风干牛肉是我国传统的肉制品, 它将牛肉通过卤制、烘干制成，风味独特，且风干牛肉具有营养丰富、耐储藏、食用方便等优点, 深受广大消费者的青睐。采用传统工艺生产的风干牛肉通常有口感坚韧、硬度大、色泽灰暗、出品率较低的缺点(出品率仅为20%～25%)[1]，已经不能满足企业和消费者的需求。改善风干牛肉嫩度，提高出品率，研发出符合企业需要和消费者喜爱的嫩化型风干牛肉势在必行。

近年来, 为了改善风干牛肉的嫩度, 许多研究者在肉干研制过程中对原料进行了嫩化处理, 并研究了嫩化处理及其他工艺参数对风干牛肉嫩度和品质的影响, 取得一定效果。金惠玉等[2]发现木瓜蛋白酶是改善风干牛肉嫩度的良好嫩化剂；陶瑞等[3]发现木瓜蛋白酶活力在9.44 U/g、复合磷酸盐质量浓度为18.35 mg/mL、作用时间为9.09 h，可获得最佳的嫩化效果；Pietrasik等[4]发现酶可以有效改善牛肉的嫩度和降低滴水损失；高晓平等[5]发现姜汁加入风干牛肉中可研制出具有姜汁风味的嫩化型风干牛肉；菠萝蛋白酶与氯化钙复合作用也可以很好地改善风干牛肉嫩度等感官品质[6]。目前，研究较多的嫩化方式是酶法嫩化，但是酶法嫩化条件苛刻、不易控制，主要体现在活化温度、时间与pH值要求严格，不利于企业工业化生产。碳酸钠注射嫩化法是一种安全有效的提高牛肉嫩度的方法[7]。中国传统烹饪方式中有在酱卤肉制品加工过程中加入食用碱来提高产品嫩度的方式，研究证明经碳酸钠注射处理的牛肉肉质柔软多汁、具有特殊的风味[8]，且该方法操作简单、成本较低，正受到越来越多牛肉加工企业的欢迎。本实验研究相同注射量，不同浓度的碳酸钠处理对半干型五香风干牛肉嫩化效果及其他品质的影响，并通过相关性分析得出对风干牛肉嫩度影响最大的指标，以期为碳酸钠嫩化技术在风干牛肉中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择河南伊赛牛肉有限公司生产的18月龄西门塔尔杂交牛的牛后腿肉，原料肉经48 h低温冷却成熟。

食盐(精制盐)，中国盐业集团有限公司；酱油、黄酒，佛山市海天调味食品股份有限公司；白糖，南京甘汁园糖业有限公司；味精，河南莲花味精股份有限公司；五香粉，王守义十三香调味品集团，以上材料均购于郑州市花园路丹尼斯拜特超市。

碳酸钠(食品级)，郑州安康食品化工有限公司；氯化钙(分析纯)，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

C21- IH50E型电磁炉，浙江苏泊尔股份有限公司； BPG- 9156A型鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；MODEL 2000型沃布剪切力仪，美国G- R公司；AquaLab 4TE DUO型水分活度仪，康宝贝莱科技(北京)有限公司；HI8424型酸度计，德国 HANNA 公司；PQ001MicroMR型柜式NMR成像仪，上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 基本配方

牛肉1 kg，食盐1.5%、白砂糖3%、生抽2%、味精0.3%、黄酒1%、五香粉0.25%、生姜1%、老抽1.5%、小茴香0.1%、大葱1%(调味料按肉质的百分比称量，为质量分数)。

本配方来源于实验室自主研究。

1.3.2 工艺流程及操作要点

主要流程为：原料牛肉的选择→修整→嫩化→预煮→复煮→烘干→包装→成品。

选用伊赛牌牛后腿，剔除大块的筋膜、肥膘等，切成0.5 kg的肉块以便于注射，漂洗后沥干水分；固定碳酸钠注射量为10%，改变浓度为0、0.25、0.30、0.35、0.40 mol/L，使用针筒对肉块进行手动注射，注射时向肉块6面进行均匀注射，注射肉的肉块于0～4 ℃静置嫩化12 h；将嫩化后的牛肉，加入没过肉块的清水大火烧开，在煮制过程中及时撇去汤汁中的污物及油沫，时间为1 h左右。取部分初煮母汤(预煮汤料总量的20%～40%)，加入食盐、白糖、酱油等配料，配方中不溶解的辅料装入纱布袋入锅(如小茴香、辣椒、姜片等)。将肉块改刀切成条状，切好的肉条放在调味汤中煮制使其进一步熟化和入味。复煮时先用大火煮制30 min左右，随着汤料的减少，改用文火收汤，期间要勤翻锅，以免粘锅。文火收汁1～2 h，待卤汁基本收干后即可起锅。将煮制后的肉条捞出，放入烤盘内，50 ℃烘烤1 h；取出后冷却至室温，65 ℃烘烤1 h；取出后冷却至室温，80 ℃烘烤0.5 h 。干燥完成后，自然冷却至室温，用真空包装机进行包装。本产品目前处于实验室研究阶段，因此不经过杀菌过程。

