Effect of Sterilization Methods on the Storage Quality of Soybean Protein-based Small Crisp Meat and Its Shelf Life Prediction
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摘要: 本研究以大豆蛋白素肉为原料研发了植物基小酥肉预制菜,比较了微波杀菌和水浴杀菌对其菌落总数的影响,并考察了不同贮藏温度对产品的理化性质和质构特性的影响。利用Q10模型获得了基于TVB-N值的植物基小酥肉预制菜货架期模型,并预测了其在4 ℃贮藏温度下的货架期。结果表明:微波杀菌的最适参数为540 W、6 min,水浴杀菌的最适参数为100 ℃、25 min。微波杀菌相较于水浴杀菌具有更好的保鲜效果,能延缓小酥肉色泽变暗、质构特性和pH下降。以TVB-N安全限定值计算的小酥肉货架期更具可靠性,微波和水浴杀菌在4 ℃下的货架期预测值分别为16 d和15.45 d,误差分别为6.67%和3%。本研究为大豆蛋白素肉在预制菜领域的产品开发提供了理论参考。Abstract: This study utilized soybean protein as a raw material to develop a plant-based precooked dish with small crispy meat. The study compared the effects of microwave sterilization and water bath sterilization on the total number of colonies, and investigated the impact of different storage temperatures on the physical and chemical properties and texture characteristics of the product. The Q10 model was utilized to obtain the shelf life model of plant-based small crispy meat precooked dish based on the TVB-N value, and predicted its shelf life at 4 ℃ storage temperature. Results indicated that the optimal parameters for microwave sterilization were 540 W and 6 min, while for water bath sterilization they were 100 ℃ and 25 min. Compared to water bath sterilization, microwave sterilization had a better preservation effect, which could delay the color darkening, texture characteristics, and pH decrease of small crisp meat. The shelf life of small crisp meat calculated by the TVB-N safety limit was more reliable. The predicted shelf life of microwave and water bath sterilization at 4 ℃ was 16 days and 15.45 days, with errors of 6.67% and 3%, respectively. This study provides a theoretical reference for the product development of soy protein meat in the field of precooked dishes.
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Keywords:
- soy protein /
- small crisp meat /
- prepared dishes /
- sterilize /
- shelf life
