摘要：热加工程度对牛肉的食用品质有着非常重要的影响，本文以辽育白牛的最长肌、牛腩、牛腱子、牛肩为例，分别对其进行水浴加热，温度分别为40、50、60、70、80、90、100℃，保温时间为30min，研究其保水性、颜色、嫩度指标随着加热程度的变化规律，同时利用电子鼻的PCA模式分析加热温度与风味变化的关系。旨在为不同的低温牛肉制品的熟制工艺优化出更加精确的工艺参数，从而为低温牛肉制品的加工做理论性指导。结果表明：70℃水浴加热30min时，牛背最长肌和牛肩肉综合评价分数最高，分别为29.58(其中蒸煮损失率41.36%、L*值51.99、a*值13.01、剪切力99.6N、感官评定29分)、30.96(其中蒸煮损失率39.87%、L*值52.64、a*值12.04、剪切力为65.8N、感官评定30分)，80℃水浴加热30min时，牛腩和牛腱子肉综合评价分数最高分别为29.76(其中蒸煮损失率42.78%、L*值54.62、a*值14.36、剪切力179.8N、感官评定28分)、29.43(其中蒸煮损失率44.79%、L*值52.09、a*值14.91、剪切力159.5N、感官评定29分)。PCA分析结果表明，电子鼻能够将不同加热程度的牛肉区分开，即加热程度对牛肉的风味有较为明显的影响。
关键词：牛肉;热加工;食用品质;电子鼻
现代经济的发展大大增加了对肉类品质的需求，特别是人们对于牛肉的消费量迅速加大。肉制品的加工方式有多种，其中在日常生活中最常见的处理方法就是热处理，包括烹调、烘烤、油炸等[1]。近年来，油炸和烧烤等烹饪方法都会产生有害物质，例如杂环胺等，水煮在日常烹饪方式受到了广泛的应用[2-3]。在低温水煮过程中，肉类中的营养成分不但可以很好的被保留，而且更容易被人体吸收[4-6]。温度、时间等热处理条件对肉制品的最终产品质量和食品安全起着重要的作用。肉制品中的细菌等可以通过热处理方式将之杀死[7-9]。很多学者研究了肉在加热过程中的颜色、保水性、嫩度和风味变化机制，Huang等[10]研究发现，当肉在较高温度下烹调之前，将其在50~60℃之间保持一定时间，可以显著提高肉的嫩度。Eobuz等人[11]发现煮牛肉到54℃并把它保持15min，然后再加热到70℃与直接烹调到70℃的牛肉相比，剪切力值降低了25%。王君翠[12]通过对牛肉样品的感官分析可知，随加热温度的升高，剪切力和色差呈现先增大再减小的趋势。变频微波加热方式下的牛肉嫩度大，色泽佳。当加热到70℃保持2~6min时牛肉的感官品质最佳。Yoshinori等人[13]通过对牛肉肉质和口感的感官评价、滴水损失和烹调损失的研究，确定加热有助于肉质特性。周琪[14]根据质构测定和感官评定的结果，确定了烹饪牛肉的最佳条件为：烹饪温度65℃。通过热加工来改善牛肉制品的品质一直作为研究的热点。VaskoskaRozita等人[15]通过研究肌肉类型对牛肉烹调过程中发生的物理变化的影响发现，牛肉的老化和烹调温度起决定作用。电子鼻可以客观地对气味测定、分类以及定级，但是由于电子鼻不能很好地判别出气味的好坏，所以本试验通过电子鼻结合人的主观评价进一步来确定其气味的好坏。随着保温时间的加长，使得肉内部蛋白质的理化性质发生变化，从而影响肉品的风味和口感，因此30min作为本试验的保温时间[16-18]。
本试验以不同部位的牛肉为研究对象，进行不同温度的水浴处理，保温时间30min，来探究在不同的加热温度对其保水性、颜色、嫩度、风味的影响，旨在为实际生产过程中提高牛肉的品质奠定理论基础。
1材料与方法
1.1试验材料
牛背最长肌、牛腩、牛腱子、牛肩，购于锦州市大润发超市。
1.2仪器与设备
