手撕牛肉护色工艺优化及储存条件研究

陈崇艳, 彭先杰, 袁玉梅, 杨 婷， 袁先铃

(四川轻化工大学生物工程学院, 四川 自贡 643000)

引 言

牛肉具有优质蛋白、低脂肪等特性，其蛋白质含量达20%以上，脂肪含量仅有10%[1]。我国是肉牛产业大国，养殖优势区域主要集中在中原产区、西北产区、东北产区以及西南产区[2]。城镇和乡村居民月人均牛肉消费量分别为2.5 kg和1.1 kg，在肉类消费中所占的比例分别为7.1%和4.9%，牛肉进出口在处于较低水平的同时进口增长显著[3]。我国的牛肉消费需求已经进入快速增长期，市场发展潜力巨大[4]。

手撕牛肉是四川风味名吃，属于川菜系。手撕牛肉不仅保留了牛肉中丰富的营养成分，又具有独特的地方特色，具有易食用、携带方便等特点，深受消费者青睐[5]。色泽是评价手撕牛肉品质的重要指标之一，消费者和厨师经常通过牛肉的颜色来评判烤熟程度[6]，以及消费者在购买肉类产品时通常将颜色作为肉类新鲜与否的标准[7-8]。目前，市面上手撕牛肉产品品牌较多，但多数产品采用的是手工作坊式生产，使用传统发色剂亚硝酸盐进行发色，如何降低亚硝酸盐在食品中的残留量也备受人们关注[9-11]。因此，在手撕牛肉的着色中使用天然色素部分替代亚硝酸盐以提高食用安全[12-13]，并加入发色助剂保护天然色素的稳定性[14-15]，延长产品的货架期品质，对手撕牛肉工业化生产有重要意义[16-18]。

本实验主要研究食用性天然色素在手撕牛肉加工中的应用，确定手撕牛肉最佳护色配方，选取发色剂、发色助剂，确定保藏条件，提高色素稳定性，延长手撕牛肉色泽保存时间，减少亚硝酸钠的使用量，提高食品安全性，同时为手撕牛肉风味小吃的工业化生产提供理论性参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

精牛肉、食盐、白酒、鸡精、味精、白糖、五香粉、细辣椒面、花椒面、食用油等均购于四川省自贡市沃尔玛超市。

添加剂包括亚硝酸钠、红曲红色素、辣椒红色素(油溶)、D-异抗坏血酸钠，均为食品级。

1.2 仪器与设备

仪器与设备包括：NS800分光测色仪,配有校准45/0几何光学结构系统(深圳市三恩施科技有限公司)；UV-5500PC紫外可见分光光度计,配有双光束比例监测光学系统以及128×64位点阵式液晶显示器(上海元析仪器有限公司)；DZ-400/2ES真空包装机，配有真空抽气、封口、印刷产品标签一次完成功能(华联机械集团有限公司)；JA-5003电子分析天平，配有RS232C接口(上海恒平科学仪器)。

1.3 方法

1.3.1 手撕牛肉制备

工艺流程：牛肉→去血水→腌制→卤制→切条、整形→油炸→炒制→真空包装→成品。

操作要点：将检验合格的精牛肉洗净；分割成适宜大小，放入盛有适量水的锅中蒸煮去血水；加入食盐、花椒、白酒、白糖、味精放入盛有适量水的容器中，并加入不同配比的护色色素，用保鲜膜密封容器，在4 ℃～8 ℃条件下腌制六天；卤制40 min；牛肉切条；油炸；加入五香粉用小火炒制，加入细辣椒面、白糖、鸡精、味精、花椒面；冷却至室温，牛肉成品装入包装袋，抽真空。

1.3.2 手撕牛肉色度的研究分析

取各样品表面平整、上色均匀1.5 cm×1.5 cm大小肉块，测定样品的a*值、b*值、L*值按照色度值，平行三次，取平均值。

1.3.3 手撕牛肉亚硝酸盐残留量的研究分析

按照GB 5009.33-2010[15]中的盐酸萘乙二胺法测定样品亚硝酸盐残留量，且残留量≤30 mg/kg为合格品。

1.4 计算

肉制品红度在一定时期内变化的幅度可用红色保存率表示，按下面公式可计算红色保存率。

(1)

