羊肉是我国居民的主要肉食来源之一,在居民肉品消费中占比较高且消费量逐年递增,据统计,2022年我国羊肉表观消费量达到560.6万t,较2021年增长1.0%[1]。在中国传统饮食文化中,羊肉一直具有举足轻重的地位,尤其是在食疗方面具有极其重要的作用。《本草纲目》记载:“羊肉能暖中补虚,补中益气,开胃健身,益肾气,养胆明目,治虚劳寒冷,五劳七伤”[2]。从营养的角度来看,羊肉具有为人体供能、提供优质蛋白质和重要微量营养素等至关重要的作用[3]。

烹饪本质上是一种加热过程,不仅可以改变肉的质构、风味,提高食品感官,还能使肉中的营养物质,如蛋白质等更容易被人体消化吸收。羊肉常见的烹饪加工方式包括蒸焖、炖煮、炒煸、烧烤和涮汆等,烹饪方式的不同会造成肉品质的显著差异。目前已有关于不同烹饪加工方式对肉品影响的研究,主要集中于特定加工方式的营养品质和食用品质。VAN HEERDEN等[4]对羊肉进行湿热(炖煮)和干热(烘烤)2种烹饪方式的加工,结果显示湿热烹饪的羊肉营养保留更高;周智雯等[5]研究发现烤制羊肉的粗脂肪含量整体高于蒸、煮羊肉的脂肪含量;WANG等[6]对羊肉进行真空蒸煮、传统蒸煮和高压蒸煮,传统蒸煮和高压蒸煮显著增加了羊肉的蒸煮损失和硬度;李林强等[7]对羊肉进行煎制、炸制和烤制,发现3种处理方式对羊肉硬度均有较大影响,且对硬度的影响整体呈现烤制>炸制>煎制的顺序。

滋味和风味的变化对于肉品品质的影响也很重要,目前研究集中在不同品种和部位等,罗玉龙等[8]对苏尼特羊和小尾寒羊风味物质进行比较,结果显示苏尼特羊肉的挥发性风味成分较小尾寒羊高;俞彭欣等[9]对南疆舍饲湖羊不同部位肌肉的风味差异进行研究,发现背最长肌较肩肉和臀肉的风味品质好且膻味轻。但是,不同烹饪加工方式之间鲜有比较,羊肉在烹饪过程中滋味和风味的变化未得到全面阐述。

因此,本研究系统地对蒸制、煮制、炒制、烤制和涮制烹饪羊肉的营养品质、食用品质以及滋味和风味的电子感官特性进行科学评价,明确不同烹饪加工方式羊肉的品质特性,为羊肉加工和消费提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

实验材料:选取月龄(6月龄)、饲养环境(舍饲)一致的宁夏滩羊公羊10只。清真屠宰,宰后24 h取胴体双侧霖肉(股四头肌)用无菌袋真空包装后于-20 ℃冷冻,贮藏备用。

试剂:石油醚,天津市大茂化学试剂厂;磺基水杨酸,上海源叶生物科技有限公司;盐酸、氯化钾,国药集团化学试剂有限公司;以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

NDA701杜马斯定氮仪,意大利VELP公司;SOX406脂肪测定仪,山东海能科学仪器有限公司;L-8900全自动氨基酸分析仪,日本日立公司;PEN 3.5电子鼻,德国AIRSENSE公司;Asrree Ⅱ/LS16电子舌,法国Alpha MOS公司;CM-600 d分光测色计,日本株式会社;SMS质构仪,厦门超技仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 烹饪方法

羊肉蒸制、煮制、炒制、烤制和涮制烹饪方法参考前期文献和团队已做研究并稍作修改后确定[10-14]。为避免调味料等对实验结果的影响,5种烹饪加工方式均未添加调味品、未腌制。

蒸制:将羊肉切成6 cm×3 cm×0.5 cm的肉片,均匀置于铺好一次性蒸笼纸的笼屉中,按照m(羊肉)∶m(水)=1∶20在蒸锅中加入冷水,待水沸腾后放入蒸屉蒸制6 min。

