基于脈動(dòng)壓技術(shù)的腌制新疆特色風(fēng)干牛肉工藝優(yōu)化

王俊鋼,李宇輝,郭安民,盧士玲,劉成江,*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆石河子 832000; 2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,新疆石河子 832000; 3.石河子大學(xué)食品學(xué)院,新疆石河子 832000)

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基于脈動(dòng)壓技術(shù)的腌制新疆特色風(fēng)干牛肉工藝優(yōu)化

王俊鋼1,2,李宇輝1,2,郭安民1,2,盧士玲3,劉成江1,2,*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆石河子 832000; 2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,新疆石河子 832000; 3.石河子大學(xué)食品學(xué)院,新疆石河子 832000)

為優(yōu)化脈動(dòng)壓技術(shù)腌制風(fēng)干牛肉工藝參數(shù),選取高壓幅值、鹽分溶液濃度和腌制總時(shí)間為影響因素,通過(guò)三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),以風(fēng)干牛肉感官評(píng)價(jià)值為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)感官評(píng)分影響由大到小依次是:腌制時(shí)間>NaCl溶液濃度>高壓幅值;得出最佳工藝參數(shù)為:高壓幅值為135 kPa、NaCl溶液濃度為6.29%、腌制時(shí)間為13.5 h;其中,高壓幅值和NaCl溶液濃度之間、高壓幅值和腌制時(shí)間之間有明顯的交互作用。優(yōu)化后的工藝脈動(dòng)壓腌制能達(dá)到快速腌制新疆風(fēng)干牛肉的目的。

脈動(dòng)壓,風(fēng)干牛肉,腌制

風(fēng)干牛肉,即將新鮮牛肉經(jīng)過(guò)腌制,然后經(jīng)自然涼干的肉制品。風(fēng)干牛肉屬于傳統(tǒng)發(fā)酵肉的范疇,主要發(fā)酵方式為自然發(fā)酵[1],只有很少一部分實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。傳統(tǒng)意義上的風(fēng)干牛肉腌制時(shí)直接在牛皮上堆積腌制,然后在晾房?jī)?nèi)直接風(fēng)干,腌制時(shí)間和風(fēng)干時(shí)間都比較長(zhǎng),且腌制時(shí)衛(wèi)生條件都不能保證,影響了風(fēng)干牛肉的品質(zhì),但傳統(tǒng)方法中的一些關(guān)鍵工藝還不能被突破[2]。目前,對(duì)于風(fēng)干牛肉的研究主要仍集中在發(fā)酵特性和機(jī)理中[3-6],而對(duì)工藝中腌制的研究相對(duì)不足。

脈動(dòng)壓腌制技術(shù)是一種快速腌制技術(shù),該技術(shù)將擬加工的牛肉放置在一個(gè)耐壓力的容器內(nèi),通過(guò)外接的無(wú)油空氣壓縮機(jī)于數(shù)秒內(nèi)向壓力容器施加一定的壓力,保持時(shí)間t1后,通過(guò)自動(dòng)控制裝置控制打開(kāi)電磁閥,將容器內(nèi)壓力數(shù)秒內(nèi)卸至常壓,并保持時(shí)間t2,如此交替循環(huán)即為一個(gè)周期(t1/t2為脈動(dòng)比)。高振江教授以及其研究團(tuán)隊(duì)對(duì)脈動(dòng)壓腌制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究[7-8],其結(jié)果表明,該技術(shù)能加快腌制過(guò)程中溶質(zhì)的傳遞;馬美湖教授該技術(shù)腌制咸蛋、臘肉等也提高了腌制效率[9-10],張德權(quán)研究員使用真空脈動(dòng)技術(shù)腌制羊肉可使時(shí)間縮短到6 h[11]。但使用該技術(shù)腌制新疆特色風(fēng)干牛肉的研究報(bào)道較少,為了改善風(fēng)干牛肉質(zhì)量品質(zhì)和衛(wèi)生品質(zhì),本實(shí)驗(yàn)利用脈動(dòng)壓技術(shù)腌制風(fēng)干牛肉,通過(guò)對(duì)脈動(dòng)壓設(shè)備中關(guān)鍵參數(shù):高壓幅值、脈動(dòng)比、壓力保持時(shí)間對(duì)風(fēng)干牛肉腌制過(guò)程影響,通過(guò)SAS 8.0軟件中的三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉的最佳工藝參數(shù),為以后規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)和理論基礎(chǔ)。

