不同杀菌条件对烤羊排品质的影响

王玉航,曹伟超,陈诺,蔡昕灏,胡景明,张宵汉,华霄*

(江南大学 食品学院,江苏 无锡,214122)

摘 要 为探究在达到安全杀菌F值的前提下,不同杀菌条件对烤羊排品质的影响。该实验通过F值计算确定安全杀菌条件(F=6 min),对比分析115、118、121 ℃处理对产品感官、理化特性及微生物的影响。结果发现,121 ℃处理组感官品质最优,其风味物质保留率较高,鲜味氨基酸(谷氨酸)含量显著增加(P<0.05)。热杀菌导致产品持水力下降(失重率最高达10%),质构特性(硬度、咀嚼性等)显著降低(P<0.05)。蛋白质组分分析显示盐不溶性蛋白降解明显,三氯乙酸-溶解肽增加但二级结构未改变。118 ℃处理组硫代巴比妥酸值最高(0.68 μg/g),脂质氧化程度显著。杀菌后所有处理组的红度和黄度提高,菌落总数下降明显(P<0.05)。121 ℃杀菌在保证微生物安全性的同时,能较好地维持产品品质,其品质变化主要与美拉德反应、蛋白质降解及水分迁移相关。该研究可为烤羊排工业化生产中杀菌条件的选择提供理论参考。

关键词 杀菌F值;热处理;烤羊排;感官评定;理化特性

随着居民生活品质的提高,大众对营养健康的需求愈发迫切,羊肉因其食药两用、营养丰富的特点深受消费者喜爱[1]。近年来,羊肉的出栏量和产量逐年增长,在2023年出栏量已经达到了3万余头,羊肉产量也达到了530万t,且仍在稳定增长[2-4]。羊肉氨基酸含量丰富、组成均衡,吸收率高,其低脂肪高蛋白的成分也能满足更加完善的营养需求[5]。生鲜羊肉占据主导,但是羊肉深加工产品的增速也比较显著,其中烤羊排因其外表酥脆、内部柔软、鲜美风味、营养丰富深受人们喜爱[6]

目前对烤羊排产品的研究已经比较深入,不同于传统炭烤羊排的耗时长、质量参差,现在多采用电烤箱烤制、微波烤制等新方式,使得烤羊排更加方便快捷[7]。不同的烹饪方式也会对羊排的风味产生明显的影响,李凯旋等[8]研究发现直接烤制的羊排比过热蒸汽后烤制的羊排具有更高的营养价值,而且具有更好的风味。近来,对烤羊排的腌渍料进行研究,发现了可以提高产品保水率的复合磷酸盐[9],而且柠檬酸盐也可以作为发色剂来提高产品的色泽[10]。此外,有研究发现超声波辅助腌渍也可以显著提高腌渍速率,超高压也具有同样的效果[11-12]。烤制温度和时间的组合不同,也会对产品的嫩度、色泽等产生影响[13-15]

微生物是引起产品品质发生变化的主要因素,杀菌工艺可通过降低酶的活性、杀灭有害微生物来保障产品在货架期内的品质[16-17]。目前常见的杀菌方式有热杀菌、辐照杀菌、超声波杀菌等,羊肉制品杀菌需要考虑到肉毒梭状芽孢杆菌的存在,因此杀菌方式选择应该以肉毒杆菌为目标杀菌对象,而肉毒杆菌目前最常见的杀菌方式是高温热杀菌,因此多采用高温杀菌的方式对肉制品杀菌[18]。但如果杀菌的时间和温度控制不当,杀菌后产品的品质和风味就会下降,肌肉弹性降低,失去原有的风味和营养价值等[19-21],所以对杀菌条件的探索至关重要。

本实验在保证产品达到商业无菌的前提下,确定目标杀菌F值,选择115、118、121 ℃ 3个不同的杀菌温度,研究不同杀菌条件对烤羊排产品感官品质及理化性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜羊排、蚝油、料酒、玉米淀粉、辣椒粉、孜然粉、芝麻,江苏省无锡市经开区焱炜生鲜食品店;高温蒸煮袋,石家庄喜龙包装有限公司;蛋白凝胶电泳标准Marker(10~235 kDa)、12%预制胶板,生工生物工程(上海)股份有限公司;BCA试剂盒、考马斯亮蓝染剂,碧云天化学试剂有限公司;NaH2PO4、NaCl、三氯乙酸等试剂均为分析纯,国药化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

