不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干品质的影响

代晓冬 朱科学 郭晓娜 周惠明

(江南大学食品学院，无锡 214122)

牛肉干是我国传统肉制品，其营养丰富、风味独特、耐储藏、食用方便而受到人们的青睐，并且牛肉干富有嚼劲的口感，迅速占领大街小巷[1]。目前，人们生活水平逐步提高，人们每日动物性蛋白、脂肪、糖分摄入量逐渐增加，“三高”、肥胖以及高致病性动物传染病等威胁人体健康的隐患也逐渐增加，人们对于动物性即食食品越来越感觉到担心[2]。小麦拉丝蛋白是由小麦蛋白在双螺杆挤压挤出系统内经过高温、高压、高剪切制得，组织化程度高，具有与动物肉相似的纤维结构和口感[3]。小麦拉丝蛋白的主要成分为小麦蛋白，营养全面，能够满足人体日常所需要的必需氨基酸，不会对人体造成负担，是一种良好的肉类替代品。

小麦拉丝蛋白组织化程度高，其丰富的纤维丝状结构更加接近于动物性肉，并且咀嚼感强。将牛肉干制作工艺应用到小麦拉丝蛋白后续加工中，制成小麦拉丝蛋白素牛肉干，不但具有牛肉干较好的咀嚼感，而且富有牛肉干独特的风味，具有较为广阔的市场前景。在小麦拉丝蛋白素牛肉干制作过程中，脱水是关键步骤，可以降低产品内部水分活度，减缓一些生物化学反应的发生，延长货架期[4]。不同的脱水方式会造成产品不同的物性，就目前工厂上常见的干燥方式，高温烘烤、微波加热、常压油炸是较为常见的干燥手段。高温烘烤温度较高，但传热效率较低，产品内外干燥不均一，表面结痂现象严重，色泽较差；微波加热利用物料内外分子共振，水分散失速率较快，但容易出现硬芯甚至内部出现焦糊，造成品质不均一；常压油炸是最为常见的食品干燥方式，物料经过油炸能够赋予其独特的风味，但表面非酶褐变严重，物料表面发生变形，影响产品品质。

真空油炸(VF)是一种新型的食品加工方法，它是将油炸作用与脱水效果有机的结合在一起，使原料处于负压状态，在这种相对缺氧的条件下进行加工可以减轻甚至避免氧化作用(如脂肪酸败、酶促褐变等)所带来的危害[5]。Bouchon等[6]运用等温热驱动研究了真空油炸与常压油炸条件处理苹果片，结果表明真空油炸对苹果脆片的色泽影响较小，含油量较于真空油炸大大降低；真空油炸能够最大限度的保留原料的色泽并赋予其独特的风味与质构效果[7]。另外，真空油炸处理淀粉与蛋白质混合体系物料能够使物料表面结构更加致密，空隙更加均匀[8]。目前，真空油炸技术应用在小麦拉丝蛋白后续加工的研究鲜有报道。本实验以小麦拉丝蛋白为主要原料，对比了不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干色泽、组织化度、质构特性、水分分布及感官特性的影响，为制备出高品质小麦拉丝蛋白素牛肉干提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

谷朊粉：安徽古井集团，蛋白质质量分数(78.06±0.008)%，干基；小麦淀粉、食用大豆油、调味料均购于当地超市；传统牛肉干(作为空白对照)：当地市场购得；食用香精，主要成分为乙基麦芽酚：青岛君味轩食品添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

FMHE36-24型双螺杆挤压机：湖南富马科食品工程技术有限公司；ORW3S-600U型真空油炸设备：南京澳润微波科技有限公司；PJ23C-SCI型微波炉：广东美的微波制造有限公司；HY-901型电炸炉：广州汇利厨具有限公司；SK-621型电烤炉：新麦机械(无锡)有限公司；UltraScan Pro1 166型高精度分光测色仪：美国Hunterlab公司；TA.XTPlus物性分析仪：英国SMS公司；MesoMR23-060V-I型低场核磁共振成像分析仪(中国)：上海纽迈科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 小麦拉丝蛋白制备