表1 風(fēng)干牛肉感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

Table 1 Sensory evaluation criteria of dry-cured beef

項(xiàng)目?jī)?yōu)(40分)良(30分)中(20分)差(10分)色澤表面呈均勻紅棕色，具有風(fēng)干牛肉特有色澤表面呈均勻紅棕色，色澤較好表面呈均勻淺紅色，色澤一般表面呈深黑紅色，色澤較差風(fēng)味具有風(fēng)干牛肉特有風(fēng)味，香味濃郁，咸淡適中，無(wú)異味風(fēng)味、香味較濃郁，咸淡適中，無(wú)異味風(fēng)味、香味一般，咸淡不適，無(wú)異味風(fēng)味、香味查，咸淡不適，無(wú)異味組織狀態(tài)表面干爽，嫩度適中，咀嚼性好表面干爽，嫩度較適中，咀嚼性較性好表面干爽，嫩度不適中，咀嚼性一般表面較干爽，嫩度不適中，咀嚼性差

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

鮮牛肉 新疆石河子市喀爾萬(wàn)食品有限責(zé)任公司;精制食鹽 新疆石河子市天揚(yáng)美好超市;香辛料 新疆石河子市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),食品級(jí);ES-421 數(shù)字鹽分測(cè)定儀 日本艾拓;SG-5401A型磁力攪拌器 上海碩光電子科技有限公司;JJ-2型組織搗碎機(jī) 無(wú)錫沃信儀器有限公司。

脈動(dòng)壓設(shè)備 引進(jìn)自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,高振江教授設(shè)計(jì),新疆石河子市楊氏不銹鋼設(shè)備制造公司按高振江教授設(shè)計(jì)圖紙制作。設(shè)備效果圖如圖1所示。去主要部件有罐體、無(wú)油空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐以及自動(dòng)控制系統(tǒng)(由石河子大學(xué)林海教授設(shè)計(jì)制作)等組成。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)壓腌制過(guò)程中的對(duì)高壓壓力、高壓保持時(shí)間、常壓保持時(shí)間以及腌制總時(shí)間的隨意設(shè)置和自動(dòng)控制。

圖1 脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of a device for processing salted dry-cured beef under pulse pressure

1.2 腌漬方法

1.2.1 風(fēng)干牛肉腌制工藝流程 選肉→檢驗(yàn)(有無(wú)雜質(zhì),病變等)→清洗→切條→放置于腌制罐→注入已經(jīng)配制好的腌漬液→通入脈動(dòng)壓力進(jìn)行腌制→抽樣檢驗(yàn)[5]

1.2.2 操作要點(diǎn) 將市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)回來(lái)的新鮮牛肉,進(jìn)行簡(jiǎn)單檢查,看有無(wú)病變和雜質(zhì),之后清洗,將洗好的牛肉放入腌制罐中,倒入之前已經(jīng)配制好的腌制液(主要包括鹽和香辛料),液面沒(méi)過(guò)牛肉,將腌制灌密封好,之后在自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)置好高壓壓力、高壓保持時(shí)間、常壓保持時(shí)間和腌制總時(shí)間,開(kāi)啟設(shè)備開(kāi)始腌制。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 腌制后牛肉中鹽分含量的測(cè)定 按照GB/T 12457-2008進(jìn)行檢測(cè)[12]。

