石 宇 鄧 力 謝 樂 余冰妍 廖小梅 蘇婕妤

(貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

西式火腿作為低溫肉制品火腿類主要代表，集西式低溫肉制加工特性與中式肉制品風(fēng)味于一體，具有廣闊的市場(chǎng)[1]9-10，其在國(guó)外尤其歐美等國(guó)家肉制品行業(yè)占主導(dǎo)地位，但在中國(guó)發(fā)展相對(duì)較晚，整體技術(shù)水平較低，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定。

目前，對(duì)西式火腿研究主要集中在配方、添加物對(duì)其品質(zhì)的影響[1]27-45[2-5]和加工過程中工藝優(yōu)化[6-8]，且加工工藝研究多集中在肉滾揉和腌制階段，煮制階段研究較少。馮憲超等[9]研究了射頻加熱和煮制加熱對(duì)西式火腿品質(zhì)和肌原纖維蛋白特性的影響，并未提出如何優(yōu)化傳統(tǒng)低溫煮制工藝。文獻(xiàn)[10-11]研究表明，煮制時(shí)間和溫度對(duì)肉樣剪切力有顯著影響，但目前對(duì)西式火腿低溫煮制時(shí)間和溫度并沒有科學(xué)的指導(dǎo)和理論的支持，工業(yè)加工主要停留在經(jīng)驗(yàn)階段，文獻(xiàn)資料[12-14]基本以煮制溫度為70～80 ℃下保持2～3 h為煮制終點(diǎn)。烹飪時(shí)間、溫度和烹飪方法是影響烹飪品質(zhì)最主要的因素[15]，不科學(xué)的加工工藝制得的西式火腿品質(zhì)不穩(wěn)定，重復(fù)性不高，無法指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)，為進(jìn)一步提高品質(zhì)降低成本，有必要對(duì)西式火腿煮制過程進(jìn)行工藝優(yōu)化。

Cox等[16]經(jīng)過大量感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)得出牛排烹飪過度比烹飪不足對(duì)顧客滿意度影響更大，Yeung等[17]在豇豆烹飪特性的研究中提出相同觀點(diǎn)，但對(duì)烹飪成熟與不足并未涉及科學(xué)合理的定位。隨后，鄧力提出了成熟值和過熱值概念[18]，為食品成熟與品質(zhì)控制提供了一種較為理想的評(píng)定方法，并指出過程傳遞—反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—食品品質(zhì)變化是烹飪的核心原理[19]。就熱力學(xué)而言，食品是不穩(wěn)定的。而根據(jù)食品品質(zhì)建立動(dòng)力學(xué)模型，能很好地反映食品在加熱過程中發(fā)生的變化，已有研究[20]表明，零級(jí)或一級(jí)動(dòng)力學(xué)可用于描述食品品質(zhì)，測(cè)定得到動(dòng)力學(xué)參數(shù)也可以應(yīng)用于食品加工過程工藝分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。目前已有肉類(豬肉、魚肉、雞肉)、蔬菜類(蒜薹、菠菜、竹筍)和水產(chǎn)類(蝦仁)等食品烹飪過程中品質(zhì)變化動(dòng)力學(xué)研究[21-25]。但針對(duì)西式火腿這種技術(shù)發(fā)展較晚的再制生食研究為空白，且因其組成成分和結(jié)構(gòu)的特殊性，煮制過程中西式火腿品質(zhì)變化是否符合動(dòng)力學(xué)規(guī)律未知，肉類加熱過程品質(zhì)變化動(dòng)力學(xué)參數(shù)無法直接引用。而西式火腿品質(zhì)，就消費(fèi)者而言，烹飪?nèi)馄奉伾珵闈M意度評(píng)定重要因素，肉的嫩度是要考慮的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一[26]。就企業(yè)而言，保證產(chǎn)品質(zhì)量的條件下提高含水率可極大的提高產(chǎn)品產(chǎn)出率。

本試驗(yàn)擬以西式熏煮火腿為對(duì)象，測(cè)定其品質(zhì)因子(顏色、剪切力和水分含量)在不同溫度煮制不同時(shí)間的變化趨勢(shì)，得到相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為西式熏煮火腿工業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