1.5 实验设计

1.5.1 发色剂对手撕牛肉色泽的影响

(1) 不同发色剂对手撕牛肉色泽影响的单因素试验

在牛肉的腌制过程中，分别添加不同浓度的亚硝酸钠、红曲红色素、辣椒红色素进行护色操作，制备手撕牛肉产品，进行色泽测定，确定较适宜用量范围。

(2) 发色剂正交试验优化

以单因素实验确定的护色剂较适宜用量范围，选取三个水平进行正交试验，确定优化复配工艺。

1.5.2 发色助剂对手撕牛肉色泽的影响

在牛肉的腌制过程中，分别添加不同浓度的茶多酚与D-异抗坏血酸钠与护色剂联合作用，进行助色操作，制备手撕牛肉产品，进行色泽测定，确定茶多酚与D-异抗坏血酸钠的最适添加量。

1.5.3 光照条件对手撕牛肉色泽的影响

将制备好的手撕牛肉样品分为两组，一组放于黑暗中避光保存，一组放于紫外光下照射。每隔5 d对其色泽进行测定，同时比较两种储存条件下色泽的变化情况，确定较优的储存条件。

2 结果与分析

2.1 发色剂对手撕牛肉色泽以及亚硝酸盐含量的影响

2.1.1 亚硝酸钠对手撕牛肉色泽的影响

亚硝酸钠的护色结果如图1所示。从图1可以看出，L*(明度)值与b*(黄度)值未因亚硝酸盐添加量的增加而发生较大改变，分别在49.21～50.69与15.32～16.02间不规则变化。说明亚硝酸盐添加量对L*值与b*值的影响较小。因此，后续试验以a*(红度)值作为评定标准，将不考虑L*值与b*值。由图可知，随着亚硝酸盐添加量的增加，a*值越来越大，这与李开雄[20]等人在驴肉火腿的研究的观点一致。但当添加量在0.09时a*值增加缓慢，因亚硝酸盐存在安全隐患，但亚硝酸盐能特异性地抑制肉毒梭状杆菌等致病菌的生长，故确定亚硝酸盐0.06%～0.09%为较适宜范围。

图1 亚硝酸盐添加量对手撕牛肉色度的影响

2.1.2 红曲红色素对手撕牛肉色泽的影响

红曲红色素进行护色结果如图2所示。由图2可以看出，a*值随红曲红色素添加量的增加逐渐增加，当添加量达到0.11%时，出现拐点，a*值趋于稳定。该结论与Bernhard Thalhamer[21]等人的研究结论相一致，红曲红色素的存在影响着产品鲜艳的颜色强度。

图2 红曲红色素添加量对手撕牛肉色度的影响

2.1.3 辣椒红色素对手撕牛肉色泽的影响

辣椒红色素护色结果如图3所示。由图3可以看出，a*值随辣椒红色素添加量增多而增加，当添加量达到0.15%，出现拐点，a*值趋于稳定。辣椒红色素上色后不会随时间变化影响色泽，能较好地解决食品加工中的褪色问题, 切实增强食品货架期，因此在食品工业中具有广阔的发展前景[22]。

图3 辣椒红色素添加量对手撕牛肉色度的影响

2.1.4 发色剂正交试验优化

正交试验结果见表1。由表1可知，三个因素对手撕牛肉a*值影响程度的顺序为B>C>A，即红曲红色素>辣椒红色素>亚硝酸盐；由K可知，手撕牛肉发色剂最佳组合为A1B3C1，即亚硝酸盐的量为0.06‰，红曲红色素的量为0.12‰，辣椒红色素的量为0.10‰，手撕牛肉色度值大小为22.16。结果说明红曲红色素、辣椒红色素能部分替代亚硝酸盐发色，这与李彬彬等[23]在川式香肠研究中红曲红色素能部分代替亚硝酸钠发色相吻合。说明此复合护色剂对手撕牛肉确实有很好的护色效果。因该组合在正交试验中未做，故按最优组合做验证性实验，经验证该组合a*值为22.45，略高于正交表中的其他组合，且亚硝酸盐的添加量相对较低，证明此组合切实可行。