1.3.2 風(fēng)干肉感官綜合評(píng)定 腌制好的風(fēng)干牛肉,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的自然風(fēng)干后,進(jìn)行綜合感官評(píng)定。選取5名具有食品專(zhuān)業(yè)知識(shí)的評(píng)定人員,并對(duì)其進(jìn)行風(fēng)干牛肉感官評(píng)定培訓(xùn)。評(píng)定方式采用模糊綜合評(píng)判[13-14]的方式進(jìn)行,這種評(píng)判方式對(duì)不同方式處理下的最有產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià),并進(jìn)行比較,使得結(jié)果更為科學(xué)客觀。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要從風(fēng)干牛肉的風(fēng)味、色澤和組織狀態(tài)三個(gè)方面進(jìn)行,主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用x±s表示,作圖采用origin 8.5作圖,單因素?cái)?shù)據(jù)方差分析采用spss13.0,二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析采用SAS 8.0進(jìn)行。

1.4 脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉工藝研究

1.4.1 單因素實(shí)驗(yàn) 風(fēng)別將檢疫合格的鮮牛肉清洗后切條,分別在不同食鹽溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、高壓幅值、高壓保持時(shí)間、常壓保持時(shí)間和腌制從時(shí)間下對(duì)牛肉條進(jìn)行腌制,并對(duì)腌制后的牛肉中的鹽分含量和風(fēng)干后的牛肉進(jìn)行感官綜合評(píng)分進(jìn)行判定。

1.4.2 三因素二次通用旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) 參考文獻(xiàn)[15-16],在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取氯化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、高壓幅值和腌制總時(shí)間三個(gè)因素為主要影響因素,以風(fēng)干牛肉綜合評(píng)分值為響應(yīng)值,采用三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)對(duì)脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉工藝進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

表2 三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)因素水平編碼表

Table 2 The factors and levels of quadratic rotation design

因素單位下星號(hào)臂-1682下水平-1零水平0上水平1上星號(hào)臂1682x1高壓幅值kPa125135150165175x2NaCl溶液濃度%3543556775x3腌制總時(shí)間h79121517

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

從圖2可以看出,隨著腌制液中NaCl濃度的升高,風(fēng)干牛肉腌制后的鹽分也在不斷增加,但是綜合評(píng)分卻是先增加后降低,感官評(píng)分人員普遍反映,五個(gè)組的牛肉的顏色和組織狀態(tài)都比較好,主要是由于牛肉的咸淡不適影響了牛肉的綜合評(píng)分,且第三組評(píng)分最高,第三組和第四組之間差異不顯著(p>0.05),與其他三組之間差異顯著(p<0.05)。

圖2 不同NaCl溶液濃度對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)影響Fig.2 Influence of different NaCl concentration on the quality of dry-cured beef

從圖3可以看出,隨著壓力的不斷增加,腌制后牛肉中鹽分含量增加明顯(p<0.05),風(fēng)干牛肉的綜合評(píng)分值則先增加后減小,同樣是由于牛肉中鹽分的多少影響了感官評(píng)分。

圖3 不同高壓幅值對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)影響Fig.3 Influence of different High voltage value on the quality of dry-cured beef

圖4可知,表明高壓和常壓時(shí)間比的變化對(duì)牛肉中鹽分含量和牛肉的綜合評(píng)分影響都不大(p>0.05)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)其中有三組評(píng)分都在85分,分別是高壓與常壓時(shí)間比為5∶20、20∶10和20∶5。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的高壓壓力是由無(wú)油空壓機(jī)提供的,高壓保持時(shí)間越短則空氣壓縮機(jī)工作時(shí)間就會(huì)縮短,出于節(jié)能考慮,最終選擇高壓與常壓時(shí)間比為5∶20這一組為最終的脈動(dòng)時(shí)間比。

圖4 不同高壓與常壓時(shí)間比對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)影響Fig.4 Influence of different high pressure holding time and atmospheric pressure time ratio on the quality of dry-cured beef

人們對(duì)鹽分濃度都有一個(gè)閾值,過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)使人不易接受。由圖5可以看出,隨著腌制時(shí)間的增加,風(fēng)干牛肉中的鹽分含量不斷增加,因?yàn)殡缰埔褐宣}分濃度是5.5%,因此時(shí)間的延長(zhǎng)必然導(dǎo)致溶液中NaCl傳質(zhì)的進(jìn)一步進(jìn)行,牛肉中的鹽分就會(huì)不斷升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,牛肉中鹽分含量在3.5%左右時(shí),人們最容易接受,因此評(píng)分也就最高。