西式火腿：主配料均購(gòu)于貴陽(yáng)花溪合力超市，參考文獻(xiàn)[13]制作，主要經(jīng)歷原料修整切塊、腌制、斬拌、灌制等過程。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋：DK-92-Ⅱ型，天津市泰斯特儀器有限公司；

便攜式色差儀：HOPG2132型，深圳漢譜光彩科技有限公司；

數(shù)顯式肌肉嫩度儀：C-LM3B型，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院；

水分測(cè)定儀：MB90型，奧豪斯儀器(常州)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原材料處理 西式火腿制作過程保證低溫，以防影響肉品質(zhì)。將西式火腿最終樣品放置于-18 ℃冰箱中冷凍儲(chǔ)存，煮制前統(tǒng)一置于-4 ℃冰箱解凍8 h。煮制條件分別為70，73，76，80 ℃恒溫水浴；樣品顏色、水分含量、剪切力測(cè)定均從加熱開始的第15 min取樣，每隔10 min 取樣1次，直至105 min截止；樣品取出置于0 ℃冰水快速降溫以阻止西式火腿內(nèi)部傳熱形成的品質(zhì)變化。

1.2.2 顏色測(cè)定 參照Rubio等[27]的方法，樣品從冰水取出擦干，恢復(fù)至室溫后切片，使用便攜式色差儀選取3處表面顏色均勻無黑點(diǎn)部位進(jìn)行顏色測(cè)定。L*表示亮度值；a*在此處表示紅度值，選用標(biāo)準(zhǔn)白板為背景減少試驗(yàn)誤差。

1.2.3 剪切力測(cè)定 采用數(shù)顯式肌肉嫩度儀進(jìn)行西式火腿肉片嫩度測(cè)定。取顏色測(cè)定后西式火腿切片，取表面均勻平整的火腿片切割成1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm 長(zhǎng)方體狀，放置于載樣處，測(cè)量并記錄顯示的剪切力值[28]，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)定3次取均值。

1.2.4 水分含量測(cè)定 樣品的水分含量選用鹵素快速水分測(cè)定儀測(cè)定，各個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)定3次求均值，該指標(biāo)測(cè)定試驗(yàn)均采用同一儀器、相同質(zhì)量樣品以減小誤差。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 反應(yīng)級(jí)數(shù)確定 反應(yīng)級(jí)數(shù)是推測(cè)反應(yīng)機(jī)理的必要依據(jù)，主要確定方法有多種。本研究采用食品領(lǐng)域常用的積分法進(jìn)行計(jì)算。其中零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)積分式為：

CA=CA0-kt，

(1)

式中：

CA——反應(yīng)物A的濃度，具體單位根據(jù)實(shí)際測(cè)量物質(zhì)確定；

t——反應(yīng)時(shí)間，min；

k——反應(yīng)速度常數(shù)，具體單位根據(jù)實(shí)際測(cè)量物質(zhì)確定。

一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)積分式為：

lnCA=lnCA0-kt。

(2)

1.3.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 Arrhenius模型和z值模型為食品熱處理領(lǐng)域兩種常見模型。本文采用這兩個(gè)模型計(jì)算西式火腿煮制過程中品質(zhì)變化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)：D值、z值、反應(yīng)速率k及反應(yīng)活化能Ea值。西式火腿煮制過程中品質(zhì)變化屬于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)時(shí)，通過式(2)求出反應(yīng)速度常數(shù)k，并通過式(3)求出D值。

(3)

式中：

D——在特定溫度下，食品品質(zhì)變化一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需要的時(shí)間，min。

z值的計(jì)算公式為：

(4)

式中：

z——D值變化一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需要的溫度，℃。

Arrhenius模型中，Ea值的計(jì)算公式為：

(5)

式中：

R——理想氣體常數(shù)，8.314 J/(mol·K)；

T——溫度，K；

k0——指數(shù)前置因子；

Ea——活化能，kJ/mol。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 測(cè)定結(jié)果的分析主要采用Excel軟件，方法為最小二乘法，對(duì)西式火腿各品質(zhì)指標(biāo)的變化進(jìn)行線性和非線性擬合，分別得到相關(guān)系數(shù)R2，各指標(biāo)變化對(duì)一級(jí)反應(yīng)擬合的平均系數(shù)大于相對(duì)應(yīng)的零級(jí)反應(yīng)R2時(shí)，根據(jù)式(3)計(jì)算出各指標(biāo)不同溫度下的D值。根據(jù)式(4)、(5)進(jìn)行線性回歸分析求出相應(yīng)z值和Ea值。

