热风干温度对风干肉品质和加工能耗的影响
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摘 要：研究不同风干温度对风干肉色泽、质构、消化率、酸价和加工能耗的影响。结果表明：温度对风干肉色泽、质构影响显著，对风干肉的消化率和酸价影响不显著。60 ℃以上温度风干的风干肉其亮度值（L*）和黄度值（b*）显著大于55 ℃以下温度风干的L*和b*。35 ℃风干的产品红度值（a*）最高，硬度最小（P0.05），但35 ℃风干时间远小于15 ℃的风干时间（P
关键词：热风干；风干肉；温度；品质；能耗
Abstract： The effect of different hot air drying temperatures on the color， texture， digestibility， acid value and energy consumption of dried meat was examined in this investigation. The results showed that hot air temperature had a great influence on color and texture， but did not significantly influence digestibility or acid value. The L* and b* values of air-dried meat obtained at a drying temperature higher than 60 ℃ were significantly higher than those of the sample dried below 55 ℃. Hot air drying at 35 ℃ resulted in the highest a* value and simultaneously the lowest hardness in dried meat （P < 0.05）， suggesting that 35 ℃ was suitable for air drying of meat. Except a* value， all quality parameters were not significantly different between the samples treated by 35 ℃ and 15 ℃ air drying （P > 0.05）. But 35 ℃ air drying took a significantly shorter time than 15 ℃ air drying （P < 0.05）. The energy consumption during the drying process was influenced not only by temperature but also by the working principle and parameter settings of drying equipment.
Key words： hot air drying； air-dried meat； temperature； quality； energy consumption
DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201701003
中D分类号：TS251.53 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）01-0013-06
引文格式：
饶伟丽， 王振宇， 辛建增， 等. 热风干温度对风干肉品质和加工能耗的影响[J]. 肉类研究， 2017， 31（1）： 13-18. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201701003. http：//www.rlyj.pub