圖5 不同腌制時(shí)間對(duì)風(fēng)干牛肉品質(zhì)影響Fig.5 Influence of different curing time on the quality of dry-cured beef

2.2 三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

結(jié)果見(jiàn)表3。

2.3 回歸分析及回歸模型的建立

回歸方程的方差分析,各項(xiàng)的方差分析和參數(shù)估計(jì)及顯著性分析的主要結(jié)果歸納:

對(duì)實(shí)驗(yàn)所得到結(jié)果采用SAS軟件的RSREG過(guò)程進(jìn)行多元回歸分析,以感官評(píng)定值為y值,得出與三種實(shí)驗(yàn)因素的編碼值為自變量的回歸方程[15-16],如下:

y=91.495136+0.612377x1+1.028391x2+2.422858x3-1.205226x12-3.125x1x2-2.795824x22-1.875x1x3-0.875x2x3-3.67949x32

表4 回歸方程的方差分析

Table 4 The regression equation of ANOVA

方差來(lái)源自由度DF平方和均方和F值p回歸模型9498920818097494321<00001誤差10128291821282918總1951375

表3 三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

Table 3 Three elements quadratic current revolving design and result

實(shí)驗(yàn)號(hào)x1x2x3感官評(píng)分1-1-1-1742-1-11843-11-1834-1119251-1-18461-1189711-1838111829-168200871016820089110-168208212016820851300-1682781400168284150009316000921700092180009119000902000091

F檢驗(yàn)可知,二次回歸模型的F=43.21,大于F0.01(9,10)=4.95,說(shuō)明模型方程差異顯著;失擬項(xiàng)的F=1.33,小于F0.05(5,5)=5.05,說(shuō)明差異不顯著,實(shí)驗(yàn)得到的方程擬合結(jié)果較好;回歸方程的決定系數(shù)R2=0.9749,因此使用該模型來(lái)分析脈動(dòng)壓技術(shù)各參數(shù)對(duì)風(fēng)干牛肉腌制后感官評(píng)定值可信度較高。此外,經(jīng)偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)表明,三個(gè)因素中,高壓幅值和NaCl溶液濃度之間、高壓幅值和腌制總時(shí)間之間,存在顯著的交互效應(yīng)(p<0.05);而NaCl溶液濃度和腌制總時(shí)間之間的交互效應(yīng)不顯著(p>0.05)。

2.4 主效應(yīng)分析

由于數(shù)據(jù)進(jìn)行了中心標(biāo)準(zhǔn)化,消除了量綱上的差異,可以直接從回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小來(lái)分析各個(gè)因素對(duì)風(fēng)干牛肉感官綜合評(píng)分影響的大小。由回歸方程可知三個(gè)一次項(xiàng)的回歸系數(shù)絕對(duì)值大小依次為X3、X2、X1。這說(shuō)明三個(gè)因素中對(duì)風(fēng)干牛肉感官評(píng)分值影響由大到小依次是腌制總時(shí)間、NaCl溶液濃度和高壓幅值。