2.1.5 最佳护色配方与亚硝酸盐对照组中亚硝酸盐残留量

由图4可知，对照组亚硝酸盐随着时间的延长逐渐降低，试验组亚硝酸盐趋于稳定，但是对照组亚硝酸盐残留量约为最佳护色配方1.7～2.3倍，而最佳护色配方红度值略高于亚硝酸盐对照组，故可用复合配方来提高色度而减小亚硝酸盐的残留量。

表1 L9(34)正交试验设计及结

图4 最佳护色配方与亚硝酸盐对照组残留量

2.2 发色助剂对手撕牛肉色泽以及亚硝酸盐含量的影响

2.2.1 茶多酚对亚硝酸盐残留量以及手撕牛肉色泽的影响

茶多酚对亚硝酸盐残留量以及手撕牛肉色泽的影响如图5所示。添加茶多酚后，产品中亚硝酸钠的残留量有降低效果，但是茶多酚浓度继续增加，亚硝酸钠残留量稍有回升。其中茶多酚添加量为150 mg/kg时，亚硝酸钠残留量最低达5.31 mg/kg。茶多酚降低亚硝酸钠残留量原因可能是：茶多酚和稀硝酸发生硝化反应，生成邻或对硝基化合物[24-25]；也可能是因为亚硝酸钠分解可以生成硝酸，在一定范围内，可能与体系中加入的茶多酚发生反应，从而消耗亚硝酸钠，使其残留量降低。另外，茶多酚具有多个酚羟基，酚羟基中的氧原子为SP杂化状态，氧原子上两对未共用电子对之一占据未参与杂化的P轨道，可以与苯环形成P-π共扼体系，电子云密度向苯环转移，氢氧之间的电子云密度比醇中的低，即氢氧之间的结合减弱，使氢离子能以H+的形式解离。H+能与亚硝酸反应，消耗亚硝酸根，从而降低亚硝酸钠含量[26]。而亚硝酸钠残留量在茶多酚添加量增至一定程度后，稍有回升，可能是因为肉体系本身非常复杂，存在一些负反应，使它不可能与简化体系完全相同[27]。

图5 茶多酚添加量对亚硝酸盐残留量和手撕牛肉色度的影响

不同浓度的茶多酚进行助色操作的色泽测定结果如图5所示。由图5可知，随着茶多酚添加量的增加，手撕牛肉红度值上升，这与周炜婧[28]等人在茶多酚对腌肉护色效果研究一致。原因是茶多酚能还原亚硝酸钠为亚硝酸，然后产生NO，同时又能将Fe的氧化型肌红蛋白还原成Fe的氧合及还原型肌红蛋白，从而加速和增强腌制红色的产生。说明茶多酚有增加手撕牛肉色泽的作用。

2.2.2 D-异抗坏血酸钠对亚硝酸盐残留量手以及撕牛肉色泽的影响

D-异抗坏血酸钠对亚硝酸盐残留量手以及撕牛肉色泽的影响如图6所示。由图6可知，手撕牛肉红度值随D-异抗坏血酸钠的增加而增加，这与施帅[29]在关于D-异抗坏血酸钠对中式香肠的护色效果研究结果相吻合。原因是D-异抗坏血酸钠能还原亚硝酸钠为亚硝酸，然后产生NO，同时又能将三价铁的氧化型肌红蛋白还原成二价铁的氧合及还原型肌红蛋白，从而加速和增强腌制红色的产生。故D-异抗坏血酸钠有增加肉色的功效。

图6 D-异抗坏血酸钠添加量对亚硝酸盐残留量和手撕牛肉色度的影响

样品中亚硝酸盐残留量随着D-异抗坏血酸钠添加量增加而降低。因此向肉制品中添加D-异抗坏血酸钠，起到降低亚硝酸盐残留量的作用，减少亚硝酸盐对人体的危害。这是因为肉制品中乳酸等有机酸与D-异抗坏血酸钠反应生成异抗坏血酸，异抗坏血酸的酸性来自烯二醇的羟基，由于羟基和羰基相邻，烯二醇基极不稳定，与各种金属成盐，解离出H+，而H+能与NO2-反应，消耗NO2-，降低亚硝酸盐含量，这样可以减少亚硝胺的前驱物质的形成，从而防止亚硝胺对人体的危害。同时，这样也不影响亚硝酸盐对肉毒杆菌的抑制作用[30]。