CO-3703电烤箱,深圳爱尔嘉小家电科技有限公司;YT-SK 3105全自动凯式定氮仪,山东云唐智能科技有限公司;KG-SX-500立式压力蒸汽灭菌锅,上海三崴医疗设备有限公司;OHAUS奥豪斯STARTER 5000I pH计,上海沛升仪器设备有限公司;LS 172色差仪,深圳市林山科技有限公司;IKA-T18均质机,德国IKA公司;KH20R冷冻离心机,湖南凯达科学仪器有限公司;DK-S12恒温水浴锅,上海森信实验仪器有限公司;TMS-Pro食品物性分析仪(质构仪),美国FTC公司;MesoMR23-060V-I低场核磁共振成像分析仪,上海纽迈电子科技有限公司;NEXUS 傅里叶变换红外光谱仪,美国尼高力仪器公司;UVmini-1280紫外-可见分光光度计,岛津仪器有限公司;BIO-RAD化学发光凝胶成像系统,美国博乐公司;TSQ8000三重四级杆气质联用仪,美国赛默飞世尔科技公司;Agilent 1100氨基酸分析仪,美国安捷伦科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 烤羊排产品的制作

预处理:将买回的羊排清洗干净,去除表面污垢和血渍,用吸水纸擦干表面水分。

酶解:按照比酶活力(800 U/g)加入木瓜蛋白酶酶解,酶解温度25 ℃,酶解时间60 min。

腌渍:将酶解好的羊排取出,清洗表面残余酶液后,用吸水纸擦干表面。将配制好的腌渍液均匀涂抹在羊排表面后开始腌渍,腌渍温度4 ℃,腌渍时间2 h。

焙烤:将腌渍好的羊排均匀地铺在覆盖锡箔纸的烤盘上,并用锡箔纸密封,上下火加热,210 ℃,40 min。

二次焙烤:将第一次焙烤结束的羊排取出,揭掉上层锡箔纸,倒掉流出的水分和油脂,加入配料继续二次焙烤,上下火加热210 ℃,15 min。

包装:待焙烤好的羊排冷却至室温后,真空包装。

杀菌:将真空包装好的羊排置于高压灭菌锅中进行杀菌。

成品:杀菌结束后的羊排冷却至室温即为成品。

1.3.2 杀菌曲线的测定及F值的计算

在本杀菌实验中,选择115、118、121 ℃ 3个杀菌温度,主要是基于微生物耐热性、杀菌效率与产品质量的平衡,并结合行业标准和文献依据。121 ℃是行业标准的高压灭菌温度,适用于高安全要求的肉制品,115 ℃适用于热敏感成分较多的肉制品(含香料、胶原蛋白的调理肉),118 ℃是平衡杀菌效率与品质的中间值,兼顾生产效率及产品品质要求。现代高压灭菌釜的温度精度通常为±0.5~1.0 ℃,3 ℃的间隔远大于波动范围,操作更易区分和稳定控制。3 ℃的温度间隔既满足区分需求,又减少因较小的温度间隔(如1 ℃)引起的实验复杂性,符合工业级工业优化的效率原则。

将加入无线温度探头的羊排真空包装好,之后设置程序分别为115 ℃、50 min;118 ℃、40 min;121 ℃、30 min,杀菌结束后取出温度探头,根据温度信号绘制杀菌曲线。杀菌时F值计算如公式(1)所示:

(1)

式中:t,杀菌时间,min;T,对应时间样品的中心温度,以90 ℃作为起点温度,℃;Z,目标微生物的温度敏感性,取10 ℃。

1.3.3 安全杀菌F值的确定

对肉制品杀菌以肉毒梭状芽孢杆菌为对象菌,美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)给出的杀菌建议值为3 min,也有的国家建议为4~5 min,在此基础上考虑到灭菌锅和样品的形状等,在此基础上增加安全系数为120%、140%、160%,分别选择F值为6、7、8 min进行安全杀菌F值的确定。

安全杀菌F值确定方法参照GB 4789.26—2023《食品安全国家标准 食品微生物学检验 商业无菌检验》进行检验。

1.3.4 杀菌处理对产品品质的影响

1.3.4.1 感官评定

选择15名具有烤羊排食用经验的食品专业相关研究人员组成感官评定小组,参照魏健等[22]的方法对杀菌后的烤羊排采用定量描述法进行感官评分,感官评分见表1。

表1 烤羊排感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation criteria for roasted lamb chops

