曹葉萍 郇延軍 高 靜

(江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

豬肉脯是豬肉經腌制、烘烤的片狀肉制品，因食用方便、風味獨特、口感細膩、營養(yǎng)豐富、攜帶和食用方便等特點倍受青睞[1]。但目前豬肉脯普遍存在口感堅韌、彈性不夠、切片性能差、硬度大、易損傷牙齒等問題，其市場銷售也因此受到一定影響。

影響肉脯質構的因素有很多。從宏觀角度講，原料肉的組織形態(tài)、肥瘦比、水分含量等都存在很大影響[2]。從微觀角度講，膠原蛋白含量、蛋白質的變性程度、蛋白質的凝膠結構、不易流動水所占比例等則是重點考察因素。劉晶晶等[3]通過水浴加熱牛肉使其達到不同的中心溫度來探究膠原蛋白特性對嫩度的影響，結果發(fā)現，膠原蛋白含量以及可溶性膠原蛋白的溶解變性很大程度上影響了牛肉的嫩度。馬紀兵等[4]在研究風干牦牛肉加工過程中水分狀態(tài)變化及質構相關性分析中發(fā)現，牦牛肉在自然冷凍風干過程中不易流動水不斷向外擴散蒸發(fā)，引起牦牛肉肌纖維收縮和聚集，導致其質構特性發(fā)生變化。姜秀麗等[5]探討了烘干時間對豬肉脯水分分布與品質相關性，發(fā)現烘干時間對豬肉脯品質的影響主要是由肉中水分的遷移引起的。然而，目前針對豬肉脯烘烤過程中水分存在形式及蛋白變性程度對質構特性影響的研究尚未見報道。

本研究擬圍繞豬肉脯烘烤過程中水分分布及蛋白的變性情況來探討其與產品質構之間的相關性，研究了烘烤溫度對豬肉脯質構的影響，并結合氫質子低場核磁共振來測定豬肉脯烘烤過程中水分的分布及組成特點，利用傅立葉紅外光譜技術解析烘烤過程中肉蛋白變性情況，為傳統豬肉脯生產工藝的完善與質構改良提供新的思路。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

豬后腿肉、白砂糖、雞精、特級醬油、魚露：市售；

紅曲紅、乙基麥芽酚：食品級，市售。

質構分析儀：TA-XT plus型，英國 Stable Micro Systems公司；

低場核磁共振成像分析儀：MesoMR23-060V-I型，瑞士布魯克公司；

傅立葉紅外光譜儀：IS10型，美國Nicolet公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 豬肉脯基本配方 原料肉100 g，蔗糖20 g，復合磷酸鹽[焦磷酸鈉∶三聚磷酸鈉∶六偏磷酸鈉(質量比)=2∶1∶1]0.6 g，白胡椒粉0.348 g，特級醬油2 g，魚露2 g，雞精0.581 g，味精0.767 g，乙基麥芽酚0.1 g，紅曲紅0.023 g。

1.2.2 豬肉脯加工工藝

原料修整(去除可見脂肪)→切片(厚度約2 mm)→混料→腌制(4 ℃/0.5 h)→攤篩→烘干(55，60，65，70，80 ℃/5 h)→烤制(上下火均為220 ℃/1 min)→冷卻，真空包裝[6]

1.2.3 豬肉脯中水分含量測定 按GB 5009.3—2016中的恒溫干燥法執(zhí)行

1.2.4 低場核磁共振試驗 肉片烘烤至不同水分含量時，取出，放置室溫25 ℃后再稱取2 g肉脯樣品放入核磁管內進行核磁共振測定。試驗參數為：磁場強度(0.50±0.08) T，共振頻率20 MHz，采樣頻率100 kHz，采樣點數179 996，重復等待時間3 500 ms，重復累加次數32，回波時間0.6 ms。

1.2.5 質構測定 根據文獻[7]修改如下：將烤制完成的豬肉脯剪成長2 cm，寬1 cm的長方形，探頭使用P/35R，測試前速度1 mm/s，測試速度3 mm/s，測試后速度3 mm/s，壓縮比60%，觸發(fā)力5 g。

