鸭肉及其制品富含蛋白质,具有低脂肪、低胆固醇的特点[1],广受消费者喜爱。其中鸭肉制品的质量高低与腌制工艺密切相关,良好的腌制工艺可有效提升鸭肉的保水性和凝胶性,对改善鸭肉的色泽和香味具有重要作用[2]。干腌法和湿腌法是鸭肉的两种传统腌制方式。干腌法将腌料和肉直接混合或涂抹在肉的表面,利用外渗汁液形成的高浓度盐液进行腌制,具有风味独特、干燥、营养丰富等优点,但腌制不均匀,产品失水率高,腌制时间较长[3]。湿腌法则利用盐水等腌制液中对肉制品进行浸泡腌制,通过渗透和扩散作用,使盐分到达肉制品内部,产品质地和风味得到改善,失水率低[4],但长时间腌制易造成肉制品腐败变质、营养成分流失[5]。因此,结合新型腌制工艺来提高腌制效率,对鸭肉制品的高质量提升具有重要意义。

超声波因具有高频率、高功率、波长短、能量高等优点,在食品加工、杀菌、检测等领域应用广泛[6]。其中高频低强度超声波(频率>1 MHz,强度<1 W/cm2)主要用于食品检测、成分分析等,而低频高强度超声波(频率20～100 kHz,强度10～1 000 W/cm2)在肉品嫩化、腌制等方面得到了较多应用[7]。低频高强度超声波具有良好的机械效应和空化效应,可有效破坏肌肉内部结构,改变介质温度和压力,增强其穿透能力和传递速率,从而极大地提高了腌制效果[8]。钟赛意[5]研究表明,超声波可缩短鸭肉腌制时间,简化腌制工艺,对肉质产生一定的嫩化作用。蔡华珍等[9]研究发现,超声波辅助腌制可有效取代低效率、低质量、保存时间短的传统腌制方式。

目前超声波辅助腌制技术在肉品加工领域的应用受到广泛关注,然而在实际操作中,需合理设定超声波参数,若设定参数过大,会使得肌肉蛋白过度变性、肌纤维结构疏松,导致肉品质量降低;若参数过小,则无法达到预期腌制效果[10]。由此,优化超声波辅助腌制工艺对获得高品质的鸭肉制品至关重要。此外,有关不同超声波处理参数对腌制鸭肉品质变化规律进行综合比较的研究较少。因此,本研究从色泽、保水性、质地、滋味、感官品质等表观指出发标,进一步结合水分分布、微观结构、蛋白质氧化特性等内在指标综合分析了超声波功率与超声时间对腌制鸭肉品质特性的影响,明确超声波辅助腌制鸭肉的较优参数,以期为该类产品的高质量生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

正大樱桃谷鸭鸭胸肉,上海圆迈贸易有限公司;食盐、花椒均为食品级,扬州沃尔玛超市。

氯化钾、氯化钠、5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)[5,5-dithiobis(2-nitrobenzoic acid), DTNB]、三氯乙酸、盐酸胍、磷酸氢二钠(十二水)、磷酸氢二钠(二水)、六水氯化镁、2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenylhydrazine, DNPH)、碘化钾、乙醇、乙二醇-双-(2-氨基乙醚) 四乙酸[ethylene glycol bis(2-aminoethyl ether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid, EGTA]、乙酸乙酯、乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)、氢氧化钠等,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

BS210S型电子天平(1/10 000),北京赛多利斯仪器系统有限公司;RC-1000LG型五频超声波卤煮锅,河北仁川科技有限公司;BCD-346型海尔冰箱,青岛海尔电器有限公司;CR-400型柯尼卡美能达色差仪,深圳市科维多科技有限公司;HH-6型恒温水浴锅,山东博科生物产业有限公司;H1850型台式高速离心机,湖南湘仪离心机有限公司;TMS-Pro物性测定仪,美国 FTC 公司;NMI20型台式低场核磁共振仪,上海纽迈电子科技有限公司;SmarTongue电子舌,上海瑞玢国际贸易有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 腌制液配制

以水的质量计,在预冷的去离子水中分别加入花椒1%,食盐2.5%,待充分溶解后置于4 ℃环境中冷藏备用。

1.3.2 样品处理

参照陈星[4]的方法略作修改,将鸭胸肉去除外皮、筋膜、脂肪后切割成规格为4 cm×4 cm×2 cm的块,用吸水纸除去表面可见水分后进行称重,将鸭胸肉与腌制液以质量比1∶2混合放入密封袋中在4 ℃条件下进行腌制处理,总腌制时长为2 h。以静态腌制组为对照(CK),其余处理组设置如下:

固定超声频率28 kHz,超声功率40 W,将含鸭肉与腌制液的密封袋置于超声设备中,分别超声处理10、20、30 min,随后取出静态腌制至2 h,记为U40-1,U40-2,U40-3;

固定超声频率28 kHz,超声功率120 W,将含鸭肉与腌制液的密封袋置于超声设备中,分别超声处理10、20、30 min,随后取出静态腌制至2 h,记为U120-1,U120-2,U120-3;

1.3.3 色泽测定

将色差仪经白板校准后测定腌制鸭胸肉的L*值(亮度)、a*值(红度)、b*值(黄度)。将色差仪镜头垂直放置于样品表面测量,镜口紧贴肉面(避免漏光),每个样品至少选取3个不同的区域位置进行测定。用ΔE表明不同腌制样品与对照组色泽上的差异,其计算如公式(1)所示:

(1)

1.3.4 蒸煮损失率测定

每个处理组选取6～9块腌制鸭胸肉样品,去除样品表面水分后称重(m1),随后放入蒸煮袋置于90 ℃水浴中加热30 min后取出冷却,吸除样品表面水分后称重(m2)。不同腌制处理组鸭肉样品的蒸煮损失率的计算如公式(2)所示:

蒸煮损失率

(2)

式中:m1为熟制前鸭肉质量,g;m2为熟制后鸭肉质量,g。

1.3.5 离心损失率测定

精确称取粉碎后的鸭胸肉2 g,用滤纸包好放入离心管中,离心15 min(6 000 r/min,4 ℃)后取出称重,计算如公式(3)所示:

持水力

(3)

式中:w1为初始样品质量;w2为离心后样品质量。

1.3.6 质构特性测定

将不同腌制组样品修理成规格为2 cm×2 cm×2 cm的立方体[(5±0.5) g],每组至少6块进行质构测定。测定参数设置为:测前速度2.0 mm/min,测试速度1.0 mm/min,测后速度1.0 mm/min,P/36R柱形探头,压缩比60%,触发力5 N。

1.3.7 水分分布测定

参照PENG等[11]方法,略作修改,采用低场核磁共振仪(low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)对不同腌制处理组鸭肉中的水分分布状态进行测定。取规格为2 cm×2 cm×2 cm的鸭肉样品置于核磁共振管中(直径5 cm,高度18 cm),使用CPMG脉冲序列测量横向弛豫时间(T2),每个样品以3 000 ms的间隔重复扫描16次。

1.3.8 微观结构测定

采用4%的戊二醛溶液固定鸭肉组织,取出固定好的组织块进行脱水、包埋、切片处理,用二甲苯去石蜡,不同浓度梯度乙醇脱水后进行HE染色和封片,使用光学显微镜在放大400倍条件下观察,每个切片至少重复拍照3次。

1.3.9 羰基含量测定

取2 g粉碎肉样,并在其中加入8 mL预冷的磷酸盐缓冲液,冰浴均质(12 000 r/min,2×30 s),随后过200目网筛去除基质蛋白,滤液离心10 min(2 000×g,4 ℃),将沉淀部分用8 mL磷酸盐缓冲液洗涤2次,并进一步用8 mL 0.1 mmol NaCl溶液洗涤2次,所得沉淀即为肌原纤维蛋白。参照ZHANG等[12]方法,将肌原纤维蛋白溶液的质量浓度调整至2 mg/mL,采用DNPH法测定鸭肉蛋白质中的羰基含量。

1.3.10 总巯基含量测定

参照TURGUT等[13]方法,略作修改。调整肌原纤维蛋白溶液质量浓度为5 mg/mL,将0.5 mL蛋白质溶液与2.5 mmol/mL Tris-Gly尿素缓冲液(2.5 mL,pH 8.0)和4 mg/mL DTNB溶液(20 μL)在室温下反应30 min,离心后(12 000×g,10 min)在412 nm处测定上清液的吸光度。总巯基含量计算如公式(4)所示:

总巯基含量

(4)

式中:A为吸光度;D为稀释倍数;ε为摩尔消光系数[(13 600 L/(mol·cm)];C为蛋白质浓度。

1.3.11 电子舌分析

称取5 g粉碎的鸭肉与25 mL去离子水混匀,均质(12 000 r/min,2×30 s)后于50 ℃水浴中提取40 min,冷却至室温后离心(6 000×g,4 ℃,10 min),取上层清液用于电子舌检测,数据采集时间为120 s,每个样品至少重复测定3次。