FA1004电子天平、HH-WO恒温水浴锅、WRNTE型电热偶、海尔BCD-470WDPG冰箱、PEN3电子鼻、TMS-Pro型质构仪、CM-205色差仪。
1.3方法
1.3.1样品前处理
先用蒸馏水将肉表明清洗干净，然后去除表面的脂肪和结缔组织，将其切割成5cm×5cm×2cm的小块，放入烧杯中，保鲜膜覆盖，放入4℃冰箱备用。
1.3.2试验处理
将样品放入装有3L水的水浴锅中，进行水浴加热处理，将电热偶探头插入样品中心位置，水浴温度分别为40、50、60、70、80、90、100℃，时间为30min，将牛肉样品完全浸没于水中，当肉样达到所设定的不同温度时，保持30min后，将其取出然后自然冷却至室温，用吸水纸吸干肉表面的水分，等待测定各项指标。每个实验条件重复3次，取平均值。
1.3.5嫩度测定
参考游佳伟[19]的方法稍加修改。取加热后的牛肉样品，进行切割时用质构仪沿着垂直于肌肉纤维方向，测定剪切力值。仪器参数：力量感应元的量程为1000N、回程距离为50mm。
1.3.6风味测定
参考Andrew等[20]的方法稍加修改，将加热后的样品放入烧杯中，在表面附上一层保鲜膜，用皮筋将其固定，以防气味挥发。将电子鼻仪器参数设置如下：载气为空气，流速500mL/min，进样体积2500μL，清洗时间为100s，数据检测时间为60s。挥发性成分物质可以通过10种灵敏度高的金属氧化物探测器，进而产生信号。
1.3.7感官评定
使用定量描述感官分析，总分30分。评判标准=腥膻味的牛肉1~5分，清香的牛肉香味6~15分，较浓的牛肉香味16~20分，浓郁的牛肉香味21~30分。感官评估小组由10人组成(5男5女)，对其气味指标进行评定。为保证评分的准确性，每个样品重复三次，取平均值。
1.3.8综合评价分数的确定
综合评价分数是指由保水性(蒸煮损失率)、颜色、嫩度(剪切力)、风味4项指标制定的综合评价分数。综合评价分数权重的确定是采用专家评分的方法，专家对4个指标(总和为100分)的重要程度进行评分，确定4项指标的权重系数。
1.3.9数据处理
所有结果均为3次重复的平均值，使用Microsoftoffice2013软件绘制图。采用电子鼻自带的AlphaSoft软件进行数据处理，进行主成分分析。
2结果与分析
2.1煮制温度对牛肉蒸煮损失率的影响
蒸煮损失率是衡量肌肉保水能力的重要指标。蒸煮损失是用来反映蒸煮过程中失水的程度。持水能力强，蒸煮损失小，重量损失小。持水能力较弱，蒸煮损失较大，重量损失较大。
由图1可知，随着温度的升高，牛肉所有样品的蒸煮损失率随之增大。40~70℃蒸煮损失率快速升高，因为牛肉样品中蛋白质在此温度范围内发生了加热收缩，导致蛋白质的持水性下降，水分流失。70~100℃蒸煮损失率虽然还在上升，但是速度较第一阶段缓慢，90~100℃甚至出现了平稳态势，原因是肌原纤维蛋白热变性使肉的持水性下降，但胶原蛋白水解成明胶后会使肉的持水性升高。从图1还可以看出，牛肩肉的蒸煮损失率相对其他部位的要小，原因可能是牛肩肉的肌间脂肪比较丰富，甘油三酯的羟基增加了肉的持水性[21-22]。
2.2煮制温度对牛肉颜色的影响
肉的颜色对消费者的选择有最直接的影响。肌肉的颜色主要由肌红蛋白的含量决定，肉色的差异与肉中氧合肌红蛋白(鲜红色)、肌红蛋白(紫红色)和高铁肌红蛋白(褐色)的比例有关，加热程度是影响三者比例的非常重要的因素。本试验利用色差计来研究加热程度对肉色的影响，其中"L"代表明亮度，"a"代表物体的红绿色，"b"代表物体的黄蓝色，结果如图2。
2.3煮制温度对牛肉剪切力的影响