煮制:将羊肉切成2 cm×2 cm×2 cm的肉块,按照m(羊肉)∶m(水)=1∶4在锅中加入冷水,待水沸腾后放入羊肉焯水1.5 min。将焯水后的羊肉沥干水分并称重,按照质量比1∶4在锅中重新加入冷水,待水沸腾后煮制25 min。

炒制:将羊肉切成3 cm×2 cm×0.3 cm的肉片,锅中加入一定量的植物油(生肉质量的1/10),待油温升至180 ℃时,放入羊肉片持续翻炒3 min。

烤制:前处理与煮制相同,将5块肉穿成一串,在电烤炉中烤制10 min,每30 s翻转一次。

涮制:羊肉用全自动切片机平行于肌纤维方向切片,大小为10 cm×5 cm×0.1 cm,置于沸水(95～100 ℃)中涮制15 s。

1.3.2 营养品质

水分含量测定参照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;蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》燃烧法;脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》索氏抽提法;游离氨基酸含量测定参照WANG等[15]的方法。

1.3.3 食用品质

1.3.3.1 pH

参考刘芳圆等[16]的方法并稍做修改,取8 g羊肉样品切碎,加入到90 mL pH值为7.0的蒸馏水中浸泡30 min,参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》,试验重复3次取平均值。

1.3.3.2 保水性

对烹饪前的肉样进行称重并记录,记为m1,烹饪后待肉样冷却至常温,用吸水纸吸干表面水分并称重记录,记为m2。每组样品平行测定3次取平均值,保水性的计算如公式(1)所示:

水分损失率

(1)

式中:m1为烹饪前肉样质量,g;m2为烹饪后肉样质量,g。

1.3.3.3 色泽

全自动色差计用标准白板进行校准后对样品进行测定,每组样品平行测定3次取平均值。

1.3.3.4 嫩度

参考宋洁等[11]的方法并稍作修改,将涮制的羊肉修切成1 cm×2 cm×1 mm的小片,3片羊肉叠放,其余烹饪加工方式的羊肉修切成1 cm×2 cm×3 mm的小片用质构仪进行测定。剪切力探头型号HDP/BSK,测定条件:测后速率10.0 mm/s、测中速率2.0 mm/s。每组样品测定10次,结果取平均值。

1.3.3.5 质构

前处理与嫩度相同,质构探头型号P/35,测定条件:测前速率2.0 mm/s、测后速率5.0 mm/s、测试速率2.0 mm/s,压缩比40%。每组样品测定10次,结果取平均值。

1.3.3.6 电子鼻

参考窦露等[17]的方法并稍作修改,将羊肉搅碎,称取3 g样品放入15 mL的进样瓶内,加盖密封,于60 ℃水浴锅加热40 min,在室温条件下平衡1 h后进行电子鼻检测。清洗时间:90 s,检测时间:120 s,内部流速:400 mL/min,进样流速:400 mL/min。选择响应值平稳的3个时间点对应的数值,取平均值。电子鼻传感器性能描述见表1。

1.3.3.7 电子舌

参考徐宝才等[18]的方法并稍作修改,将样品用绞肉机绞碎,精确称取10 g肉糜,加入120 mL超纯水于200 mL烧杯中,电磁搅拌浸提20 min后冷冻离心(10 000 r/min,10 min,2 ℃),将中层清液用0.45 μm滤膜过滤,将滤液倒入电子舌专用烧杯中并用超纯水定容至100 mL,待测。电子舌传感器经活化校准后,将前处理好的样品按顺序放入电子舌样品托盘中进行分析。每个样品重复测定7次,取后4次的稳定值作为检测结果。

1.4 数据处理

实验数据用Microsoft Excel 2010软件进行处理,数据统计分析采用SPSS 25.0进行ANOVA单因素方差分析,各组间的多重比较采用Duncan’s法判定数据间的显著性差异,P<0.05表示差异显著,实验数据以“平均值±标准差”表示,用Origin 2022软件作图。电子鼻和电子舌测定样品的数据,经仪器自带软件直接进行主成分分析(principal component analysis,PCA),偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)利用MetaboAnalys完成。