1.4 指标测定

1.4.1 pH值测定

pH值测定参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定方法》[9]，采用HI8424型酸度计测定。

1.4.2 剪切力测定

参考Holman等[10]的方法并进行修改。将不同浓度碳酸钠嫩化处理后的风干牛肉样品顺着肌纤维方向切成1 cm×1 cm×3 cm的小条，使用沃布- 剪切力仪进行测定。

1.4.3 水分含量测定

水分含量测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[11]进行。

1.4.4 水分活度测定

水分活度根据GB 5009.238—2016《食品安全国家标准 食品水分活度的测定》[12]进行测定。

1.4.5 出品率测定

出品率参考姜秀丽等[13]的方法并进行修改，出品率为烘干冷却至室温的风干牛肉成品质量比腌制前生牛肉质量。计算公式如式(1)。

出品率

(1)

式(1)中，m1为腌制前生牛肉质量，g；m2为烘干冷却至室温的风干牛肉成品质量，g。

1.4.6 水分分布测定

使用配备有PQ 001-18 mm探头的台式SLK100TD- NMR型光谱仪记录CPMG衰减信号。TD参数使用CPMG序列的核磁共振(NMR)与Pereira等[14]中先前优化的相同，S的回波时间为0.249 ms，总计为10 000 E，平均扫描16次，循环时间3.6 s。每个样品测量前先进行修剪，去除外部脂肪。环境温度为室温，测定温度为32 ℃，对3份牛肉样品进行3次分析，测定结果包括横向弛豫时间(T2)与峰面积所占比例(A2)。

1.4.7 感官评定

选择10名经培训后的感官评定人员分别从口感、风味、色泽、组织状态4个方面对风干牛肉品质进行评定。评定标准见表1。

1.5 数据分析

每个实验重复3次,结果表示为平均值±标准差(M±SD)。数据统计分析采用SPSS 13.0进行 ANOVA单因素方差分析，与Duncan多重比较，得出数据间显著性差异(P<0.05)。采用Origin 8.5.1软件绘图。使用SPSS 13.0 Pearson相关性分析不同碳酸钠注射处理的风干牛肉各项理化指标之间的相关性。

2 结果与分析

2.1 碳酸钠浓度对风干牛肉pH值与剪切力的影响

pH值不仅直接影响肉的适口性、嫩度、保水性和货架时间, 还与牛肉感官品质等因素显著相关, 是肉品质最为重要的指标之一[15]。碳酸钠是一种弱碱盐，其水溶液呈碱性，随着碳酸钠浓度的升高，风干牛肉的pH值显著上升(P<0.05)，见表2。当碳酸钠浓度达到0.35 mol/L时，风干牛肉的pH值达到7.06(中性)。李劼等[16]的研究表明，利用碳酸钠调节牛肉的pH值偏离蛋白质等电点上升能有效改善酱牛肉嫩度和其他食用品质。

肉的嫩度是指牙齿咬断肉的难易程度[17],是风干牛肉品质评定中一项重要指标。剪切力值是衡量肉嫩度的常用指标，剪切力值越小，肉的嫩度越大[18]。从表2数据可以看出，随着碳酸钠浓度的增加，风干牛肉的剪切力呈显著下降趋势(P<0.05)，碳酸钠浓度达到0.40 mol/L时，剪切力与空白对照组相比剪切力下降33.67%。结果显示，碳酸钠注射腌制能有效改善风干牛肉嫩度，增加适口性。宋翠英等[19]在肉类嫩化的理论、方法和前景中介绍，碳酸钠对牛肉嫩度的改善作用与其改变牛肉pH值使其偏离肌纤维蛋白质等电点升高有关。正常情况下，肌肉pH值高于肌肉蛋白质的等电点，蛋白质带负电荷，pH值下降使蛋白质电荷减少，相互排斥力减弱，空间紧密，结合水的能力变弱，嫩度下降[20]。当pH值在5左右(接近蛋白质等电点)时，肌肉与水结合的程度最小，此时肉的嫩度最低。当肌肉pH值高于或低于等电点时，肽键之间的排斥力增大，蛋白质结构变松，结合水的能力增加，肉被嫩化。

