瞿丞，賀稚非,2，王兆明，劉超，李洪軍,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

腌制是一種常見(jiàn)的肉制品加工與保藏方式，主要是指用食鹽或以食鹽為主，并添加香辛料等腌制輔料處理肉制品的過(guò)程[1]。常見(jiàn)的腌制方法包括干腌法、濕腌法、混合腌制法和鹽水注射法等。腌制不僅可以賦予肉制品獨(dú)特的風(fēng)味，還能在一定程度上抑制微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)肉制品的保質(zhì)期[2]。肉制品腌制過(guò)程的傳質(zhì)主要包括NaCl擴(kuò)散、水分滲透以及少量蛋白質(zhì)和脂肪的溶解變化[3]。

風(fēng)雞是經(jīng)過(guò)選料、腌制和風(fēng)干等加工工藝制作而成的傳統(tǒng)腌臘肉制品，具有獨(dú)特的風(fēng)味，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)，但目前風(fēng)雞的加工主要采用傳統(tǒng)的手工作坊式生產(chǎn)，存在生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)不規(guī)范化、產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊和產(chǎn)品具有季節(jié)性等問(wèn)題，限制了風(fēng)雞的發(fā)展與推廣。因此，研究風(fēng)雞腌制過(guò)程的滲透與擴(kuò)散規(guī)律，建立傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)于優(yōu)化風(fēng)雞的腌制工藝和改善風(fēng)雞的品質(zhì)具有重要意義。

目前關(guān)于食品腌制過(guò)程中的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)研究主要集中在肉制品方面，DU等[4]研究了鹽水鴨腌制過(guò)程中的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性；WANG等[5]對(duì)伊拉兔背部最長(zhǎng)肌在不同鹽濃度下的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究；何翠等[6]研究了反復(fù)凍融處理對(duì)兔肉的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)影響。郭麗媛等[7]研究了不同鹽濃度腌制豬肉過(guò)程中的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性。雞肉是我國(guó)第二大生產(chǎn)和消費(fèi)肉制品，僅次于豬肉，但關(guān)于雞肉腌制過(guò)程中傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)的研究卻相對(duì)較少。LENG等[8]研究了不同壓力條件下雞肉濕腌的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性；張晨曦等[9]研究了木瓜蛋白酶對(duì)雞肉腌制過(guò)程中傳質(zhì)速率的影響；而關(guān)于食鹽濃度對(duì)雞肉傳質(zhì)特性的影響卻很少見(jiàn)到。此外，大部分研究使用的腌制液均為鹽水溶液[5-9]，雜質(zhì)較少；而在實(shí)際的加工生產(chǎn)中，腌制液中通常含有較多的風(fēng)味物質(zhì)。此外，DU等[4]研究表明，腌制液中的懸浮物質(zhì)等可能會(huì)影響傳質(zhì)過(guò)程。因此，為了模擬實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程，本試驗(yàn)采用不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的香辛料熬煮液對(duì)雞肉進(jìn)行腌制，通過(guò)測(cè)定雞肉腌制過(guò)程中的質(zhì)量、水分和鹽分變化來(lái)研究其傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)特性，并建立模型預(yù)測(cè)風(fēng)雞濕腌過(guò)程中的滲透擴(kuò)散規(guī)律，優(yōu)化風(fēng)雞腌制工藝參數(shù)，擬為風(fēng)雞的生產(chǎn)加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞胸肉購(gòu)于湖南湘佳牧業(yè)股份有限公司，雞肉品種為三黃雞，平均重量為(203.78±5.78)g，平均厚度(從其最厚處測(cè))為(21.25±1.41)mm，平均水分含量72.18%±0.014%，平均鹽分含量0.081%±0.029%。香辛料和食鹽，重慶市北碚區(qū)天生麗街永輝超市；硝酸銀(分析純)，成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DGG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州普天儀器制造有限公司；C-LM3B型數(shù)顯式肌肉嫩度儀，北京天翔飛域儀器設(shè)備有限公司；LD3100-1型電子天平，沈陽(yáng)龍騰電子有限公司；BSA323S型電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；YW-2型無(wú)限壓縮儀，武漢智巖科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

