一种利用高压静电场提高发酵牛肉品质的方法
阅读说明：本技术 一种利用高压静电场提高发酵牛肉品质的方法 (Method for improving quality of fermented beef by using high-voltage electrostatic field ) 是由 张松山 于辉 雷元华 谢鹏 王香媛 孙宝忠 李海鹏 王欢 刘璇 于 2019-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用高压静电场提高发酵牛肉品质的方法。本发明选取牛小黄瓜条进行腌制、发酵、风干、真空包装,探究高压静电场在后成熟阶段对发酵牛肉品质的影响,取五个时间节点测定发酵牛肉的相关食用品质,与自然冷藏进行对照。结论表明,高压静电场有助于提高发酵牛肉后成熟阶段L*亮度值,对pH和水分含量无显著的影响,可以提升发酵牛肉的硬度和咀嚼性,改善发酵牛肉的嫩度。(The invention discloses a method for improving the quality of fermented beef by using a high-voltage electrostatic field. According to the invention, the small beef cucumber strips are selected for pickling, fermenting, air-drying and vacuum packaging, the influence of a high-voltage electrostatic field on the quality of the fermented beef in the later maturation stage is explored, five time nodes are taken to measure the related edible quality of the fermented beef, and the method is compared with natural refrigeration. The conclusion shows that the high-voltage electrostatic field is helpful for increasing the L-brightness value of the fermented beef in the post-maturation stage, has no obvious influence on the pH value and the moisture content, and can improve the hardness and the chewiness of the fermented beef and the tenderness of the fermented beef.)
技术领域
本发明属于食品领域，涉及一种利用高压静电场提高发酵牛肉品质的方法。
背景技术
牛肉是我国第二大肉类食品，其销量仅低于猪肉。牛肉具有低脂高蛋白的营养价值，深受国人喜欢，被国人称为“肉中骄子”。但大多牛肉产品咀嚼性差，颜色较深， 风味体验较差，经研究发现使用微生物发酵，通过生物降解作用可以显著改善成品的 质地、色泽、香气与滋味，增强人们的购买欲望。发酵肉制品历史源远流长，主要包 括香肠火腿腌腊肉等产品。发酵牛肉选用牛肉作为原料，在特定的温度湿度条件下， 利用自身或者添加的微生物发酵形成的风味特殊、保藏期长的发酵肉制品[2]。发酵牛 肉起源于二十世纪六七十年代，历史悠久，但主要以手工工艺为主，因为工艺技术和 质量产量问题未适用于工厂生产满足大众的需要，之后众多研究人员在工艺技术优化 方面进行了深入的研究与拓展，并对肉腌制之前的嫩化方式、微生物发酵过程、干燥 方式等进行有益的探索并取得显著进展。
风味是衡量食品品质的首要品质，由香味和滋味构成，香味作为第一感官因素是决定消费者购买与否的关键，而香味的最大贡献者就是产品中的挥发性化合物质。挥 发性化合物大多形成于发酵风干成熟阶段的一系列生化反应，且生成物质极不稳定， 含量较低，没有规律可循，产品的种类或浓度不同，风味成分含量香气均不同，因此 研究难度比较大。近年国内外学者对不同发酵肉制品中的挥发性风味物质进行了大量 研究，发酵香肠中已被检出约400多种，干腌火腿中也已被检出200多种，因为一些 挥发性风味物质阈值较高，所以并不是所有风味物质对香味的形成都有一定的贡献。