分数外观组织形态口感香味1焦黑炭化,无任何食欲不可接受,明显焦糊极其干硬,难以咀嚼,有明显断裂纤维感完全不可接受,存在极端异味2局部严重烤焦,肉质干缩完全失水,形态破碎整体过硬,咀嚼费力,纤维感明显存在强烈不良气味(焦糊、膻味)3表面颜色不均,大量油脂渗出结构破坏明显,几乎无汁液硬度偏高,纤维粗硬,咀嚼阻力明显有明显不愉悦的气味(膻味、脂肪氧化味)4色泽偏暗,仍有大量油脂渗出干柴或过度松散,汁液极少硬度适中,可咀嚼但汁液渗出不足脂肪香几乎缺失,有明显生膻味/金属味5整体为浅棕色,无明显焦化层肉质偏干,汁液明显流失达到可接受嫩度,有少量汁液香气中性,无明显脂肪焦香,生羊肉腥气6浅金黄色,局部微焦,油脂反光肉质稍紧实,有汁液留存嫩度适中,轻微弹牙,纤维细腻香气较平淡,膻味轻微但不明显干扰整体风味7均匀金黄,少量焦糖化斑点嫩度较佳,汁液保留尚可柔软多汁,咀嚼轻松,有轻微融化感香气适中,脂肪焦香可识别,有轻微膻味但可接受8均匀金黄,边缘微脆,油脂均匀肉质嫩滑,汁液保留良好嫩度较佳,刀切顺滑,汁液充沛香气饱满,脂肪气味明显,但层次稍弱9油脂光泽明显,表面微焦酥脆肉质柔嫩多汁,纤维细腻嫩度极佳,汁液充沛,无纤维感香气浓郁且层次分明,无明显缺陷10色泽红褐透金,薄脆,诱人外观汁液饱满,肉质极嫩极致嫩滑,汁液爆发性渗出香气极其浓郁,有突出的优质脂肪焦香

1.3.4.2 pH的测定

参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》的测定方法,并作略微改进,进行样品pH的测定。

1.3.4.3 色泽的测定

使用色差计对羊排产品的表面色泽进行测定。

1.3.4.4 质地剖面分析及剪切力的测定

将杀菌后的产品切割为1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的正方体,使用食品物性分析仪(质构仪)进行质地剖面分析与剪切力的测定。质地剖面分析选取38.1 mm柱形探头,设定参数:运行速度30 mm/min,压缩比40%,初始力0.5 N,间隔时间5 s。剪切力采用432-245轻型单刀剪切探头,测试速度30 mm/min,初始力0.5 N。

1.3.4.5 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》对样品的水分含量进行测定。

1.3.4.6 失重率的测定

失重率计算如公式(2)所示:

失重率

(2)

式中:m1,杀菌前羊排的质量,g;m2,杀菌前羊排与真空包装袋总质量,g;m3,杀菌后羊排与真空包装袋总质量,g。

1.3.4.7 水分活度的测定

将待测样品切碎,称取3 g左右的样品置于水分活度仪的塑料皿中,测定水分活度。

1.3.4.8 低场核磁水分分布的测定

参照冯天依等[23]的方法,采用低场核磁共振成像仪测定不同杀菌条件下的烤羊排样品水分分布情况。

1.3.4.9 持水力的测定

精确称量1~2 g切碎后的样品,记为m1,置于上下8层的滤纸中,加20 kg重物,保持5 min后,称量记录质量m2,持水力计算如公式(3)所示:

持水力

(3)

式中:m1,加压前样品质量,g;m2,加压后样品质量,g。

1.3.4.10 蛋白组分的提取与含量测定

称量1~2 g切碎后的样品,加入10倍体积磷酸盐缓冲液(0.02 mol/L,pH 6.5),冰水浴均质1 min后低温离心(4 ℃,10 000 r/min,10 min),取上清液,重复2次,即为水溶性蛋白质。沉淀中加入10倍体积含0.7 mol/L NaCl的磷酸盐缓冲液(0.02 mol/L,pH 6.5),冰水浴均质1 min后离心(10 000 r/min,10 min),取上清液,重复2次,即为盐溶性蛋白质;剩余部分为盐不溶性蛋白质。使用BCA法对各个类型的蛋白质含量进行测定。全蛋白含量参照GB 5009.5—2025《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》第一法进行测定。