1.3.1.1 香辛料的熬煮

丁香0.25%、畢卜0.75%、砂仁0.44%、八角1.25%、肉蔻0.44%、桂皮1%、白芷0.25%、花椒1.25%、干辣椒1.25%、小茴香0.44%，稱好的香辛料用紗布包扎，放入水中煮沸120 min，中途不斷加水恒定容積，并配制成食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、6%、9%、12%、15%的腌制液，冷卻后待用。

1.3.1.2 腌制與取樣

將冷凍的雞胸肉在4 ℃解凍24 h，洗凈后剔除多于的脂肪、結(jié)締組織和肌膜，使其表面平整，并稱重編號(hào)，將雞胸肉分為5組，按照1∶1.5(g∶mL)的肉液比加入食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、6%、9%、12%、15%的腌制液中，置于4 ℃下腌制72 h。分別在1、2、4、8、12、24、36、48、60、72 h進(jìn)行取樣，每個(gè)取樣點(diǎn)處測(cè)定的指標(biāo)均做3次平行。

1.3.2 分析測(cè)定

1.3.2.1 水分含量測(cè)定

參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》[10]。

1.3.2.2 NaCl含量測(cè)定

參照GB 5009.44—2016《食品中氯化物的測(cè)定》[11]。

1.3.2.3 質(zhì)量測(cè)定

用吸水紙將雞肉表面的水吸干，然后用電子天平進(jìn)行稱重。

1.3.2.4 剪切力測(cè)定

參照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1180—2006《肉嫩度的測(cè)定剪切力測(cè)定法》[12]并略作修改。將雞肉修整成6 cm×6 cm×2 cm的小塊，放入80 ℃的恒溫水浴鍋中加熱，待肉樣中心溫度達(dá)到70 ℃時(shí)取出，冷卻至室溫后沿著平行于肌纖維方向切割成1 cm×1 cm×3 cm的小塊，并用肌肉嫩度儀測(cè)定其剪切力。

1.3.2.5 保水性測(cè)定

蒸煮損失的測(cè)定參照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2793—2015《肉的食用品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)方法》[13]并略作修改。將雞肉沿平行于肌纖維方向切成2 cm×2 cm×3 cm的肉塊，并稱重編號(hào)，置于72 ℃的恒溫水浴鍋中至肉塊中心溫度達(dá)到70 ℃，取出冷卻至室溫后稱重計(jì)算蒸煮損失。

(1)

壓榨損失的測(cè)定參照張東等[14]的方法，稱取1 g左右絞碎的肉樣，用上、下各18片定性濾紙包裹，然后在無(wú)限壓縮儀上加壓20 kg，并保持5 min，稱重計(jì)算壓榨損失。

(2)

1.4 計(jì)算

1.4.1 雞肉質(zhì)量、水分和NaCl變化量計(jì)算

(3)

(4)

(5)

1.4.2 雞肉水相中NaCl含量計(jì)算

根據(jù)公式(6)[15-16]可以計(jì)算出雞肉水相中NaCl含量。

(6)

式中：ZNaCl，雞肉水相中的NaCl含量，%；Xw和XNaCl分別為雞肉的水分含量和NaCl含量，%。

1.4.3 物質(zhì)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型

公式(7)[3,15]是一個(gè)關(guān)于物質(zhì)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)模型，可以計(jì)算出總質(zhì)量變化量、水分變化量和NaCl變化量與腌制時(shí)間t的平方根之間的關(guān)系。

(7)

1.4.4 腌制平衡方程

(8)

1.4.5 有效擴(kuò)散系數(shù)(De)