参照李婷等[9]的方法，并加以适当改进。将谷朊粉与小麦淀粉按照10∶1的比例，另外添加0.6%碳酸氢钠和0.2%三聚磷酸钠，混合均匀。将混合好的物料灌入双螺杆挤压机的物料搅拌桶中进行二次搅拌混合。挤压机螺杆长径比L/D=24/1，模头为33 mm×3 mm的矩形出口。喂料速度：24 kg/h，螺杆转速：265 r/min，Ⅱ区至Ⅵ区温度依次为：80、115、135、170、140 ℃，模头温度130～140 ℃。挤压制得的小麦拉丝蛋白采用流化床干燥，温度35 ℃，干燥1 h。

1.3.2 小麦拉丝蛋白素牛肉干样品制备

小麦拉丝蛋白素牛肉干制作工艺：小麦拉丝蛋白块→复水浸泡(40 ℃)→分割成型(1 cm×2 cm×4 cm)→腌制(25 ℃，2 h)→摊筛→真空油炸/常压油炸/高温烘烤/微波加热→冷却→脱氧包装(200g/袋)→高压蒸汽处理(125 ℃，5 min)

小麦拉丝蛋白素牛肉干干燥前处理：将小麦拉丝蛋白块置于40 ℃恒温水浴锅内，浸泡50 min，控制复水率在200%以上；然后将复水后的小麦拉丝蛋白块分割成规格为：1 cm×2 cm×4 cm的小麦拉丝蛋白条；按照穆胜东等[10]的调味配方，并稍加改动，按照每1 kg小麦拉丝蛋白，添加25 g牛肉精粉，红曲粉4 g，食用香精3 g，食盐20 g，白砂糖15 g，酱油35 g，料酒20 g，香辛料10 g，调配腌制液；将调配好的腌制液加入到复水后的小麦拉丝蛋白条，腌制2 h；将腌制好的小麦拉丝蛋白条平铺在铁丝网上，沥干表面水分，得到湿基含水量在(75±2)%的小麦拉丝蛋白条。

干燥过程：将处理好的小麦拉丝蛋白样品，分别取(100±0.2) g置于真空油炸设备、常压油炸设备、高温烘烤设备、微波加热设备中进行干燥。然后将样品平铺在铁丝网上冷却至室温，最后对干燥后小麦拉丝蛋白素牛肉干样品进行脱氧包装。

实验教学还是培养创造性思维的有效途径。根据已有的实验结果，提出新的问题，并设计实验，即是创造性思维的体现。在“模拟尿糖的检测”后，还有进一步的探究： 假设糖尿病患者可以通过改变饮食结构来减轻病症，请设计一个实验证明这一假设是否成立。学生首先需明确自变量和因变量。自变量为饮食结构，因变量为尿液中葡萄糖的含量。再进行实验设计，在班级中交流、展示。可以有2种方案： 一种设置对照组，将若干糖尿病患者分为2组，1组常规饮食(对照组)，1组使用适合糖尿病患者的食谱(实验组)，定期检测两组患者尿液中葡萄糖的含量；另一种不单独设置对照组，定期检测患者改变饮食结构前后尿液中葡萄糖的含量，即自身对照。

1.3.3 参数设置

真空油炸，油温(105±2) ℃，真空度0.085 MPa，油炸时间380 s，脱油转速270 r/min，脱油时间5 min；常压油炸，油温(150±2) ℃，油炸时间470 s；高温烘烤，上下层温度(210±3) ℃，烘烤时间24 min；微波加热，微波功率560 W，微波加热时间260 s；经过干燥方式处理，得到含水量在(20±2)%的小麦拉丝蛋白素牛肉干。

