阅读说明：本技术 一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法 (Method for preparing beef by using ultrasonic-assisted heat ) 是由 蔡丹 刘景圣 张大力 刘回民 修琳 方晓敏 杨敬博 于 2020-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法,1)选取新鲜牛肉,加工成片；2)超声：将牛肉放入水或糊化的淀粉水溶液中超声,超声频率40 kHz,超声功率200w,水温小于55℃,超声时间为11~13s；3)将超声处理后的牛肉,放入到85~95℃的水中,煮10~15s；可即食或烹饪后食用,通过超声及水煮两步处理,处理后的肉剪切力降低,嫩度增加,口感好；处理后肉片未测出活菌。(The invention discloses a method for preparing beef by using ultrasonic-assisted heat, which comprises the following steps of 1) selecting fresh beef and processing the fresh beef into slices; 2) ultrasonic: putting beef into water or gelatinized starch water solution for ultrasonic treatment, wherein the ultrasonic frequency is 40kHz, the ultrasonic power is 200w, the water temperature is less than 55 ℃, and the ultrasonic time is 11-13 s; 3) putting the beef subjected to ultrasonic treatment into water at 85-95 ℃, and boiling for 10-15 s; the meat can be eaten instantly or after being cooked, and the shearing force of the treated meat is reduced, the tenderness is increased and the taste is good through two-step treatment of ultrasound and water boiling; no viable bacteria were detected in the treated pieces.)

一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法

技术领域

本发明属于肉制品加工技术领域，具体涉及一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法。

背景技术

超声波是将电能通过换能器转换为声能，这种能量通过液体介质而变成一个个密集的小气泡，这些小气泡迅速炸裂，产生的像小炸弹一样的能量，从而起到破碎细胞等物质的作用。

超声波是物质介质中的一种弹性机械波，它是一种波动形式，因此它可以用于探测人体的生理及病理信息，既诊断超声。同时，它又是一种能量形式，当达到一定剂量的超声在生物体内传播时，通过它们之间的相互作用,能引起生物体的功能和结构发生变化，即超声生物效应。超声对细胞的作用主要有热效应，空化效应和机械效应。热效应是当超声在介质中传播时，摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动，使部分能量转化为局部高热（42-43℃），因为正常组织的临界致死温度为45.7℃，而肿瘤组织比正常组织敏感性高，故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍，DNA、RNA、蛋白质合成受到影响，从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。空化效应是在超声照射下，生物体内形成空泡，随着空泡震动和其猛烈的聚爆而产生出机械剪切压力和动荡，使肿瘤出血、组织瓦解以致坏死。另外，空化泡破裂时产生瞬时高温（约5000℃）、高压（可达500×104Pa），可使水蒸气热解离产生.OH自由基和.H原子，由.OH自由基和.H原子引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。机械效应是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。

在生鲜肉加工过程中，由于屠宰动物体表的微生物对宰后生鲜肉的交叉污染，生鲜肉表面微生物往往超过国家规定的微生物标准。过去采取的微生物去污染的措施，会对生鲜肉品质造成影响。在生鲜肉的加工过程中，不应产生危害操作人员及消费者健康的物质。

肉品嫩度，是肉在食用时口感的老嫩，反映了肉的质地，由肌肉中各种蛋白质结构特性决定。它决定着肉类烹调和加工产品的最终感官质量，是消费者评判肉质优劣的最常用指标。影响肉品嫩度的因素有动物品种、年龄、性别、基因型、饲养方式、肉块部位、酮体悬挂方式、电刺激、胶原蛋白的数量及其可溶性、肌节长度、机械作用、化学作用、冷冻等。

超声波嫩化技术作为一种新型技术，逐渐被运用于食品加工过程中。超声波嫩化的主要原理是超声波的空化效应和机械效应。液体中往往存在一些真空的或含有少量气体或蒸汽的小气泡，这些小气泡的尺寸不一。当一定频率的超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐变大。应用超声波处理可以在最短的成熟时间内降低剪切力最大值，减少牛肉蒸煮损失，对颜色没有影响。一般应用低频率（20~100kHz）和高功率（100W~10kW）超声波处理对改善肌肉嫩度是有效可行的。提出的嫩化机制主要是超声波通过空化效应，产生高速剪切，压力和温度作用破碎肌原纤维结构，弱化结缔组织和增加肌浆中钙离子释放，促进肌肉内源蛋白酶如组织蛋白酶和钙激活蛋白酶的活性。