1.2.6 剪切力測定 根據文獻[8]修改如下：將豬肉脯切割成3 cm×2 cm的長方形，用于剪切力的測定。探頭使用A/CKB，測試前速度1 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度10 mm/s，壓縮比90%，觸發(fā)力5 g，測試模式壓縮。

1.2.7 傅立葉紅外光譜分析 使用傅立葉紅外光譜儀，通過KBr壓制盤法進行FTIR光譜測量。根據文獻[9]修改如下：收集每個烘烤至不同含水量肉脯的光譜，分辨率為4 cm-1，掃描64次，光譜掃描4 000～500 cm-1區(qū)域。用干燥氮氣連續(xù)吹掃該系統。使用解卷積、二階導數和曲線擬合來分析結果。

1.2.8 統計分析 采用Excel 97—2003及Origin 2016軟件繪圖，采用SPSS Statistics 19.0軟件對數據進行相關性及顯著性分析；紅外光譜高斯擬合使用PeakFitv 4.12軟件、Omnic軟件處理數據；每個試驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 烘烤溫度對豬肉脯質構的影響

2.1.1 干燥曲線 干燥曲線分為兩個階段，在干燥初期有個短暫的快速期，后期干燥速率下降變得緩慢。烘烤溫度越高，干燥所經歷的時間越短，因為高溫加速水分子的擴散，蛋白質發(fā)生凝聚，存儲水分的空間(肌原纖維內)變小，水分流出，使得干燥速率明顯增大[10]。55 ℃和60 ℃ 干燥所需要的時間差值大，而在60 ℃和65 ℃條件下干燥所花費的時間差值小，即同樣的溫度差，干燥結果卻相差很大，此現象與蛋白的變性有關，肌球蛋白在55～60 ℃時開始變性，膠原蛋白在60～65 ℃遇熱發(fā)生收縮，因此推測60～65 ℃是影響豬肉嫩度的關鍵熱處理溫度。

另外，從圖1可以看出，在烘烤溫度80 ℃條件下，干燥起始的30 min內，含水量直線下降，隨后曲線趨于平緩，含水量降低緩慢，這是因為起始階段溫度很高，表面水分快速脫除，但是隨著烘烤繼續(xù)，肉脯表皮內肌原纖維及結締組織收縮使得肉脯表面形成一層硬殼，不利于內部水分轉移至表面脫除，所以后期干燥速率降低。

圖1 烘烤溫度下豬肉脯的干燥曲線Figure 1 Drying curve of pork chop at different baking temperatures

2.1.2 烘烤溫度對豬肉脯剪切力的影響 由圖2可知，55 ℃ 烘烤組豬肉脯剪切力值最小，這是因為溫度越低，失水量越少。烘烤溫度升高至60 ℃時，剪切力增大，這與肌原纖維蛋白變性有關，主要是肌動球蛋白凝聚，導致肌肉保水性降低。烘烤溫度與剪切力不是正相關關系，這是由于溫度升高至65 ℃時，膠原蛋白發(fā)生溶解，可溶性增加并形成凝膠，提高了肉的嫩度[11]，與本試驗65 ℃烘烤組剪切力減小結果相符。溫度繼續(xù)升至70～80 ℃時，由膠原蛋白組成的肌內膜和肌束膜變性而引起的收縮導致剪切力的第二次增加，證實65 ℃是影響豬肉嫩度的關鍵加熱溫度。

2.1.3 烘烤溫度對豬肉脯質構的影響 通過質地多面剖析法(texture profile analysis，TPA)測量豬肉脯在不同烘烤溫度下質構特性的變化，結果見表1。硬度表示是物體變形所需要的力，硬度越小，肉質越軟[12]。由表1可知，烘烤溫度越低，硬度越小，這與含水量有關。李真[13]在研究熏馬肉干的制備時發(fā)現，含水量越大，硬度越小，其變化的趨勢與本研究結果一致。當溫度升高至65 ℃時，硬度又呈下降趨勢，這是因為此時膠原蛋白溶解發(fā)生凝膠化，提高了肉的嫩度。咀嚼性反映了從開始咀嚼肉脯到下咽的整個過程中消耗的熱值，它的數值越小說明肉脯質地越柔軟。從表1還可以看出，烘烤溫度為65 ℃時，其咀嚼值最小。另外，隨著烘烤溫度升高，豬肉脯內聚性呈顯著上升趨勢(P<0.05)，彈性和回復性均顯著減小(P<0.05)。