1.3.4.11 三氯乙酸-溶解肽含量的测定

不同杀菌处理下羊排的三氯乙酸-溶解肽含量,根据MAD-ALI等[24]的方法进行测定。精确称量2~3 g切碎后的羊排,加入30 mL 50 g/L三氯乙酸溶液,冰水浴均质2 min后,冰浴60 min,低温离心(4 ℃,10 000 r/min,10 min)后使用双层滤纸过滤。取上清液用BCA法测定三氯乙酸-可溶性肽含量。

1.3.4.12 全蛋白电泳测定

使用蛋白质凝胶电泳对不同杀菌条件下的蛋白质分子质量组成进行测定。称取1~2 g切碎后的样品,加入20 mL 50 g/L SDS溶液,均质后于85 ℃水浴2 h,冷却至室温后,稀释并使用BCA法测定蛋白质含量,调整蛋白质浓度。加入5×蛋白电泳上样缓冲液,金属浴加热(100 ℃,15 min)。使用生工生物12%预制胶进行电泳,凝胶染色45 min,脱色12 h后,使用凝胶成像仪拍照。

1.3.4.13 蛋白质二级结构的测定

参照唐小航等[25]的方法,采用傅里叶红外光谱对样品的蛋白质二级结构进行测定。

1.3.4.14 游离氨基酸组成分析

精确称取1 g切碎的样品,加入15 mL 50 g/L三氯乙酸溶液,均质3 min后,使用棕色瓶容量瓶定容至25 mL,之后超声提取20 min,室温避光静置2 h,取上清液进行测试。

1.3.4.15 脂肪含量的测定

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》,对样品的脂肪含量进行测定。

1.3.4.16 硫代巴比妥酸值的测定

参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准 食品中丙二醛的测定》第二法对样品进行测定。

1.3.4.17 挥发性风味物质的测定

参照杨明阳[26]的方法稍作改动,GC-MS参数见参考文献。

1.3.4.18 菌落总数的测定

参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》对样品菌落总数进行测定。

1.4 数据处理

各组试验重复测3次,数据用“平均值±标准差”表示,数据处理采用WPS Office;方差分析采用 SPSS 27软件(沃勒邓肯检验;P<0.05,差异显著);绘图工具为Origin 2021软件。

2 结果与分析

2.1 杀菌曲线的测定及F值的计算

根据实时温度传感器测定羊排中心温度和环境温度,依据公式(1)计算F值,如图1所示。

a-115 ℃杀菌50 min;b-118 ℃杀菌40 min;c-121 ℃杀菌30 min

图1 羊排杀菌曲线
Fig.1 Sterilization curve of lamb chops

根据计算所得的累计F值得到固定F值为6、7、8 min时,对应115、118、121 ℃的杀菌时间见表2。

表2 不同F值对应杀菌时间
Table 2 Sterilization time corresponding to different F values

2.2 安全杀菌F值的确定

按照国标中的方法进行食品商业无菌的检验(表3),确定安全杀菌F值为6 min,并在后续研究中固定杀菌F值为6 min,对杀菌后产品的品质变化进行检测。

表3 不同杀菌条件下羊排的商业无菌检验
Table 3 Commercial aseptic testing of lamb chops under different sterilization conditions

2.3 杀菌后产品品质变化

杀菌后的产品品质变化可以分为感官变化、物理变化、化学变化和微生物变化。其中物理变化包括水分含量、质量损失率、质地剖面分析及剪切力的变化等。化学变化包括营养成分的变化(蛋白质变化、脂肪氧化)、颜色的变化和风味的变化。微生物变化则对菌落总数进行了测定。

2.3.1 感官分析

对杀菌后的羊排采用定量分析法进行感官评分,发现杀菌后的羊排外观评分有所提高。杀菌后部分油脂渗出使表面色泽更加受人欢迎,但是杀菌后会出现组织形态的改变,肉质更松散,弹性降低,口感和风味略有下降,但仍具有较高的评分。杀菌温度对羊排的影响主要是口感和组织形态的下降,其中115 ℃口感最差,118 ℃组织形态最不受欢迎,121 ℃时仍具有较好的口感和风味,感官评分见表4。

表4 不同杀菌温度下羊排感官评价评分表
Table 4 Sensory evaluation score of lamb chops at different sterilization temperatures