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世界人口迅速增长,对蛋白质食品的需求不断增加,也对食品安全提出了挑战。与此同时,对于来自植物、藻类、昆虫等新的、可替代的、可持续的蛋白质来源的不断探索[1]。大豆蛋白质,一种环保且经济的蛋白资源[2]。与动物性蛋白质相比,植物性蛋白质成分除了具有成本效益(在某些情况下)外,还因其对可持续性和食品安全挑战的贡献而受到广泛关注。然而,由于植物蛋白的技术功能特性(如较差的水溶性)、抗营养成分、异味和颜色,对植物蛋白的利用往往研究不够,商业上也受到限制[3]。随着人造肉技术的成熟,关于挤压型植物基蛋白肉研究的不断深入,许多大豆蛋白素肉产品(高湿挤压或低水分挤压)已经在市场上出现[4]。通过高水分挤压得到的大豆蛋白素肉是比较理想的肉类替代品,具有组织化程度高、营养成分损失少、硬度和弹性等质地属性表现较好、环境友好且节约生产要素等优势,是未来市场主要发展方向[5−6]。国外的植物蛋白肉产品主要以素肉饼、素肉肠和素鸡块为主,可加工成汉堡、热狗、炸鸡块等,这与其饮食习惯与需求有着密切的联系[7]。然而,目前市场上并没有看到大豆素肉加工为中国传统美食,这并不能满足我国消费者对于植物蛋白肉产品的实际需求和创新需求。
随着生活水平的提高和快节奏生活方式的普及,消费者的饮食方式和需求也在发生改变,方便快捷、品类多样、营养健康的预制菜广受青睐[8]。根据加工方式的差异,预制菜被分为4类:即食预制菜、即热预制菜、即烹预制菜和预制净菜。即食或即热预制菜是经过杀菌或熟制,开封后可直接食用或经复热即可食用的产品[9]。预制菜已成为我国餐饮企业新产品研制与食品科技工作者研究的重要方向。目前国内外食品工业中,预制菜的杀菌技术主要分为热杀菌和非热杀菌两类[10]。热杀菌方法如高温杀菌、巴氏灭菌,虽延长保质期但易导致营养成分损失、颜色、风味和质构变化。非热杀菌则通过非热效应如超声空化、射线、高压等破坏微生物细胞壁或膜实现抑菌或杀菌,包括超高压、微波、辐照杀菌等[11]。生物杀菌技术在食品保鲜领域研究逐渐增多[12],但尚未在预制菜中应用(不支持大规模应用)。天然的生物灭菌剂能减少化学保鲜剂引起的安全问题,尽管此技术尚未成熟、成本高、应用受限,但其高效、安全等特性未来有望在预制菜杀菌保鲜领域大规模应用。
小酥肉是一道以五花肉、鸡蛋为主要食材制作而成的山西省、陕西省、河南省等地的传统名菜。其口味香酥、嫩滑、爽口、肥而不腻。根据其特点,以大豆蛋白素肉为原料开发的传统油炸菜肴小酥肉素食预制菜为即食预制菜。本文将研究微波(非热杀菌)和水浴杀菌(热杀菌)对其贮藏品质的影响(在实验初期还采用了超高压杀菌,但是高压条件对感官质构破坏较大,故本文不进行讨论)。本研究为大豆植物基仿真肉在中国传统预制菜加工领域的创新与应用提供理论参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
大豆蛋白素肉(主要蛋白成分配比为大豆分离蛋白和小麦活性朊粉7:3;60%水分) 由黑龙江省农科院提供;辅料和配料 均采购于黑龙江哈尔滨市松北区大润发超市;一次性塑料培养皿 北京兰杰柯科技有限公司;PCA平板计数琼脂 北京奥博星生物技术有限公司;异丙醛、冰乙酸、氢氧化钠 无锡市晶科化工有限公司;其它化学试剂均为分析纯 购自黑龙江品臣科技有限公司。
K9860全自动凯氏定氮仪 济南海能仪器股份有限公司;TA.XT-Plus质构仪 北京盈盛恒泰有限责任公司;PHSJ-3F实验室pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;M3-L231F微波炉 美的集团股份有限公司;CM-700d色差仪 日本柯尼卡美能达公司;LDZX-50FB立式压力蒸汽灭菌锅 上海深安医疗器械厂;DK-98-II电热恒温水浴锅 天津市东丽区天大化学试剂厂;LRH-150生化培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;UV-8000紫外可见分光光度仪 上海元析仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 植物基小酥肉制备工艺流程
原料处理→腌制→挂糊→油炸及复炸→成品→真空包装→杀菌→贮藏。
1.2.2 植物基小酥肉制备工艺操作要点
