中式培根制作工艺及其对理化品质指标和蛋白质水解的影响

张杨萍，张 弘，余 翔，靳国锋，章建浩,*，靳 玮

中式培根制作工艺及其对理化品质指标和蛋白质水解的影响

张杨萍1，张 弘2，余 翔1，靳国锋1，章建浩1,*，靳 玮1

(1.南京农业大学食品科技学院，国家肉品质量与安全控制工程技术研究中心，教育部肉品加工与质量控制重点实验室，农业部农畜产品加工与质量控制重点开放实验室，江苏 南京 210095；2.杭州知味食品有限公司，浙江 杭州 311107)

以猪五花肉为原料，经干腌、风干成熟将其制成中式培根，通过L9(34)正交试验研究工艺时间、风干成熟温度、涂抹壳聚糖次数和腌制用盐量对产品理化品质及蛋白质水解的影响。结果表明：加工过程产品中蛋白质水解指数(PI)和游离氨基酸总量(∑FAA)随温度升高显著增加(P＜0.05)，17～32℃处理组PI和∑FAA分别比13～28℃处理组增加了20%和28%；硫代巴比妥酸值(TBARs)与温度呈极显著正相关(r=0.93，P＜0.01)，最高值(0.65± 0.26)mg/kg；当产品的水分含量(59.75±1.89)%、盐分含量(3.49±0.49)%时有良好的感官品质；以∑FAA和感官评定总分为目标函数的综合回归优化工艺为处理时间5d、风干起始温度17℃、涂膜2次、腌制用盐量1.5%。

猪肉；风干成熟；蛋白质水解指数；游离氨基酸；感官品质；工艺优化

西式培根及我国西南地区的腊肉都是历史悠久的传统特色肉制品，因其特有的烟熏风味深受消费者喜爱，但烟熏会产生致癌物——杂环芳烃[1]，使这些传统肉制品本身存在着一定的安全隐患，严重影响消费者的可接受性。关于培根及腊肉产品的研究，目前国外主要集中在生猪饲养条件对培根产品品质的影响上。唐进明等[2]研究发酵培根的加工工艺，张滨等[3]对湖南传统腊肉腌制工艺条件的改进技术进行研究，冯彩平等[4]研究降低传统腊肉中食盐含量对其贮藏稳定性影响，宋翠英[5]探讨腊肉制品的加工方法及其风味形成，闫文杰等[6]研究添加酶对快速腌制腊肉风味品质的影响。但是，所有的这些研究还不能避免使用烟熏工艺。

蛋白质水解是传统干腌风干成熟类肉制品加工过程中的重要生化反应，对产品的风味品质具有重要影响，蛋白质水解产生的小肽和游离氨基酸本身是风味和滋味成分，而且是风味形成的主要前体物质[10]。肌肉中内源蛋白酶水解蛋白质会受到产品加工过程中的盐分、水分及温湿度等条件的影响[7]。本实验以猪五花肉为原料，拟采用风干成熟新工艺代替传统烟熏工艺，以理化品质指标和蛋白质水解产物为研究对象优化工艺技术参数，为中式培根规模化开发提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

新鲜猪五花肉(南京市购)，分割成大小、形状一致的长方形块状，每块质量约500g。将干盐均匀地擦到猪肉表面，在4℃、相对湿度(83±8)%条件下腌制4d。腌制结束，移入恒湿恒温箱实施涂膜，并风干成熟。

壳聚糖 潍坊海之源生物制品有限公司；乙酸；亚铁氰化钾(配成0.25mol/L溶液)；乙酸锌(配成1mol/L溶液)；硝酸(与水按体积比1:3的比例配成溶液)；三氯乙酸(配成0.2g/mL和0.1g/mL溶液)；硫氰酸钾(配成0.1mol/L标准溶液)；硝酸银(配成0.1mol/L标准溶液)；硫酸铁铵(配成饱和溶液)；硝基苯；硫代巴比妥酸(配成0.02mol/L的溶液)；活性炭；茚三酮(配成2g/100mL溶液)；磷酸盐(配成pH8.04的缓冲液)；氨基酸(配成200μg/mL标准液)；壳聚糖膜(壳聚糖溶于乙酸中，形成2g/100mL壳聚糖+1g/100mL乙酸的溶液)。