2.2 碳酸钠浓度对风干牛肉水分含量、水分活度及出品率的影响

碳酸钠注射对牛肉的物理变化和食用品质会产生很大影响，蛋白质变性、肌纤维收缩、结缔组织收缩和增容[21]，都会直接影响产品的出品率。不同碳酸钠注射浓度的风干牛肉水分含量、水分活度及出品率结果见表3。

随着碳酸钠浓度的增大，风干牛肉的水分含量与水分活度都显著增加(P<0.05)，这是因为碳酸钠注射引起风干牛肉pH值偏离肌纤维蛋白等电点(5.2～5.4)升高，蛋白质表面负电荷增加，形成了更多与水分子结合的氢键位点，肌原纤维蛋白吸水膨胀；同时随着负电荷的增加，蛋白质分子间的静电斥力增加，引起肌丝的相互排斥，肌原纤维膨胀变粗，肌纤维间的间隙增大，更多的水被保留下来[22]。水分含量和水分活度都是影响风干肉品质的重要指标，不仅会影响风干肉的嫩度、色泽等食用品质，还会影响产品的货架期。过高的水分含量和水分活度会促进微生物的繁殖[23],微生物的大量繁殖会引起风干肉的色泽劣变和口感变化，极大地缩短产品货架期[24]。因此，控制水分含量和水分活度在合理范围内对保持风干肉品质至关重要。

碳酸钠浓度变化对风干肉出品率变化影响显著(P<0.05)，传统风干牛肉的出品率仅为20%～25%，本产品因生产工艺不同出品率较传统风干牛肉略高；随着碳酸钠浓度的增大，风干肉的出品率显著上升，这与随着碳酸钠浓度增大，风干肉水分含量与水分活度增大的原因一致，蛋白质表面负电荷随着碳酸钠浓度的升高而增多，肌纤维间静电作用力随之增强，越来越多的水被束缚在肌纤维间隙，风干牛肉的出品率随之增大[25]。

2.3 碳酸钠浓度对风干牛肉横向弛豫时间的影响

经碳酸钠注射的风干牛肉中出现两个峰值(见表4)，分别为结合水(T2(b))和不易流动水(T2(1))。碳酸钠注射对风干牛肉的T2(b)、T2(1)峰顶点时间与峰面积都有显著影响(P<0.05)。随着碳酸钠浓度的升高，风干牛肉T2(b)和T2(1)的峰顶点时间显著延长，峰值右移(P<0.05)，这说明样品中结合水和不易流动水与组织的结合能力都减弱，其中结合水所占峰面积比例随碳酸钠浓度的增大而显著增大，不易流动水所占峰面积比例随碳酸钠浓度的增大而减小，这可能是因为随着碳酸钠浓度的增大，牛肉pH值偏离等电点(约5.0～5.2)升高，蛋白质表面负电荷增加，形成了更多与水分子结合的氢键位点，风干牛肉中水分逐渐从不易流动水向结合水迁移[26]。

2.4 碳酸钠浓度对风干牛肉感官品质的影响

感官评价是产品品质好坏最直观的指标，它可以清晰地表示出消费者对于产品的接受程度。表5为10名经过专业培训的感官评定人员对于碳酸钠不同注射浓度处理后的风干牛肉从口感、风味、色泽、组织状态和总体可接受性5个方面的平均评价。从表5数据可以看出，不同浓度碳酸钠注射处理的风干牛肉口感、风味、色泽、组织状态和总体可接受性5个方面均有显著差异(P<0.05)；其中口感、风味和组织状态3项指标均随碳酸钠注射浓度的增加呈现先增加至浓度达到0.35 mol/L时降低的规律，风味和组织状态评分在碳酸钠浓度超过0.35 mol/L时呈现显著下降趋势(P<0.05)，口感评分虽然略微下降但并不显著(P>0.05)。色泽评分随碳酸钠浓度的增大呈现显著下降趋势(P<0.05)。总体可接受性随碳酸钠浓度的增大呈现出先增大后减小的趋势，碳酸钠浓度为0.35 mol/L时，总体可接受性最好。