脈動(dòng)壓技術(shù)腌制牛肉主要利用的是腌制液和牛肉之間鹽分的濃度差完成的,物料內(nèi)外的濃度差所引起的滲透壓使得鹽中的Na+通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入牛肉內(nèi)部。因此,隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng),Na+進(jìn)入牛肉內(nèi)部的量就會(huì)越多;同樣,時(shí)間過(guò)短則Na+進(jìn)入牛肉內(nèi)部的量就會(huì)過(guò)少;而風(fēng)干牛肉中主要的風(fēng)味物質(zhì)形成過(guò)程都與鹽的作用有著密切的關(guān)系[17-20],因此,腌制時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響了風(fēng)干牛肉的感官品質(zhì)。在脈動(dòng)壓技術(shù)腌制風(fēng)干牛肉的過(guò)程中,牛肉直接浸泡在腌制液中,腌制液濃度(鹽分濃度)濃度大小會(huì)影響被腌漬物料(牛肉)內(nèi)外滲透壓的大小,濃度越大則滲透壓越大,同樣腌制時(shí)間內(nèi)牛肉內(nèi)部鹽分含量則會(huì)因?yàn)殡缰埔簼舛鹊牟煌兴煌?但腌制時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響了溶質(zhì)傳質(zhì)時(shí)間的長(zhǎng)短,從而影響牛肉中的鹽分含量。高壓幅值會(huì)促進(jìn)腌制液中的Na+的傳質(zhì)速度,壓力越大則傳質(zhì)越快[10],但傳質(zhì)的先決條件是必須要有濃度差,因此,高壓幅值對(duì)于腌制牛肉來(lái)說(shuō)只起到促進(jìn)作用,而不是起到關(guān)鍵作用,所以在本實(shí)驗(yàn)中,高壓幅值對(duì)風(fēng)干牛肉腌制品質(zhì)的影響最小。

2.5 單因子效應(yīng)分析

為了研究單因子對(duì)風(fēng)干牛肉感官品質(zhì)的影響,采用降維分析的方法,將其它因子固定在零水平,描述此因子變動(dòng)時(shí)對(duì)風(fēng)干牛肉感官品質(zhì)的影響,3個(gè)單因子效應(yīng)方程如下:

y=91.495136+0.612377x1-1.205226x12

y=91.495136+1.02839x2-2.795824x22

y=91.495136+2.422858x3-3.67949x32

根據(jù)以上得到的方程作圖,可以得到單因子效應(yīng)曲線,見(jiàn)圖6。由圖6可知,風(fēng)干牛肉的感官評(píng)分值隨著高壓幅值、NaCl溶液濃度、腌制時(shí)間三個(gè)因子值的不斷增加呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。

圖6 單因子效應(yīng)曲線Fig.6 Single factor utility curves

腌制時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響了風(fēng)干牛肉綜合感官評(píng)分的高低,時(shí)間過(guò)短,則鹽分不能充分進(jìn)入牛肉內(nèi)部,導(dǎo)致風(fēng)干牛肉中的鹽分含量過(guò)低,風(fēng)干牛肉的香味無(wú)法充分釋放;腌制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致Na+進(jìn)入牛肉過(guò)多,咸味過(guò)重,牛肉腌制一直浸泡在NaCl溶液中,腌制物料和腌制液之間只要存在濃度差,就會(huì)有傳質(zhì)的發(fā)生,且隨著時(shí)間的延長(zhǎng),濃度差就會(huì)越來(lái)越小,從而導(dǎo)致風(fēng)干牛肉品質(zhì)降低。鹽分濃度過(guò)低,在一定壓力和腌制時(shí)間范圍內(nèi),牛肉中的鹽分進(jìn)入量就會(huì)相對(duì)較少,達(dá)不到腌制的目的,風(fēng)干牛肉的風(fēng)味就很難被提升[21-22];鹽分濃度過(guò)高,則單位時(shí)間和壓力條件下,風(fēng)干牛肉的鹽分濃度就會(huì)越高,高鹽不僅對(duì)人的健康有害,而且會(huì)對(duì)風(fēng)干牛肉的感官品質(zhì)帶來(lái)不利影響,影響其評(píng)分值。高壓幅值的大小對(duì)腌制液中的有效離子的傳質(zhì)起到一定的促進(jìn)作用[23],壓力越高,單位時(shí)間內(nèi)Na+進(jìn)入牛肉的量越多,當(dāng)腌制液濃度一定,且腌制時(shí)間不變的情況下,壓力的大小對(duì)風(fēng)干牛肉腌制后的品質(zhì)影響就顯得尤為重要了。