2 结果与分析

2.1 不同烹饪加工方式羊肉营养品质差异分析

2.1.1 不同烹饪加工方式羊肉的水分、蛋白质、脂肪含量差异分析

羊肉经不同烹饪加工后的水分、蛋白质和脂肪含量见表2,涮制羊肉的水分含量最高,烤制羊肉水分含量最低,这与任国艳等[19]在对羊肉进行蒸煮、煎炸和烘烤烹饪后测定的水分含量结果相符。这可能是因为蛋白质受热发生变性,变性程度随温度升高而增大,由于氢键断裂,蛋白质和水分的相互作用降低,肌原纤维结构变得松散,胶原纤维收缩,肌纤维直径减小,肌肉发生体积收缩导致水分流失加剧[20]。

蛋白质含量在烤制后显著高于其他烹饪方式的羊肉(P<0.05),这可能是因为随着加热时间的延长或温度的升高,肌肉收缩加剧脱水,水分损失率增大,使样品的水分含量降低,这时干物质的含量相对增加而使粗蛋白含量比增加。此外,涮制后羊肉的蛋白质含量较少,可能是由于涮制羊肉切片较大且薄,在烹饪过程中蛋白质暴露在水中的接触面更大,加热后会更容易降解成多肽、寡肽或氨基酸等可溶性成分随汤汁流失[21]。

从粗脂肪的含量来看,炒制羊肉的脂肪含量最高,这可能是由于炒制过程中添加植物油导致的。烤制和涮制羊肉的脂肪含量无显著差异(P>0.05),但烤制时间远长于涮制时间,羊肉的结缔组织在较长时间的烹饪过程中其细胞膜收缩,与内部熔融的脂肪膨胀压力相互作用产生破裂,使脂肪流失较多[22]。蒸制羊肉的脂肪含量低的原因可能是由于蒸制过程中水分保留较多,干物质含量减少导致粗脂肪含量减少,这与高天丽等[23]的研究结果相符。且温度升高提高了脂肪酶的活力,相应增加了羊肉中脂质氧化分解的速率,导致烹饪时间延长,羊肉中的脂肪含量有所下降[24],故而蒸、煮和涮制羊肉的脂肪含量显著低于炒制和烤制羊肉(P<0.05)。

2.1.2 不同烹饪加工方式羊肉的游离氨基酸差异分析

游离氨基酸各有其呈味特性,呈现的滋味随种类和含量的不同而有所差异。羊肉经蒸制、煮制、炒制、烤制和涮制后的游离氨基酸含量测定结果见表3,在所有样本中共检测到17种游离氨基酸,其中必需氨基酸种类齐全,含量丰富。从游离氨基酸的总量来看,炒制羊肉的游离氨基酸总量最高,烤制羊肉的次之,煮制羊肉的总量最低,其中组氨酸、胱氨酸等5种氨基酸含量较低,未达到检测阈值。游离氨基酸总量的变化推测可能是由于在烹饪过程中蛋白质受热分解成游离氨基酸而使总量增加,但随着加热时间的延长,氨基酸发生氧化或美拉德反应使得总量降低。此外,长时间的加热使羊肉汁液流失加剧,肉中游离氨基酸也会随之损失[25],这也是羊肉在长时间煮制后游离氨基酸总含量最低的原因。

羊肉经过不同烹饪方式加工后,各种氨基酸含量发生不同变化,导致肉中氨基酸模式也随之变化,蒸制羊肉中EAA/TAA和EAA/NEAA显著高于其他烹饪方式的羊肉,煮制羊肉的EAA/TAA和EAA/NEAA显著低于其他烹饪方式的羊肉(P<0.05),表明5种烹饪加工方式中,煮制对羊肉EAA/TAA和EAA/NEAA影响最大,涮制次之,蒸制对其影响最小。此外,在所检测到的17种游离氨基酸中,丙氨酸的含量最高,其次是谷氨酸,二者都属于呈鲜味的氨基酸,说明不同烹饪方式加工后的羊肉均有较好的呈鲜效果。

