这与蒸煮损失率和出品率的结果相吻合，且与刘彤彤［16］的研究结果一致。

表1 不同复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉水分分布的影响Table 1 Effects of compound phosphate on moisture distribution of quantitatively marinated sauce beef

2.4 质构分析

由表2可知，复合磷酸盐的添加可使酱牛肉的硬度和咀嚼性逐渐降低，弹性和内聚性逐渐增加。与未添加磷酸盐的对照组相比，0.4%复合磷酸盐添加量的酱牛肉硬度和咀嚼性分别降低了45.40%和29.60%，且0.4%和0.5%添加组各指标均无显著差异（P＞0.05），说明复合磷酸盐的添加能有效增加酱牛肉的硬度。

表2 复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉质构的影响Table 2 Effects of compound phosphate on texture properties of quantitatively marinated sauce beef

2.5 扫描电镜分析

酱牛肉微观结构的变化与其质构、蒸煮损失、出品率和水分含量变化密切相关［17］。图3 为放大500 倍的定量卤制酱牛肉扫描电镜图。与未加复合磷酸盐的样品相比，添加复合磷酸盐样品的肌纤维组织表面更加平坦且致密，而不添加复合磷酸盐的酱牛肉表面粗糙且凹凸不平，这与刘广娟等［18］的研究结果一致。

图3 复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉微观结构的影响Fig.3 Effects of compound phosphate on microstructure of quantitatively marinated sauce beef

3 讨论

蒸煮损失率和出品率是影响牛肉制品经济成本和适口性的重要指标［19］。本试验结果显示，复合磷酸盐的加入会导致酱牛肉的出品率增加和蒸煮损失率下降，这可能是由于复合磷酸盐具有提高酱牛肉pH 值和离子强度的作用，同时还能与酱牛肉中的金属离子螯合，这些作用导致酱牛肉中的肌动球蛋白解离，并提高了酱牛肉中蛋白质与水的结合能力，从而减少了酱牛肉在蒸煮过程中的水分损失，增加了出品率［20］。

酱牛肉中的水分含量是影响肉制品出品率、嫩度和货架期的重要指标。本研究结果显示，随着复合磷酸盐添加量的增加，定量卤制酱牛肉的含水量逐渐升高，但当复合磷酸盐含量大于0.4%时，酱牛肉的水分含量变化不显著，这与出品率和蒸煮损失率的数据吻合。Wang 等［21］研究发现，当添加质量分数为0.4%的磷酸盐时，预冻猪肉、陈年猪肉和冷冻猪肉出品率达到最大。赵改名等［22］研究了复合磷酸盐对牛肉糜保水性的影响，发现复合磷酸盐添加量为0.3%时，牛肉糜的含水量达到最大，与本试验的结果不一致，这可能是由于试验所用原料不同。刘学军等［23］研究发现，焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的质量分数分别为0.25%、0.29%和0.13%时，鸭胸肉的保水率达到32.51%。

肉制品中的水分分布状态和流动性情况可以用低场核磁（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）共振来确定［24-25］。本试验结果显示，定量卤制酱牛肉内部的不易流动水含量最高，同时复合磷酸盐的添加会使肌肉中水分的逃逸能力下降，肌肉纤维与结合水和不易流动水的结合能力均提高。李龙祥等［26］研究也发现，随着复合磷酸盐含量的增加，调理重组牛肉中的不易流动水和结合水与肌肉纤维蛋白的结合能力明显增强。赵改名等［6］发现复合磷酸盐的添加可以缩短牛肉糜的T21和T22，说明结合水和不易流动水的流动性降低，牛肉糜的保水性增强，与本试验研究结果一致。这可能是由于磷酸盐的添加提高了牛肉蛋白的离子强度，减少了金属离子与水的结合，导致牛肉蛋白与水的结合能力提高。

质构分析被广泛用于测量半固体和固体食品的机械特征，质构的变化与酱牛肉水分状态和变化情况息息相关［27-28］。本试验研究结果显示，随着磷酸盐含量的增加，定量卤制酱牛肉的硬度和咀嚼性逐渐下降，同时弹性和内聚性逐渐增加。这一方面可能是由于复合磷酸盐能够将牛肉中的肌动球蛋白分解成肌动蛋白和肌球蛋白，破坏了酱牛肉中的蛋白结构，使蛋白结构松散，降低了牛肉的硬度和咀嚼性［29-30］。另一方面可能是复合磷酸盐可以螯合酱牛肉中的金属离子，使酱牛肉中的蛋白质更易与水结合，提高了酱牛肉的水分含量，从而使其硬度降低，嫩度和弹性增加［31］。此外，定量卤制酱牛肉的微观结构随着复合磷酸盐的添加而变得更加致密、平坦。结合酱牛肉的出品率、蒸煮损失率、水分分布状态和质构指标可知，平坦光滑且致密均匀的酱牛肉肌纤维结构与酱牛肉中水分的保持、弹性和内聚性的增加密切相关［32］。

4 结论

本研究通过比较不同复合磷酸盐添加量对定量卤制酱牛肉水分分布和微观结构的影响，发现添加复合磷酸盐的酱牛肉样本的出品率和水分含量均高于对照组，硬度和咀嚼性均低于对照组，当复合磷酸盐添加量大于0.4%时，出品率和蒸煮损失率变化不显著。复合磷酸盐的添加会提高酱牛肉中水分与蛋白质的结合能力，使酱牛肉中的一部分自由水转化为不易流动水，且酱牛肉肌纤维变得更加致密且均匀。因此，添加0.4%的复合磷酸盐更有助于改善定量卤制酱牛肉制品的加工品质。