2.5 品质指标的相关性分析

在0～0.40 mol/L碳酸钠处理过程中，风干牛肉品质指标之间共有 42对相关系数达到显著水平，其中，剪切力与口感呈极显著的正相关关系，与pH值、出品率、水分含量、水分活度、T2(b)、组织状态和色泽呈极显著负相关关系(见表6)。pH值与出品率、水分含量、水分活度、T2(1)、T2(b)和组织状态呈极显著正相关关系，与剪切力和色泽呈极显著负相关关系。pH值主要通过对肌原纤维静电荷的影响从而影响肌肉保水性和嫩度[27]。韩敏义等[28]利用低场NMR研究pH值对肌原纤维蛋白的影响，发现随着肌肉pH值改变(升高或降低)，肌肉pH值逐渐偏离肌原纤维蛋白质等电点(约5.0～5.2)，蛋白质表面负电荷增加，形成了更多与水分子结合的氢键位点，肌原纤维蛋白吸水膨胀；同时随着负电荷的增加，蛋白质分子间的静电斥力增加，引起肌丝的相互排斥，肌原纤维膨胀变粗，肌纤维间的间隙增大，更多的水被保留下来[29]，肉质变嫩。

** 表示极显著相关；*表示显著相关。

3 结 论

研究表明碳酸钠注射能有效改善风干牛肉嫩度，提高其保水性，增加卤煮时汁液的吸收效果，有利于改善风干牛肉口感和风味等食用品质，提高出品率；浓度为0.35 mol/L的碳酸钠注射处理效果较好。结合相关性分析可得，pH值与风干牛肉的嫩度、水分含量、水分活度、出品率等呈现极显著的正相关关系(P<0.01)。因此，碳酸钠注射对牛肉嫩度的影响主要与肉中pH值变化有关。研究碳酸钠浓度对风干牛肉嫩化效果及品质的影响，可为碳酸钠嫩化技术在风干牛肉中的应用及嫩化型风干牛肉的研究和开发提供参考和理论依据。

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Study on Application of Sodium Carbonate in Tender Dried Beef

ZHAO Gaiming1, HAO Wanming1, ZHU Chaozhi1,*, ZHANG Jicai2, LI Miaoyun1, LIU Yanxia1

(1.College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450003, China; 2.National Beef Cattle Industrial Technology System Comprehensive Experimental Station (Kunming Station), Kunming 650212, China)

Abstract： In order to investigate the effect of sodium carbonate injection on tenderization and quality of air-dried beef, the pH, shear force, water content, water activity, yield and sensory quality of air-dried beef injected with different concentrations of sodium carbonate (0, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40 mol/L) were measured. The results showed that increasing the sodium carbonate concentration, the pH value, water content, water activity,yield and tenderness of air-dried beef were significantly elevated, the shear force was decreased. However, when sodium carbonate concentration was over 0.35 mol/L, the sensory quality and chewiness of air-dried beef became worse and had a certain degree of alkali flavor. According to correlation analysis, there was a significant positive correlation between pH and tenderness, water content, water activity and yield of air-dried beef (P<0.01). Therefore, the effect of sodium carbonate injection on air-dried beef tenderness was mainly related to the change of pH in meat. The results indicated that sodium carbonate injection could effectively improve the edible quality of air-dried beef. This effect was best at the concentration of 0.35 mol/L. And this condition, the shear force could be reduced by 33.67%, and the yield increased by 12.05% to 45.12%, and the change of pH value was the main reason for the improvement of air-dried beef tenderness and quality by sodium carbonate injection.

Keywords： sodium carbonate; tenderization; air-dried beef; pH; sensory quality

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2020.04.013

文章编号：2095-6002(2020)04-0103-08

引用格式：赵改名，郝婉名，祝超智，等.碳酸钠在嫩化型风干牛肉中的应用效果研究[J]. 食品科学技术学报，2020,38(4):103-110.

ZHAO Gaiming, HAO Wanming, ZHU Chaozhi, et al. Study on application of sodium carbonate in tender dried beef[J]. Journal of Food Science and Technology, 2020,38(4):103-110.

中图分类号： TS251.5; TS202.3

文献标志码：A

收稿日期： 2019-06-27

基金项目： 国家肉牛牦牛产业技术体系项目(CARS- 37)。

第一作者： 赵改名，男，教授，博士，主要从事肉类加工与产品质量安全控制技术方面的研究。

*通信作者： 祝超智,女,讲师,博士,主要从事肉品加工与质量控制方面的研究。

(责任编辑：檀彩莲)