不同加热方式对牛肉嫩度和杀菌率的影响

　　摘要：本文研究变频微波和水浴两种低温加热方式对牛肉加热过程中嫩度、保水性和微生物杀死率的影响。以牛大腿腱子肉为实验材料，在两种低温加热方式下经不同加热温度和加热时间处理后，检测肉品各项指标。结果表明：微波加热时间短；微波加热温度每降低5℃，加热时间缩短且节能10%～15%。微波加热牛肉的肉汁渗出率明显小于水浴加热。两种加热方式下牛肉的剪切力都是随加热温度的升高呈波浪形趋势；加热温度为60℃时，剪切力达到最大值，继续升高到65℃，剪切力为最小值。微波加热牛肉的剪切力小于水浴加热；当微波加热温度为65℃保温4～6min 时，剪切力较小。牛肉水分保留率与肉汁渗出率密切相关，线性方程为

　　y=-0.323x+99.49（R?=0.927）。两种加热方式下，温度高于60℃都能杀死99%以上的微生物。综合分析得出结论：在变频微波500W、控温65℃条件下加热42g (±2)牛肉4～6 min，肉品品质较好。

　　关键词：加热方式；牛肉；嫩度；杀菌率

　　现在人们不仅注重食物口感，而且也更注重食物的安全与营养。传统的加热方式，采用100 ℃高温会影响食品食用品质、营养品质，因为高温会破坏肌肉组织，导致口感不佳，而且有些营养成分不耐高温，加热会使营养损失。目前在国外，低温加热方面的研究越来越多，低温烹饪不仅能保留更多的营养成分，还会提高食品的感官品质，乃至在食品安全性上也具有保障。Rolgan 等的研究表明在80℃温度下蒸煮羊肾会产生更多的风味物质，肉味更浓。Rinaldi等研究了低温（75℃）长时与高温（100℃）烹饪牛肉之间的差异，结果表明低温烹饪的牛肉更好的保留了维生素B3和维生素B12。Vaudagna 等研究了在60～65℃烹饪下，1.2%氯化钠和0.25%三聚磷酸钠组合或者0.70%氯化钠和0.25%三聚磷酸钠组合都能把半腱肌的蒸煮损失降低到接近零。但是，国外对低温烹饪的食品安全性研究不足，主要集中于食品保藏期间的微生物情况，如Gonzalez-Fandos 等研究了在65℃下加热10min，在90℃下加热10min和15min的不同加热条件下，鲑鱼的微生物含量情况。结果表明，3种加热方式灭菌效果好，无显著差异，但在65℃温度下，保藏10d（2℃）微生物无明显增加，但随着在2℃下保藏时间的延长，微生物含量会有所增加，尤其是厌氧菌；而在90℃情况下，保藏期可高达45天，更能有效的消灭微生物。所以在低温65℃时能很好的消灭微生物，达到食用品质。

　　学者们对多种加热方式都有研究，例如水浴加热、蒸汽加热、空气加热、微波加热。水浴加热是最普遍的加热方式，但加热慢，耗时长。微波加热具有加热快、破坏性小等优点，弥补了水浴加热的缺点，而且微波还有杀菌作用。但传统微波加热功率只能通过微波发射通断来换算得出，加热存在不均匀性，影响食物口感。变频微波可直接控制输出功率来实现连续加热。牛肉是东西方人的主要肉类来源，是一种营养价值高的保健型肉类食品，而牛肉的食用品质并不局限于完全成熟，未完全成熟牛肉制品也走进人类视线。目前，国内外对低温烹饪牛肉和变频微波方式结合的研究还不多，也缺乏从口感、安全性两个角度进行全面的分析，所以，本文选用牛大腿腱子肉来阐述变频微波在真空低温烹饪中的应用，为开发微波方便食品提供理论基础。

　　牛后大腿腱子肉，为大腿肚近膝部位，购于本地世纪联华超市；平板计数琼脂（PCA）培养基；实验用水均为去离子水。

　　电子天平；CP214 分析天平；EV 025LC7-NR 变频蒸立方微波炉（频率为10000Hz～30000Hz）；HH-501(601)恒温水浴锅；Foss-DINA-2060 荧光光纤温度探测仪；AN 2102W单相电参数综合测量仪；INSTRON 5944质构仪；SPX-150B生化培养箱；TGL-20bR离心机。