對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的單因子效應(yīng)方程求一階偏導(dǎo)數(shù),得到單因子邊際效應(yīng)方程。單因子邊際效應(yīng)方程反映了風(fēng)干牛肉感官評(píng)分值對(duì)不同因子編碼值的變化速率。單因子效應(yīng)方程如下:

dy/dx1=0.612377-2.410452x1

dy/dx2=1.02839-5.591648x2

dy/dx3=2.422858-7.35898x3

根據(jù)單因子邊際效應(yīng)方程可以做出單因子邊際效應(yīng)曲線如圖7。由圖7可知,風(fēng)干牛肉腌制總時(shí)間的斜率最大,其次是鹽分濃度,高壓幅值所對(duì)應(yīng)的曲線斜率最小。這說(shuō)明腌制總時(shí)間對(duì)風(fēng)干牛肉綜合評(píng)分值的影響最大。

圖7 邊際效應(yīng)曲線Fig.7 Marginal utility curves

2.6 交互效應(yīng)分析

為了觀察兩個(gè)因素同時(shí)對(duì)風(fēng)干牛肉綜合評(píng)分值的影響,可以進(jìn)行降維分析。令其中一個(gè)因素的水平為0,就可得到另外兩個(gè)因素對(duì)風(fēng)干牛肉綜合評(píng)分值影響的二元二次方程。因素1(高壓幅值)和因素2(NaCl 溶液)之間、因素1(高壓幅值)和因素3(腌制總時(shí)間)之間,有明顯的交互效應(yīng)(p<0.05),因素2(NaCl 溶液)和因素3(腌制總時(shí)間)之間沒(méi)有明顯的交互效應(yīng)(p>0.05),其交互效應(yīng)方程分別為:

y=91.495136+0.612377x1+1.028391x2-1.205226x12-3.125x1x2-2.795824x22

y=91.495136+0.612377x1+2.422858x3-1.205226x12-1.875x1x3-3.67949x32

根據(jù)方程利用SAS軟件的GCONTOUR過(guò)程和G3D過(guò)程繪制各因素之間的等高線圖和響應(yīng)面三維圖[15]。

由回歸方程的方程顯著系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果(p<0.05)可知,高壓幅值和NaCl溶液濃度之間存在著明顯的交互作用。圖8和圖9反映了高壓幅值和NaCl溶液濃度之間的交互作用。NaCl溶液濃度過(guò)高,腌制液和物料之間的滲透壓就越大;而脈動(dòng)壓力中的高壓壓力也可以加快腌制液(NaCl溶液)中Na+離子的傳質(zhì)速率,但是并不是Na+進(jìn)入牛肉內(nèi)的量越多越好,只有當(dāng)牛肉中的鹽分達(dá)到一定濃度后才能得到最佳口味的風(fēng)干牛肉。經(jīng)計(jì)算,當(dāng)X1在(-1.682,0.05),X2在(-1.682,0.16)時(shí),Y值隨著X1、X2增加而增大,二者存在著協(xié)同作用;當(dāng)X1在(0.05,1.682),X2在(0.16,1.682)時(shí),Y值隨著X1、X2增加而減小,二者之間存在著拮抗作用,這是由于高壓可以加快NaCl溶液中的Na+的傳質(zhì)速率,NaCl溶液濃度過(guò)高,其滲透壓也越大,單位腌制時(shí)間內(nèi)風(fēng)干牛肉中的鹽分含量就越高,從而影響風(fēng)干牛肉的綜合感官評(píng)分。

圖8 高壓幅值和NaCl溶液濃度等高線圖Fig.8 Contour line of High voltagevalue and NaCl concentration

圖9 高壓幅值和NaCl溶液濃度響應(yīng)面圖Fig.9 Response of surface of Highvoltage value and NaCl concentration

