骆驼属于偶蹄目驼科驼属,主要包括单峰驼(Camelus dromedaries)和双峰驼(Camelus bactrianus)。中国是世界上双峰骆驼的主要产地之一,新疆骆驼饲养量约为22.6万头,约占全国总数的48.9%[1]。骆驼因其饲养成本低、体型大、屠宰率高及净肉率高,具有较高的经济价值及开发利用价值[2]。驼肉是一种优质的红肉,富含蛋白质、氨基酸、不饱和脂肪酸、铁元素、维生素A、维生素B和烟酸等营养物质[3-4],是人类较理想的动物性食品[5]。

以驼肉为原料,进行切块、腌制,再经风干而成的风干驼肉,风味浓郁独特,但其加工质量不稳定,缺乏规范化的加工标准。王俊钢等[6]以高压幅值、盐分溶液浓度和腌制总时间为因素对脉动压腌制风干牛肉加工工艺进行优化。MA等[7]发现风干牦牛肉加工过程中蛋白质消化率的降低是由于蛋白质的羰基化及交联作用。饶伟丽等[8]的研究表明,风干羊肉加工过程中水-蛋白相互作用模式的改变是导致水分迁移速度变化的重要原因。HAN等[9]发现风干牦牛肉理化性质、游离脂肪酸组成及挥发性化合物的形成受海拔高度和自然干燥时间的影响。

肉制品加工过程中脂质发生水解及氧化,是风味前体物质的重要来源。HUANG等[10]发现,培根加工过程中磷脂在早期发生强烈水解产生多不饱和脂肪酸,而甘油三酯主要在中后期发生水解。XIA等[11]认为游离的单不饱和脂肪酸对酱鸭的特征风味物质戊酸乙酯和丙酸甲酯的影响比多不饱和脂肪酸更大。ZHOU等[12]报道了自动氧化是金华火腿肌肉脂质氧化的主要原因,而JIN等[13]发现脂氧合酶促进了未烟熏培根的脂质二次氧化。有关新疆风干驼肉加工过程中脂质水解及氧化的研究还未见报道,本研究以新疆双峰驼驼肉为原料,对风干驼肉的加工工艺进行优化,探究风干驼肉加工过程中脂质水解及氧化的情况,为风干驼肉风味品质控制及工业化生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2岁新疆公双峰驼后腿肉,新疆米泉县;食盐,乌鲁木齐市七一酱园超市。

4-甲基伞形酮、4-甲基伞形酮油酸酯、牛血清白蛋白,Sigma-Aldrich公司;亚油酸,Supelco公司;三羟甲基氨基甲烷、二硫苏糖醇、二甲基亚砜,BioFroxx公司;EDTA、Tween 20、Triton X-100,北京索莱宝科技有限公司;EGTA、五水硫代硫酸钠、三氯乙酸、1,1,3,3-四乙氧基丙烷,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;2-硫代巴比妥酸(≥98.5%),国药集团化学试剂有限公司;总蛋白测定试剂盒(考马斯亮蓝法),南京建成生物工程研究所有限公司;BCA蛋白浓度测定试剂盒,兰杰柯科技有限公司;其他常规试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

CT3质构仪,美国Brookfield公司;FA2004B电子天平,上海佑科仪器仪表有限公司;HWS-150B恒温恒湿培养箱,天津市宏诺仪器有限公司;BCD-269冰箱,海尔智家股份有限公司;MDF-U53V超低温冰箱,日本SANYO电子有限公司;TVS-2018真空包装机,广州市新鲜世界电器有限公司;101型电热鼓风干燥箱、DZKW-D-2电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限公司;PHS-3C pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;FSH-2A可调高速匀浆机,江苏省金坛市医疗仪器厂;HP-200高精度色差仪,深圳汉普光彩科技有限公司;Heraeus Megafuge 8R高速冷冻离心机,美国Thermo Fisher Scientific;752紫外可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司;F97Pro荧光分光光度计,上海棱光技术有限公司;RE-52A旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;Epoch2微孔板分光光度计,美国BioTek公司。

1.3 实验方法

1.3.1 风干驼肉加工工艺流程

将骆驼后腿肉解冻,经去皮、去筋膜、去脂肪修整,分割成10～15 cm×5 cm×3 cm的块状,按照原料肉重的3%添加食盐,在4 ℃条件下干腌3 d,在4～8 ℃、相对湿度45%～55%的条件下风干8 d。