RAO Weili， WANG Zhenyu， XIN Jianzeng， et al. Effect of hot air drying temperature on the quality and energy consumption of air-dried meat[J]. Meat Research， 2017， 31（1）： 13-18. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201701003. http：//www.rlyj.pub
风干肉制品是把鲜（冻）肉经修整和腌制（或不腌制）后置于通风良好的环境中，去除肉中的部分水分并经熟制或不经熟制加工而成的肉制品。风干肉在我国历史悠久，分布广，因其贮藏时间长、携带方便和口感独特等特点受到广大消费者的喜欢。风干肉风干过程中水分状态及其和肉蛋白的相互作用模式显著影响产品的嫩度，自由水的含量和位置显著影响产品的色泽亮度值（L*）[1]，同时水分迁移速率慢直接导致风干肉加工能耗高，因此风干工序是风干肉加工的关键工序。由于热风干设备投资少，适应性强，操作简单等优点，是目前风干肉企业广泛采用的干燥方式[2-7]。
已有研究主要集中于模拟自然风干温度10～18 ℃或冷冻风干温度-10～-18 ℃条件下生产加工的传统风干肉理化指标测定和感官品质的形成规律研究[8-14]；或是加工过程中外加蛋白酶和添加剂改善传统风干肉的感官品质[14-15]。而高温热风干相关的文献少，仅有部分研究者使用40 ℃以上的温度[16-20]，并基于产品硬度、脂肪氧化、蛋白氧化等为考核指标，对干燥工艺进行了优化。但由于原料来源，腌制条件等众多因素都可以影响风干肉产品品质，因此热风干文献中结果不能和传统低温风干中结果进行比较。同时，在肉制品加工中，肉品品质形成和肉中蛋白质的变性相关[21-23]，因此本研究以羊肉为原料，并采取羊肉肌球蛋白头部变性温度56.74 ℃、肌浆蛋白变性温度63.60 ℃、胶原蛋白变性温度69.67 ℃和肌动蛋白变性温度80.3 ℃的临近温度[24]，同时模拟自然环境风干的温度15 ℃和参考企业的风干温度35 ℃，最终选择15、35、55、60、65、75 ℃为风干的温度，分析温度对产品色泽、质构等感官品质指标的影响，以及对加工能耗和加工时间的影响，以期为风干的干燥工艺优化提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
同一圈饲养的6～7 月龄小尾寒羊公羊6 只取自内蒙古草原宏宝有限公司。在清真屠宰后于4 ℃条件下贮藏46 h，分割胴体左右米龙部位，放于自封袋（2 300 mL O2/（m2・24 h），0 ℃）中，在贮藏48 h后用干冰冻结（-78 ℃），放于-20 ℃冰箱中存放。每次实验前冷冻切割所需大小肉块，放于-0.5 ℃的环境中解冻14 h左右后切条。
P7000胃蛋白酶、P7545胰蛋白酶 美国Sigma公司。
1.2 仪器与设备
D/GDWJB-100L风干箱 上海典和实验仪器厂；CR-400应用色差计 日本Konica Minolt公司；TA.XTplus2|构分析仪 英国Stable Micro Systems 公司。
1.3 方法
1.3.1 模拟消化液的配制
模拟胃液的配制：称取184.38 ku胃蛋白酶溶于250 mL pH 2.0盐酸缓冲液（0.09 mol/L NaCl、6.6 mmol/L KCl）中，搅拌至溶解，临用前配制。
模拟小肠液的配制：称取1 mg胰蛋白酶溶于25 mL pH 6.44磷酸缓冲液（0.1 mol/L NaCl、0.02 mol/L KCl）中，搅拌至溶解，临用前配制。
1.3.2 实验设计
实验共有15、35、55、60、65、75 ℃风干6组。
取6 只羊的左右米龙肉，每只羊的米龙肉切成1.5 cm×1.5 cm×3.0 cm的肉条18 个，每3 条用于一个温度的风干。在每一个温度下，来源于6 只羊的6 个肉条为1组，用于色泽、质构、消化率和酸价的测定，剩余的12 个肉条称质量后放于自动称重系统上进行干燥曲线的测定。同时在实验中记录风干时间和能耗。
1.3.3 风干
在温度精度±0.5 ℃、湿度精度±2%的带有自动称重系统的风干箱中进行风干。风干温度为15、35、55、60、65、75 ℃，湿度为60%，风速为3 m/s。把肉条穿到曲别针上，并保持肉条的形状不变和垂直，贴上标签后挂于自动称重系统中。直到风干至肉的水分含量为45%后停止干燥。
1.3.4 干燥曲线的测定