同樣,由回歸方程的方程顯著系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果(p<0.05)可知,高壓幅值和腌制時(shí)間之間存在著明顯的交互作用。圖10和圖11反映了高壓幅值和腌制時(shí)間之間的交互作用。脈動(dòng)壓技術(shù)中高壓幅值過(guò)高,則風(fēng)干牛肉的腌制時(shí)間就會(huì)相應(yīng)變短,如果腌制時(shí)間過(guò)長(zhǎng),風(fēng)干牛肉產(chǎn)品的咸味就會(huì)變大,則會(huì)顯著影響風(fēng)干牛肉的綜合感官評(píng)分值。經(jīng)計(jì)算,當(dāng)X1在(-1.682,0),X3在(-1.682,0.33)時(shí),Y值隨著X1、X3增加而增大,二者存在著協(xié)同作用;當(dāng)X1在(0,1.682),X3在(0.33,1.682)時(shí),Y值隨著X1、X3增加而減小,二者之間存在著拮抗作用,這是由于高壓可以促進(jìn)NaCl溶液中的Na+的傳質(zhì),從而有效的縮短風(fēng)干牛肉腌制的時(shí)間,進(jìn)而對(duì)風(fēng)干牛肉的綜合感官評(píng)分。

圖10 高壓幅值和腌制時(shí)間等高線圖Fig.10 Contour line of High voltage value and Curing time

圖11 高壓幅值和腌制時(shí)間響應(yīng)面圖Fig.11 Response of surface ofHigh voltage value and Curing time

2.7 最佳參數(shù)的確定及回歸模型的驗(yàn)證

由SAS軟件RSREG過(guò)程結(jié)果可知,當(dāng)高壓幅值為135 kPa(編碼值-1.0)、NaCl溶液濃度為6.29%(編碼值0.39)、腌制時(shí)間為13.5 h(編碼值0.50)時(shí),風(fēng)干牛肉的綜合感官評(píng)分為92.16。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證誤差為2.74%,所以該模型能較好的反映了各因素對(duì)脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉綜合感官評(píng)分的影響。

表5 響應(yīng)面的規(guī)范分析

Table 5 Canonical Analysis of Response Surface

實(shí)驗(yàn)因子x1x2x3估計(jì)值穩(wěn)定點(diǎn)類(lèi)型編碼值-100660509214最大值最優(yōu)實(shí)驗(yàn)值135629135

3 討論

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要的腌制液成分為NaCl,NaCl在肉制品中除了可以調(diào)節(jié)咸淡外,還有著其他多種功能,可以將肉中的鹽溶性蛋白溶出,從而提高肉的嫩度和保水性[24-25];另外對(duì)肉的脂肪氧化以及脂肪酸的形成也有一定的促進(jìn)作用[26-28],還可以加速生肉中氧和肌紅蛋白的形成和變色[29],這些作用對(duì)肉品質(zhì)和風(fēng)味的提高都有一定的作用。在本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,風(fēng)干牛肉的風(fēng)味主要是由NaCl和牛肉中的蛋白質(zhì)、脂肪等作用后產(chǎn)生的,通過(guò)對(duì)不同腌制條件下風(fēng)干牛肉的感官評(píng)分確定其最佳工藝具有現(xiàn)實(shí)意義,所得到的工藝參數(shù)可以制作出品質(zhì)優(yōu)良的風(fēng)干牛肉產(chǎn)品。

風(fēng)干牛肉屬于新疆發(fā)酵肉制品的一種,其品質(zhì)的高低決定因素很多。在本實(shí)驗(yàn)中主要是以脈動(dòng)壓腌制后風(fēng)干牛肉綜合感官評(píng)分為響應(yīng)值對(duì)風(fēng)干牛肉的品質(zhì)進(jìn)行分析,進(jìn)而優(yōu)化出脈動(dòng)壓技術(shù)腌制風(fēng)干牛肉的最佳工藝,感官評(píng)分雖然具有一定的代表性,但更像是宏觀上的指標(biāo),缺乏對(duì)風(fēng)干牛肉風(fēng)味中的一些基本數(shù)據(jù)作為支撐,如風(fēng)干牛肉中的風(fēng)味物質(zhì)成分、氨基酸含量、脂肪酸的變化、蛋白質(zhì)的降解以及一些優(yōu)良發(fā)酵微生物的作用等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)以及分子生物學(xué)技術(shù)目前在食品科學(xué)研究中廣泛充分應(yīng)用,通過(guò)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和分析手段可以更直觀的了解風(fēng)干牛肉的風(fēng)味物質(zhì),蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以直觀反映肉中蛋白質(zhì)的變化規(guī)律,分子生物學(xué)技術(shù)則能揭示風(fēng)干牛肉發(fā)酵過(guò)程的微生物動(dòng)態(tài)變化。因此,下一步將在優(yōu)化好的工藝基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)風(fēng)干牛肉的風(fēng)味物質(zhì)成分,氨基酸、脂肪酸、蛋白質(zhì)變化規(guī)律,微生物的發(fā)酵特性進(jìn)行研究,得到更加準(zhǔn)確詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以期為新疆風(fēng)干牛肉工業(yè)化生產(chǎn)提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),確定了脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉的脈動(dòng)比為5∶20。