　　新鲜牛肉为宰后24h内，冷藏于4℃条件下，样品购于本地超市。切成5cm×5cm×1.5cm大小，重约45g的肉块。装入密封袋中，放置在4℃冰箱中待用。

　　将温度探头插入样品中心，将其放入不同温度的水浴锅中水浴加热，水浴温度分别为55℃、60℃、65℃、70℃、75℃。实时监控样品的温度变化，记录样品中心温度分别达到55℃、60℃、65℃、70℃、75℃时所要花费的时间。微波加热时，选择500W功率。将样品浸没于一个盛有2 L水的微波容器中，置于微波炉中同时加热。温度探头分别插入水中和样品中，探索样品中心分别到达55℃、60℃、65℃、70℃、75℃时与水温度的关系，以此来预测样品的中心温度。每个条件重复六次。

　　根据上述探索出的温度、时间关系，分别使用变频微波炉和水浴锅加热牛肉样品。把密封袋抽真空待用。在微波容器中装入2L水，把密封后的样品浸没于水中，然后将光纤温度探头插入水中，实时检测水中的温度变化，控制水温分别保持在55℃、60℃、65℃、70℃、75℃，根据1.3.1.1 中得出的结论，使样品加热到5个不同温度之后，再分别保持0min、2min、4min、6min、8min。每个条件重复六次。水浴加热同上。

　　将单相电参数综合测量仪连接在微波炉上，实时记录加热过程中的总耗电量。荧光光纤温度探测仪能实时监测温度变化。微波炉上可以显示微波加热时间。

　　记录样品加热前后的质量，加热前为W1，经水浴和微波加热后为W2，肉汁渗出率计算公式：

　　肉汁渗出率（%）=（W1-W2）/W1×100% ?

　　采用GB 5009.3-2010的方法测定加热后牛肉的水分含量。

　　肉的嫩度是肉类品质的首要指标，嫩度是以剪切力为测量方法。把加热后的样品顺着纤维方向切成1cm宽的长条。使用质构仪切断肌肉纤维，从而测定样品剪切力。

　　本实验所用牛肉均来自大型正规超市，符合国家卫生标准。采用GB 4789.2-2010的方法测定加热后的菌落总数。

　　每个实验数据均重复多次。采用excel 07版本和SPSS 19.0版本对数据进行分析。

　　表1表示两种加热方式加热牛肉到指定温度所需要的加热时间（不包括水浴锅加热时间和微波暂停的时间）。达到同一温度所用的时间，微波加热要比水浴加热节省70～100s。因为水浴加热时由外向内加热，而微波加热能穿透食品内部达到内外加热，加热均匀，加热速度快。总体比较，变频微波加热速度比水浴加热快，节约时间。牛肉中心温度与加热时间的关系探索结果给下面实验提供指导意义。

　　表1 两种加热方式下牛肉中心温度与加热时间的关系

　　由表2可知，变频微波加热温度越低，耗电量越少，每降低5℃，节能10%～15%之间。保温时间每延长2min，耗电量只增加1%～2%，故保温时间的延长，耗电量并没有明显增加。所以，加热温度与耗电量关系紧密，加热温度直接影响耗电量，而保温时间并不是耗电量增加的主要因素。所以低温加热在节能方面有很大优势。

　　表2 变频微波加热牛肉时的耗电量

　　肉汁渗出率体现牛肉的多汁性。肉汁渗出率越低，多汁性越好，口感更佳。图1表示不同加热方式在不同时间、温度条件下对牛肉肉汁渗出率的影响。在加热方式一定时，随着加热温度、加热时间的增加，肉汁渗出率也随之增加，水浴加热尤其明显。加热过程会使肌肉细胞间的水分和细胞内的水分、蛋白、少量脂肪溶出，加热温度越高，作用时间越长，细胞破坏越严重，汁液溶出越多。在确定的加热时间下，变频微波的加热方式肉汁渗出率明显小于水浴加热，在75℃变频微波加热保温8min，肉汁渗出率从水浴加热的38%降低到27%，蒸煮损失明显减少，说明变频微波对细胞破坏力小，有助于保留营养成分。