圖2 烘烤溫度對豬肉脯剪切力的影響Figure 2 Effect of different baking temperatures on shear strength of pork chop

表1 烘烤溫度對豬肉脯質構的影響?Table 1 Effect of different baking temperatures on the texture of pork mash

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

綜上所述，烘烤溫度對豬肉脯剪切力及質構影響顯著，其中65 ℃烘制的產品咀嚼性最低，剪切力值和硬度較小，適宜烘烤豬肉脯，以下試驗均在最佳烘烤溫度65 ℃ 條件下進行。

2.2 肉脯烘烤過程中水分變化

圖3為肉脯烘烤過程中含水量從65%降至18%的核磁共振圖譜，揭示了其水分分布及組成特點。試驗中發(fā)現樣品一般會出現3個峰，可以把豬肉脯的橫向弛豫時間分為3個部分：T21(1～10 ms)、T22(11～100 ms)和T23(100～1 000 ms)。其中T21表示與蛋白質結合緊密的水，即結合水。T22代表存在于肌原纖維內的水，即不易流動水。T23則是存在于肌原纖維外的水，即自由水[14]。

由表2可知，烘烤過程中，這3種狀態(tài)水分的弛豫時間都顯著降低。本研究中T21變化表明烘烤過程中水—蛋白相互作用的改變[15]。因為長時間的烘烤，促使蛋白發(fā)生變性和聚集，水分和蛋白中的質子實現了交換，從而影響了肉脯中結合水的橫向弛豫時間及峰面積。

從烘烤開始到含水量下降至18%時，A21變化無規(guī)律，烘至含水量35%時達到最大值，占總峰面積約2.27%。而A22逐漸降低，A22所占總峰面積從92.14%下降到了87.10%。A23總體呈下降趨勢，所占總峰面積3.14% 下降到了1.74%。因此，在整個烘烤過程中，不易流動水變化顯著，而結合水和自由水變化不顯著。

圖3 烘烤過程中T2弛豫分布Figure 3 T2 relaxation distribution during baking

2.3 烘烤過程中豬肉脯的質構特性變化

由圖4可知，肉脯在烘烤過程中硬度、內聚性、咀嚼性及剪切力都顯著增加(P<0.05)，而彈性和回復性則顯著下降(P<0.05)，其中硬度、咀嚼性和剪切力是消費者評價肉脯品質優(yōu)劣的重要指標[16]。本研究肉脯在烘烤過程中硬度最終達到了8 542.482 g 左右，增加了約6 915.856 g；咀嚼性最終達到了5 424.984 g 左右，增加了約4 601.510 g；剪切力最終達到了2 682.434 g 左右，增加了約1 684.092 g，三者均在35%～25%變化差異顯著(P<0.05)。

2.4 烘烤過程中豬肉脯蛋白二級結構變化

蛋白質的二級結構包括α-螺旋、β-折疊、β-轉角、無規(guī)卷曲等結構。不同的二級結構信息疊加在酰胺I帶上，而且酰胺I帶的二級導數譜圖保留吸收峰的積分面積[17]。通過對譜圖的曲線進行高斯擬合，確定各子峰與各二級結構的對應關系，再根據面積來計算每個二級結構所含的相對百分含量。譜帶處于1 600～1 642 cm-1的為β-折疊結構的特征吸收峰； 1 643～1 650 cm-1的對應無規(guī)卷曲結構；1 650～1 660 cm-1的對應α-螺旋；1 676～1 700 cm-1的為β-轉角。

圖5(a)～(g)中包含了在烘烤溫度65 ℃條件下，豬肉脯烘干至不同水分含量下的蛋白二級結構信息，其中含水量65%為對照組，揭示了從豬肉中提取的結締組織蛋白(膠原蛋白)的酰胺I帶中波數1 700～1 600 cm-1(圖中上部黑線)和高斯擬合曲線(圖中下部黑線)的ATR光譜圖。

表2 烘烤過程中肉脯弛豫時間及峰面積的變化?Table 2 Changes in relaxation time and peak area of meat emulsion during baking