公式(9)[17]是菲克第二定律關(guān)于一個(gè)半無(wú)限平板的公式，結(jié)合雞肉腌制過(guò)程中ZNaCl和yNaCl，可以計(jì)算出雞肉腌制過(guò)程中的有效擴(kuò)散系數(shù)De。

(10)

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)所測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、Duncan’s差異顯著性檢驗(yàn)、t-檢驗(yàn)和線性回歸分析，顯著性水平為P<0.05，并用Origin 9.0軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 食鹽濃度對(duì)雞肉濕腌過(guò)程中質(zhì)量變化量、水分變化量和NaCl變化量的影響

圖1 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉質(zhì)量變化Fig.1 Total weight changes of chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

圖2 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉水分含量變化Fig.2 Changes of water in chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

圖3 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉NaCl含量變化Fig.3 Changes of NaCl content in chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

圖4是水分變化量與NaCl變化量之和與質(zhì)量變化量的回歸曲線，結(jié)果顯示,水分變化量與NaCl變化量之和與質(zhì)量變化量呈現(xiàn)了良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2為0.983；說(shuō)明在腌制過(guò)程中，水分滲透和NaCl擴(kuò)散是引起雞肉質(zhì)量變化的最主要因素，而脂肪和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶解滲透不會(huì)對(duì)雞肉質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。這與郭麗媛等[7]研究結(jié)果類似。

圖4 水分和NaCl變化量之和與質(zhì)量變化量的回歸曲線Fig.4 Regression curve of the sum of the changes of water and NaCl concent and the total weight change

2.2 食鹽濃度對(duì)雞肉濕腌過(guò)程中剪切力與保水性的影響

嫩度是肉的主要食用品質(zhì)之一，而剪切力是對(duì)肉的嫩度進(jìn)行客觀評(píng)定最常用的指標(biāo)。由圖5可知，雞肉剪切力隨著腌制的進(jìn)行整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能是由于食鹽增加了蛋白質(zhì)的溶解度，使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，改變了肌原纖維蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)[21]。有研究表明[22-24]，肉的嫩度與蛋白質(zhì)含量相關(guān)，蛋白質(zhì)含量的增加使蛋白質(zhì)基質(zhì)密度增大，使肌纖維結(jié)構(gòu)更為平滑，引起肉的嫩度下降。在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的腌制液中，雞肉在腌制后期(60～72 h)的剪切力有所上升，這可能與蛋白質(zhì)的聚集變性有關(guān)[25]。

圖5 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉剪切力變化Fig.5 Changes of shear force in chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

蒸煮損失和壓榨損失都與肉制品的保水性有關(guān)，蒸煮損失主要反映肉制品在高溫加工過(guò)程中的持水力，而壓榨損失主要反映肉制品在遭受機(jī)械外力時(shí)所具有的持水力。由圖6和圖7可知，在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～12%的腌制液中，雞肉的蒸煮損失和壓榨損失隨著腌制時(shí)間的增加整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明雞肉的保水性增強(qiáng)。這可能是由于腌制過(guò)程中NaCl增強(qiáng)了雞肉水相中的離子強(qiáng)度，使雞肉中的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白從非溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)[1]。

圖6 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉蒸煮損失變化Fig.6 Changes of cooking loss in chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

此外，腌制過(guò)程會(huì)引起肌原纖維的溶脹，促進(jìn)了保水性的增強(qiáng)。這與張晨曦等[9]的研究結(jié)果相似。而在食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的腌制液中，雞肉的蒸煮損失和壓榨損失在腌制的后期(60～72 h)會(huì)有顯著上升，這可能是由于隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)，肌肉中高濃度的NaCl造成了蛋白質(zhì)的聚集和變性，蛋白質(zhì)之間的疏水相互作用增強(qiáng)[25]，降低了肌肉的持水力。

圖7 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉壓榨損失變化Fig.7 Changes of compression loss in chicken during wet-curing in different salt concentration marinade