高压静电场技术是一种非热加工技术，通过高压电源及不同形状电极形成均匀和不均匀电场，在极化力和电晕风等电流体力学参数作用下，改变热和质的传递，对生 命活动产生一定影响。高压静电场技术具有环保无污染，耗能低，可平衡产品温度等 优点。关于高压静电场技术的研究始于上世纪六七十年代，主要研究领域在食品和农 产品加工领域。近几年，高压静电场主要用于食品解冻排酸处理，抑制微生物增长， 产品干燥，果蔬采摘后保鲜贮藏等方面的研究。
发酵牛肉一般选用传统自然发酵方式，发酵成熟时间长，容易受环境温度湿度影响，肉品质量稳定性差。
发明内容
针对现有产品不足，本研究采用高压静电场对发酵牛肉进行处理，对其相关品质进行测定并与自然冷藏的样品进行对比，探讨高压静电场加工发酵牛肉对加工产品的 品质和肉制品嫩度的影响，为其工业化规范化提供科学的理论依据，并为高压静电场 嫩化机理的研究进行理论探索，对于高压静电场的研究范围提供新思路。
本发明的目的是提供一种利用高压静电场提高发酵牛肉品质的方法。
本发明要求保护高压静电场或高压静电场和冷藏联用在提高发酵牛肉品质中的应用。
本发明还要求保护高压静电场或高压静电场和冷藏联用在保持发酵牛肉的亮度值L*、黄度值b*和质构特性中至少一种中的应用。
本发明还要求保护高压静电场或高压静电场和冷藏联用在提高发酵牛肉的硬度、咀嚼性和嫩度中至少一种中的应用。
本发明还提供了一种提高发酵牛肉品质的方法，该方法包括：将待处理发酵牛肉置于高压静电场中冷藏。
本发明还要求保护保持发酵牛肉的亮度值L*、黄度值b*和质构特性中至少一种的方法，包括：将待处理发酵牛肉置于高压静电场中冷藏。
本发明还要求保护提高发酵牛肉的硬度、咀嚼性和嫩度中至少一种的方法，包括：将待处理发酵牛肉置于高压静电场中冷藏。
本发明还要求保护高压静电场或高压静电场和冷藏联用对发酵牛肉进行处理所得的产品。
具体的，所述高压静电场中，电压为2500-3500V；
更具体的，所述高压静电场中，电压为3000V。
所述冷藏中，冷藏时间大于1天；具体为14天或10天或7天或3天或1天；冷 藏温度为0-4℃。
所述发酵牛肉中，所述牛肉具体可为各种牛肉，如牛小黄瓜条。
本发明选取牛小黄瓜条进行腌制、发酵、风干、真空包装，探究高压静电场在后 成熟阶段对发酵牛肉品质的影响，取五个时间节点测定发酵牛肉的相关食用品质，与 自然冷藏进行对照。结论表明，高压静电场有助于提高发酵牛肉后成熟阶段L*亮度值， 对pH和水分含量无显著的影响，可以提升发酵牛肉的硬度和咀嚼性，改善发酵牛肉 的嫩度。
附图说明
图1为发酵牛肉不同处理方式下中pH的变化。
图2为发酵牛肉不同处理方式下中水分含量的变化。
图3为样品的气相离子迁移谱图。
图4为气相离子迁移谱图中选取的挥发性有机物的Gallery Plot图。
图5为工艺流程。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获 得。
实施例1、
2.1实验材料
2.1.1原料肉
从北京金维福仁清真食品有限公司购买的脂肪含量低的牛小黄瓜条放在-18℃冷冻贮藏备用。
2.1.2实验试剂
腌制剂：盐、香叶、辣椒、胡椒粉、糖等在北京市海淀区幸福荣耀超市购得。
2.1.3仪器与设备
表1、主要仪器设备
2.2实验方法
2.2.1发酵牛肉的制作
2.2.1.1工艺流程如图5所示；
2.2.1.2操作要点
a.原料肉选择：符合国家卫生标准的精肉，在0～4℃缓化解冻。
b.修整：解冻完成后剔除筋膜以及大块脂肪，修整外形，沥净血水。
c.腌制：配制腌制剂(食盐，香叶，胡椒，绵白糖，亚硝酸盐)，均匀地涂抹在肉 的表面，使腌料可以与肉充分接触。
d.发酵及风干：腌制发酵风干过程中温度时间湿度设置如下：
表2、发酵牛肉的工艺条件
e.腌制过程中要每隔2天翻整一次，确保腌制均匀，腌制完成后将表面的腌制剂冲洗干净，保持表面干燥，装入网袋中悬挂发酵，发酵时要避光。
2.2.2发酵牛肉样品的采集与处理
风干后将一部分真空包装完成的发酵牛肉放入高压静电场冰箱冷藏(电压为3000V，冷藏温度为4℃)，另一部分放入冷藏冰箱(4℃)，选取0、3、7、10、14天 五个时间节点对高压静电场冷藏和自然冷藏的发酵牛肉进行pH、色差、水分含量、质 构、挥发性风味物质的测定。
2.2.3发酵牛肉中pH的测定