2300型KjeltecTM自动定氮仪 丹麦FOSS分析仪器公司；SPX-250型恒温恒湿箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；722型可见光光度计 上海精密科学仪器有限公司；XHF-1高速分散机 上海金达生化仪器公司；Allegra 64R型高速冷冻离心机 美国Beckman Coulter公司。

1.2 方法

1.2.1 正交试验优化中式培根风干成熟工艺设计

表1 中式培根风干成熟工艺优化L9(34)正交试验设计因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design

根据预实验以处理时间、风干成熟温度、壳聚糖涂膜次数、腌制用盐量(以原料肉质量为基础)为试验因素，按L9(34)正交表安排试验，因素水平设计见表1，正交试验每个处理组做3个重复。

1.2.2 取样方法

取各处理组成熟结束后产品，剔除筋腱、脂肪，留肌肉层作试验材料，真空包装，-20℃条件下贮存备用。

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 水分含量

采用GB/T 5009.3—2003《食品中水分的测定：直接干燥法》。

1.2.3.2 盐分含量

采用GB/T 9695.8—88《肉与肉制品氯化物含量测定》。

1.2.3.3 总氮(total nitrogen，TN)与非蛋白氮(nonprotein nitrogen，NPN)

总氮(TN)：取0.2g左右肌肉，放入消化管中，加12mL 98%浓硫酸和一片消化石，420℃条件下消化1.5h，冷却至室温，后用自动定氮仪测定。

非蛋白氮(NPN)：参照赵改名的方法[10]稍作修改。称取5g左右(精确到0.001g)肌肉，切碎，加入5倍体积预冷的10%三氯乙酸(TCA)，高速分散器匀浆3次(5000r/ min，每次20s)，4℃放置过夜。然后匀浆液以5000r/ min离心5min，弃去沉淀，上清液用中速滤纸过滤到消化管中进行消化(方法同总氮的测定)，冷却至室温，后用自动定氮仪测定。并计算蛋白水解指数(proteolysis index，PI)

1.2.3.4 游离氨基酸总量(∑FAA)

采用茚三酮比色法[11]测定，数值以每100g干质量计。

1.2.3.5 TBARs值

根据Salih等[12]的方法，称肌肉5g切碎，于离心管中，加25mL 20% TCA和20mL H2O，匀浆60s，静置1h，2000×g离心10min，过滤，用双蒸水定容到50mL，然后取2mL滤液加2mL TBA(0.02mol/L)，在沸水浴中反应20min，取出用流动水冷却5min，用分光光度计测定532nm处的吸光度(A)。空白样：25mL 20% TCA溶液用双蒸水定容到50mL，然后取2mL滤液加2mL TBA。

1.2.3.6 感官评定

请有经验的人员10名，根据表2[13]对成品从色、香、味、质地等方面进行进行感官评定。

表2 成品感官评定标准[13]Table 2 Sensory evaluation standards[13]

表3 中式培根风干成熟工艺L9(34)正交试验设计及结果Table 3 Orthogonal array design arrangement and experimental results

1.2.4 统计与分析

用Microsoft Excel进行数据整理，SAS 8.2做ANOVA分析及计算Pearson相关系数，不同处理组同一指标平均值之间采用邓肯氏法进行多重比较(Duncan’s multiple-range test)。

2 结果与分析

2.1 理化品质指标

2.1.1 水分和盐分

由表3可知，样品最低水分含量为(53.89±2.37)%、最高水分含量为(60.65±2.16)%，差异显著(P＜0.05)，但正交试验各处理组之间没有明显差异(P＞0.05)。壳聚糖涂膜处理主要是为了保持产品中的水分，涂膜处理各组产品的水分含量显著高于对照组(52%)，且3次涂膜处理水分平均含量(58.99%)要高于涂膜1次与2次处理组平均水分含量。盐分含量在9个处理组差异显著(P＜0.05)，盐分含量与用盐量呈现极显著正相关(r=0.85，P＜0.01)；产品中盐分含量除了与本身的腌制用盐量有关外，还取决于产品中的水分含量，理论上水分含量降低可以使盐分含量升高，但是由于产品在加工过程中做了涂膜处理，各处理组水分含量差异不显著(P＞0.05)，因此产品的水分含量变化是由腌制用盐量和涂膜处理交叉作用决定。

2.1.2 TBARs

表4 工艺参数及各指标的Pearson相关系数Table 4 Pearson s correlation coefficients among four process parameters and physico-chemical and quality indices and proteolysis in bacon