采用三因素二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),建立了高壓幅值、NaCl溶液濃度和腌制總時(shí)間三種因素對(duì)脈動(dòng)壓腌制風(fēng)干牛肉的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈動(dòng)壓技術(shù)腌制風(fēng)干牛肉工藝的優(yōu)化,得出最佳工藝參數(shù)為:高壓幅值為135 kPa、NaCl溶液濃度為6.29%、腌制時(shí)間為13.5 h。

脈動(dòng)壓技術(shù)中選取的三個(gè)因素中對(duì)腌制后風(fēng)干牛肉品質(zhì)感官評(píng)分影響由大到小依次是:腌制時(shí)間>NaCl溶液濃度>高壓幅值。

高壓幅值和NaCl溶液濃度之間、高壓幅值和腌制時(shí)間之間有明顯的交互作用。

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Processing optimization of Xinjiang dry-cured beef by pulse pressure technology

WANG Jun-gang1,2,LI Yu-hui1,2,GUO An-min1,2,LU Shi-ling3,LIU Cheng-jiang1,2,*

(1.Key Laboratory of Agro-Products Processing,XinJiang Academy of Agricultural and Reclamation Science,Shihezi 832000 China; 2.Institute of Agro-Products Processing Science and Technology Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Science,Shihezi 832000,China; 3.College of Food Science and Technology,Shihezi University,Shihezi 832000,China)

Threeinfluencefactorsincludinghighvoltageamplitude,thesaltsolutionconcentrationandthetotalcuringtimewereselectedtooptimizetheprocessingparametersofpulsationpressuresalteddriedbeef.Throughthethreefactorsquadraticgeneralrotarydesign,andsensoryevaluationvalueastheevaluationindexofdriedbeef,theartileoptimizedthepulsationpressureofsalteddriedbeefprocessing.Theresultsshowedthattheeffectsofinfluencefactorsonthesensoryevaluationvaluefromthehighesttotheleastwerethetotalcuringtime,NaClsolutionconcentration,highvoltageamplitude,andtheoptimumtechnologyparameterswerehighvoltageamplitude135kPa,NaClsolutionconcentration6.29%andthetotalcuringtime13.5h.Besidesthat,therehasobviousinteractionrelationshipbetweenhighvoltageamplitudeandNaClsolutionconcentration,soastohighpressureamplitudeandthetotalcuringtime.Ultimatelytheoptimizedprocessoffluctuatingpressurecuringcanachievethepurposeoffastcuringxinjiangdriedbeef.

PulsePressure;dry-curedbeef;Marinated

2016-04-21

王俊鋼(1982-)，男，碩士，副研究員，研究方向：畜產(chǎn)品加工及綜合利用，E-mail:wjgang728@126.com。

*通訊作者:劉成江(1978-)，男，碩士，副研究員，研究方向：畜產(chǎn)品加工，E-mail: lcj_5@sina.com。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)工業(yè)科技攻關(guān)與成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(2015AB023)；國(guó)家自然基金地區(qū)基金項(xiàng)目(31360392，31460401)。

TS253.1

B

1002-0306(2016)19-0185-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.028