　　图2和表3表示变频微波和水浴两种加热方式对牛肉含水量的影响。由此可看出，随着加热时间，加热温度的增加，水分流失随之增加。水浴加热方式下牛肉水分保留率变化比变频微波加热方式显著，水浴加热方式下随着加热温度的升高，牛肉水分保留率的变化越来越显著，最低降到86.11%；而变频微波加热达到65℃以上时，水分含量趋于稳定，均在90%以上，所以变频微波加热方式对水分的保留更有利。由图3可看出，当保温时间为4min时，温度越高，水分流失越多，到保温温度到达70℃时，水分含量有所回升，继续增加保温温度到75℃，水分含量继续降低，影响牛肉口感。水分含量在保温温度为70℃时的回升可能是因为细胞内流失的水分流失到细胞间后，70℃保温时细胞会产生复吸，导致水分含量有小幅度提升。总体来说，加热温度为55℃、60℃时两种加热方式下牛肉水分保留率都在95%以上；但加热温度在55～75℃之间时有所不同，只有变频微波条件下的牛肉水分保留率能达到90%以上，水分保留率高，细胞破坏小，组织完整性好，口感更佳。

　　

 

　　

　　注：图a为水浴加热；图b为微波加热（变频500W）；图中不同字母表示差异显著（p＞0.05）

　　由图4可知，当加热温度升高时，剪切力先增大，嫩度下降，直到温度从60℃升高到65℃时，剪切力又降低，嫩度增大。当加热温度继续升高时，剪切力又变大，但是都低于60℃。这是因为结缔组织会在40～60℃之间变性，这种蛋白质的变性会导致剪切力增大。肌原纤维在60～75℃过程中会逐渐变性，导致剪切力先变小后增大的过程。当加热温度高于60℃，保温时间一定时，变频微波加热后的牛肉剪切力比水浴加热略小，说明变频微波加热方式优于水浴加热。综合来看，采用变频微波的加热方式，控制加热温度为65℃，保温时间为4～6 min，牛肉口感好。

　　表3 牛肉样品水分的统计分析

　　

　　图5 牛肉的水分保留率与肉汁渗出率之间的相关性

　　综合水浴与微波处理方式的数据，以肉汁渗出率为因变量y，水分保留率为自变量x，得出方程为：y=-0.323x+99.49，R?=0.927，如图5表示。以肉汁渗出率为因变量y，以剪切力为自变量，进行分析得方程y=0.003x4-0.183x3+2.828x2-10.68x+121.1，R2=0.391。通过分析得出，水分保留率与肉汁渗出率的相关性要远远高于剪切力，关系也最为紧密。加热中的物质流出大部分为水分，故与水分含量有密切关系。而剪切力的大小除了与水分含量有关外，还与蛋白变性有很大关系，所以剪切力与肉汁渗出率的相关性不大。

　　

　　图6 两种加热方式对牛肉样品菌落总数的影响

　　图6 表示两种加热方式在不同加热温度时灭菌情况的影响。由图6可看出，随着加热温度的升高，不管是水浴加热，还是变频微波加热，菌落总数的数量均大幅度减少。当加热温度为55℃时，菌落总数多，微生物含量高，不符合卫生标准。施邑屏研究发现温度高于大约50℃条件下，保持足够的时间，会使呼吸酶钝化，这些呼吸酶的变性会导致微生物的死亡。所以加热温度高于65℃时，消灭了大约99%的微生物，符合卫生标准。

　　本文以牛大腿腱子肉为实验原料，采用变频微波和水浴加热进行低温烹饪，进行牛肉在低温条件下口感、安全等方面的研究，得出结论如下：隔水微波加热控温方便，与水浴加热相比，加热时间短。微波加热温度每降低5℃节省加热时间，并且节省电量10%～15%。加热温度越高，肉汁渗出越多；两种加热方式对水分保留无明显差异，低温加热都使水分保留率在90%以上。在质构品质方面，变频微波加热的牛肉剪切力小，嫩度大；加热温度为65℃，保温时间为4～6min，口感佳。牛肉水分保留率与肉汁渗出率密切相关，对有关指标的快速检测具有指导意义。

　　65℃低温加热时，灭菌效果良好，达到可食用品质。综合考虑口感、安全性，变频微波加热到65℃保持4～6min为最佳烹饪条件，为以后的低温快餐食品提供了一个参考依据。