由表4可知：TBARs在9个处理组中也存在着明显差异(P＜0.05)；各工艺因素对TBARs影响的强弱顺序为风干成熟温度＞用盐量＞壳聚糖涂膜次数＞处理时间；TBARs与温度呈极显著正相关(r=0.93，P＜0.01)，这与章建浩等[14]对传统工艺金华火腿脂质分解氧化的研究一致。TBARs随风干成熟温度的升高呈显著提高(P＜0.05)，但TBARs值最高为(0.65±0.26)mg/kg，没有超过国际公认限量值(1.0mg/kg)。盐分含量对TBARs值有显著影响[15]，但是不同腌制用盐量处理组TBARs值却没有显著差异(P＞0.05)，这可能是用盐量与处理时间和风干成熟温度之间对TBARs有明显的交互作用。

2.2 蛋白质水解指标

2.2.1 PI值

不同工艺因素影响PI的强弱顺序为风干成熟温度＞处理时间＞壳聚糖涂膜次数＞用盐量，此结果表明风干成熟温度是影响蛋白水解的主要工艺因素。风干成熟温度与PI呈极显著正相关(r=0.81，P＜0.01)，PI随温度的升高显著增大(P＜0.05)，由起始温度为13℃处理组的8.83%增加到了起始温度为17℃处理组的10.33%，增大了20%；9个处理组中第9处理组的PI(10.71±0.42)%为最大，但是相比于干腌火腿的PI[16-17]值要小得多，且未达到使产品产生不良味感的PI临界值(30%)；用盐量与PI不呈简单的线性关系，相关分析结果也显示用盐量与蛋白水解指数只有非常微弱的负相关性(r=-0.004)，这与用盐量对PI的影响最小的结论相一致。

2.2.2 ∑FAA值

各工艺因素影响∑FAA的强弱顺序为用盐量＞壳聚糖涂膜次数＞风干成熟温度＞处理时间。这一结果与各因素对PI的影响情况存在较大差异，用盐量和壳聚糖涂抹次数成为影响∑FAA总量的主要因素，这可能主要由于腌制用盐量以及涂膜次数对产品中水分含量有较大影响，而水分含量对∑FAA有重要影响，盐分用量越大，生成的∑FAA越少，用盐量最大的处理组其∑FAA平均值显著低于两个低用盐量处理组的平均∑FAA；涂膜次数对生成的∑FAA的影响呈先升后降的趋势，涂膜两次的∑FAA最大；∑FAA随着温度的升高呈显著增加(P＜0.05)趋势，但第1、2、3处理组不是呈此变化趋势，这可能是因为只风干5d，在短的工艺时间情况下，温度对FAA的影响不显著。

2.3 感官评定

各因素对感官评定影响的强弱顺序为处理时间＞壳聚糖涂膜次数＞风干成熟温度＞用盐量。香气和滋味都与处理时间呈显著负相关(r=-0.79，P＜0.05；r=-0.84，P＜0.01)，这可能是由工艺时间与∑FAA呈负相关(r= -0.23)所造成，第7、8、9处理组风干7d的感官评分显著(P＜0.05)低于第1、2、3处理组风干5d的感官评分；风干成熟温度与产品的组织结构的感官评分呈显著正相关(r=0.67，P＜0.05)，随温度的升高，PI升高、∑FAA增大，产品组织结构变得口感良好，感官评分也提高。第7处理组感官评分最低，主要是由于第7处理组处理时间长、产品失水多、水分含量比较低(57.38 ±1.41)%，产品硬度比较大，且风干成熟温度比较低，蛋白水解比较弱，产生FAA较少(10.65±1.71)%，风味较差。

2.4 正交试验工艺优化

2.4.1 直观分析优化

正交试验极差分析结果表明，影响∑FAA的主要因素是风干成熟温度、壳聚糖涂膜次数和用盐量；影响感官总分的主要因素是工艺时间。以∑FAA最大以及感官得分最高分别为优化依据进行直观优化，得中式培根最佳工艺组合均为风干成熟5d、风干起始温度17℃、涂膜2次、腌制用盐量1.5%，二者具有很好的一致性。