自动称重系统每5 min记录1次质量，扣除风速和结露对质量数值的影响后，以干燥时间为横坐标，产品的水分含量为纵坐标作图。
1.3.5 能耗测定
在风干箱外装1个电表，记录肉挂到风干箱时的电表数值，记录风干停止时电表数值。用2 次记录的差值除以风干肉条质量表示能耗值。当风干温度为55 ℃时，分别设置压缩机的启动参数为47.7 ℃和57.7 ℃，然后分别在2 个启动参数下进行风干，并比较加工能耗值的差别，分析设备的工作原理和参数的设置对加工能耗的影响。
1.3.6 色泽测定
风干后立即应用色差计测定风干肉表皮的颜色。实验中采用标准光源CIE L*a*b*系统。所有的测量都是基于亮度值（L*）=97.59±0.01、红度值（a*）=0.07±0.02、黄度值（b*）=1.60±0.00的白板进行。
1.3.7 质构测定
风干后立即垂直于风干肉横截面切成1 cm高的肉块，利用质构分析仪2 次压缩风干肉横截面来进行质构的测定。测定参数为：测前速率2.0 mm/s；测试速率1.0 mm/s；测后速率2.0 mm/s；压缩程度50%；引发力100 g；探头型号P/50；室温下进行测量。根据质构分析结果，计算风干肉的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性。硬度为第1次压缩样品时所用的压力，弹性为第2次压缩时间与第1次压缩时间的比值，内聚性为第2次压缩峰面积与第1次压缩峰面积的比值，咀嚼性为前3 个数值的乘积。
1.3.8 消化率的测定
风干好样品立即放置冰箱中（-20 ℃），在所有温度风干完成后，样品用万能粉碎机粉碎后真空包装，放于100 ℃水浴中煮制20 min，进行熟制。取1 g熟制后样品，放于20 mL模拟胃液中37 ℃振荡4 h。然后称量2 mL模拟小肠液放入上述消化液中，调节pH值到6.44，37 ℃振荡16 h。到达时间后，加入200 μL 0.15 mol/L Na2CO3溶液停止反应。4 ℃条件下5 000 r/min离心15 min，去除上清液后，残渣在（103±2） ℃条件下烘干至恒质量。
式中：m0为消化前干物质含量/%；m1为消化后干物质含量/%。
1.3.9 酸价的测定
风干好样品立即放置冰箱中（-20 ℃），在所有温度风干完成后，所有的样品按照国标GB/T 5530―2005《动植物油脂 酸值和酸度测定》中规定的指示剂滴定法测定。
1.4 数据处理
本实验中采用SAS V8软件对结果进行单因素方差分析，用最小显著差异法（least significant difference，LSD）进行显著性分析（P
2 结果与分析
2.1 不同温度风干的干燥曲线
由图1可知，15 ℃和35 ℃条件下风干肉的水分含量按照接近于直线的趋势下降，而高于55 ℃的干燥曲线可分为2 个阶段，在干燥初期有个短暂的快速期，温度越高，快速期表现的越明显。15 ℃干燥比35 ℃干燥需要时间长，这主要是因为温度高导致水分子运动加快，而在更高的温度下，除了加快分子的运动，还和蛋白质变性保水性下降有关。60 ℃和65 ℃干燥所需要的时间差值小，而55 ℃和60 ℃干燥所需要的时间差值大，即相同的温度差，带来的干燥效果却差几倍，这很可能和蛋白质的变性有关，60 ℃和胶原蛋白、肌浆蛋白变性有关，因此推测这2 种蛋白和水的相互作用对干燥中水分迁移有重要影响。
干燥过程中食品内部水分扩散大于食品表面水分的蒸发或外部水分扩散，则恒率干燥阶段可以延长。若内部水分扩散速率低于表面U散，就不存在恒率干燥阶段。15 ℃和35 ℃风干条件下风干肉的水分含量接近于直线的趋势下降，但是干燥速率整体显示下降的趋势，表明在羊肉风干中以降率干燥为主，内部水分向外扩散是控制水分迁移和蒸发速率的主要因素。
2.2 风干温度对风干肉色泽的影响字母不同，表示差异显著（P
由图2可知，60 ℃以上温度风干，风干肉的L*和b*显著大于55 ℃以下温度的风干肉相应值，75 ℃条件下风干肉b*显著高于其他温度风干的风干肉b*。35 ℃和75 ℃风干的风干肉a*值没有显著差异，但显著高于其他温度风干的风干肉。