牛肉在加热过程中嫩度的变化主要与肌原纤维蛋白和结缔组织的变性和收缩有关。不同蛋白质的变性温度不同，其中肌球蛋白、胶原蛋白和肌动蛋白的变性温度分别为50~60℃、60~70℃和70~80℃，这些蛋白质的变性影响着肉的嫩度。
由图3可知，当加热时间一定时，在不同加热温度条件下，在60℃时剪切力最大，在70℃时快速降低，然而继续升高温度时，剪切力又再次变大。剪切力产生这种变化规律，是因为在40~60℃过程中结缔组织会变性，这种蛋白质的变性就会导致剪切力的升高，而在60~80℃之间肌原蛋白和肌动蛋白会缓慢变性并收缩，造成剪切力先减小后增大的现象。70-80℃是影响肉品嫩度的重要的温度范围。当肉的温度到70℃时，其中肌球蛋白已经变性完全，肌动蛋白开始变性，当温度为80℃时，肌动蛋白基本上完全变性。在70-80℃范围内肌纤维的收缩和胶原蛋白溶解度的增加是影响肉嫩度的主要因素。继续升高温度，当温度在90~100℃，肌肉蛋白完全变性，在肉中心温度达到100℃时，肌肉组织的完整性破坏的程度加大，肌肉蛋白发生部分裂解使肉变嫩[24-25]。从图3还可以看出牛肩较其他3种肉嫩，是因为牛肩的脂肪含量较多、结缔组织含量少使其嫩度增大。
2.4煮制温度对牛肉挥发性风味物质的影响
2.4.1牛肉气味的PCA分析结果
通过多次预实验得出电子鼻检测在50s之后开始趋于稳定，为了确保数据的准确性和稳定性，特征值提取时间点选取57~60s的数据，对数据进行PCA分析。主成分分析是一种有效的简化、数据简化工具，主要是降低数据维数，简化原始数据。不同加热温度牛肉样品的电子鼻PCA分析结果见图4。
在图中，每个椭圆表示在相同条件下的数据收集点，也就是说，数据点越接近，样品的重复性越好。贡献率较大，说明主成分能较好地反映原始的多指标信息。一般情况下，总贡献率超过75%～85%，此方法就是有效的。在PCA图中，两个样品在横坐标上的间距越大，说明其差异越大;但是第2主成分的贡献率较第1主成分的贡献率小，所以可以将其忽略。样品的差异性主要表现在第一主成分上PC1上。通过PCA分析由图4可以看出加热程度对不同部位的牛肉的风味有明显的影响。
2.4.2牛肉气味的主观评定
由图5可知，牛背最长肌和牛肩的产生风味的最佳温度为70℃，而牛腩和牛腱子产生风味的最佳温度为80℃。
2.5不同部位牛肉的综合评价分
由图6可知，总体上综合评价分数呈现先增加后下降的趋势，在70℃时牛背最长肌和牛肩的综合评价分数最高，分别为29.58、30.96。在80℃时牛腩和牛腱子的综合评价分数，分别为29.76、29.43。所以牛背最长肌和牛肩低温煮制温度是70℃，牛腩和牛腱子低温煮制温度是80℃。
3结论
(1)70℃水浴加热30min时，牛背最长肌和牛肩肉综合评价分数最高，分别为29.58(其中蒸煮损失率41.36%、L*值51.99、a*值13.01、剪切力99.6N、感官评定29分)、30.96(其中蒸煮损失率39.87%、L*值52.64、a*值12.04、剪切力为65.8N、感官评定30分)。
(2)80℃水浴加热30min时，牛腩和牛腱子肉综合评价分数最高分别为29.76(其中蒸煮损失率42.78%、L*值54.62、a*值14.36、剪切力179.8N、感官评定28分)、29.43(其中蒸煮损失率44.79%、L*值52.09、a*值14.91、剪切力159.5N、感官评定29分)。
(3)PCA分析结果表明，电子鼻能够将不同加热程度的牛肉区分开，即加热程度对牛肉的风味有较为明显的影响。——论文作者：代媛媛，孟兰奇，李美莹，孙晶，查恩辉*
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