从江香猪作为我国优质地方黑猪品种,主产于贵州省黔南州从江县,是我国珍贵的畜禽遗传资源保护品种[1]。在特殊的山地高原和潮湿的自然环境下,从江香猪形成了“小(体型小)、香(肉质香嫩)、纯(基因纯合)、净(产地环境无污染)”的品质特性[2]。研究发现,从江香猪肌内脂肪、多不饱和脂肪酸和鲜味氨基酸总量均维持较高水平,肉质细腻,口感细嫩多汁,对人体健康有益[2-3],而传统的高温长时间加工会影响其食用品质和营养风味,本研究采用低温调理技术制得香猪肉制品,得以保持香猪肉原汁原味。低温加工减少了肉品营养物质的流失,保留了风味和口感,但同时也存在保质期短、易变质和不易贮藏等问题。因此,采取适宜的杀菌方式延长产品货架期并保持产品质量十分必要。传统高温杀菌方式虽能有效杀灭微生物,但由于处理温度过高导致食品中热敏成分损失,肉质组织状态和风味物质损害,丧失原有特色[4]。低温杀菌技术是采用非热手段作用于食品,使微生物分子的细胞壁、细胞膜等发生不可逆损伤,从而起到杀菌、钝酶的作用,具有环保、高效及最大限度保持食品品质的优点[5]。

目前,食品中挥发性风味成分检测已成为食品科学领域的热点方向之一,电子鼻和气相色谱-离子迁移谱(gas chromatograph-ion mobility spectrometer,GC-IMS)、GC-MS、气相色谱-嗅闻质谱(gas chromatograph-olfactometry-mass spectrometry,GC-O-MS)等技术已被广泛用于各类食品中挥发性风味物质分析评价[6]。与GC-MS相比,GC-IMS具有无需前处理、灵敏度高、检测限低和可视化等优势,可与主成分分析、偏最小二乘-判别分析或正交偏最小二乘-判别分析等多元统计方法相结合,实现不同样品差异风味成分筛选及特征风味确定[7-8]。DENG等[9]利用GC-IMS技术评价了不同猪种培根贮藏期间挥发性风味物质成分,发现在白猪(WP)培根中酚类和酸类含量较高,而在黑猪(BP)培根中醇、酮和含氮化合物是其主体风味成分。LIU等[10]通过建立挥发性指纹图谱,创建了基于GC-IMS的金华火腿样品不同熟成时间的快速分析方法。

本研究以香猪后腿肉为原料,在前期优化得到低温调理白切香猪肉制作工艺基础上进行水浴巴氏、高静水压、辐照和高温高压杀菌处理,采用顶空-气相色谱-离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)技术对处理后香猪肉产品的挥发性风味物质进行分析,利用扫描电镜探究不同杀菌处理对香猪肉品质的影响,旨在探究不同杀菌方式下香猪肉制品食用品质特性和挥发性风味含量差异,以此来研究制品品质和风味物质的变化规律,筛选最适杀菌方式,最大限度地保留和提升香猪肉制品的品质,以期为企业生产低温调理类产品杀菌方式的选择提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

贵州从江县香猪后腿肉,贵州黔峰原生态食品有限公司(一次取10 kg,泡沫箱与冰袋保温,4 h内运至实验室于-18 ℃冰箱中贮藏备用);纯净水,市购屈臣氏饮用水;食盐、白砂糖、酱油(千禾)、料酒(海天),本地沃尔玛超市;复合磷酸盐(食品级),徐州添安食品添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

NH350色差仪,深圳市三恩时科技有限公司;QY-01搅肉机,巧亿电器实业有限公司;SUS304不锈钢锅,海科特不锈钢制品厂;LQ-C10002电子天平,昆山优科维特电子科技有限公司;TMS-Pro型物性测定仪,美国FTC公司电子分析天平;HHS-Z1-4数显式恒温水浴锅,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;BILON10-300B超声清洗机,上海比朗仪器制造有限公司;SSH-57L高静水压HPP设备,山西力德福科技有限公司;60Co-γ辐照杀菌设备,贵州金农辐照科技有限责任公司;LS-B75L-1立式压力蒸汽灭菌锅,江阴滨江医疗设备有限公司;FlavourSpec®风味分析仪,德国G.A.S公司;HITACHI SU8010扫描电子显微镜,日立公司。

1.3 实验方法

1.3.1 低温调理白切香猪肉工艺流程

低温调理白切香猪肉工艺流程如下:

香猪肉(后腿)→预处理→整形(5 cm×5 cm×5 cm)→腌制(超声辅助)→煮制(85 ℃、40 min)→冰水冷却(10 min)→捞出切片(4 mm)→真空包装→杀菌→成品

1.3.2 香猪后腿肉腌制处理

按5 cm×5 cm×5 cm大小分割香猪肉块,将腌制液配方(食盐1.40%、白砂糖3.80%、酱油3.00%、料酒0.30%、复合磷酸盐0.30%,质量分数,均以肉重计)腌制肉块(腌制液∶肉=57∶100,质量比),密封,采用超声辅助腌制法(超声-常压腌制)进行腌制:将密封好的蒸煮袋放入超声波清洗机中超声处理15 min,再放置在15～16 ℃的常压环境中继续腌制至2 h。

超声波清洗机参数:超声温度设置为4 ℃,超声频率为40 kHz,超声时间为15 min,超声功率为210 W。超声过程中使用冰袋降温,避免超声处理导致肉受热变性[11]。

1.3.3 不同杀菌方式和条件筛选

比较3种低温杀菌方式(水浴杀菌、高静水压杀菌、辐照杀菌)对调理白切香猪肉品质和风味的影响,同时以高温杀菌为对照。试验提前通过预实验筛选得到每种杀菌方式对香猪肉品质保留的最优处理条件,杀菌条件筛选如表1所示。

1.3.4 色泽

参考苏伟等[12]的方法,将样品切成2 mm厚的薄片,使用色差仪测定L*(亮度值)、a*(红度值)和b*(黄度值)。

1.3.5 剪切力测定

参考王晓宇等[13]和GARCA-SEGOVIA等[14]描述的方法,稍作修改。将样品顺着肌纤维方向切成3 cm×1.5 cm×1 cm的肉条,用质构仪测定肉样剪切力,探头型号为P/BS,测前速率120.0 mm/min,测中速率120.0 mm/min,测后速率240.0 mm/min,每组重复8次。

1.3.6 质构测定

参照CAINE等[15]的方法,稍作修改,将样品切成1 cm×1 cm×1 cm的小块,采用TMS-Pro物性仪测试。探头型号为TMS-75,测试程序TPA 250 N,测前速率120.0 mm/min,测试速率120.0 mm/min,测后速率240.0 mm/min,形变率40.0%。

1.3.7 扫描电子显微镜观察

参考熊雅雯等[16]方法,将样品切成2 mm×2 mm×5 mm肉粒,用2.5%(质量分数)戊二醛溶液固定3 d后,用0.1 mmol/L、pH 7.3的磷酸盐缓冲液冲洗3次,每次30 min。再用体积分数为25%、50%、70%和95%的乙醇进行梯度脱水2次,每次30 min。将样品真空冷冻干燥后喷金,扫描电子显微镜进行观察。

1.3.8 GC-IMS 测定挥发性成分

将2 g样品放入20 mL顶空进样瓶中,并在60 ℃下在搅拌器中孵育。色谱柱WAX(30 m×0.53 mm,1.00 μm),柱温85 ℃,孵育温度60 ℃,孵育时间20 min,孵化转速500 r/min,载气N2,IMS温度45 ℃,分析时间20 min。载气氮气(99.99%纯度)的流速设置如下:5 mL/min持续2 min,15 mL/min持续8 min,50 mL/min持续5 min,100 mL/min持续5 min[17]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010软件分析统计数据,SPSS 22.0进行差异显著性分析,显著性水平为P<0.05,Origin 2021作图;采用Laboratory Analytical Viewer(LAV)和GC×IMS Library Search Software软件分析得出样品中挥发性有机物的差异谱图,利用NIST数据库和IMS数据库对挥发性有机物定性分析。除特殊说明外,每个指标测定均重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同杀菌方式对调理白切香猪肉色泽的影响

如图1所示,不同杀菌方式处理后调理白切香猪肉色泽存在明显差异。不同杀菌方式及条件对香猪肉色泽的影响如图2所示,杀菌后从江香猪肉的L*值与原样相比有所下降(除FS外),a*值和b*值与原样相比有所升高。高温杀菌(HS)处理的样品a*值最高,L*值最低(P<0.05),可能是温度升高导致香猪肉脂肪、蛋白质等发生美拉德反应和脂肪氧化反应,从而产生褐变,以及高温使得肉样水分大量流失,增加了肉样腌制时吸收的腌制液浓度[18]。辐照杀菌(FS)可显著提高香猪肉a*值,肉经辐照后容易生成一氧化碳肌红蛋白,一氧化碳肌红蛋白可较大程度增强红度值[19]。对于红肉来说,这种粉红色物质的生成对改善肉色影响不大[20]。高静水压杀菌后香猪肉b*值显著升高(P<0.05),这是因为高静水压加速肌动球蛋白合成,从而导致肌纤维收缩,汁液大量溶出[21]。水浴杀菌(PS)也会轻微增加肉的黄度值(b*)。