杀菌温度/℃外观组织形态口感风味未杀菌7.0±0.3a8.1±0.4a8.6±0.5a8.1±0.4a1157.5±0.2b6.4±0.4c7.2±0.2b7.6±0.3ab1187.9±0.2bc5.8±0.3c7.8±0.3b7.4±0.3b1218.2±0.3c7.2±0.3b7.6±0.3b7.7±0.2ab

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

2.3.2 基本组成成分变化

热杀菌处理后,羊排产品的水分含量和pH增加,脂肪含量下降,水分活度未发生明显变化。高温热杀菌,会使部分水分转化,物理截留水和自由水含量升高,因此水分含量升高,其中115 ℃杀菌时水分含量最高。此外热处理还会使部分油脂状态转化后流出,因此脂肪含量下降,118 ℃杀菌时脂肪含量最低。杀菌后,由于酸味物质随着水分和油脂的流出,pH略微增长(表5)。

表5 不同杀菌温度对羊排基本性质的影响
Table 5 Influence of different sterilization temperatures on the basic physical properties of lamb chops

杀菌温度/℃水分含量/%水分活度脂肪含量/%pH未杀菌54.08±0.92a0.847±0.021a19.00±1.21a5.53±0.02a11562.13±1.04b0.844±0.012a14.41±2.15b6.04±0.04c11856.26±0.90b0.842±0.017a13.92±1.24b5.99±0.02bc12156.88±2.74b0.841±0.034a18.52±1.35a5.96±0.05b

2.3.3 水分变化

2.3.3.1 横向弛豫时间的测定

通过核磁观察水分弛豫时间发现,羊排中物理截留水水含量最高,占总水分含量的95%左右,其次是结合水占比4%~5%,含量最少的是自由水(表6)。高温杀菌使部分物理截留水转化为结合水和自由水,因此呈现出物理截留水含量降低,结合水和自由水含量升高。其中118 ℃时出现更多的物理截留水转化为自由水。这与张根生等[27]的研究结果相一致。

表6 不同杀菌温度下羊排水分组成
Table 6 Moisture composition of lamb chops at different sterilization temperatures

杀菌温度/℃结合水/%物理截留水%自由水/%未杀菌4.07±1.28a95.68±1.44b0.40±0.34a1155.96±0.80a93.38±0.31b1.10±0.77ab1184.27±1.19a94.16±1.58b1.57±0.89c1214.09±1.09a95.49±1.48b0.76±0.12ab

2.3.3.2 低场核磁伪彩超图

红色区域的高密度质子代表水分容易流动,而蓝色区域的低密度则代表水分不易流动。杀菌之后均出现红色区域的增多,自由水含量增加(图2),而相对于蓝色区域,红色区域所占部分不大,自由水含量较低,此与横向弛豫时间结果相印证。

a-未杀菌;b-115 ℃杀菌;c-118 ℃杀菌;d-121 ℃杀菌

图2 不同杀菌温度下羊排的低场核磁伪彩超图
Fig.2 Low field nuclear magnetic resonance pseudo color ultrasound images of lamb chops at different sterilization temperature

2.3.3.3 持水力变化

持水力是指材料抵抗重力或外部压力保持水分的能力,表示为每单位干物质的质量或体积。持水力在决定土壤肥力、食品保存和水凝胶性能方面至关重要[28]。热处理会使蛋白质变性,以及部分水分组成的转化使得自由水含量的增加,蛋白截留水的能力下降,因此出现持水力的降低(图3)。HUGHES等[29]也发现在70 ℃烹饪肉制品时,会使肌原纤维蛋白变性,持水力下降了20%~30%。

图3 不同杀菌温度下羊排的持水力
Fig.3 Water holding capacity of lamb chops at different sterilization temperatures

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

2.3.3.4 失重率变化

杀菌处理后羊排的失重率发生明显的增加(图4),这是由于水分和油脂状态变化,表现为自由水含量增高、持水力下降以及脂肪含量下降等方面,未杀菌失重率不为零是在包装过程中存在部分腌渍料等沾染在包装袋内部,因此失重率略大于0,其中121 ℃杀菌后,失重率达到了10%,质量损失最多。

图4 不同杀菌温度下羊排的失重率
Fig.4 Weight loss rate of lamb chops at different sterilization temperatures