2.2 不同烹饪加工方式羊肉食用品质差异分析

2.2.1 不同烹饪加工方式羊肉的pH值、保水性、色泽差异分析

羊肉经不同烹饪加工后的pH值、保水性、色泽测定结果见表4,羊肉的整体pH值为6.2～6.5。煮制羊肉的pH值显著高于其他烹饪方式羊肉的pH值(P<0.05),蒸制与炒制和烤制羊肉的pH值差异不显著(P>0.05),涮制羊肉的pH值最小。造成这种差异的原因可能是在烹饪过程中脂肪水解为脂肪酸的过程改变,同时烹饪方式和加热时间的不同还会导致脂肪酸水解程度的差异。

肉的含水量对其外观、质地和风味影响重大,烹饪加工引起肉类蛋白质的变性和收缩,导致大量水分流失。因此,不同的烹饪加工方式决定着羊肉的失水差异。由表4可知,炒制和烤制羊肉的失水率显著高于其他烹饪加工方式的羊肉(P<0.05),这可能是因为较高的温度使结缔组织网络和肌肉纤维在纵向和横向上同时收缩,且收缩程度随着温度的升高而加剧,导致烹饪过程中水分的大量流失。与此相一致,郎玉苗等[26]的研究结果也显示,烹饪温度越高,样品的失水率越大。蒸制和煮制羊肉的失水率均低于炒制和烤制羊肉的失水率,这与RAO等[27]在对不同烹调处理的兔肉进行品质研究时得到的结果一致。也有文献表明,水分损失与热处理过程中传质过程的动力学有关,因此不同的烹饪方法会导致水分损失的差异[28]。对比其他烹饪方式加工的羊肉,涮制羊肉由于较低的烹饪温度和较短的涮制时间使得其失水率最低。

色泽是消费者最直观评价肉类品质好坏的指标,与购买意愿密切相关。不同烹饪加工方式的羊肉色泽存在显著差异(P<0.05),涮制和炒制羊肉的L*值最高,烤制羊肉的L*值最低,蒸煮烹饪对羊肉的L*值无显著差异(P>0.05)。就a*值而言,烤制>炒制>煮制>蒸制>涮制,这可能是由于在烤制过程中高温致使肉中的蛋白质受热发生羰氨反应,并发生褐变反应[29]。同时羊肉氧化产生的自由基促进高铁肌红蛋白的积累,使得烤制羊肉的a*和b*值整体显著高于其他烹饪方式。蒸制和涮制羊肉的a*值和b*值之间均无显著差异(P>0.05),且显著低于其他烹饪方式羊肉的a*和b*值,这一结果与SEN等[30]对羊排的研究结果相符。

2.2.2 不同烹饪加工方式羊肉的嫩度和质构差异分析

嫩度和质构特性是构成肉品品质的重要因素之一,是评价肉制品口感的重要依据[31]。肉的质构特性是由肉品的水分、胶原蛋白、弹性蛋白和肌纤维本身属性以及三者间的相互作用决定的[32]。羊肉经不同烹饪加工后的嫩度和质构测定结果如表5所示,煮制和烤制羊肉的剪切力值最大,涮制羊肉的剪切力值最小,剪切力是衡量肉质嫩度的常用指标,剪切力越小代表肉质越嫩,故而涮制羊肉的肉质最嫩。这表明短时间或较低温度烹饪时羊肉的剪切力值较小,嫩度较好,反之嫩度较差,这一结果与GARCA-SEGOVIA等[33]在牛排和魏心如等[34]在鸡胸肉中的研究结果一致。造成这种结果的原因可能是由于在烹饪中,随着时间的延长,肉样肌原纤维蛋白发生热变性,肌原纤维蛋白和胶原蛋白热收缩的程度增加,持水力及结缔组织张力下降,从而使得剪切力增大,嫩度下降[35]。

咀嚼性是硬度、弹性和黏聚性共同作用的结果,反映羊肉从可咀嚼状态到吞咽状态所需的能量,在一定范围内,咀嚼性越强代表肉样咬感越好。由表5可知,蒸制和煮制羊肉的硬度、黏聚性和咀嚼性值均最高,炒制和烤制羊肉的次之,涮制羊肉的最低,说明蒸煮羊肉的口感最好,这可能与肉样的含水量有关。该结果与任国艳等[19]测得的烘烤羊肉口感最好的结果不符,推测造成这种现象的原因是因为烹饪时间不同,因为随着加工时间的延长,蛋白质会再次聚集,导致硬度降低。就弹性而言,只在蒸制和烤制、涮制羊肉之间存在差异(P<0.05),蒸制和煮制的羊肉在弹性和黏聚性上无显著差异(P>0.05),这一试验结果与YANG等[36]的结果相符。