将300 g素肉原料放入清水中直至完全解冻,软化后将水甩干沿纤维方向切成5×1×1 cm的长条。切好的大豆蛋白素肉加入盐、胡椒粉、花椒粉各2 g,料酒8 g,轻轻搅拌混合均匀腌制20 min;取土豆淀粉22 g、小麦淀粉38 g、鸡蛋蛋清12 g混合均匀,再加入适量水使其搅拌成酸奶状的蛋粉糊,将腌制好的素肉肉条放入蛋糊中搅拌均匀使其均匀裹上粉浆;在油温150 ℃初炸4 min定型后捞出控油,在165 ℃复炸3 min捞出,冷却后按每袋100 g(精确到0.1 g)使用透明耐高温蒸煮袋真空包装,检查封口是否完整。将制备封装好的样品,分别进行微波杀菌(385、540、700 W)以及水浴杀菌(80、90、100 ℃),在微波杀菌过程中每隔1 min为一组取样进行微生物培养对菌落总数进行检测,水浴杀菌过程中每隔5 min为一组进行同样操作。比较分析各分组样品的菌落总数,分别选出杀菌效果最好的杀菌条件。对选出的杀菌条件分别进行贮藏实验(4、15、25 ℃),每隔3 d对样品取样进行相关指标的检测,每一项指标进行三组平行实验。
1.2.3 菌落总数的测定
按照GB4789.2-2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定》[13]的方法对样品的菌落总数(total viable count,TVC)进行了测定,结果以lg(CFU/g)表示。
1.2.4 pH的测定
按照GB5009.237-2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[14]的方法对样品的pH进行测定。
1.2.5 TVB-N值的测定
按照GB5009.228-2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[15]中的第二法(自动凯氏定氮仪法)测定挥发性盐基氮含量,结果以mg/100 g表示。
1.2.6 色泽测定
通过CM-700d手持色差仪对植物基小酥肉进行色差测量,使用标准校对白板进行校正后,在样品的表面随机选取三个位置进行测量,记下读数L*、a*、b*。每组样品平行测定3次。
1.2.7 质构测定
参考石长波等[16]的方法略作修改,使用质构仪TPA程序测试了植物基小酥肉的质构特性。将样品处理为大小一致的立方体,采用P/5柱形平底探头循环两次压缩试验,触发力5 g、形变量50%、下降、返回速度为30 mm/min,压缩速度为60 mm/min,重复测试八次,记录样品硬度、弹性和咀嚼性。
1.2.8 感官评价
参考刘雅宁等[17]的评分标准略作修改制定了植物基小酥肉感官评分标准表(表1)。由16名(8男8女)经过严格培训的有评价经验的食品专业学生对不同条件下贮藏的植物基小酥肉样品进行感官评价。严格按照感官评价方法,熟悉评分标准,评分者被要求对菜肴样品的色泽、气味、滋味、口感进行打分,每个项目的评分标准为0~25分。对每个小组成员确定的平均分数相加,计算每组样品四个项目的总分(60分作为感官评分限定值,感官评分低于60分则终止该温度下的试验)。
表 1 植物基小酥肉感官评分标准Table 1. Sensory scoring standard of plant-based small crisp meat项目 评分标准 分值 色泽 颜色鲜亮淡黄,自然油质光泽,均匀一致 17~25 色泽较为鲜亮,浅色亮黄或泛白,有一定光泽 9~16 颜色较深,色泽较暗,基本无光泽,甚至发黑 0~8 气味 有浓郁的油炸制品味道,无异味气体 17~25 有一定的油炸制品香味,有少许不良气味 9~16 无油炸制品的正常气味,不良气味较重 0~8 滋味 有浓郁的大豆素肉滋味,无其它滋味 17~25 有一定大豆素肉味道,有少许其它滋味 9~16 无大豆味道,有较重其它滋味 0~8 口感 韧度好,耐咀嚼,组织状态好 17~25 韧度较差,不耐咀嚼,有一定的组织状态 9~16 韧度差,咀嚼性较差,组织状态较差 0~8 1.2.9 Q10模型
货架期测定:根据食品保质期加速试验(accelerated shelf life testing,ASLT)原理,采用Q10模型进行货架期预测[18],两个温度下的货架寿命比率Q10的计算公式见式(1),再由式(2)即可得到植物基小酥肉在4 ℃下储藏的预测货架期。
Q10=FTFT+10 (1) Fb=Fa×QΔt/1010 (2) 式中:FT为T ℃时的货架期天数;FT+10为(T+10)℃时的货架期天数;Fb为Tb ℃下的货架期天数;Fa为Ta ℃下的货架期天数;Δt为Ta与Tb的差值。
将包装好的植物基小酥肉分别置于15 ℃和25 ℃温度下的恒温箱内。每3 d取15 ℃和25 ℃恒温箱内的植物基小酥肉测其指标。根据GB5009.228-2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》[15]选取TVB-N值15 mg/100 g为上限,测定在两种杀菌情况下的货架期。
1.2.10 模型可靠性验证