2.3.4 质地剖面分析及剪切力变化

经过灭菌处理后的羊排剪切力均有所下降,其中118 ℃下降最明显。对羊排进行质构剖面分析,发现灭菌处理对硬度、内聚性、咀嚼性、胶黏性有明显变化,弹性和黏附性变化不明显。经过灭菌处理的羊排硬度、咀嚼性、胶黏性和内聚性下降明显,其中118 ℃灭菌弹性下降明显(表7)。

表7 不同杀菌条件对羊排质地剖面分析及剪切力的影响
Table 7 Texture profile analysis and shear force of lamb chops at different sterilization temperatures

杀菌温度/℃硬度/N黏附性/(N·mm)内聚性/Ratio弹性/mm胶黏性/N咀嚼性/mJ剪切力/N未杀菌24.50±9.93a0.13±0.03a0.42±0.07a2.65±0.87a10.81±6.26a31.51±5.35a20.05±7.02a11512.33±2.80b0.19±0.04a0.22±0.06b2.77±0.30a2.86±1.41b8.11±4.76b12.09±4.05c11810.45±0.81b0.18±0.03a0.27±0.05b2.15±0.65a2.81±0.36b6.13±2.46b10.99±5.84c1218.68±1.24b0.19±0.06a0.32±0.04ab2.76±0.80a2.79±0.71b7.79±3.50b15.41±9.25b

2.3.5 蛋白质变化

2.3.5.1 蛋白组分的提取与含量测定

杀菌处理后,羊排的总蛋白质含量降低,其中121 ℃杀菌后的蛋白含量最低(表8)。在各类蛋白中,含量最高的是盐不溶性蛋白,均占全蛋白含量的90%左右,这是由于加工的过程致使蛋白质变性,导致大量的蛋白质转化为盐不溶性蛋白。经过杀菌处理的蛋白质出现盐不溶性蛋白含量显著降低的现象。

表8 不同杀菌温度下羊排中的各类蛋白含量
Table 8 Content of various proteins of lamb chops at different sterilization temperatures

杀菌温度/℃水溶性蛋白/%盐溶性蛋白/%盐不溶性蛋白/%总蛋白/%未杀菌2.23±0.25a0.42±0.06a31.88±1.25a33.53±3.45a1152.91±0.30b0.48±0.03a26.92±1.35b30.31±3.72a1182.46±0.11ab0.44±0.06a30.23±1.23a32.93±3.51a1212.13±0.34a0.40±0.03a25.45±1.71b27.98±4.77a

2.3.5.2 三氯乙酸-溶解肽含量的测定

三氯乙酸-溶解肽是蛋白降解的重要指标,不同杀菌处理的羊排的三氯乙酸-溶解肽均有所增加(图5)。这是温度引起的部分蛋白质变性,导致部分小分子肽脱离,从而引起三氯乙酸-溶解肽的增加。

图5 不同杀菌温度下羊排的三氯乙酸-溶解肽含量
Fig.5 Trichloroacetic acid-soluble peptides content of lamb chops at different sterilization temperatures

2.3.5.3 全蛋白电泳分析

经过杀菌处理后,电泳图上的肌球蛋白重链(myosin heavy chain,MHC)和肌动蛋白轻链(actin)都变浅,说明在杀菌过程中,蛋白质的大分子发生了降解,主要是肌球蛋白重链的降解。此外,杀菌后蛋白质出现胶黏现象,其中115 ℃杀菌时蛋白胶黏现象明显(图6)。

M-marker;a-未杀菌;b-115 ℃杀菌;c-118 ℃杀菌;d-121 ℃杀菌。

图6 不同杀菌温度下羊排的SDS-PAGE图
Fig.6 SDS-PAGE images of lamb chops at different sterilization temperatures

2.3.5.4 杀菌条件对蛋白质二级结构的影响

杀菌处理后,羊排的蛋白质二级结构未发生明显变化(图7、图8),因为在加工过程中已经经过一定温度的加热,导致蛋白质已经发生变性,因此杀菌热处理后的蛋白质二级结构已经不会发生明显变化[30]

图7 不同杀菌温度下羊排红外扫描光谱图
Fig.7 Infrared scanning spectra of lamb chops at different sterilization temperatures

图8 不同杀菌温度对羊排蛋白质二级结构的影响
Fig.8 Effect of different sterilization temperatures on the secondary structure of lamb chops protein