2 結(jié)果與分析

2.1 顏色變化

烹飪?nèi)忸惍a(chǎn)品的顏色不僅可以反映食品成熟程度，而且可以提供食品質(zhì)量屬性的可靠信息，是消費(fèi)者對(duì)食品的第一印象，極大影響消費(fèi)者滿意度。由圖1可知，隨煮制時(shí)間的延長(zhǎng)，西式火腿L*、a*增加。L*值隨煮制時(shí)間延長(zhǎng)而增加主要是煮制過程汁液在肉表面的累積造成光反射的增強(qiáng)，而a*的變化與傳統(tǒng)豬里脊肉油浴過程變化趨勢(shì)相反，主要原因是西式火腿作為一種再制生食，為了增加銷量，提高感官品質(zhì)，在加工過程中會(huì)添加發(fā)色劑、護(hù)色劑等。

采用最小二乘法擬合西式火腿顏色變化。由表1可知，西式火腿在煮制過程中L*和a*的變化對(duì)一級(jí)反應(yīng)擬合的平均系數(shù)均大于相對(duì)應(yīng)的零級(jí)反應(yīng)，表明其變化屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并根據(jù)式(3)求出對(duì)應(yīng)D值。對(duì)其lgD-T進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(4)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)z值如圖2，得出西式火腿煮制過程中L*變化的z值為49.69 ℃，相關(guān)系數(shù)為0.894 6；a*變化的z值為 41.85 ℃，相關(guān)系數(shù)為0.951 0。并對(duì)其lnk-T-1進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(5)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Ea如圖3，得出西式火腿煮制過程中L*變化的Ea值為46.73 kJ/mol，a*變化的Ea值為55.27 kJ/mol，相關(guān)系數(shù)為0.947 5。

2.2 水分含量變化

水分作為肉制品重要組成部分，其存在形式和狀態(tài)直接影響肉制品嫩度[11]。煮制作為一種特殊烹飪方式有利于肉制品水分含量提高，達(dá)到更高產(chǎn)品產(chǎn)出率，是工業(yè)生產(chǎn)考慮的重要因素之一。但水分含量過高會(huì)導(dǎo)致微生物增長(zhǎng)加劇，不利于后期儲(chǔ)存，因此在西式火腿煮制過程中，水分含量作為表征過熱的品質(zhì)因子。由圖4可知，隨煮制時(shí)間的延長(zhǎng)，西式火腿水分含量增加，且73，76，80 ℃ 最終水分含量基本相同，70 ℃最終水分含量較高。

采用最小二乘法擬合西式火腿水分含量變化。由表2 可知，西式火腿在煮制過程中水分含量的變化對(duì)一級(jí)反應(yīng)擬合的平均系數(shù)均大于相對(duì)應(yīng)的零級(jí)反應(yīng)，表明該變化屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并根據(jù)式(3)求出其D值。對(duì)其lgD-T進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(4)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)z值如圖5，得出西式火腿煮制過程中中水分含量的變化的z值為44.45 ℃，相關(guān)系數(shù)為0.966 3。并對(duì)其lnk-T-1進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(5)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Ea如圖6，得出西式火腿煮制過程中水分含量變化Ea值為52.22 kJ/mol，相關(guān)系數(shù)為0.968 8。

圖1 西式火腿煮制過程顏色變化Figure 1 Changes of color during the cooking process of western-style ham

表1 不同溫度煮制西式火腿L*和a*變化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 1 Kinetic parameters of L* and a* changes of western-style ham cooked at different temperatures

表2 不同溫度煮制西式火腿水分含量變化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 2 Kinetic parameters of moisture content changes of western-style ham cooked at different temperatures