1.3.2 单因素实验

研究风干时间(6、8、10、12、14 d)、盐添加量(2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%,质量分数,下同)、腌制时间(1、2、3、4、5 d)对风干驼肉质构特性(硬度和弹性)及感官品质的影响。

1.3.3 响应面优化试验

选用硬度和弹性为响应值,采用3因素3水平的Box-Behnken实验设计优化风干驼肉的加工工艺,设计水平及编码见表1。

1.3.4 质构测定

采用TPA模式,探头型号为TA39,探头对风干驼肉进行连续2次形变为50%的压缩。触发力:5 g;等待时间:0 s,探头下降速度:2.0 mm/s,测试速度:1.0 mm/s,探头上升速度:1.0 mm/s。

1.3.5 感官评定

感官评定参考GB 2730—2015《食品安全国家标准 腌腊肉制品》和谭雪梅等[14]的方法。感官评定小组由10名食品专业人员(男性5人、女性5人)组成,对产品的色泽、外观、气味、滋味、口感5个方面进行评价,感官评定表如表2所示。

1.3.6 水分含量的测定

参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》直接干燥法。

1.3.7 失重率的测定

风干驼肉的失重率按公式(1)计算:

(1)

式中:W,失重率,%;m,驼肉原料肉样品质量,g;mn,风干驼肉样品质量,g。

1.3.8 色度值的测定

在样品表面随机选取3个点测定L*、a*、b*值,每个点用色差仪测定3次,取平均值。

1.3.9 pH值的测定

参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》。

1.3.10 脂解酶活力的测定

粗酶提取参考HERNNDEZ等[15]方法,用考马斯亮蓝法的总蛋白测定试剂盒测蛋白含量。磷脂酶活力测定参考TOLDR等[16]的方法;酸性脂肪酶活力、中性脂肪酶活力测定参考VESTERGAARD等[17]的方法。用同体积的提取粗酶液的缓冲液作空白实验。定义1 g酶蛋白在1 h内产生1 mmol的4-甲基伞形酮为一个酶活力单位(U)。分别用以上3种酶测定所用的缓冲液配制系列浓度的4-甲基伞形酮溶液作标准曲线。

1.3.11 脂肪氧合酶活力的测定

粗酶液提取、反应底物制备、脂肪氧合酶活力测定参考靳静静等[18]方法。用BCA蛋白定量试剂盒测定蛋白含量。定义1 g酶蛋白在1 min内吸光度增加1为1个酶活力单位。

1.3.12 过氧化值的测定

参考GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》滴定法。

1.3.13 硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值的测定

参考刘世欣[19]的方法。

1.4 数据处理

每个实验重复3次,结果用“平均值±标准差”表示。使用SPSS 26和Origin 2021进行数据分析和绘图。利用Design Expert 13软件对响应面实验进行设计与回归分析。

2 结果与分析

2.1 风干驼肉单因素实验结果

2.1.1 风干时间对风干驼肉质构和感官品质的影响

由图1可知,随着风干时间的延长,风干驼肉的硬度由309.30 g上升至920.20 g,呈逐渐递增趋势。在驼肉风干过程中,风干6～8 d弹性上升,风干8 d弹性最高,为4.00 mm,风干8～14 d弹性下降。在风干8 d时,硬度适中且弹性最佳,因此最佳风干时间为8 d。风干驼肉的感官评分先升高后降低,在风干8 d各项感官评分均最高。风干8 d的驼肉呈褐色,色泽均匀,呈完整片状,具有特有的骆驼肉香气,滋味较咸,有一定咀嚼性,硬度适中。

2.1.2 盐添加量对风干驼肉质构和感官品质的影响

由图2可知,盐添加量为2.0%～2.5%,风干驼肉硬度降低,盐添加量2.5%时硬度最小,为389.86 g,盐添加量为2.5%～4.0%时硬度逐渐增大。盐添加量为2.0%～2.5%时,随着盐添加量的增加,风干驼肉的弹性呈上升趋势,当盐添加量为2.5%时,弹性为3.94 mm,达到最佳,盐添加量为2.5%～4.0%时,弹性降低。在盐添加量为2.5%时,硬度最小且有良好的弹性,因此最佳盐添加量为2.5%。风干驼肉的感官评分先升高后降低,色泽、气味、滋味、口感评分在盐添加量2.5%最高,外观评分在盐添加量3.0%最高。盐添加量2.5%的风干驼肉呈褐色,色泽均匀,呈完整片状,具有特有的骆驼肉香气,滋味良好,微有咸味,有一定咀嚼性,硬度适中。