2.3 光照对色素稳定性的影响

光照对色素稳定性影响的试验结果如图7所示，发色剂最佳组样品黑暗和紫外光红色保存率分别为72%和63%，亚硝酸盐对照组(0.12‰)样品黑暗和紫外光红色保存率分别为：52%和43%。因此发色剂最佳组比亚硝酸盐对照组样品无论在黑暗保藏还是在紫外光照射下红色保持率都较高，黑暗更利于保存。样品在第16 d左右红度值趋于稳定，在第11 d最佳组黑暗样品红色度有所上升，出现这种变化的原因可能是多方面的，手撕牛肉的红色是由原料肉中的血红素、添加的色素以及亚硝酸钠的护色共同组成，其中血红素的退色速度高于红曲红等天然色素的退色速度，红度值的降低主要是血红素在光、氧的作用下发生的[31]。之后红色的上升可能是一段时间贮藏后，手撕牛肉表面水分蒸发，产生了色素浓缩效应[32]。

图7 发色剂最佳组合与亚硝酸盐对照组手撕牛肉在不同光照下红度值变化

2.4 发色助剂不同光照下红度值的变化比较

发色助剂不同光照21 d的红度值如图8、图9所示。手撕牛肉在第21 d红度值随茶多酚或D-异抗坏血酸钠添加增多而增加，等量添加的情况下，黑暗都比紫外光红色保存率高。第四组黑暗和紫外光红色保存率分别为91.8%和79.8%；第五组黑暗和紫外光红色保存率分别为92.5%和81.9%，即第四组红度值与第五组基本相同。手撕牛肉工艺油炸时会影响其溶解性，故需多添加茶多酚才能更好延长护色时间，考虑到茶多酚国标规定最大添加量为0.3 g/kg，以及茶多酚是低毒性添加剂，确定最佳茶多酚添加量为0.225‰。而D-异抗坏血酸钠在肉制品中的添加量可根据生产需要适量使用。为确保安全性，添加0.6‰D-异抗坏血酸钠作为手撕牛肉的发色助剂以延长色泽稳定时间。

图8 第21 d茶多酚添加量在不同光照下的红度值

图9 第21 d D-异抗坏血酸钠添加量在不同光照下的红度值

3 结 论

本文试验旨在减少亚硝酸盐用量，用天然色素红曲红色素、番茄红色素、辣椒红色素部分替代亚硝酸盐，从感官、色度、亚硝酸盐残留量几个方面进行了分析。并为了提高样品储存时间而添加发色助剂，并确定最佳储存条件，得出下列结果：

(1) 由发色剂单因素试验得出：亚硝酸盐0.06‰～0.09‰为正交试验的参考范围，红曲红色素0.07‰～0.11‰为正交试验的参考范围，辣椒红色素0.15‰为正交试验该因素水平的参考量。

(2) 根据发色剂单因素试验结果，作试验、L9(33)正交试验，得出发色剂影响大小：红曲红色素>辣椒红色素>亚硝酸盐，确定最佳护色配方为：亚硝酸盐0.06‰，红曲红色素0.12‰，辣椒红色素0.10‰。比手撕牛肉亚硝酸盐对照组(0.12‰)添加的亚硝酸盐量低，部分替代了亚硝酸盐。天然护色剂与亚硝酸盐协同作用有护色的功效，降低了亚硝酸盐的残留量，提高了产品的安全性。

(3) 在最佳护色配方的样品中添加发色助剂D-异抗坏血酸钠0.6‰能明显减缓手撕牛肉色泽褪色效果，延长其色泽保存时间，并降低亚硝酸盐残留量。

(4) 由在黑暗和紫外光下的发色剂单因素试验、发色剂正交试验以及发色助剂试验可知，黑暗避光更利于手撕牛肉保存。