按照GB 5009.237-2016进行测定。
2.2.4发酵牛肉中色差的测定
取肉样鲜切面于室温下氧合约40min，用手持色差计进行测定，平行测定三次取平均值。
2.2.5发酵牛肉中水分含量的测定
取发酵牛肉肉粒3.0～5.0g，用水分含量测定仪进行测定，平行测定三次取平均值。
2.2.6发酵牛肉中质构的测定
使用质构仪测定发酵牛肉质构特性，顺肌纤维方向将肉切成1cm(长)*1cm(宽) *1cm(厚)的立方体，垂直T型探头(P/75)表面放置，测前、测中、测后速度分别 为2.0mm/s、1.0mm/s、1.0mm/s，采用二次压缩方式，压缩至形变量的50％，平行测定 六次取平均值，进行显著性分析。
2.2.7发酵牛肉中风味物质的测定
打开
表3、气相离子迁移谱联用仪的分析条件
2.3数据处理
用EXCEL软件和SPSS19.0统计分析软件对数据进行整合处理。
3结果与分析
3.1高压静电场对发酵牛肉pH的影响
pH值是衡量肉制品质量与安全的重要指标，对自然冷藏和高压静电场冷藏的发酵牛肉的pH进行测定。测定结果如图1所示。
从图1可以看出自然冷藏和高压静电场冷藏的pH变化均在5.6～6.0之间，变化 没有明显的规律，自然冷藏和高压静电场冷藏的发酵牛肉pH变化不显著(P>0.05)， 经研究发现发酵过程中pH均保持在5.3以下，后成熟阶段pH上升可能是由于蛋白质 降解和水分含量的降低，生成了碱性的氨类物质，提高了其中缓冲作用物质的浓度。
3.2高压静电场对发酵牛肉色差的影响
表4、发酵牛肉不同冷藏方式下色差的变化
色泽是消费者选择产品的关键，是反映食品品质的首要指标。
通过表4发酵牛肉亮度值L*，红度值a*和黄度值b*的测定结果可得：自然冷藏 与高压静电场冷藏的发酵牛肉L*差异显著(P<0.05)；第0天两种处理方式下亮度值 分别是33.11和33.29，处于正常范围；自然冷藏下的发酵牛肉在第0天至第3天亮度 值L*没有显著变化(P>0.05)，在第3天至第7天从33.10到31.96变化显著(P<0.05)， 第7天到第10天发生显著降低(P<0.05)，第10天到第14天数值趋于稳定；高压静 电场冷藏的发酵牛肉L*亮度值略降低，保持在33.00左右。
红度值a*在两种处理方式下变化不显著(P>0.05)，发酵牛肉在后成熟阶段a*不断降低。自然冷藏下的发酵牛肉在第0天与高压静电场冷藏下的发酵牛肉分别为15.17 和15.56，均处于正常范围；自然冷藏下发酵牛肉在第0天至第3天无显著变化(P>0.05)， 第3天至第7天a*红度值明显下降(P<0.05)，第10天红度值仍是显著下降(P<0.05)， 直至第14天a*红度值保持显著下降趋势(P<0.05)；高压静电场冷藏的发酵牛肉第0 天到第3天a*值显著降低(P<0.05)，第7天趋于稳定，第10天显著降低(P<0.05)， 第14天红度值一直在下降。
由表4可知，高压静电场冷藏和自然冷藏的发酵牛肉b*黄度值差异显著，自然冷藏的发酵牛肉黄度值显著高于高压静电场冷藏的发酵牛肉黄度值。自然冷藏下的发酵 牛肉第0天为9.36，第3天黄度值显著升高(P<0.05)，第7天b*值呈现下降趋势， 第10天第14天黄度值显著降低(P<0.05)。高压静电场冷藏的发酵牛肉在第0天为 9.01，第3天黄度值升高，无显著差异，第7天b*值显著下降，第10天黄度值显著下 降，第14天黄度值显著回升。总体来说，自然冷藏的发酵牛肉在后成熟阶段黄度值b* 先上升后下降，第0天到第14天显著上升(P<0.05)，高压静电场冷藏的发酵牛肉黄 度值呈波动状态，第14天较第0天无显著差异(P>0.05)。
3.3高压静电场对发酵牛肉水分含量的影响
样品中水分的含量是衡量产品安全性的重要因素，水分含量的降低有利于延长保藏期，延缓产品腐败变质。
由图2可以看出冷藏放置与加以高压静电场处理的发酵牛肉在后成熟阶段处于水分挥发的状态，高压静电场冷藏的发酵牛肉水分含量略高于自然冷藏的发酵牛肉，但 没有显著差异(P>0.05)。在第0天自然冷藏和高压静电场冷藏的发酵牛肉水分含量为 62.57％和63.47％，第0天到第3天水分含量下降显著，失水率分别是3.35％和4.45％， 第3天到第7天样品处于稳定失水状态，第7天到第14天水分含量散失较慢，肉样水 分保持稳定状态。综上所述，高压静电场对发酵牛肉后成熟阶段水分含量影响较小。
3.4高压静电场对发酵牛肉质构的影响