2.2.3 不同烹饪加工方式羊肉电子鼻差异分析

将提取到的各个传感器的响应强度值建立样品的气味雷达图,如图1所示。W1C、W5S、W3C、W6S、W5C、W1W和W2W的传感器响应值均在1以上,可作为评判气味特征的主要指标。其中W1C、W3C、W5C和W2W传感器均对芳香成分灵敏,从图1中可知,烤制的羊肉对这4个传感器响应强度值整体最高,说明烤制有利于提高羊肉中的芳香成分,这主要是由于在烹饪过程中发生美拉德反应产生了苯环类芳香族化合物所致。W1W传感器对硫化物敏感,蒸制和煮制的羊肉对该传感器的响应值较其他羊肉的高,说明蒸制和煮制会使羊肉产生更多的硫化物。W5S和W6S传感器分别对氮氧化合物和氢气敏感,对应响应值最高的烹饪方式为涮制和炒制。

对不同烹饪加工方式的羊肉香气进行PCA,结果见图2。贡献率越高,证明PC对原始多指标信息的反映越好[37],PC1和PC2的累计贡献率>80%,说明前2个主成分涵盖了样品的绝大部分信息。由图2可知,在PC1方向上,烤制的羊肉与其他烹饪加工方式的羊肉距离相对较远,说明烤制的羊肉与其他烹饪加工方式的羊肉滋味在PC1上有明显差异,因此,在PC1方向上能有效区分烤制与其他烹饪加工方式的羊肉。蒸制和炒制的羊肉区域有部分重叠,说明这2种烹饪加工方式的羊肉挥发性成分相类似。

2.2.4 不同烹饪加工方式羊肉电子舌差异分析

将电子舌提取到的各传感器响应强度建立样品的滋味雷达图,如图3所示,煮制的羊肉整体传感器响应值较高,说明煮制的羊肉滋味更丰富。炒制和涮制的羊肉传感器响应轮廓相似,说明二者滋味无显著差异(P>0.05)。在NMS(对鲜味具有专一性识别)传感器上响应强度值最高的烹饪方式是炒制,说明炒制的羊肉呈鲜效果更好,这与炒制羊肉的游离氨基酸测定结果相符。

进一步对不同烹饪加工方式的羊肉滋味进行PCA,结果如图4所示。PC1和PC2的累计贡献率>80%,表明电子舌PCA能够反映样品滋味的整体信息。辨别值(discriminant index,DI)可用于判断区分能力优劣,DI越大,表示区分的效果越好,样品间的距离越大,差异越明显[38],DI=81,说明电子舌能很好地区别5种烹饪加工方式的羊肉。在PC1方向上,煮制的羊肉与其他烹饪加工方式的羊肉距离较大,说明煮制的羊肉与其他烹饪加工方式的羊肉滋味在PC1上有明显差异,因此,在PC1方向上能有效区分煮制的羊肉与其他烹饪加工方式的羊肉。在PC2方向上,5种烹饪加工方式的羊肉之间有一定距离,蒸制的羊肉与烹饪加工方式的羊肉距离较远,炒制、烤制和涮制的羊肉相近,煮制的羊肉与烹饪加工方式的羊肉距离较远。由此看出,在PC2方向上能有效区分5种烹饪加工方式的羊肉。

