烘烤时间对烤羊排水分分布与品质相关性的研究

作者：郑晓敏

   近年来，国内外已有很多关于肉类加工工艺优化的文献报道，但是优化工艺的测定指标单一，往往仅利用感官评价法，结合低场核磁共振技术更加客观的探讨烘烤时间对烤羊肉水分分布进而联系肉类品质变化的研究更是少之又少。

    低场核磁共振(Low-field nuclear ma~gietic resonance，LF-NMR)是指磁场强度恒定在0.5 T以下的核磁共振，其原理是样品中的氢质子从射频脉冲磁场吸收能量，在关闭脉冲后氢质子释放射频波至玻尔兹曼平衡，此过程的时间为弛豫时间。由于肉制品内含有蛋白质和水等组分，其氢质子状态也不同，因此可通过分析弛豫时间获得肉制品内部信息。其主要通过对纵向弛豫时间T1（自旋一晶格），横向弛豫时间T2（自旋一自旋）和自扩散系数的测量，反应出质子(1H)的运动性质。在肉品科学研究中，测量弛豫时间多采用T2表征，这是因为T2具有较大的变化范围，且比T1有着更为敏感的水分分布状态。另外，许多研究报道利用LF-NMR能够很好地研究肉在加工过程中其固有水分的动态迁移变化，而且T2与肉的保水性、微观结构以及感官评定等指标有很高的相关性。

    羊肉在烘烤过程中会发生质量损失、肌肉持水性降低、肌纤维收缩以及颜色和风味的改善等一系列的物理化学变化。与此同时，羊肉的前处理、烘烤方式、烘烤温度和烘烤时间也影响着烘烤类羊肉制品的质量特征。基于此，试验以羊排肉作为主料，以盐、鸡精、料酒、孜然粉、熟芝麻、香油、白糖等作为腌料，羊排肉经腌制后经烤箱烘烤加热模拟传统的“碳烤”烹饪技术，研究在烘烤温度为180℃的条件下，不同的烘烤时间8，11，14和17 min对样品出品率、剪切力、水分含量、水分活度、T2弛豫时间以及颜色和感官质量的影响，从而筛选出适合烤羊排工业化生产的加工参数，扩充市场中传统中式方便牛羊肉制品的种类。

1  材料与方法

1.1材料

  新鲜羊排肉、盐、鸡精、料酒、孜然粉、熟芝麻、香油、白糖等：均为市售。

1.2仪器与设备

  JD500-2电子天平：沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；AL-104精密电子天平：上海梅特勒一托利多仪器设备有限公司；美的SK2105电磁炉：广东美的电器股份有限公司；电烤箱：无锡市华达电子电器厂；ZE-6000电子色差仪：日本电色工业株式会社；AquaLab水分活度测定仪：美国Decagon公司；DH-9070A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏设备有限公司；TA-

XT Plus质构仪：英国SMS公司；Mq-20低场核磁共振分析仪：德国布鲁克公司；M-380型气调保鲜包装机：上海一恒科技有限公司。

1.3试验方法

1.3.1  烤羊排工艺优化及操作要点

    1)工艺流程：新鲜羊排整理切块→腌制→烘烤→涂料→翻转→包装→二次杀菌→成品。

  2)操作要点：①新鲜羊排肉（去骨）整理切块（每组三块，每块200 g）。②按照羊排2 kg的比例配制腌料配方：盐20 g，鸡精8g，料酒640 g，孜然粉60g，熟芝麻40 g，香油20 g，白糖25 g。调配好腌料与羊排肉条混拌均匀，4 cC下保鲜膜封口腌制3 h。③烤箱预热5 min，将腌制后羊排摆放整齐，设定烘烤温度180℃，分别在烘烤时间为8，11．14和17 min下对羊排进行烘烤。④取中间时刻刷油、撒调料后翻转接着烤。⑤烤制结束后，晾凉，真空包装。⑥包装后成品于100℃水浴20 min进行二次杀菌，冷却后即为成品。

1.3.2出品率的测定

    参考Gok等的方法并作适当改动，试验样品保持大小一致，每组试验保证样品数量基本一致。烘烤后的样品待冷却并沥干油分后进行称重。出品率计算方法如下：

    出品率=烘烤后样品总重(g)／烘烤前样品总重(g) xl00%    (1)

1.3.3水分含量的测定

    水分含量参照GB/T 9695.15-2008进行测定。

1.3.4应用LF-NMR测定水分的动态分布（T2的测定）

    参照Aursand等的方法。将烘烤后的羊肉，放在专用的测定试管中（试管直径1.8 cm，高度18 cm），LF-NMR分析仪的磁场强度为0.47 T，质子共振频率为20 MHz。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill( CPMG)程序测定烘烤羊肉中的T2，对于每一个样品，测定时自动扫描16次，每次扫描重复的间隔时间为2s。测定后的每个样品的T2，通过CONTIN软件进行反演，反映出相应的弛豫时间（T21和T22）及峰面积（A21和A22）。