2.3 剪切力變化

長(zhǎng)時(shí)間燉煮有助于溶解肌肉結(jié)締組織，從而改善肉品嫩度[29]。剪切力作為一種客觀測(cè)量肉類柔軟度的方法，能更精確地反映食品品質(zhì)變化[30]。因此，將剪切力作為西式火腿煮制過程中表征成熟的品質(zhì)因子。由圖7可知，西式火腿煮制過程中，隨煮制時(shí)間的延長(zhǎng)剪切力不斷增加，且煮制一定時(shí)間后，70，73 ℃剪切力明顯低于76，80 ℃，與肉低溫長(zhǎng)時(shí)烹飪能更有效改善其嫩度結(jié)論一致。

圖2 西式火腿L*和a*變化的z值Figure 2 Curves of z values of changes of L* and a* in western-style ham

圖3 西式火腿L*和a*變化的Arrhenius圖Figure 3 Arrhenius diagram of changes of L* and a* in western-style ham

圖4 西式火腿煮制過程水分含量的變化Figure 4 Changes of moisture content during the cooking process of western-style ham

圖5 西式火腿水分含量變化的z值Figure 5 Curves of z values of changes of water content in western-style ham

圖6 西式火腿水分含量變化的Arrhenius圖Figure 6 Arrhenius diagram of changes of moisture content in western-style ham

圖7 西式火腿煮制過程剪切力的變化Figure 7 Changes of shear force during the cooking process of western-style ham

豬里脊肉在烹飪過程中，剪切力變化趨勢(shì)與此基本一致，但西式火腿煮制過程剪切力值明顯低于豬里脊肉油浴過程中剪切力，主要原因是西式火腿屬于再制生食，其組成成分與原生肉結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別[23]。

采用最小二乘法擬合西式火腿剪切力變化。由表3可知，西式火腿在煮制過程中剪切力的變化對(duì)一級(jí)反應(yīng)擬合的平均系數(shù)均大于相對(duì)應(yīng)的零級(jí)反應(yīng)，表明該變化屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，同理，可求出其對(duì)應(yīng)D值。對(duì)其lgD-T進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(4)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)z值如圖8，得出西式火腿煮制過程中剪切力變化的z值為34.81 ℃，相關(guān)系數(shù)為0.953 7。并對(duì)其lnk-T-1進(jìn)行線性回歸，結(jié)合式(5)求得動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)Ea如圖9，得出西式火腿煮制過程中剪切力變化Ea值為66.69 kJ/mol，相關(guān)系數(shù)為0.955 8。

表3 不同溫度煮制西式火腿剪切力變化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Table 3 Kinetic parameters of shear force changes of western-style ham cooked at different temperatures

圖8 西式火腿剪切力變化的z值Figure 8 Curves of z values of changes of shear force in western-style ham

圖9 西式火腿剪切力變化的Arrhenius圖Figure 9 Arrhenius diagram of changes of shear force in western-style ham

3 結(jié)論

西式火腿煮制過程中亮度值、紅度值、水分含量和剪切力的變化均屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。試驗(yàn)結(jié)果表明，煮制過程中，表征西式火腿成熟的品質(zhì)因子(顏色、剪切力)和表征過熱的品質(zhì)因子(水分含量)的變化均遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。且亮度值和紅度值的z值分別為49.69，41.85 ℃，Ea值分別為46.73，55.27 kJ/mol；剪切力的z值為34.81 ℃，Ea值為66.69 kJ/mol；水分含量的Ea值為52.22 kJ/mol，z值為44.45 ℃，大于剪切力和紅度值的z值。成熟品質(zhì)因子的z值小于過熱品質(zhì)因子z值，符合烹飪操作優(yōu)化的要求，證明在西式火腿煮制過程中存在優(yōu)化空間，可通過調(diào)整加工工藝改善西式火腿品質(zhì)。

動(dòng)力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定，可以更好地預(yù)測(cè)食品加熱過程中品質(zhì)變化，有利于企業(yè)更科學(xué)的設(shè)計(jì)熱源供應(yīng)，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)。本研究對(duì)西式火腿煮制過程中亮度、紅度、水分含量和剪切力4個(gè)指標(biāo)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，為推進(jìn)西式火腿產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，后續(xù)將在此基礎(chǔ)上針對(duì)西式火腿煮制條件不統(tǒng)一和品質(zhì)不穩(wěn)定等問題進(jìn)行工藝優(yōu)化。