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖4 肉脯烘烤過程中質構的變化Figure 4 Changes in texture during roasting of meat emulsion

由圖5和表3可以看出，與對照組相比，豬肉結締組織蛋白的二級結構均發(fā)生了變化：

(1) 隨著加熱時間的延長，α-螺旋結構含量顯著下降(P<0.05)，說明烘烤過程中的熱處理導致維持α-螺旋結構的氫鍵減弱，促進了蛋白質分子結構的展開，并且蛋白質的結構穩(wěn)定性下降。

圖5 豬肉肌原纖維蛋白和結締組織蛋白的酰胺I帶中波數1 700～1 580 cm-1和高斯擬合曲線的ATR光譜圖Figure 5 ATR spectra of wave number 1 700 to 1 580 cm-1 and Gaussian fitting curve in the amide I band of pork myofibrillar protein and connective tissue protein

(2) 對照樣品蛋白結構以β-折疊為主，占45.74%。當加熱時間延長，蛋白質變性程度增加，導致β-折疊結構含量降低，β-折疊的含量由45.74%下降到38.44%，這是由于長時間的熱處理導致通常處于自然狀態(tài)的蛋白質結構內部的疏水區(qū)域暴露所致。

(3)β-轉角含量和無規(guī)卷曲含量也顯著增加(P<0.05)，這是因為溫度引起的變性和聚集，使β-折疊結構很容易轉變成β-轉角結構。

2.5 烘烤過程中豬肉脯水分存在形式、蛋白二級結構與質構相關性分析

由表4得知：

(1) 肉脯含水量與硬度、內聚性、咀嚼性和剪切力呈極顯著負相關關系(P<0.01)，與彈性、回復性則呈極顯著正相關關系(P<0.01)，與賈艷華等[18]在探討軟烤扇貝質構與水分含量的相關性分析時得到的結果一致，水分含量越低，硬度、內聚性、回復性反而越大，而彈性、膠黏性及咀嚼性越小。

(2) 蛋白二級結構的4種變化與質構各指標呈極顯著相關關系(P<0.01)，與鄧麗等[11]在研究熱加工過程中鮑魚腹足蛋白間作用力及其質構特性中得到的結果一致。

(3) 不易流動水的弛豫時間和峰面積與質構各指標呈極顯著相關(P<0.01)，說明肉脯在烘烤過程中，不易流動水由水分通道不斷向外擴散至肉干表面的過程中，肌纖維橫向開始不斷地收縮，連接肌纖維的結締組織也因水分的散失產生皺縮，從而增加了其硬度、內聚性、咀嚼性及剪切力。與此同時，肌纖維縱向也發(fā)生收縮，因而降低了肉脯的彈性和回復性。崔宏博等[19]也認為蝦蒸制過程中不易流動水的變化與硬度變化相關性顯著，且與回復性呈顯著負相關。

3 結論

試驗探討了傳統豬肉脯加工過程中的質構變化規(guī)律，結果表明，烘烤溫度對豬肉脯剪切力及質構影響顯著，65 ℃是影響豬肉嫩度的關鍵熱處理溫度，烘制的產品咀嚼性最低，剪切力值和硬度較小，適宜烘烤豬肉脯；水分的流失和蛋白的變性是影響質構最主要的兩個因素，不易流動水含量越低，肉脯硬度、剪切力和咀嚼性越大，與馬紀兵[4]、姜秀麗[5]等的研究結果一致；蛋白變性程度越高，肉脯硬度、剪切力和咀嚼性越大。

表3 烘烤過程中肉脯蛋白二級結構的變化?Table 3 Changes in the secondary structure of meat emulsion protein during baking %

? 同列字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表4 各指標間的Pearson 相關系數?Table 4 Pearson correlation coefficient between indicators

? *表示相關性顯著(P<0.05)；**表示相關性極顯著(P<0.01)。

本試驗僅涉及豬肉脯加工過程中質構的變化規(guī)律，并未對其口感硬、難咀嚼等質構問題進行改善，因此有待進一步研究，其中不易流動水的損失可以依靠添加羥基醇，利用羥基與水分子以氫鍵的形式結合，達到一定的保水作用；其次可以通過添加蛋白酶降解肉脯中的蛋白，改善其質構。