1.3.5剪切力的测定

    参考Sheard等的方法并作适当改动。用TA-XTPlus质构仪BSW探头测定剪切力。测定参数为：测前速度1.00 mm/s，测试速度2.5 mm/s，测试后速度10.00mm/s，距离25 mm，引发类型为自动。测定剪切力时每组样品重复6次进行。

1.3.6颜色的测定

    参考Kayaardi等的方法，采用ZE-6000色差计测定待测样品的表面颜色。白板X=90.18，Y=95.08，Z=103.29。采用D65光源，20视角，30 mm聚光镜测定。1.3.7 T21与其他指标的相关性分析

    应用单向方差分析对经过不同烘烤温度处理后烘烤羊肉T21与理化指标之间的相关性。Pearson相关系数用于检验T21与水分含量和出品率之间的相关性。

1.3.8数据统计分析

    每个试验重复三次，结果表示为平均数±SD。数据统计分析采用Statistix 8.1(分析软件，St Paul，MN)软件包中Linear Models程序进行，差异显著性(p<0.05)分析使用Tukey HSD程序。采用Sigmaplot

11.0软件作图。

1.3.9感官评价

参考Gok等的方法并做适当修改，试验邀请具有丰富感官质量评定经历的10位人员组成评价小组，感官评价前明确试验目的、意义以及需要评价的指标，检验方法采用双盲法。试验主要评定烘烤后羊肉的色泽、味道、组织状态、口感和整体可接受性，其中的每项最高分为9分，最低为1分，根据感官评价得分来判断样品的优劣。评分标准如下：

2结果与分析

2.1不同烘烤时间对烤羊排出品率、水分含量和剪切力的影响

    高温烘烤会使肉品表面蛋白受热迅速变性，形成一层保护膜，阻止水分外出，将内部水分锁住，选取适当的烘烤条件可以有效的将肉品水分控制在一定范围，从而改善肉品品质。由图1可知，随着烘烤时间的延长，羊排肉的出品率开始逐渐下降(p<0.05)，17 min时达到最小值。说明烘烤时间越长，烤羊排水分丧失越多，出品率下降越大。这是由于油炸时间较

长，会使羊肉表面肌原纤维蛋白变性，发生聚集和缩短，肌动蛋白纤丝和肌球蛋白纤丝间的空隙减小，使肉的持水力降低，导致羊肉表面水分的迅速蒸发，从而导致出品率逐渐降低。烹饪损失是烹饪时由液体和可溶性物质的流失构成的，烹饪时间较长，烹饪温度过高都会导致水分含量的降低，与此同时蛋白和脂肪含量也就相应增加，Barge等也曾指出水分的流失是导致出品率降低的主要原因。

由图1可知，与未经烘烤处理的空白样品相比，烘烤处理导致羊排肉水分显著降低(p<0.05)，随着烘烤时间的延长，羊排肉的水分含量开始逐渐降低(p<0.05)，当达到17 min时，水分含量达到最低。这也解释了烤羊排的出品率随着烘烤时间的延长而降低的原因，即由于水分含量的降低导致出品率随之降低。

    肉嫩度指咀嚼或切割肉时的剪切力，羊肉的剪切力值越小，羊肉的肉质越嫩。通过图1可以看出，随着烘烤时间的延长，羊排肉剪切力越来越大，与未经烘烤处理的空白样品相比，烘烤8 min的剪切力要显著低于空白样(p<0.05)，11 min时剪切力与空白组接近(p>0.05)，17 min时剪切力达到最高值，并显著高于其他烘烤时间的样品(p<0.05)。

    Juarez等认为加热所引起的肉嫩度变化主要源于肉中肌原纤维蛋白和胶原蛋白的热变化。随着烘烤时间的延长，烘烤羊排肉在烘烤后肌原纤维蛋白发生热变性并失去其高级结构甚至溶解，肌内结缔组织中的胶原蛋白紧缩，而烘烤时间越长，蛋白收缩变性数量增加的越多，持水力下降的越多，结缔组织张力下降的也越多，最终使肉质嫩度大大下降。

2.2不同烘烤时间对烤羊排水分子动态分布（T2弛豫时间）的影响

图2表示了在相同烘烤温度下，不同烘烤时间对烤羊排中水分子动态分布的影响。由T2弛豫时间的分布情况可以发现，不同时间的烘烤处理对羊排肉中T2弛豫时间具有显著性影响(p<0.05)。T2弛豫时间分布主要为2个峰，T21的弛豫时间集中在12.2—44 ms，T22的弛豫时间多为50～270 ms（表1）。根据Carneiro等的研究可以认为T21和T22分别代表肌纤维内部的水以及肌原纤维与膜间存在着的不易流动水。可以看出，烘烤8，11和14 min的样品时都存在T23的弛豫时间，集中在100—400 ms，这种不规则的群体偶尔出现对水分变化影响不显著，因此这里只讨论T21和T22的变化。如表2所示的T2弛豫时间和A2峰面积可以