色差仪测定结果显示，不同温度风干的风干肉色泽之间有显著的差异。a*和b*和肌红蛋白的类型、化学状态有直接的关系，而L*跟肌肉的结构特性、水分的分布和位置有直接的关系。Hughes等[1]的研究结果表明，宰后僵直过程中保水性降低，产品的色泽越亮，并认为这是由于肉的结构不同影响了光的散射造成的。Swatland[25]的研究表明肌节越短，对光的散射更强，并认为在僵直的过程中粗肌丝和细肌丝的相互作用增强，肌丝的重复度增加是光散射增加的原因，光散射越多，可以反射并被消费者接收到的光越多，产品的L*越大。
在热加工实验中，温度对a*的影响较对L*的影响小，这是因为在高于肌球蛋白变性温度56.74 ℃的条件下，原料肉的肌球蛋白头部变性导致大量的汁液流失，同时肌纤维体积缩小，导致产品的L*增加。而肌红蛋白对热不敏感，在高于80 ℃的条件下才会变性[26]。但是，在高于肌球蛋白变性温度下风干加工中，情况有所不同，在风干开始，可以看到有大量的汁液从肉中流淌出来，但是随着风干的进行，表面的水分蒸发脱除，蛋白变性导致自由水在肉表面形成水膜使光的反射增加效应减小。
2.3 风干温度对风干肉质构的影响
由图3可知，15 ℃和35 ℃、55 ℃和60 ℃、65 ℃和75 ℃风干的风干肉硬度、弹性、咀嚼性和内聚性之间没有显著差异；同时，55 ℃和60 ℃风干的风干肉硬度、弹性、咀嚼性和内聚性均比15 ℃和35 ℃风干的风干肉相应值大（P
周厚源等[18]同样发现70 ℃风干的鸡翅肉硬度和咀嚼性比60 ℃风干的鸡翅肉相应值大（P
2.4 风干温度对风干肉酸价的影响
由图4可知，不同温度风干的风干肉的酸价没有显著差异。酸价是衡量肉制品中游离脂肪酸总量的一个重要指标，游离脂肪酸及其氧化降解产物会给肉及肉制品带来不愉快的哈败味，故在我国国家标准中，酸价作为一项强制性指标，用来评价肉制品的酸败程度。脂肪在酶作用下水解生成游离脂肪酸，脂肪氧化过程中产生的一些低分子有机酸是导致酸价变化的原因。在传统的风干肉加工中，比如在-10～-15 ℃条件下生产加工的传统冷冻风干肉的酸价在2 个月的风干中缓慢上升，但在最初的3 周内酸价没有显著的增加[11]，这主要因为在几天至几个月的风干中，由于肉组织中的脂肪酶活性或由于脂肪的氧化，脂肪酸不断地产生。又比如在18～26 ℃条件下加工的风鸭，脂质氧化在风干的24 d之内没有显著的变化，王艳[2]的研究表明65 ℃高温处理0.5 h会使中性酯酶、酸性酯酶和磷脂酶活力分别提高了30.65%、63.64%和87.10%，脂肪氧合酶活力增幅73.42%，但是在本实验中，不同温度风干的风干肉的酸价间没有显著差异。这可能是由于本实验的热风干中风干时间短，最长为15 ℃风干的24 h，同时产品的脂肪含量低（2.13%）导致。
2.5 风干温度对风干肉消化率的影响
由图5可知，不同温度风干的风干肉消化率间没有显著差异。众多的研究结果表明，加热温度和方式对蛋白的消化率影响显著。在本实验中风干肉的消化率受风干温度、熟制温度及其处理时间的共同影响，需要更进一步、更深入的研究来解释造成不同温度风干的风干肉消化率没有显著差异的原因。
2.6 风干温度对风干肉加工能耗的影响
由图6可知，35 ℃以下的温度干燥需要的能耗，为60 ℃以上温度所需能耗的5 倍以上，这主要是由于风干时间长导致。同时不同温度下干燥所需要能耗和设备的硬件构成及工作原理有直接的关系，并且和参数的设置有关。当设置压缩机的启动参数为47.7 ℃时，即当风干箱中温度在47.7 ℃以下，压缩机一直启动，高于47.7 ℃时压缩机在温度超过设定值±5 ℃时启动，在此参数下55 ℃风干，压缩机为间歇启动，湿度不能恒定（图7），湿度在40%～90%之间循环，干燥曲线中水分含量阶梯式下降（图8）。这主要是由于仪器的参数设置不合适，并使能耗高达111.66 （kW・h）/kg。而把压缩机的启动参数改成57.7 ℃时，即当风干箱中温度在57.7 ℃以下时，压缩机一直启动，高于57.7 ℃时压缩机在温度超过设定值±5 ℃时启动，在这样的参数设置下，干燥曲线如图1所示，湿度变化见图7。在此参数下压缩机一直启动，湿度可以很好地控制，能耗降低到48.62 （kW・h）/kg。
3 结 论
温度对风干肉色泽和质构有很大的影响。35 ℃风干的产品色泽a*最高，硬度最小，是m宜加工风干肉的温度之一，而35 ℃风干需要的时间长，能耗最多，因此提高产品的品质和降低产品的能耗是风干肉制品的主要需要解决问题。
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