食品的质地是消费者消费的重要指标，是衡量食品嫩度的指标之一，质构特性可以量化食品在人口腔中的触觉感受，质构的形成主要发生在发酵和成熟阶段，依靠蛋 白质的变形和凝固。
表5、发酵牛肉不同冷藏方式下质构特性
从表5可得：后成熟阶段发酵牛肉的硬度显著性上升，硬度的增大与水分含量的降低密切相关，高压静电场冷藏的发酵牛肉硬度显著高于自然冷藏的发酵牛肉硬度， 在第0天到第7天两种处理方式下发酵牛肉硬度显著上升，但自然冷藏与高压静电场 冷藏的发酵牛肉之间差异不显著(P>0.05)，第10天高压静电场冷藏的发酵牛肉显著 高于自然冷藏的发酵牛肉的硬度，第14天差异依然显著。
两种处理方式下的弹性无显著差异，肉的弹性反映了肉在接受外力作用又被撤销外力作用恢复原有状态的能力，后成熟阶段肉的弹性无显著变化即高压静电场对肉的 弹性无显著影响。肉的内聚性表现的是产品内部的紧密程度以及受到外力作用时内部 的抵御程度，由表中得发酵牛肉后成熟阶段的内聚性先上升后下降，但高压静电场对 发酵牛肉的内聚性无显著影响。
高压静电场冷藏的后成熟阶段的发酵牛肉咀嚼性显著高于自然冷藏，且总体都呈现升高的趋势。在第0天自然冷藏和高压静电场冷藏的发酵牛肉咀嚼性为1563和1544， 第3天咀嚼性均升高，第7天两种不同处理方式下发酵牛肉咀嚼性出现显著差异。
综上所述，高压静电场能提高后成熟阶段发酵牛肉的硬度和咀嚼性，对弹性和内聚性无显著影响。
3.5高压静电场对发酵牛肉挥发性风味物质的影响
通过气相离子谱技术检测出的挥发性风味化合物质定性结果如下：
表6、发酵牛肉中挥发性成分
为了更加方便清晰地对比不同样品间挥发性有机物的差异，用LAV软件的GalleryPlot插件，可选取图中所有的待分析区域，自动生成指纹图谱，结果如图4所示：
(1)图4中每一行为一个牛肉样品，由该样品所含的全部挥发性有机物信号峰组成；
(2)每一列为检测开始后同一时间即不同样品的相同的挥发性风味化合物的信号峰。
(3)整个图背景为蓝色，每一列代表一种风味化合物。风味化合物含量通过颜色的深浅反映，含量高趋于红色，反之趋于白色，颜色越深浓度越高。
从图4可以看出：
(1)红框区域为醛类物质，壬醛、辛醛、庚醛、己醛、戊醛、2-甲基丁醛、3-甲 基丁醛、丁醛、苯乙醛、甲硫基丙醛、5-甲基糠醛等，此类物质均在0天样品中含量 较高，随着放置时间的增加，这些物质的浓度逐渐降低，但是醛类化合物中贡献较大 的苯甲醛在10-jd(静电处理)和14-jd中，含量均比对应的未经静电处理的样品中要 高，它赋予了发酵牛肉特殊的坚果和杏仁香味。
(2)绿框区域为多为萜烯类物质，基本只在0天样品中存在，包括柠檬烯、α-萜 烯、月桂烯、β-蒎烯、α-蒎烯、α-茴香烯等，还有糠醛和芳樟醇。
(3)橙框区域为醇类物质，有桉叶醇、1-辛烯-3-醇、1-己醇、3-甲基戊醇、2-甲 基丁醇、异丁醇、1-丙醇、2-丙醇、乙醇、2-己醇等，其中2-己醇、2-丙醇，此类物质 在随着牛肉放置时间的延长，浓度逐渐增加，其他则逐渐减少，说明高压静电场处理 影响不大。
(4)紫框区域为酮类物质，如2-庚酮、2-戊酮、乙偶姻、2-丁酮、丙酮等，，此类 物质在0天样品中含量最高，随后逐渐降低，酮类物质主要有奶香和甜香味。
(5)灰框区域为酯类物质，3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯、乙酸乙酯等，此类物质在10天样品中含量较高，脂类物质主要表现出花香与果香。
(6)此外，三甲基吡嗪在0天样品中最多，后续降低，说明高压静电场处理对其 影响不大；麦芽酚的量先减少后增加，在0天与14-jd样品中含量较多；在3天及3-jd 样品中检测到了较多的3-甲基丁酸。
综上所述，发酵牛肉中风味贡献较大的有醛类、酮类、酯类、醇类和萜烯类物质，静电场对于发酵牛肉挥发性风味物质含量及组成无显著影响。
本文通过对发酵牛肉在后成熟阶段施加高压静电场处理并与冷藏冰箱放置的发酵牛肉进行对比，表明可以显著增大发酵牛肉的L*亮度值，可以提高发酵牛肉的硬度 和咀嚼性，更好的保持发酵牛肉质构特性，对pH和水分含量无显著影响，对于风味 化合物影响不大，但赋予了发酵牛肉更丰富的风味。通过本文的研究为研究高压静电 场嫩化机理提供了一定的理论基础，也对于GC-IMS在牛肉中挥发性风味物质的研究 打下了基础并提供了一定的参考。
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