综上所述,高温杀菌(HS)后肉样色泽加深变暗,色泽品质变差。水浴杀菌(PS)和高静水压杀菌(HPP)对肉样色泽品质破坏较小,适合于调理白切香猪肉色泽的保留。

2.2 不同杀菌方式对香猪肉质构特性的影响

不同杀菌方式对香猪肉质构影响如表2所示,HS组香猪肉硬度、弹性、内聚性、胶黏性和咀嚼性显著低于其他组(P<0.05),FS和HPP 2组样品剪切力、硬度和咀嚼性明显增大(P<0.05)。结果说明不同杀菌方式对香猪肉的质构特性影响差异较大,杀菌温度越高,对其质构特性的影响越大。HS组质构指标下降,主要是由于高温高压处理导致肌原纤维蛋白降解和结缔组织弱化,肉制品开始变得“松散”[22-23]。FS和HPP 2组样品剪切力、硬度和咀嚼性增大是由于辐照射线和高静水压处理均会使肌肉组织的分子间吸引力增大,肌细胞结构变得紧实,肉制品“变硬”[24-25]。

肉制品并不是肉质越嫩越受消费者欢迎,产品还要有一定硬度和咀嚼性[26]。肌肉蛋白长时间热处理使其组织结构被破坏,失水严重,组织结构粗糙。肉质软烂,这与BENITO等[27]研究得出的硬度变化可能与蛋白质变性有关的结论也一致。综合来看,低温杀菌处理能较好地保留调理白切香猪肉原有感官品质和质构特性。

2.3 不同杀菌方式对香猪肉微观结构的影响

由图3可以清楚地观察到不同杀菌方式下肌纤维结构均发生明显变化。未杀菌(NS)组样品的肌纤维排列整齐、连贯;水浴杀菌(PS)后,肌纤维受热收缩,肌纤维变得紧密有弹性;高温杀菌处理组(HS)的肌纤维歪曲并出现部分断裂和片段化[28];辐照杀菌(FS)后的肌纤维横向收缩明显;高静水压处理后的样品肌纤维完整且排列有序,纤维束空间间隙明显。微观结构表明,辐照杀菌(FS)和高静水压杀菌(HPP)能较好保留原样品的肌纤维结构。

2.4 基于 HS-GC-IMS 的挥发性成分分析

利用HS-GC-IMS方法对不同处理方式香猪肉样品进行挥发性化合物检测及定性定量分析。如表3所示,在5组样品中共检出63种挥发性物质,分别是醛类5种、酮类10种、醇类11种、酯类13种、醚类6种、呋喃类4种、吡嗪类4种、噻唑类2种、其他类8种。不同杀菌处理的香猪肉挥发性风味物质在含量上发生较大变化。

由图4可知,与NS组相比,低温杀菌方式(PS、FS、HPP)香猪肉中所含酯类、酮类化合物的相对含量显著增加,高温杀菌(HS)后样品酯类、酮类含量均不同程度降低。区域A中标出的物质为除HS组外的其他样品中含量较高的物质,其中2,3-二甲基吡嗪、2-甲基四氢呋喃-3-酮、丙位庚内酯、呋喃酮呈强烈的焦香味,6-甲基-5-庚烯-2-酮、茶香螺烷、丁酸甲酯等呈香甜味[29-30],反映了低温杀菌能较好保留香猪肉的焦香味和香甜味。

3种低温杀菌方式中,PS组猪肉样品中含量较高的物质有月桂烯、4-2-甲氧基-4-甲基苯酚、3-羟基-2-丁酮,该类物质具有较强脂香味[31-32]。HPP和PS样品中挥发性风味物质以醇类和酮类物质为主,如糠基硫醇、反式-2-己烯醇、左旋香芹酮、1-辛烯-3-酮。综合来看,PS、FS和HPP均能很好地保持调理白切香猪肉的原有香气。但FS猪肉样品有轻微“辐照味”[33]。辐照味的产生主要来源于含硫氨基酸分解产生的NH3、H2S、酰胺及脂质氧化分解产生的异味化合物[34-35]。PS肉样中检测到庚酸、丙烯腈、N-亚硝基甲基乙基胺等异味物质含量较高,其中庚酸微有腐败的脂肪气味[36]。水浴巴氏杀菌在增强了香猪肉脂香味的同时,也增加了不良风味;而高静水压杀菌后样品中所测得该类物质含量较低,有效避免了杀菌过程中肉样异味的产生。同时,从图4特征区域B中也可直观看出,HPP组挥发性风味含量更接近于未杀菌组(NS),反映HPP能更好地保持和突出香猪肉的特征香气。