然而在超声过程中，在超声波的作用下，短时间就产生大量的热量，超声处理时的温度很难控制。因此，国内外研究都集中在频率和功率的变化对肉嫩化的影响。

发明内容

本发明目的是为解决超声波处理肉时温度不好控制的问题而提供一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法。

一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法，它包括：

1）选取新鲜牛肉，加工成片；

2） 超声：将牛肉放入水中超声，超声频率40 kHz，超声功率200w，水温小于55℃，超声时间为11~13s；

3）将超声处理后的牛肉，放入到85~95℃的恒温热水中，水浴10~15s；

步骤2）牛肉加工成长×宽×厚=7cm×4cm×3mm；

步骤2）所述的超声时间为12s；

步骤2）所述的水温小于30℃；

步骤3）所述的恒温热水为90℃；

步骤3）所述的水浴为10s；

步骤2）所述的水为糊化的淀粉水溶液，浓度为0.5-1%。

本发明提供了一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法，1）选取新鲜牛肉，加工成片；2） 超声：将牛肉放入水或糊化的淀粉水溶液中超声，超声频率40 kHz，超声功率200w，水温小于55℃，超声时间为11~13s；3）将超声处理后的牛肉，放入到85~95℃的水中，煮10~15s；可即食或烹饪后食用，通过超声及水浴两步处理，处理后的肉剪切力降低，嫩度增加，口感好； 处理后肉片未测出活菌。

附图说明

图1 不同超声频率对牛肉嫩度的影响；

图2 不同超声功率对牛肉嫩度的影响；

图3 不同超声温度对牛肉嫩度的影响；

图4 不同超声介质对鲜肉嫩度的影响；

图5 不同超声介质对鲜肉持水性的影响；

图6 不同超声介质和PH值对鲜肉嫩度的影响；

图7 不同超声介质和PH值对鲜肉持水性的影响；

图8 两种预处理方法对肉片嫩度的影响结果；

图9 两种预处理方法对肉片持水性的影响结果。

图10 两种不同介质对肉片嫩度的影响结果。

具体实施方式

实施例1 鲜肉加工条件的优化实验

实验设备：KQ-300VDE型双频数控超声波清洗器（频率为45KHz、28KHz）昆山市超声仪器有限公司；KQ-3200B型超声波清洗器（40 KHz）天津奥特赛恩斯仪器有限公司；超声波细胞粉碎机（20 KHz）宁波新芝生物科技股份有限公司。

利用超声波处理鲜肉，由于影响鲜肉品质的因素有超声频率、超声功率、超声时间、温度等，因此根据各因素设计实验，讨论各因素对鲜肉嫩度和持水性的影响；

前处理：选取超市购买的新鲜牛肉（黄瓜条）；将牛肉置于干净切肉板上处理，切成长×宽×厚=7cm×4cm×3mm大小的薄片，剔除筋腱、脂肪组织及不可食用部分；将肉浸入装水或其他溶液的烧杯中，其中肌纤维方向与超声波探头方向平行，将烧杯置于超声波机器内的槽架上，机槽的温度为室温即可；设置超声频率、超声功率、超声时间；以未做处理的鲜肉片做对照，具体如下：

一、不同超声频率对牛肉嫩度的影响

设定超声频率为变量，分别为20、28、40、45KHz，在室温（不加热）、200w条件下，分别超声6、8、10、12、14、16、18s，用剪切力测量仪测定剪切力，评价鲜肉嫩度；结果如图1所示；由图1可知，随着超声处理的进行，所有组肉样的剪切力值均呈先减少后增加的趋势，20、28KHz处理肉样，与未超声组相比差异显著（P<0.05），剪切力值高于对照组，可能是因为低频率、短时间的超声处理对牛肉的嫩化效果 仅限于表面，嫩化效果不是那么明显。40、45KHz处理组肉样的剪切力显著低于未超声组（P＜0.05），由于一定强度的超声处理可以破坏肌纤维的显微结构，并使肌原纤维断裂，从而提高牛肉嫩度。在40KHz的条件下，超声12s剪切力值最低肉的嫩度最好。

二、不同超声功率对牛肉嫩度的影响

设定超声功率为变量，分别为200、300、400、500w，在室温（不加热）、40KHz条件下，分别超声6、8、10、12、14、16、18s，用剪切力测量仪测定剪切力，评价鲜肉嫩度；结果如图2；