1.3.12 感官评价

参照CHEN等[14]的方法,略作修改。将不同腌制组鸭肉装入蒸煮袋置于90 ℃水浴锅中蒸煮30 min后取出,并置于40 ℃水浴中保温待感官评定使用。10名(男女各半)感官评价员均经过食品感官培训,要求对鸭肉的色泽、香味、滋味、口感、总体接受度进行评分,感官评价结果分为优(9～10分)、良(6～8分)、差(0～5分)3个等级,具体评分标准如表1所示。

1.4 数据处理

所有试验重复3～6次,数据结果以“平均值±标准差”表示,采用SPSS 19.0进行单因素方差分析和Pearson相关性分析,Origin 2018作图。

2 结果与分析

2.1 色泽

色泽是评价肉制品质量高低的重要指标之一。由表2可知,经120 W超声辅助腌制10 min的鸭肉(U120-1)亮度值最低(40.45),但随着超声时间的延长显著增大(P<0.05),可能由于长时间较高强度的超声波会加大对肌纤维结构的破坏,导致肌细胞内部水分流出附着在鸭肉表面,使其亮度值增加,这与于林宏等[15]观点一致。此外,超声波处理后的鸭肉红度值均有不同程度的降低,主要与超声波的机械效应和自由基效应诱导鸭肉中的肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白有关。与亮度值的变化趋势一致,120 W超声10 min处理的鸭肉黄度值明显低于其他处理组(P<0.05)。ΔE可直观反映不同超声波辅助腌制工艺对鸭肉色泽的影响,其中U120-1的ΔE值最高(6.46),表明采用120 W超声辅助处理10 min对腌制鸭肉的色泽有较大的改善效果。

2.2 保水性能

由图1可知,与对照组相比,经超声波辅助腌制处理的鸭肉蒸煮损失率均有明显降低(P<0.05),可能与超声波的空化作用破坏了肌纤维结构,盐溶性蛋白的溶出在一定程度上阻止了热处理过程中水分的流失有关[16]。其中在低强度超声(40 W)条件下,腌制鸭肉的蒸煮损失率随着超声时间的延长而显著降低,而经较高强度(120 W)超声处理的鸭肉蒸煮损失率则随着超声时间的延长而明显升高。不同超声波辅助腌制处理鸭肉离心损失率的变化趋势与蒸煮损失率较为一致,其中U40-3与U120-1样品组表现出较好的保水性能,但超声时间的延长进一步导致了120 W处理组离心损失率的显著升高(P<0.05),主要因为在较高的超声功率和超声时间干预下,肌纤维结构的破化程度增加[17],同时变得疏松多孔[18],更易吸水,这导致肌细胞内自由水增多,结合水减少,离心时则损失大量自由水。

2.3 质构特性

由表3可知,超声波辅助腌制处理可明显改善鸭肉的质构特性,其中U120-1样品组的硬度达到最低值117.4 N,而弹性达到最高值3.2 mm,较对照组分别降低和升高约42%和39%。适度超声处理后鸭肉嫩度的改善可能与空化效应导致肌原纤维蛋白遭到破坏以及相关蛋白酶的释放和活化有关[19]。相比其他处理组,U40-1样品组的胶黏性、黏附性、内聚性和咀嚼性均达最高值,但随着超声强度的增加和超声时间的延长,以上指标均呈现不同程度的降低,进一步显示了超声波的空化强度对促进腌制鸭肉质地改善的积极作用。值得注意的是,在较高强度超声(120 W)条件下,腌制鸭肉的硬度和咀嚼性随着超声时间的延长而呈现一定的升高趋势,这与蒸煮损失和离心损失的结果一致,主要与较长时间的高强度超声加速破坏了鸭肉纤维网状组织结构,造成水分流失有关。