2.3.5.5 氨基酸变化

游离氨基酸是人体容易吸收利用的氨基酸,氨基酸的种类与含量会对产品的风味产生影响,张浩等[31]研究发现游离氨基酸中谷氨酸、丙氨酸和色氨酸使牦牛肉呈鲜甜滋味,关键呈味氨基酸是精氨酸。经过杀菌后的羊排鲜味氨基酸有明显的增加,主要是谷氨酸含量增加(图9-a)。115 ℃杀菌和118 ℃杀菌出现苦味氨基酸的显著增加,除蛋氨酸外均有所增加(图9-b),而121 ℃杀菌时氨基酸含量未发生明显变化。

a-鲜味氨基酸含量;b-苦味氨基酸含量

图9 不同杀菌温度对羊排游离氨基酸的影响
Fig.9 Effect of different sterilization temperatures on free amino acids of lamb chops

2.3.6 硫代巴比妥酸值的测定

经过高压杀菌后的羊排均出现硫代巴比妥酸值的升高,脂肪氧化程度加深,这是二次加热导致的脂肪氧化[32]。脂肪氧化是羊排产生风味物质的原因之一,但是过度氧化则会导致酸败味等不良风味,因此,脂肪氧化程度的控制对产品的品质尤为重要[33]。硫代巴比妥酸值是脂肪氧化的重要指标,其中118 ℃杀菌处理出现最高的硫代巴比妥酸值,脂肪氧化最严重,121 ℃杀菌出现的硫代巴比妥酸值最低,脂肪氧化程度最轻(图10)。

图10 不同杀菌温度对羊排硫代巴比妥酸值的影响
Fig.10 Effect of different sterilization temperatures on the thiobarbituric acid of lamb chops

2.3.7 色泽变化

杀菌后的羊排产品亮度L*未发生显著性差异,但是由于二次加热的影响,导致水分和油脂流出,因此表现出更高的红度(a*)和黄度(b*)(表9)。

表9 不同杀菌温度对羊排色泽的影响
Table 9 Influence of different sterilization temperatures on the color of lamb chops

杀菌温度/℃L∗a∗b∗未杀菌49.67±5.84a5.55±2.51a5.35±2.00a11543.31±6.39a7.08±2.12b6.26±2.46b11848.20±5.04a7.83±1.49b7.42±1.12b12151.68±5.81a8.61±1.51b8.13±1.75b

2.3.8 风味变化

烤羊排产品的风味物质的形成主要包括美拉德反应、脂肪氧化、蛋白质氧化和香辛料的共同作用,其风味物质组成主要包括醛类、酮类、酯类、醇类和酸类[34-35]。杀菌处理会导致风味物质的流失,杀菌后的烤羊排产品风味物质含量有明显的降低,其中118 ℃时风味物质损失最多,由83 mg/kg减少到40 mg/kg(图11)。杀菌后风味物质的流失是因为温度变化导致产品中部分挥发性物质随着水分和脂肪形态的转化一起流出。其中醛类降低最明显,酯类在121 ℃时还略有增加。这与常思盎等[36]的研究结果相一致。此外,风味物质的变化也与加工过程中调味料的添加有关。蚝油中富含氨基酸和还原糖,在热加工的过程中通过美拉德反应生成吡嗪类、呋喃类等挥发性香味物质,具有较高的热稳定性,其中的盐分和核苷酸可以增强肉类蛋白对风味物质的吸附能力[37]。玉米淀粉加热糊化形成的凝胶网络同样可以物理包埋风味物质从而降低其氧化和挥发速率[38]。香辛料中含有多酚、黄酮等抗氧化成分,能抑制热处理过程中脂肪氧化及挥发性风味物质的降解[39]

图11 不同杀菌温度对羊排挥发性物质组成的影响
Fig.11 Effect of different sterilization temperatures on the composition of volatile compounds in lamb chops

2.3.9 微生物变化

未进行杀菌的烤羊排产品,菌落总数在103 CFU/g左右,符合国家标准对于熟肉的菌落总数的要求,而经过杀菌处理后的产品,其菌落总数均小于100 CFU/g(表10),远低于限量的104 CFU/g。新鲜的烤羊排产品因为与空气接触的时间相对较长,微生物产生的可能性更高,而高温杀菌会将绝大多数微生物杀死,因此微生物含量降低[40]。因此杀菌后产品的菌落总数有明显的降低,符合国家标准对微生物含量的要求。