看出，与空白样相比T21和A21显著降低(p<0.05)，而随着烘烤时间的延长，T21弛豫时间越来越短(p<0.05)，A21越来越小(p<0.05)；与空白样相比，烘烤处理使得T22弛豫时间显著变短(p<0.05)，但T22受烘烤时间影响降低不显著(p>0.05)，空白样和17 min时的振幅都显著低于其他时间的(p<0.05)。说明样品中的肌纤维与膜间的水含量发生了迁移，这部分的水可能在较长时间的烘烤下由肌纤维与膜间迁移出去，甚至在迁移至羊排肉的表面进而蒸发出去，从而使得导致T21和A21显著降低。Bertram等研究发现，T21与烹饪损失呈正相关且相关系数达0.76，这在试验中也得到了相似的结论，出品率和T21呈极大正相关。

2.3不同烘烤时间对烤羊排颜色的影响

肉与肉制品的颜色是消费者的第一感官印象，也是消费者在不接触状态下评价肉制品质量的重要依据。构成肉颜色的蛋白质有肌红蛋白、血红蛋白和细胞色素C等，一般来说，烹饪后肉的颜色取决于变性后的肌红蛋白（球蛋白氯化血色原）的组成和未变性肌红蛋白的数量（包括氧合肌红蛋白），脂肪、其他方式相关的蛋白和碳水化合物的氧化和聚合作用影响着烹饪肉的最终颜色。从表2可以看出，在相同烘烤温度时，不同烘烤时间对羊排肉L*-值和a*-值并无显著影响(p>0.05)．而烘烤后的羊排肉的b*-值随着烘烤时间的延长有所降低，空白组与烘烤8和11 min的黄度值无显著差异(p>0.05)，但显著高于其他时间的黄度值(p>0.05)。羊肉经烘烤后色泽变暗，这是由于加热过程中，三种形式的肌红蛋白通过氧化作用和氧化还原反应发生互变，最终影响着肉的表面颜色，但是试验结果表明，烘烤对羊排肉的L*-值和a*-值并无显著影响，这可能是因为在此烘烤温度下，不同烘烤时间对羊排肉的色泽影响不大，这一点张晓天等也发现，a*值可能还会与L*值交互影响，当油炸时间持续延长时鸡肉的a*值将不再降低。林琳等研究同样证明，在较低温度加热处理时，对大黄鱼的色泽的影响并不显著。

2.4不同烘烤时间对烤羊排感官质量的影响

烘烤时间对羊排肉感官品质影响鉴定结果如表3。由表3可知，烘烤时间为11 min时的总体可接受性最高，与14 min时接近(p>0.05)，但显著高于8和17 min( p<0.05)。烤羊排的色泽、滋味、组织状态及口感各项评分都在11 min后整体开始下降。17 min时烤羊排的色泽、组织状态和总体可接受性较差，表面出现焦糊现象。说明在相同烘烤温度下，烘烤时间过长会使烤羊排的感官质量下降。

2.5  T21与水分含量及出品率的相关性

    表4表示了在相同烘烤温度下，不同烘烤时间的烤羊排T21弛豫时间与水分含量和出品率的相关性。由表4可知，T21与烤羊排水分含量(r=0.908)和出品率（r=0.961）都为正相关，出品率与水分含量也呈正相关( r=0.964)。即随着烘烤时间延长，烤羊排中水分含量和出品率逐渐降低，T21弛豫时间对应的不易流动水随之减少。由此分析可以得知，通过LF-NMR方法可以预测烘烤时间对烤羊排出品率和水分含量的变化趋势。

3结论

  烤羊排的出品率、水分含量和b*-值随着烘烤时间的延长而降低，而剪切力值则显著增加，另外在烘烤时间为11 min条件下获得最高的感官评价得分。低场NMR研究发现，随着烘烤时间的延长会使主要峰T21和T22向慢的驰豫方向移动，同时峰面积A21和A22也显著降低，而且T21的变化与烤羊排水分含量和出品率之间存在正相关的线性关系。因此，通过低场

NMR的测定可以预测烤羊排的出品率和水分含量的变化趋势。

4摘要

主要探讨了在相同烘烤温度下，不同烘烤时间(8，11，14和17 mi对烤羊排水分分布与品质之间的关系，分别测定了烤羊排肉的出品率、水分含量、剪切力、T2弛豫时间、颜色和感官质量，并分析探讨了它们之间的相关性。研究结果表明，随着烘烤时间的延长，烤羊排的出品率、水分含量、嫩度和b*-值显著降低(p<0.05)；而且在烘烤时间为11 min时，烤羊排感官评价得分较高(p<0.05)。与此同时，通过低场NMR研究发现，拟合后的T2弛豫时间分布为2个主要的峰，随着烘烤时间的延长会使主要峰T21和T22向慢的驰豫方向移动，同时峰面积A21和A22显著降低(p<0.05)。结合相关性分析可以得出T21的变化与烤羊排水分含量和出品率之间存在正相关的线性关系。上述结果表明，不同烘烤时间对烤羊排品质的影响主要是由于肉中水分的迁移所造成的。