2.1.3 腌制时间对风干驼肉质构和感官品质的影响

由图3可知,在驼肉腌制过程中,腌制1～3 d风干驼肉的硬度降低,当腌制时间为3 d时,风干驼肉硬度最低,为377.58 g,腌制3～4 d时,风干驼肉硬度显著升高(P<0.05),腌制4～5 d时,风干驼肉硬度降低。腌制1～2 d时,风干驼肉弹性下降,腌制2～3 d时,弹性上升,腌制3 d时,弹性最大,为3.93 mm,腌制3～5 d时,弹性下降。当腌制时间为3 d时,硬度最低且有良好的弹性,因此最佳腌制时间为3 d。风干驼肉的感官评分先升高后降低,外观、气味、滋味、口感评分在腌制时间3 d最高,色泽评分在腌制时间2 d最高。腌制3 d的驼肉呈褐色,色泽均匀,呈完整片状,具有特有的骆驼肉香气,滋味较咸,有一定咀嚼性,硬度适中。

2.2 风干驼肉加工工艺响应面优化

2.2.1 响应面设计试验结果

选取风干时间(A)、盐添加量(B)、腌制时间(C)为自变量进行3因素3水平响应面分析,以硬度(Y1)和弹性(Y2)作为响应值,试验设计方案和结果见表3。

2.2.2 响应面模型建立及方差分析

利用Design Expert对各因素回归拟合,得到自变量与硬度(Y1)、弹性(Y2)的二次多项回归方程分别为:

Y1=351.51+75.95A-0.695 0B+9.79C+6.56AB-34.69AC+18.06BC+121.62A2+21.10B2+34.24C2

Y2=3.91+0.093 8A+0.112 5B+0.061 2C+0.065 0AB+0.022 5AC+0.055 0BC-0.200 8A2-0.413 3B2-0.120 7C2

硬度的回归模型方差分析见表4。由表4可知,模型P<0.000 1,表明回归模型极显著,失拟项不显著(P>0.05),模型可靠。R2=0.993 7,矫正决定系数表明实验值和预测值高度拟合。因素A、AC、A2、B2、C2硬度影响极其显著(P<0.01),C、BC对硬度影响显著(P<0.05),B、AB对硬度影响不显著(P>0.05)。各因素对硬度的影响大小顺序依次是风干时间(A)>腌制时间(C)>盐添加量(B)。

弹性的回归模型方差分析见表5。由表5可知,模型P<0.000 1,表明回归模型极显著,失拟项不显著(P>0.05),模型可靠。R2=0.993 1,矫正决定系数表明实验值和预测值高度拟合。因素A、B、C、AB、A2、B2、C2对弹性的影响极显著(P<0.01),BC对弹性的影响显著(P<0.05),AC对弹性的影响不显著(P>0.05)。影响弹性的因素主次顺序为:盐添加量(B)>风干时间(A)>腌制时间(C)。

2.2.3 各因素交互作用分析

风干时间、盐添加量、腌制时间交互作用对硬度的影响见图4,AC、BC响应曲面图倾斜度高,且等高线图呈明显的椭圆形,交互作用显著。风干时间、盐添加量、腌制时间交互作用对弹性的影响见图5,AB、BC响应曲面图倾斜度高,且等高线图呈明显的椭圆形,交互作用显著。与方差分析结果一致。

2.2.4 风干驼肉工艺优化结果及验证实验

通过硬度取最小值,弹性取最大值,得到风干驼肉的最优工艺条件为:风干时间7.81 d,盐添加量2.56%,腌制时间3.06 d;此参数条件下风干驼肉产品的硬度为346.63 g,弹性为3.91 mm。考虑到实际可操作性,将工艺参数调整为:风干时间8 d,盐添加量2.6%,腌制时间3 d。

采用上述工艺参数进行验证,得到成品风干驼肉的硬度为358.08 g,弹性为3.88 mm,与响应面理论预测值较接近。

2.3 风干驼肉加工过程中水分含量与失重率的变化

由表6可知,成品风干驼肉的水分含量为41.66%,失重率为51.17%。风干驼肉加工过程中水分含量整体呈下降趋势。腌制3 d样品与原料驼肉水分含量差异不显著(P>0.05);随着风干时间的延长,驼肉水分含量显著降低(P<0.05),失重率显著升高(P<0.05)。马欣欣[20]制作的阿拉善风干驼肉水分含量为28%,雷虹等[21]的研究显示,不同地区的自然风干蒙古牛肉水分含量为8.51%～58.49%。此外,风干过程中随着水分含量不断降低,风干肉的硬度、胶着性、咀嚼性和弹性发生改变[22]。