2.4 水分分布

LF-NMR技术通过捕捉T2横向弛豫信号,可有效监测肉制品内部水分状态的变化规律,进而反映持水力的强弱。如图2-A所示,3个弛豫峰分别代表了3种水分状态,其中T2b(0～2 ms)代表与蛋白质分子结合紧密的结合水,T21(10～100 ms)代表固定在蛋白质网络结构中的不易流动水,T22(100～1 000 ms)代表存在于肌束间隙的自由水[20]。不同超声辅助腌制工艺对鸭肉的水分分布具有显著影响,在CK、U40-1、U40-2、U40-3样品中均出现3个明显的弛豫峰,但随着超声强度的增加,T21结合水的弛豫峰消失,在U120-1、U120-2、U120-3样品中仅检测出T21不易流动水和T22自由水的弛豫信号。图2-B反映了腌制鸭肉样品中各水分状态的峰面积占比情况,其中对照组中自由水占比约20%,但在超声波干预处理后,除U120-2和U120-3样品组外,其他处理组中自由水的峰面积占比发生明显降低,这与保水性能和质构特性的结果对应。而增加超声波功率和延长超声时间会促进鸭肉肌纤维和结缔组织收缩,使得内部水分向外排出,逐渐转变为自由水。同时,超声强度的增加使得肌肉内部水分子与蛋白质等大分子之间结合的氢键被破坏,导致肌肉纤维外部空间变大,可容纳更多的自由水[21]。

2.5 微观结构

图3反映了不同超声波条件下腌制鸭肉微观结构的变化情况,图中红色的为肌纤维,白色包裹在肌纤维外层的为肌内膜。在不同超声波强度的干预下,鸭肉内部的结缔组织和肌内膜均发生了一定程度的降解,同时肌纤维不断发生收缩,这在较高强度的超声波辅助腌制样品(U120-1、U120-2、U120-3)中最为明显。已有研究表明,肌肉中的水分大量存在于肌束间隙中,肌肉收缩的同时会挤出此类水分,从而造成自由水的游离和蒸煮损失率的增加[22],这与水分迁移规律和保水性能的结果一致。由图3可知,U120-1样品肌内膜产生颗粒化现象,肌纤维变得紧致、细密,宏观表现为此处理组鸭肉可具备较好的嫩度,而继续延长超声时间则会导致肌纤维严重收缩,水分迁出较多,造成鸭肉质地变硬,解释了质构特性变化的本质原因。

2.6 蛋白质氧化

羰基和巯基含量是表征蛋白质氧化程度的重要指标[23]。由图4-A可知,与对照组相比,超声波辅助腌制处理会在一定程度上提高鸭肉蛋白中的羰基含量,这可能因为超声处理加快了腌制液中食盐的渗透速率,从而加速了肌红蛋白的氧化[24],同时超声波的空化效应会破坏蛋白酶活性,抑制肌肉组织中的部分生化反应,使得蛋白质的氧化程度增加,这与康大成[25]研究结果一致。由图4-B可知,在超声波干预下,鸭肉蛋白质分子中暴露的巯基被加速氧化成二硫键,且随着超声强度的增加,总巯基含量呈明显的降低趋势(P<0.05)。综合看来,U120-1样品组的受氧化程度较其他处理组低,且有研究表明适度的蛋白质氧化对肉制品的食用品质具有一定的改善作用[26]。

2.7 滋味分析

电子舌是用来辨别食物滋味的有效工具,可完成对肉制品不同加工程度的分类[27]。本研究采用主成分分析法(principal component analysis, PCA)对滋味数据进行处理,累计方差贡献率为86.41%(超过85%),能够反映出样品的整体信息,可有效区分不同超声辅助腌制鸭肉样品的滋味品质。由图5可知,不同处理组样品各自分布在不同区域,表明超声辅助腌制对鸭肉的滋味特征具有显著影响。随着超声波强度的增加,鸭肉的滋味信息由左上方逐渐向右上方移动,其中对照组和U120-3处理组距其他样品较远,U40-3和U120-1样品则距离较近,表明适当强度超声辅助腌制的鸭肉样品的滋味特征较为接近。

2.8 感官品质

由图6可知,超声波辅助腌制对的鸭肉感官品质具有较好的改善效果。传统静态腌制方式下的鸭肉(CK)各项感官评分仅介于7～8分,但口感和总体接受度评分仍高于U120-3处理组,表明较高强度且较长时间的超声波辅助处理会加速对鸭肉组织结构的破坏,造成水分流失,并在一定程度上诱导其发生氧化劣变,并不利于腌制鸭肉良好感官品质的形成。此外,与其他处理组相比,U120-1样品组的气味、滋味、口感和总体接受度评分均达到最高值,表现出最佳的感官品质,这与保水性能、质构特性、滋味特征,以及蛋白质氧化的结果相印证。