由图2可知，随着超声处理的进行，所有组肉样的剪切力值均呈先减少后增加的趋势；在超声时间超过10s以后，以功率300w-500w处理肉样，其剪切力值显著大于未超声组（p<0.05）,可能是因为超声功率过高会导致肉中的蛋白质变性，对肉的嫩度起到反作用；在功率为200w时，测定的剪切力值显著低于未超声组（p<0.05），在超声12s剪切力值最小，肉的嫩度最好，说明一定强度的超声波处理产生的空穴效应使肌原纤维在Z线处断裂，肌肉结构组织变得松散，能够对牛肉起到很好的嫩化作用。

三、不同超声温度对牛肉嫩度的影响

设定超声温度为变量，分别为60、70、80、85、90、95、100℃，在40KHz 200w的条件下，分别超声6、8、10、12、14、16、18s，用剪切力测量仪测定剪切力，评价鲜肉嫩度；结果如图3，可以看出温度在90℃超声12s时剪切力值最小，肉的嫩度最好，说明在此条件下进行超声处理对肉样具有很好的嫩化效果，这是由于90℃条件下有利于肌肉中盐溶性蛋白的溶出，可以提高肉的嫩度和保水性。

综上，选择超声处理的条件为：超声功率200w 、超声频率40KHz、超声温度90℃。

四、不同超声介质对鲜肉品质的影响

1、不同超声介质对鲜肉嫩度的影响

将5g面粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；将5g淀粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；肉片分别放到面粉或淀粉溶液这两种介质（替换水）中，进行鲜肉超声处理；

在40KHz、200w、温度90℃的条件下，分别超声6、8、10、12、14、16、18s，用剪切力测量仪测定剪切力，评价鲜肉嫩度；结果由图4所示，由图可知，将肉片放在面粉或淀粉溶液中进行超声处理，剪切力值都显著低于未超声和以水为介质的超声组（P<0.05），说明淀粉与面粉都起到了嫩化牛肉的作用，且淀粉比面粉的嫩化效果更好，并且在12s淀粉的剪切力值最低，牛肉的嫩度最好。

2、不同超声介质对鲜肉持水性的影响

将5g面粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；将5g淀粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；肉片分别放到面粉或淀粉溶液这两种介质（替换水的作用）中，进行鲜肉超声处理；

在40KHz、200w、温度90℃的条件下，分别超声6、8、10、12、14、16、18s，分别测定肉片超声前后的重量，计算蒸煮损失，评价持水性；结果如图5所示，随着超声处理的进行，所有组肉样的蒸煮损失呈下降趋势，加面粉与淀粉处理的肉样显著低于未超声组（P<0.05），其保水性高于未超声组；超声6s时，加淀粉的肉片蒸煮损失小于加面粉的肉片；超声8~18s期间，加面粉的肉片比加淀粉的肉片持水效果更好，在超声12s时蒸煮损失的差值最小；说明一定强度的超声波处理加上面粉或淀粉的辅助作用，可以改变肌肉组织的微观结构，使肌纤维断裂，提高肉的保水性。

3、不同超声介质和PH对牛肉品质的影响

根据上述实验，得知淀粉对肉片超声处理后的嫩度和持水性有更好的效果；因此，配制浓度分别为1%、2%的淀粉溶液和浓度分别为1%、2%的澄粉溶液，共四种溶液，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至相应体积，保证浓度不变；将肉片分别放到上述溶液（替换水的作用）中进行鲜肉超声处理；

以溶液pH值为变量，pH值分别为6、6.5、7、7.5、8，在40KHz、200w、温度90℃的条件下，超声12s；超声后，用剪切力测量仪测定剪切力，评价鲜肉嫩度；结果由图6所示，由图可知，不同介质PH条件下超声，生理盐水、1%澄面粉、2%澄面粉剪切力值呈先增加后下降的趋势，1%淀粉、2%淀粉，呈先减少后增多的趋势；在PH为7时，1%淀粉剪切力值最低，肉的嫩度最好。

通过计算蒸煮损失，评价肉片持水性；结果显示（图7），都随着PH的增大，淀粉和澄粉溶液中的肉片蒸煮损失逐渐增大，持水性减小，在PH为6时，1%淀粉蒸煮损失最低，其持水性最好；生理盐水中肉片的蒸煮损失呈先减小后增加的趋势，在PH为7时，蒸煮损失最小，1%淀粉溶液略高于生理盐水。