2.4 风干驼肉加工过程中色度值的变化

由表6可知,成品风干驼肉的亮度值(L*)为23.74,红度值(a*)为4.53,黄度值(b*)为-1.63。风干驼肉加工过程中L*显著下降(P<0.05),颜色变暗。

L*与肌肉表面薄含水层的厚度有关,风干驼肉表面随着水分的转移而变干,导致L*降低[7]。a*是衡量肉色稳定性的指标,在风干时期a*随风干时间的延长显著下降(P<0.05),成品风干驼肉样品呈深红色。a*下降可能是因为风干过程中肌红蛋白和氧合肌红蛋白被氧化成高铁肌红蛋白,以及脂质氧化产物促进肌红蛋白氧化,加快褐色素形成[23]。b*在腌制时期下降,在风干0～2 d上升,在风干2～8 d下降。b*值较小,数值波动较小,对风干驼肉肉色变化的影响较小。

2.5 风干驼肉加工过程中脂质水解

2.5.1 脂解酶活力变化

磷脂酶、酸性脂肪酶、中性脂肪酶活力测定的标准曲线如图6所示。风干驼肉加工过程中磷脂酶、酸性脂肪酶和中性脂肪酶活力变化如图7所示。脂解酶在整个风干驼肉加工过程中保持活跃,但成品风干驼肉的酶活力均较原料肉时期降低。风干驼肉加工过程中,腌制3 d样品磷脂酶活力最高,风干0～4 d活力显著下降(P<0.05),风干4～8 d样品磷脂酶活力显著升高(P<0.05);酸性脂肪酶活力在原料肉～风干2 d显著下降(P<0.05),风干0～2 d磷脂酶活力下降幅度最大,风干2～6 d期间活力显著上升(P<0.05),风干6～8 d酸性脂肪酶活力变化不显著(P>0.05)。磷脂酶和酸性脂肪酶的活力变化趋势与孙为正[24]报道的广式腊肠加工过程中脂解酶的变化趋势相似,风干后期酶活力升高可能是因为盐含量升高对酸性脂肪酶和磷脂酶活力有促进作用[25-26]。风干驼肉加工过程中,腌制阶段中性脂肪酶活力显著升高(P<0.05),腌制3 d时酶活力达到最高,在风干过程中中性脂肪酶活力显著下降(P<0.05)。中性脂肪酶活力受pH值影响,腌制时期pH升高可能有利于提高酶活力;而风干导致的水分活度下降可能是导致中性脂肪酶活力下降的原因[25]。风干驼肉加工过程中中性脂肪酶活力最高,与马志方[27]在金华火腿加工过程中的发现的中性脂肪酶的活性最高一致。除风干4 d外,风干驼肉加工过程中磷脂酶活性大于酸性脂肪酶,而酸性脂肪酶的酶活在其他报道中大于磷脂酶,可能是由于风干驼肉的pH值趋近于中性,不在酸性脂肪酶的最适pH值内。

2.5.2 pH值的变化

由图8可知,在风干驼肉加工过程中pH相差较大,但始终在弱酸性的范围内,原料驼肉的pH值为5.51,成品风干驼肉的pH值为6.57,与沙坤[28]报道的新疆风干牛肉的pH值分布范围5.31～6.64相近。在腌制阶段,驼肉的pH值显著上升(P<0.05),腌制3 d时的pH为6.5;进入风干阶段,驼肉pH值显著降低(P<0.05),可能是由于脂质水解导致的游离脂肪酸积累;风干2～8 d,随着风干时间的延长,驼肉pH值呈上升趋势,且相邻2个时期pH值差异显著(P<0.05),可能是由于肌间蛋白质分解产生碱性物质,也可能是脂肪酸被进一步氧化为小分子化合物[29]。

2.6 风干驼肉加工过程中脂质氧化

2.6.1 脂肪氧合酶(lipoxidase, LOX)的活力变化

LOX的活力变化如图9所示。在风干驼肉的加工过程中,随着加工时间的延长,LOX活力逐渐升高,且整个加工过程活力变化显著(P<0.05),与刘世欣[19]报道的干腌牛肉加工过程和JIN等[13]报道的干腌培根加工过程中LOX的变化趋势相似。成品风干驼肉的LOX活力较原料肉增加了79.67%,为1 347.51 U/(min·g蛋白),风干2～4 d LOX的活力变化程度最大,从1 063.07 U/(min·g蛋白)提高到1 259.30 U/(min·g蛋白),这可能是由于水分的散失导致的盐含量的增加使LOX活力增强[30]。