综上,与传统高温杀菌(HS)相比,3种低温杀菌方式均能更好地保留香猪肉品的水分、色泽及肉质结构,而高静水压杀菌(HPP)较水浴杀菌(PS)和辐照杀菌(FS)对产品风味影响较小,不会对产品产生明显不良气味。因此,高静水压杀菌(HPP)更适合于调理白切香猪肉的风味和品质保留,可作为低温调理类肉制品杀菌方式的较优选择。

对不同杀菌方式的香猪样品进行主成分分析,可以直观区分不同处理组和对照组样品。如图5所示,第1主成分PC1的贡献率为74%,第2主成分PC2的贡献率为11%,主成分1和主成分2的贡献率之和为85%。HS组与其他样品的距离非常远,说明采用高温高压杀菌样品中的挥发性物质与采用低温杀菌的样品有明显差异。HPP、FS、PS样品的距离较近,说明风味物质比较相似,但仍有差异。

3 结论

通过对调理白切香猪肉产品不同杀菌方式下食用品质、微观结构和挥发性风味的测定,明确了不同杀菌方式对香猪肉品质和风味的影响,筛选出了最大限度保留和提升香猪肉品质风味的杀菌方式。与对照组相比,杀菌处理会一定程度造成香猪肉色泽加深变暗,色泽品质变差,其中水浴巴氏杀菌(PS)对香猪肉色泽品质破坏最小,其次是高静水压杀菌(HPP)。此外,辐照杀菌(FS)和高静水压杀菌(HPP)能较好保留原样品的肌纤维结构。不同杀菌方式对香猪肉风味影响较大,PS、FS和HPP均能很好地保持调理白切香猪肉的原有香气,但PS会增加肉样脂肪味,FS使样品具有轻微“辐照味”,HPP能有效避免杀菌过程中肉样异味的产生。因此,高静水压杀菌(HPP)更适合于调理白切香猪肉的风味和品质保留,可作为低温调理类肉制品杀菌方式的较优选择。

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Analysis of differences in quality and volatile components of cooked Xiang pork with different sterilization methods

ZHENG Rongmei1, ZHANG Lei1, ZHENG Huaisheng1, WANG Xiaoyu2, HU Ping*

1(College of Brewery and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)2(College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

ABSTRACT To study the changes in quality and volatile components of low-temperature prepared cooked Xiang pork during different sterilization processes, gas chromatograph-ion mobility spectrometer (GC-IMS) technology was used to qualitatively analyze the volatile components of non-sterilized, water bath sterilized, ultra-high pressure sterilized, irradiated sterilized, and high-temperature and high-pressure treated Xiang pork.A total of 63 volatile flavor compounds were identified, including 5 aldehydes, 10 ketones, 11 alcohols, 13 esters, 6 ethers, 4 furans,4 pyrazines,2 thiazoles, and 8 other types.According to the relative content of volatile compounds in each group, the Xiang pork in the ultra-high-pressure group was closer to the control group than in the water bath sterilization group.The microstructure of low-temperature conditioned Congjiang Xiang pork under four sterilization methods was compared using scanning electron microscopy.Radiation sterilization and ultra-high-pressure sterilization could better preserve the muscle fiber structure of the original sample.According to comprehensive analysis, ultra-high-pressure sterilization had better maintain the original quality and flavor of the product and had a good application prospect in the field of sterilization of low-temperature conditioning meat products and prefabricated dishes.

Key words low temperature prepared meat products; Congjiang Xiang pig; sterilization; quality; volatile components; microstructure

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037945

引用格式：郑荣美,张磊,郑淮升,等.不同杀菌方式对白切香猪肉品质和挥发性成分的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(22):246-253.ZHENG Rongmei,ZHANG Lei,ZHENG Huaisheng, et al.Analysis of differences in quality and volatile components of cooked Xiang pork with different sterilization methods[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(22):246-253.

第一作者：硕士研究生(胡萍教授为通信作者,E-mail:phu1@gzu.edu.cn)

基金项目：贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑[2021]004)

收稿日期：2023-11-14,改回日期:2024-02-06