2.4.2 回归分析优化

2.4.2.1 以∑FAA为目标函数的回归分析

以工艺因素为变量、∑FAA为目标函数进行二次多项式回归，得到回归方程：

回归模型方差分析结果表明，此回归模型极显著(P＜0.01)；R2=0.9617，C(p)=7.2670表明回归方程拟合度良好。因此通过该回归方程可以很好地利用工艺参数来预测产品中的∑FAA。另外，由回归方程也可以看出处理时间与风干成熟温度对∑FAA有显著的交互效应(P＜0.05)。回归模型中各因素的方差分析结果表明：涂膜次数和腌制用盐量对∑FAA有极显著影响(P＜0.01)，风干成熟温度对∑FAA有显著影响(P＜0.05)，而工艺时间对∑FAA影响则不显著(P＞0.05)。

2.4.2.2 以感官总分为目标函数的回归分析

以工艺因素为变量，感官总分为目标函数进行二次多项式回归，得到回归方程：

方程R2= 0.9958、C(p)=1.9695，表明回归方程拟合度很高，且回归模型极显著(P＜0.01)。回归模型中各因素的方差分析结果表明：处理时间和壳聚糖涂膜次数对感官评定总分有极显著影响(P＜0.01)，风干成熟温度对感官评定总分有显著影响(P＜0.05)，而用盐量对感官总影响不显著(P＞0.05)。

2.4.2.3 工艺优化

利用回归方程(1)、(2)以游离氨基酸总量最大以及感官评分最高为响应值利用Lingo4.0软件进行综合优化，得到中式培根风干成熟最优化工艺为风干成熟5d、风干起始温度17℃、涂膜2次、腌制用盐量1.5%。回归优化结果与直观分析优化结果相一致。

3 讨 论

3.1 处理时间对蛋白质水解及感官的影响

在较高的温度下，处理时间越长，产品会失水越严重，从而使产品质地变硬且盐分含量升高，感官品质降低；工艺时间与PI和∑FAA没有显著相关性，是因为处理时间和风干成熟温度的交互作用对蛋白质的水解产生影响，延长处理时间可以赋予蛋白质充足的水解时间，使PI升高，但是随时间的延长，FAA会进一步被分解或与其他物质反应，含量降低，使产品滋味物质和香气会减少。所以高温风干成熟工艺可缩短工艺时间，且既能保证蛋白质快速水解生成游离氨基酸，又能保证产品中较高的FAA及水分含量，提高产品感官品质。

3.2 风干成熟温度对蛋白质水解及感官的影响

结果表明，风干成熟温度对产品的各指标都有显著影响，是加工过程中影响产品品质的最主要的工艺因素。随着风干成熟温度的提高，PI显著增大，这主要是由于在一定范围内升高温度能提高肌肉内源蛋白酶的活性，加速肌肉蛋白质水解，促进风味的形成[18]，提高产品的感官品质。章建浩等[19]对金华火腿现代工艺加工过程中产品中FAA变化规律的研究结果也表明在盐分含量没有差异的情况下，随温度的升高，∑FAA也呈显著性增加。另外，通过提高风干成熟温度加快肌肉蛋白质水解，可以使肌肉中的肌纤维断裂，蛋白质小片化，从而有利于产品组织结构的改善，提高产品的感官品质。

脂质分解氧化，特别是脂质的二次氧化是产品风味形成的主要途径。TBARs作为脂质氧化的主要评价指标可以很好地反映脂质的二次氧化程度，本实验中随着温度的升高，TBARs在逐渐增大，但在整个试验设计范围内产品中的TBARS均小于国际限量标准(1.0mg/kg)，这表明温度升高能促进脂质氧化，加速于风味的形成。处理组3和6的TBARs最大，感官得分也相对较高。Tarladgis等[20]研究表明肌肉中丙二醛(MDA)含量在0.5～1.0mg/kg之间不会有腐败气味的产生，丙二醛(MDA)＜1.0mg/kg是可以接受的。本实验各处理组的TBARs最高值为0.65mg/kg＜1.0mg/kg，不会出现腐败变质，产品品质安全。