2.9 相关性分析

由图7相关性分析热图可知,腌制鸭肉的水分分布状态与多项品质指标密切相关,其中结合水含量(P2b)与色差值呈极显著负相关(R=-0.875,P<0.01),与黏附性、胶黏性和咀嚼性呈显著正相关(P<0.05);不易流动水含量(P21)与色差值呈极显著正相关(R=0.915,P<0.01),与黏附性、内聚性、胶黏性、咀嚼性呈显著负相关(P<0.05);自由水含量(P22)与亮度、离心损失和硬度呈显著正相关(P<0.05),与滋味评分、口感评分以及总体可接受度评分呈显著负相关(P<0.05)。以上结果显示保水能力的提升对鸭肉的品质特性具有积极影响,进一步表明适当强度的超声波辅助腌制对鸭肉品质改善的重要意义。

3 结论

研究发现超声波辅助腌制对鸭肉的水分分布和品质特性等各项指标均有显著影响。LF-NMR、微观结构和蛋白质氧化结果显示,增加超声波功率和延长超声时间会促进鸭肉肌纤维和结缔组织收缩,并易诱导蛋白质氧化,不利于腌制鸭肉保水性和质构特性的提升。综合比较,低强度超声波(40 W)处理对腌制鸭肉的品质改善有限,而采用120 W超声辅助处理10 min可使腌制鸭肉的色泽、保水性能、质构特性和感官品质得到较大程度地提升。本研究预期能够为高品质鸭肉产品开发与品质控制提供较好的理论依据与数据支撑。

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Effect of low-frequency ultrasound-assisted static curing on water distribution and quality characteristics of duck meat

WANG Yinlan1, WANG Hengpeng2, MENG Xiangren2,3*

1(Culinary Science and Technology Department, Jiangsu College of Tourism, Yangzhou 225000, China)2(College of Tourism and Culinary Science, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)3(Chinese Cuisine Promotion and Research Base, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)

ABSTRACT The present study aimed to investigate the effects of ultrasonic-assisted curing on the water distribution and quality characteristics of duck meat.The curing process for duck breast meat included fixing the ultrasonic frequency at 28 kHz, with variations in both ultrasonic power (40 W and 120 W) and ultrasonic duration (10, 20, and 30 min).The changes in color, water migration behavior, texture properties, water distribution, microstructure, protein oxidation, taste characteristics, and sensory quality were analysed.Results indicated that ultrasonic treatment with appropriate intensity was beneficial in improving the color and texture of cured duck breast, as well as enhancing its water retention capacity.Among them, the color difference value (ΔE) of cured duck meat treated with 120 W ultrasound for 10 min was the highest (6.46), and the cooking loss (17.6%) and centrifugal loss rates (15.7%) were lower, while the hardness and elasticity decreased and increased by about 42% and 39%, respectively, compared to the traditional static curing group.This ultrasound treatment resulted in the highest sensory score.Moreover, the low-field nuclear magnetic resonance results further confirmed that ultrasonic-assisted curing (40 W ultrasonic treatment for 10-30 min, 120 W ultrasonic treatment for 10 min) increased the content of immobile water in duck meat and decreased the content of free water.However, further increasing the treatment time of 120 W ultrasonic to 20-30 min would cause severe muscle fiber contraction and increase the proportion of free water, which is more likely to induce protein oxidation and reduce the edible quality of duck meat.The results of the electronic tongue also showed that the duck meat samples with appropriate intensity ultrasonic curing (40 W ultrasonic treatment for 30 min and 120 W ultrasonic treatment for 10 min) had similar taste characteristics.In conclusion, the physicochemical quality and sensory characteristics of cured duck breast meat can be improved through low-frequency ultrasonic treatment (28 kHz, 120 W, 10 min).

Key words low-frequency ultrasound; static curing; duck breast meat; water distribution; microstructure; quality characteristic

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038706

引用格式：王引兰,王恒鹏,孟祥忍.低频超声辅助静态腌制对鸭肉水分分布及品质特性的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(2):234-241.WANG Yinlan,WANG Hengpeng,MENG Xiangren.Effect of low-frequency ultrasound-assisted static curing on water distribution and quality characteristics of duck meat[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(2):234-241.

第一作者：硕士,助理讲师(孟祥忍教授为通信作者,E-mail:xrmeng@yzu.edu.cn)

基金项目：烹饪科学四川省高等学校重点实验室2022年度资助项目(PRKX2022Z15);中国营养学会百胜餐饮健康基金项目(CNS-YUM2020A17)

收稿日期：2024-01-25,改回日期:2024-03-13