2.3 不同烹饪加工方式羊肉品质的PLS-DA分析

通过MetaboAnalyst构建不同烹饪加工方式羊肉品质的PLS-DA模型,结果如图5-a所示。蒸制、煮制、炒制、烤制和涮制组相互分离,说明不同烹饪加工方式对羊肉品质产生了不同影响。通过100次置换检验来验证模型的拟合度如图5-b所示,R2=0.882 6,Q2=0.735 1,接近于1,表明模型可靠,无过拟合现象。图5-c显示了不同烹饪加工方式羊肉各指标突出变化的程度,重要性因子(variable importance projection,VIP)值可以衡量各品质指标对各组样本分类判别的影响强度和解释能力,属于PLS-DA模型变量的变量权重值[39]。一般认为VIP值>1的因子可认为是PLS-DA模型的差异标志物。图5-c是从所有指标中筛选出的VIP值>1的指标,主要包括弹性、SCS传感器、咀嚼性、ANS传感器、W3C传感器和硬度等,说明这些指标在不同烹饪加工方式下数值差异较大。

3 结论

蒸制、煮制、炒制、烤制、涮制羊肉的品质和电子感官特性存在显著差异。蒸制和煮制羊肉的咀嚼性较强,咬感较好。炒制和烤制羊肉的保水性最差,但在电子感官特性结果上呈现出较好的滋味和风味。涮制羊肉的水分含量高,剪切力值最小,嫩度最好但咀嚼性最差。PLS-DA模型验证了羊肉经不同烹饪方式加工后品质存在较大差异。本研究结果旨在为深入探究烹饪加工后羊肉的品质特性提供数据支撑,为人们合理的膳食搭配提供依据。

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Effects of different cooking methods on quality and electronic sensory characteristics of lamb meat

XU Meizhen1,2, ZHANG Dequan1,2, LI Shaobo2, FU Jianing2, YANG Qi3, LIU Weihua3, CHEN Li2*

1(School of Food Science and Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750000, China)

2(Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Agro-Products Quality &Safety Harvest, Storage, Transportation, Management and Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100193, China)

3(Ningxia Veterinary Drugs and Fodder Inspection Institute/Ningxia Animal Food Quality and Safety Testing Center, Yinchuan 750011, China)

ABSTRACT To investigate the quality characteristics of lamb meat prepared by various cooking methods, such as steaming, boiling, stir-frying, roasting, and hot pot, the nutritional quality and palatability of lamb meat cooked by different methods were comprehensively determined and analyzed by partial least squares discriminant analysis (PLS-DA).Results indicated that there were significant differences in the quality characteristics of lamb meat among different cooking methods.In terms of nutritional quality, instant-boiled lamb meat had the highest moisture content, roasted lamb meat had the highest protein content, and stir-fried lamb meat had the highest fat content and the highest total free amino acid content.In terms of eating quality, boiled lamb meat had the highest pH value and stir-fried and roasted lamb meat had the worst water retention.Stir-fried and instant-boiled lamb meat had high L* values, while roasted lamb had the highest a* value.Instant-boiled lamb meat had the best tenderness and steamed and boiled lamb meat had the highest chewiness.The electronic nose sensors W1C, W3C, W5C, and W2W, showed the highest response values for roasted lamb meat, indicating that roasted lamb meat had a higher content of aromatic volatile flavor compounds.The electronic tongue sensors CTS, NMS, and CPS presented larger response values for boiled lamb meat, indicating that boiled lamb meat had a richer flavor.The PLS-DA analyses revealed a distinct separation among lamb meat samples from the five cooking methods, highlighting significant quality variation.Elasticity, SCS sensor, chewiness, ANS sensor, W3C sensor, and hardness emerged as the primary indicators of quality differences across cooking methods.The research aims to provide a basis for an in-depth investigation of the quality characteristics of lamb meat after cooking by data support.

Key words cooking methods; lamb meat; quality; electronic sensory characteristics

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037711

引用格式：徐美珍,张德权,李少博,等.不同烹饪加工方式对羊肉品质和电子感官特性的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(20):161-170.XU Meizhen,ZHANG Dequan,LI Shaobo, et al.Effects of different cooking methods on quality and electronic sensory characteristics of lamb meat[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(20):161-170.

第一作者：硕士研究生(陈丽研究员为通信作者,E-mail:chenliwork@126.com)

基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划项目(2021BEF02037);中国农业科学院农产品加工研究所“国之大者”重点科技行动专项(G2022-IFST-04)

收稿日期：2023-10-23,改回日期:2023-12-29