3.3 涂膜对水分含量、TBARs及感官的影响

由于原料五花肉块本身具有较大的比表面积，再加上高温风干成熟工艺，使得加工过程中产品失水严重，口感较差。因此要提高产品的感官品质，就必须在加工过程中控制水分的过度散失。本实验采用腌制结束后在培根产品表面涂膜来控制水分的散失，但是研究结果表明随着涂膜次数的增加，中式培根产品的水分含量并没有如预想的那样明显地升高，这可能是因为经腌制和低温脱水后在产品的外层形成了一层硬壳，可以阻止内部水分的继续散失，这时涂膜就不会再明显地提高产品中的水分含量。但经涂膜处理使产品中水分适当提高后可以使产品的肉质富有弹性，硬度适中，嚼劲良好。通过涂膜的保水作用，结合感官结果发现，水分含量为(59.75±1.89)%时产品有良好的感官品质。

由于涂膜有阻隔氧气的作用，所以可以阻止脂质的氧化，本实验第7、8、9处理组风干7d的TBARs是随涂膜次数的增加而降低，这是因为涂膜阻止了脂质的继续氧化，使氧化产物进一步分解成为小分子的风味物质，而第1、2、3处理组和第4、5、6处理组风干5d和6d的抗氧化规律不明显，则是因为涂膜是在工艺过程的第3天，余下的工艺时间较短，此时涂膜与腌制用盐量的交互作用对TBARs的影响明显。适度的脂质氧化可以产生必要的风味物质，在特定时期涂膜可以起到良好的抗氧化作用，这样既产生必要的香气，又阻碍了氧化值的进一步升高，避免过度氧化而产生腐败哈味，更有利于产品感官品质。

4 结 论

采用涂抹壳聚糖膜并经过高温风干成熟的培根，可有效地保持培根内部的水分含量，使水分含量较单因素试验对照组(52%)均有升高；当产品的水分含量为(59.75 ±1.89)%，盐分含量为(3.49±0.49)%时有良好的感官品质；加工过程产品中PI和∑FAA随温度升高显著增加(P＜0.05)，17～32℃处理组的PI和∑FAA分别比13～28℃处理组增加了20%和28%，PI和∑FAA的升高可以优化产品的组织结构，感官评分相应升高；TBARs与温度呈极显著正相关(r=0.93，P＜0.01)，升温使产品适度氧化，产生良好的香气，并经涂膜的抗氧化作用TBARs最高值(0.65±0.26)mg/kg也没有超过国际限量值；以∑FAA和感官评定总分为目标函数的综合回归优化工艺为处理时间5d、风干起始温度 17℃、涂膜2次、腌制用盐量1.5%。

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Processing Technology of Chinese-style Bacon: Optimization and Influence on Physico-chemical and Quality Indices and Proteolysis

ZHANG Yang-ping1，ZHANG Hong2，YU Xiang1，JIN Guo-feng1，ZHANG Jian-hao1,*，JIN Wei1

The experimental material used to prepare Chinese-style bacons by dry salting and following air-dried ripening was pork belly pieces in this study. A 9-run, 4-factror, 3-level orthogonal array design was employed to investigate the effects of four process parameters, namely salting time, air-dried ripening temperature, relative humidity, repeated time of chitosan coating on physicochemical and quality indices and proteolysis in bacon. Results indicated that proteolysis index (PI) and total free amino acids (TFAA) significantly increased (P＜0.05) with the increase of temperature during processing. The PI and TFAA in the treatment group of 17-32 ℃ increased 20% and 28%, compared with those in the treatment group of 13-28 ℃, respectively. TBARS was significantly correlated with temperature during preparation processing (r = 0.93, P＜0.01), and the maximal value of TBARS was (0.65 ± 0.26) mg/kg. The products with water content of (59.75 ± 1.89)% and salt content of (3.49± 0.49)% exhibited a better sensory quality. The TFAA and total scores of sensory evaluation as target functions revealed that the optimal processing conditions were air-dried ripening time of 5 days, drying temperature of 17 ℃, repeated coating number of 2 and salt addition amount of 1.5%.

pig belly；air-dried ripening；proteolysis index；free amino acid；sensory quality；processing optimization

TS201.21

A

1002-6630(2011)04-0015-06

2009-10-20

张杨萍(1984—)，女，硕士，主要从事肉品质量安全控制研究。E-mail：zyp19841221@163.com

*通信作者：章建浩(1961—)，男，教授，博士，主要从事农畜产品加工包装与质量控制研究。E-mail：nau_zjh@yahoo.com.cn

(1. National Central of Meat Quality and Safety Control, Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control, Ministry of Education, Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control, Ministry of Agriculture, College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；2. Hangzhou Zhiwei Foods Co.Ltd., Hangzhou 311107, China)