综上，优化的超声条件为：超声频率40KHz，超声功率200w，温度90℃，超声介质为1%淀粉溶液，溶液pH为6~7。

实施例2一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法

1）前处理：选取超市购买的新鲜牛肉（黄瓜条）；将牛肉置于干净切肉板上处理，切成长×宽×厚=7cm×4cm×3mm大小的薄片，剔除筋腱、脂肪组织及不可食用部分；

2）超声：将牛肉放入500mL水中超声，超声频率40 kHz，超声功率200w，水温24℃，超声时间为12s；

3）将超声处理后的牛肉，放入到90℃的恒温热水中，加热10s；

4）加热好的肉片即可食用。

实施例3 一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法

1）前处理：选取超市购买的新鲜牛肉（黄瓜条）；将牛肉置于干净切肉板上处理，切成长×宽×厚=7cm×4cm×3mm大小的薄片，剔除筋腱、脂肪组织及不可食用部分；

2）溶液配制：将5g淀粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；

3）超声：将肉浸入步骤2）配制的淀粉溶液的烧杯中，将烧杯置于超声波机器内的槽架上，并控制机槽的温度小于10℃，使用挂壁温度计测量；设置超声频率40KHz、超声功率200w，超声时间为12s；

4）停止超声后，取出肉片，加入到90℃的恒温热水中，加热12s；

5）加热好的肉片可即食或烹饪。

实施例4 一种利用超声波辅助热预制牛肉的方法

1）前处理：选取超市购买的新鲜牛肉（黄瓜条）；将牛肉置于干净切肉板上处理，切成长×宽×厚=7cm×4cm×3mm大小的薄片，剔除筋腱、脂肪组织及不可食用部分；

2）溶液配制：将5g淀粉加入500mL水中，搅拌均匀，加热至沸腾，冷却至室温，再补水至500mL；

2）超声：将肉浸入步骤2）配制的淀粉溶液的烧杯中，将烧杯置于超声波机器内的槽架上，并控制机槽的温度为90℃，使用挂壁温度计测量；设置超声频率40KHz、超声功率200w，超声时间为12s；

4）加热好的肉片即可食用。

实施例5 鲜肉嫩度与持水性比较

将实施例2和3制备的肉片（每组至少10片）分别作为样品1和样品2（以未处理的肉片做对照组），测定嫩度；嫩度结果如图10所示；从图中可以看出，样品1和2的剪切力相较于对照组，都明显降低，样品1剪切力略低于样品2；结果说明加入淀粉对提高肉片嫩度有利；

将实施例3和4制备的肉片（每组至少10片）分别作为样品a和样品b（以未处理的肉片做对照组），测定嫩度和持水性；嫩度结果如图8所示；从图中可以看出，样品a和b的剪切力相较于对照组，都明显降低，样品a剪切力略高于样品b但差异不显著；结果说明超声对提高肉片嫩度有利；测定持水性，结果如图9所示；从图中可以看出，样品a和b的蒸煮损失相较于对照组都明显呈下降趋势，且显著低于对照组，说明可能由于一定强度的超声波处理可以改变肌肉组织的微观结构，使肌纤维断裂，提高肉的持水性；样品a蒸煮损失比样品b小，持水性更好，说明可能由于样品b是在90℃下超声处理，而超声本身会产生热量导致瞬间温度升高，温度不好控制，使肉片的持水性下降而影响口感。

实施例6 菌落总数测定

将实施例2、3和4制备的肉片（每组至少10片）分别作为样品1~3（以未处理的肉片做对照组），测定菌落数。肉片大小一致均选取长×宽×厚=7cm×4cm×3mm大小的薄片。保证质量相差不超过0.1g，将上述样品，加入无菌均质瓶中，加入无菌稀释液至 250g，均质 1min-2min，使样品分散良好，此时稀释度为 1 ：10 ；取1.0mL 上述稀释液，分别放入2个灭菌平皿中，倾倒菌落总数复合培养基，于36℃±1℃的培养箱内培养12h，计数，得菌落总数的检测结果。菌落总数结果如表1所示，经处理过的肉片均未检测出菌落的存在，因此，通过上述方法处理肉片有很好的抑菌效果。

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