表10 不同杀菌条件下羊排的菌落总数
Table 10 Total bacterial count of lamb chops under different sterilization conditions

杀菌温度/℃菌落总数/(lg CFU/g)未杀菌3.32±0.02a115<2b118<2b121<2b

3 结论

本文研究了不同杀菌条件对烤羊排品质的影响,首先,确定了安全杀菌F值为6 min,在固定杀菌F值的前提下,选择115、118、121 ℃作为杀菌温度对产品杀菌,得到以下结论:

a)对产品的感官评定发现,杀菌后产品在色泽方面有明显的提升,但是口感、滋味和组织形态方面都略有不足,高温杀菌对质构和风味的影响很显著,其中115 ℃口感最差,118 ℃组织形态最不受欢迎,121 ℃时仍具有较好的口感和风味。

b)杀菌后产品的物理变化主要有:水分含量和pH增加,脂肪含量下降,水分活度未发生明显变化。杀菌后物理截留水含量降低,结合水和自由水含量升高。其中118 ℃时出现更多的物理截留水转化为自由水。持水力降低,失重率增加,121 ℃杀菌时失重率达到了10%。质构特性(剪切力、硬度、咀嚼性等)下降明显,黏附性略有增加。

c)杀菌后产品的化学变化主要有:总蛋白质含量(主要为盐不溶性蛋白)降低,三氯乙酸-溶解肽含量有所增加,蛋白质二级结构未发生明显变化,经过杀菌处理的羊排鲜味氨基酸有明显的增加,主要是谷氨酸含量增加。115 ℃杀菌和118 ℃杀菌出现苦味氨基酸含量增加,硫代巴比妥酸值升高,其中118 ℃杀菌出现最高的硫代巴比妥酸值。杀菌后羊排的红度和黄度提高,风味物质含量降低。

d)杀菌后产品的微生物变化主要体现为:菌落总数的降低。菌落总数由未杀菌时的103 CFU/g降低至不足102 CFU/g,菌落总数下降明显,且符合国家安全标准中的微生物要求。

本研究可为烤羊排工业化生产杀菌条件的选择提供理论参考。

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Effects of different sterilization conditions on quality of roasted lamb chops

WANG Yuhang, CAO Weichao, CHEN Nuo, CAI Xinhao, HU Jingming, ZHANG Xiaohan, HUA Xiao*

(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

ABSTRACT This study investigated the effects of different thermal sterilization conditions on the quality of roasted lamb chops while achieving the required sterilization F-value for safety.Here, the safe sterilization condition (F=6 min) was determined through F-value calculation.The sensory attributes, physicochemical properties, and microbial changes of samples treated at 115, 118, and 121 ℃ were systematically analyzed.Results indicated that the 121 ℃-treated group exhibited optimal sensory quality, with higher retention of flavor compounds and a significant increase in umami amino acids (glutamic acid, P<0.05).Thermal sterilization significantly reduced water-holding capacity (weight loss rate up to 10%) and deteriorated textural properties (hardness, chewiness, etc., P<0.05).Protein analysis revealed marked degradation of salt-insoluble proteins and increased trichloroacetic acid-soluble peptides, while protein secondary structure remained unchanged.The 118 ℃-treated group showed the highest thiobarbituric acid reactive substances (0.68 μg/g), indicating severe lipid oxidation.Sterilization enhanced redness (a*) and yellowness (b*) values while significantly reducing total viable bacterial counts (P<0.05).Overall, sterilization at 121 ℃ effectively ensured microbial safety while maintaining product quality, with quality alterations attributed to Maillard reactions, protein degradation, and moisture migration.The present study could provide a theoretical reference for the selection of sterilization conditions in industrialized production of roasted lamb chops.

Key words sterilization F-value;thermal processing;roasted lamb chops;sensory evaluation;physicochemical characteristic

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042546

引用格式:王玉航,曹伟超,陈诺,等.不同杀菌条件对烤羊排品质的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(3):319-328.WANG Yuhang, CAO Weichao, CHEN Nuo, et al.Effects of different sterilization conditions on quality of roasted lamb chops[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(3):319-328.

第一作者:硕士研究生(华霄教授为通信作者,E-mail:huaxiao@jiangnan.edu.cn)

基金项目:内蒙古科技计划项目(NMJKXM202210)

收稿日期:2025-02-27,改回日期:2025-07-02