1.3.4 水分测定

含水量的测定参照GB/T5009.3—2010。

1.3.5 色泽测定

参照Li[3]的方法并稍加改动，具体操作如下：将冷却至室温的样品，随机抽取6个，使用高精度分光测色仪获取L*，a*，b*值，每次测量样品不同位置3次，取18次的平均值。

ΔE*=[(L0*-L*)2+(a0*-a*)2+(b0*-b*)]1/2

式中：L0*，a0*，b0*是标准色板的测量值，分别取89.48，-0.93，0.36，ΔE*表示样品与标准色板之间的色差，其值越小表示越接近色差。

1.3.6 物性特性的测定

参考Zhang[11]的方法并稍加改动，具体操作如下：将包装后常温避光条件下放置12 h后的样品，随机挑选出8～10个，取同一位置分别分割成1 cm×1 cm×1 cm的正方体，放置在物性分析仪样品台上，采用A-CKB的探头，进行横向和纵向的剪切试验，每个样品重复测定8～10次。参数设定：测试前中后速率分别为2、1、1 mm/s，切割强度为90%。用横向剪切力和纵向剪切力的比值来表示小麦拉丝蛋白素牛肉干的组织化度。

1.3.6.2 质构的测定

参考Epatein等[12]的方法并稍加改动，具体操作如下：将包装后常温避光条件下放置12 h后的样品，随机挑选出8～10个，取同一位置分别分割成直径1 cm，高1 cm的圆柱体，利用物性分析仪测定样品的硬度、咀嚼度、弹性。全质构模式，使用P/35探头。具体参数如下:测试前、中、后探头速率分别为1.0、1.0、1.0 mm/s，形变量75%，每组测定8～10次，取平均值。

1.3.7 素牛肉干中H质子密度成像(MRI)的测定

参考徐建国等[13]的方法并稍加改动，具体操作如下：采用核磁成像共振系统自旋回波序列对样品进行了H质子密度成像。将包装后产品避光放置24 h 的样品，随机挑选3个，将小麦拉丝蛋白素牛肉干放置在永磁场中心位置的射频线圈中心，进行成像实验。通过延长重复时间TR值和缩短回波时间TE值可以获得质子密度加权图像。主要参数：重复时间1 500 ms，重复次数2次，纵向弛豫时间15 ms，根据CPMG序列测得T2值，选择自旋回波时间为20 ms。

1.3.8 感官评定

挑选20位食品专业并经过专业培训的人员成立感官小组，对小麦拉丝蛋白素牛肉干产品的色泽、风味、口感、组织状态、可接受度进行感官评价，具体评价标准如表1所示。

表1 小麦拉丝蛋白素牛肉干感官评定标准

注：可接受度得分越高，说明产品在消费者综合色泽、风味、口感及组织状态这些方面的指标后，样品作为替代真实传统牛肉干商品的购买意愿程度越高。

1.3.9 数据分析

采用Excel和Origin8.5对数据进行整理和作图。采用SPSS16.0软件对数据进行方差和显著性分析，数据的统计学分析采用Duncan测试，在P<0.05检验水平下对数据进行统计学分析。

2 结果与讨论

2.1 复水后小麦拉丝蛋白在4种干燥方式下的干燥规律

图1为复水后小麦拉丝蛋白在4种干燥方式条件下含水量与加工时间的关系图。如图1可知，随着干燥时间的延长，小麦拉丝蛋白含水量逐渐降低，最终稳定在5%。其中在干燥过程初期，真空油炸和常压油炸2种干燥方式，含水量下降速率最快；随着干燥时间的推进，真空油炸与常压油炸条件下含水量下降速率逐渐降低，并且真空油炸条件下含水量下降速率高于常压油炸条件，这是由于真空油炸过程中的负压状态，导致物料在较低温度下达到水的沸点，物料内部水分急剧蒸发，水分散失较快；另外，微波条件下小麦拉丝蛋白含水量降低速率逐渐高于VF和AF，这是由于微波穿透力强，小麦拉丝蛋白块在微波场中，内外部水分整体被加热，形成由内到外水分散失梯度，水分逐渐散失。在整个干燥过程中，高温烘烤条件下，小麦拉丝蛋白块含水量下降速率较为均匀，随后速率变慢趋于平缓。将调味料液浸泡后的小麦拉丝蛋白干燥至含水量(20±2)%，真空油炸105 ℃、常压油炸150 ℃、微波加热560 W、高温烘烤210 ℃所需时间分别为380、470、260、1 400 s。