2.6.2 过氧化值的变化

如图10所示,风干驼肉加工过程中,过氧化值在原料肉到风干6 d显著增加(P<0.05),风干0～6 d过氧化值迅速增加,说明脂肪氧化速率加快,可能是由于水分含量的下降、pH值的上升、脂肪分解产生的脂肪酸底物的增加和LOX活力的增加有关。风干6～8 d过氧化值变化不显著,可能是由于过氧化物被继续氧化降解的速度高于过氧化物生成的速度[31]。风干驼肉成品的过氧化值为0.064 3 g/100 g,明显低于国标所规定的过氧化值(0.5 g/100 g)。

2.6.3 TBARS值的变化

如图11所示,从原料肉到风干6 d,驼肉的TBARS值显著上升(P<0.05),可能是由于水分散失,脂质氧化加剧。风干6～8 d驼肉的TBARS值显著下降(P<0.05),可能是由于部分内源蛋白质水解产生小肽、氨基酸等抗氧化物质,或醛类被进一步氧化为醇和羧酸等物质[32]。成品风干驼肉的TBARS值为0.208 9 mg MDA/kg。王永丽等[33]发现当肌肉中MDA含量为0.5～1.0 mg/kg时,风干鸭肉不会产生腐败气味,可以推测风干驼肉成品的气味在接受范围内。

3 结论

风干驼肉最佳工艺条件为:风干时间8 d,盐添加量2.6%,腌制时间3 d,得到的风干驼肉风味好,硬度和弹性适中。风干驼肉风干过程中水分含量逐渐降低,失重率增加,亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)不断降低。酸性脂肪酶和磷脂酶活力在风干后期活力升高,中性脂肪酶活力>磷脂酶>酸性脂肪酶,pH值在风干前期降低,风干过程中脂肪氧合酶活力逐渐升高,过氧化值和硫代巴比妥酸反应物值也相应地升高。说明风干驼肉加工过程中脂质发生了水解及氧化,可能是风干驼肉风味前体物质的来源。

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Study on process optimization, lipolysis, and lipid oxidation of air-dried camel meat

CAO Shenyi, AIHAITI·Aihemaitijiang, ZHENG Li, FU Yinghua*

(Xinjiang Key Laboratory of Biological Resources and Genetic Engineering, College of Life Science and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830017, China)

ABSTRACT Camel meat is a source of high-quality meat with high nutritional value for human beings.In this study, the process of air-dried camel meat was optimized by single factors such as the air-drying time, salt addition and curing time, and response surface methodology.Based on the determination of moisture content, weight loss rate and chromatic value, the pH value, lipolytic enzymes activity, lipoxygenase activity, peroxide value, and the thiobarbituric acid reactive substances value indicated the lipolysis and lipid oxidation during the processing of air-dried camel meat.According to the results, the optimal condition of air-dried camel meat process was air-drying time of 8 days, salt addition of 2.6%, and curing time of 3 days.Under these conditions, the hardness and elasticity of air-dried camel meat were moderate.With the extension of air-drying time, the moisture content of air-dried camel meat decreased, the weight loss rate increased, and the chromatic value decreased.The activity of neutral lipase increased significantly in the curing stage (P<0.05), and the activity of acid lipase and phospholipase increased significantly in the later periods of air drying (P<0.05).The pH value decreased first and then increased in the air-drying stage.Lipoxygenase activity, peroxide value, and thiobarbituric acid reactive substances value increased during processing.This study showed that the lipids were hydrolyzed and oxidized to some extent during the processing of air-dried camel meat, which contributed to form the flavor quality of air-dried camel meat.

Key words camel meat; air drying; response surface optimization; lipolysis; lipid oxidation

第一作者：硕士研究生(傅樱花教授为通信作者,E-mail:fuyinghua1217@sina.com)

基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01C44);新疆维吾尔自治区重点研发任务专项(2023B02034-3)

收稿日期：2023-05-26,改回日期：2023-06-27

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.036260

引用格式：曹慎怡,艾合买提江·艾海提,郑力,等.风干驼肉工艺优化及脂质水解氧化研究[J].食品与发酵工业,2024,50(12):185-194.CAO Shenyi,AIHAITI·Aihemaitijiang,ZHENG Li, et al.Study on process optimization, lipolysis, and lipid oxidation of air-dried camel meat[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(12):185-194.