2.3 運(yùn)用預(yù)測(cè)模型來(lái)描述雞肉質(zhì)量、水分和NaCl的變化

圖8 雞肉質(zhì)量變化與腌制時(shí)間平方根的回歸曲線Fig.8 Regression curve of total weight changes in chicken and square root time of curing time

圖9 雞肉水分含量變化與腌制時(shí)間平方根的回歸曲線Fig.9 Regression curve of the changes of water in chicken and square root time of curing time

圖10 雞肉NaCl含量變化與腌制時(shí)間平方根的回歸曲線Fig.10 Regression curve of the changes of NaCl concent in chicken and square root time of curing time

表1 雞肉總質(zhì)量、水分和NaCl變化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)值及其相關(guān)系數(shù)Table 1 Kinetic parameters for changes in total weight,and water and NaCl contents and fitting correlationcoefficients

2.4 表觀擴(kuò)散系數(shù)(De)的計(jì)算

圖11 不同食鹽濃度腌制液腌制過(guò)程中雞肉ZNaCl變化Fig.11 Changes of ZNaCl in chicken during wet- curing in different salt concentration marinade

圖12是不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)腌制液的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力與t0.5/l的回歸曲線；表2是腌制過(guò)程中傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

圖12 傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力與t0.5/l的回歸曲線Fig.12 Driving force (1-YNaCl) versus t0.5/l

表2 不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)腌制液腌制過(guò)程中的理論動(dòng)力學(xué)參數(shù)值Table 2 Kinetic parameters of different salt concentrationmarinade during chicken curing

食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%KDe/(10-10m2·s-1)R23-0.007 953.714 8550.900 456-0.082 733.858 5610.914 469-0.107 526.579 4100.930 5112-0.083 047.169 4720.919 3215-0.124 187.497 4420.940 68

由表2可知，表觀擴(kuò)散系數(shù)De隨著食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，這與現(xiàn)有的大部分研究類似[3-9]。有研究表明傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的產(chǎn)生主要依靠腌制液和肉制品之間的食鹽濃度差，且食鹽濃度差越大，傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力越大[26]；這可能是由于食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加引起腌制液的滲透壓增大，產(chǎn)生較大的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力，使De增大。此外，5種食鹽濃度的腌制液均具有較高的R2，說(shuō)明幾個(gè)方程的擬合度較高。

3 結(jié)論

不同食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的香辛料腌制液對(duì)雞肉腌制過(guò)程中的傳質(zhì)(質(zhì)量變化量、水分變化量和NaCl變化量)和傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)(k1、k2、De、K)影響顯著。在低食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的腌制液中，蛋白質(zhì)溶解度的增加和肌肉的溶脹現(xiàn)象，使雞肉的質(zhì)量變化量和水分變化量隨食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大；在高食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的腌制液中，蛋白質(zhì)的變性、肌肉收縮和滲透壓增大，導(dǎo)致雞肉的質(zhì)量變化量和水分變化量隨食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。腌制液的滲透壓與食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比，較高的滲透壓能提供較強(qiáng)的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于食用品質(zhì)而言，雞肉的剪切力、蒸煮損失和壓榨損失隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。5種食鹽濃度的傳質(zhì)預(yù)測(cè)模型均有較高的線性關(guān)系，可以用于預(yù)測(cè)雞肉濕腌過(guò)程中質(zhì)量、水分和鹽含量的變化。腌制液食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%時(shí)，雞肉的產(chǎn)量最高，水分含量、傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力和表觀擴(kuò)散系數(shù)De也較大，且腌制平衡時(shí)雞肉中NaCl含量也較為合適。此外，在腌制36～48 h后，ZNaCl基本達(dá)到平衡，雞肉的食用品質(zhì)也高。綜合考慮風(fēng)雞腌制工藝較為合適的食鹽添加量為9%，腌制時(shí)間為36～48 h。