图1 小麦拉丝蛋白在4种干燥方式下的脱水规律

2.2 干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干色泽的影响

表1为不同干燥方式条件下，小麦拉丝蛋白素牛肉干的色泽变化。色泽是产品的重要物性指标之一，是影响消费者购买产品的重要指标之一，较好的色泽能够增加消费者的购买意愿。其中L*反映产品的亮度值，a*反映产品的红度值，b*反映产品的黄度值。在一定范围内，三者值越大，越能反映产品色泽越好[14]。由表1可知，在相近含水量下，4种干燥方式对产品的L*值，a*值，b*值影响显著；其中微波加热干燥条件下制得小麦拉丝蛋白素牛肉干样品的L*值，a*值，b*值均低于其他3种，这可能是由于在微波场中样品内部分子共振，水分从内部逐渐向样品外部扩散并散失，对样品表面色泽影响较小，另外，微波加热后的小麦拉丝蛋白素牛肉干表面不平整，对光的散射降低，表现为整体颜色偏暗；高温烘烤和常压油炸其反应条件较为剧烈，破坏了原本小麦拉丝蛋白素牛肉干表面是淀粉颗粒与蛋白质骨架相嵌合的结构，褐变反应加剧。与其他3种干燥方式相比，真空油炸条件下制得小麦拉丝蛋白素牛肉干样品L*值，a*值，b*均较高，呈现明亮的淡红棕色，能够更好地呈现样品应有的色泽[15]，得到更加接近于牛肉干的样品。

表2 不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干色泽的影响

注：数据为平均值±标准差；同一列不同小写字母表明差异显著(P<0.05)，余同。

2.3 干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干组织化度的影响

剪切力是反应牛肉干嫩度的直接指标，在一定范围内，其值越小越能反映牛肉干的嫩度越好[16]。鉴于此，对于小麦拉丝蛋白，其横向与纵向剪切力的比值越大，反应产品效果越好。图2为不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干组织化度的影响。随着加工的进行，相近含水率条件下，在不同干燥方式条件下制得的素牛肉干的组织化度基本大于空白组。其中常压油炸由于其油温较高，造成小麦拉丝蛋白表面迅速脱水，同时表面蛋白质及淀粉颗粒遭到破坏，表面硬壳形成严重；高温烘烤在210 ℃条件下，小麦拉丝蛋白表面形成硬壳[17]，并且随着加工的进行，物料内外均达到较高的温度，物料内部蛋白质变性严重，蛋白质骨架遭到破坏，造成组织化度偏低；而微波加热过程，由于其微波加热原理，物料内部温度升高较快，加速物料内部不易流动水转变为易流动水，体积收缩明显[18-19]，物料内部纤维结构遭到不同程度的破坏，造成其组织化度较低。真空油炸由于其温度较低，气压接近真空，小麦拉丝蛋白迅速失水，虽形成表面硬壳，但对小麦拉丝蛋白本身影响较小，在此条件下制得素牛肉干组织化度最高达到1.85±0.05。

注：1.表示真空油炸105 ℃，2.表示常压油炸105 ℃，3.表示烘烤105 ℃，4.表示微波加热560W，余同。
图2 不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干组织化度的影响

2.4 干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干质构的影响

不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干质构的影响效果如图3所示。硬度、咀嚼度、弹性等是牛肉干质构特征的评价指标，同时也是消费者评价牛肉干品质的重要因素之一[20]。其中，咀嚼度是反应牛肉干综合特性的指标，在一定范围内，其值越大越能

图3 不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干质构特性的影响

2.5 干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干内部水分分布的影响

反映牛肉干的口感越好[21]。在相近含水量下，就硬度而言真空油炸制得小麦拉丝蛋白素牛肉干硬度较低接近空白组，高温烘烤与微波加热条件制得的小麦拉丝蛋白素牛肉干硬度较高；真空油炸条件制得素牛肉干在咀嚼度最高，并且样品弹性相较于空白略有提升，总体呈现硬度适中，咀嚼度较好，具有良好的口感；高温烘烤虽具有较高的咀嚼度，但由于其硬度较大，“不适口”现象明显[22-23]。对比其他3种干燥方式，真空油炸制得的小麦拉丝蛋白素牛肉干在硬度、咀嚼性、弹性方面得到提升。图4所示为在不同干燥方式下制得的小麦拉丝蛋白素牛肉干样品的二维H质子密度图像。MRI可以将物料内部H质子密度以图像的形式表现出来，且颜色越深，H质子密度越大[24]，含水量越高。有研究表明，牛肉干内部水分分布呈现较明显的梯度，宏观可表现为较好的质构特性[25]。由图4可知，利用真空油炸制备的样品相比其他三种，样品内部含水量较高的区域基本集中在样品中心，样品内外水分梯度明显，样品体积收缩较小，未出现样品表层或局部含水量较高的现象；利用常压油炸制备的样品，表面硬壳形成现象严重，样品内部出现明显收缩，并且出现局部含水量较高的现象；利用高温烘烤制备的样品内部水分分布极不均匀，出现明显的局部含水量过低现象，样品形状开始发生变形，表层失水严重，内部出现大量局部含水量较低的区域；利用微波加热制备的样品，整体上虽然水分分布相对均匀，但出现样品表层含水量较高的区域且这些区域分布不均匀，样品整体膨胀收缩程度较高。因此，真空油炸制备的小麦拉丝蛋白素牛肉干内部水分分布较为均匀且呈现梯度分布，宏观表现出较好的品质。

注：彩带表示含水量，褐色越强(值越大)表示含水量越高，蓝色越强(值越小)表示含水量越低。
图4 不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干内部水分分布的影响

2.6 干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干感官评定的影响

不同干燥方式对小麦拉丝蛋白素牛肉干感官评价的影响如表3所示。色泽、风味、口感、组织状态、可接受度是评判牛肉干品质的重要指标[26]。由表可知，干燥方式中，样品感官质量之间存在显著性差异，其中真空油炸制得小麦拉丝蛋白素牛肉干可接受度最高，显著高于其他组(除空白组)。另外，常压油炸条件下制得小麦拉丝蛋白素牛肉干颜色为深红棕色但咀嚼度并不高且含油量较大，有“油腻感”；高温烘烤条件下制得小麦拉丝蛋白素牛肉干因其颜色呈红褐色甚至深褐色[27]，硬度较大，拉丝效果相对于其他组分较差，适口性较差；微波加热条件下制得素牛肉干，由于其体积收缩，造成硬度增加，而口感较差，外观色泽呈红褐色且无光泽，整体品质较低。

表3 不同干燥方式制备小麦拉丝蛋白素牛肉干感官的影响

3 结论

实验结果表明，真空油炸制备的小麦拉丝蛋白素牛肉干品质较好，更加接近真实传统牛肉干。其中真空油炸制备小麦拉丝蛋白素牛肉干，能够产生最为接近真实传统牛肉干淡棕色或鲜红棕色的效果，小麦拉丝蛋白素牛肉干的咀嚼性测定值达到(6 766.87±174.73) g·s，组织化度达到1.85±0.05，产品总体接受度达到8.53±0.34，口感更接近于牛肉干。另外，真空油炸制备小麦拉丝蛋白素牛肉干产品表面光滑平整，内部水分分布均匀，并从内到外呈现明显的梯度分布，更加接近真实传统牛肉干的组织状态。