计算了植物基小酥肉货架期的预测值和实际值之间的相对误差(relative error,Er),用以评价建立的Q10模型的可靠性,相对误差按如下公式计算:
Er(\%) =|N−N0|N0× 100 (3) 式中:N0是实际实验所测得植物基小酥肉的货架期,d;N是应用货架期预测模型计算所得预测值,d。
1.3 数据处理
上述试验数据均在平行条件下测量3次(质构8次),结果以平均值±标准偏差的形式表示。使用SPSS 26.0统计软件分析数据,通过单因素方差分析评估平均值之间的差异(P<0.05)。使用Origin 2021软件绘制数据图。
2. 结果与讨论
2.1 不同微波和水浴条件对植物基小酥肉杀菌效果的影响
由图1可见,微波杀菌的功率越高,杀菌的时间越长,杀菌的效果越好。当功率为384 W时,用时6 min时菌落总数从4.47 lg CFU/g下降至1.79 lg CFU/g,菌落总数下降了59%,而功率为700 W和540 W时,仅用大约3 min和4 min菌落总数就达到同样的效果。与384 W功率相比540 W和700 W的杀菌效果在2~4 min的时间区间里更加明显,这是由于更高功率的电磁波作用,其热效应增强,细菌组织温度升高导致蛋白质变性、细胞等物质的结构被破坏,使细菌死亡,从而起到更好的杀菌效果[19]。当杀菌时间达到5 min时,后两者的菌落总数较为接近,分别为0.91 lg CFU/g和0.87 lg CFU/g,菌落总数分别下降了79.64%和80.54%。5~6 min区间内,540 W和700 W杀菌效果一般,仅下降了8.28%。在相同的时间情况下,700 W的热效应更强,除了耗能更高外,对于植物基小酥肉品质影响也会更大。综合考虑,选用540 W、6 min作为微波杀菌的适宜杀菌条件。由图2可知,当水浴杀菌的温度不变,随着杀菌的时间变长,样品的菌落总数逐渐减少;当水浴杀菌的杀菌时间相同,随着杀菌温度的增加,样品的菌落总数也逐渐变少。80 ℃和90 ℃水浴杀菌在20~30 min区间杀菌效果明显,菌落总数分别下降了53.02%和57.94%;100 ℃水浴杀菌在10~25 min区间杀菌效果明显,菌落总数下降了76.96%,25~30 min区间仅下降了2.46%。综合考虑,选用100 ℃、25 min作为水浴杀菌的适宜杀菌条件。
相比于水浴杀菌,微波杀菌升温时间快、杀菌时间短,并且由于微波的穿透能力可以内外同时进行杀菌从而保证受热均匀食品品质不易受影响。相较于传统热杀菌方式,微波杀菌的原理还包括了非热效应杀菌。与热效应不同,非热效应进行运动的对象是微生物细胞里面的极性分子,在微波作用下,核酸分子的结构发生变化,导致微生物的部分功能丧失,从而达到杀菌消毒的目的[20]。总之,不考虑后续贮藏期内的品质变化影响,只比较540 W、6 min微波杀菌和100 ℃、25 min水浴杀菌的杀菌效果,微波杀菌效果略优于水浴杀菌,而且耗时短耗能低。
2.2 不同温度对植物基小酥肉贮藏期品质影响
2.2.1 不同温度对植物基小酥肉贮藏期菌落总数的影响
根据2.1的分析结果选用540 W、6 min微波杀菌和100 ℃、25 min水浴杀菌处理过的植物基小酥肉进行温度贮藏实验,植物基小酥肉贮藏起始平均菌落总数对数值都较低,分别为0.54 lg CFU/g和0.86 lg CFU/g。食品微生物腐败变质程度可通过菌落总数进行表征,GB 2726-2016[21]规定的熟肉制品中检出菌落总数对数值的安全限值5 lg(CFU/g)。由图3、图4所示,菌落总数随着贮藏温度和贮藏时间的变化规律是一致的,都是随着温度的增长和时间的延长菌落总数呈上升趋势,植物基小酥肉中丰富的营养物质和充足的水分能够为微生物提供良好的生长繁殖环境[22]。在贮藏过程中,12~15 d区间内菌落总数的增长速度都明显大于其他区间,超过15 d后菌落总数的增长速度出现下降趋势,这可能是由于营养物质的消耗、菌落总数的增加细菌数量达到一个限值出现了种间竞争以及细菌生长环境的变化导致[23]。25 ℃下,植物基小酥肉的菌落总数增长速度最快,微波杀菌组大约在14 d达到安全限值,水浴杀菌组的大约在13 d达到安全限值;而在4 ℃下,植物基小酥肉的菌落总数增长速度最慢,微波杀菌组的样品大约在18 d达到安全限值,水浴杀菌组的样品大约在17 d达到安全限值。以安全限值为终点可以得出微波杀菌和水浴杀菌在不同温度下的贮藏货架期,在相同的温度下,微波杀菌处理植物基小酥肉的货架期略长于水浴杀菌处理,延长了1~2 d左右,再次证明了微波杀菌效果略优于水浴杀菌。微波杀菌处理样品在25 ℃和4 ℃的货架期分别为14 d和18 d,货架期延长了4 d增加28.57%;水浴杀菌处理样品在25 ℃和4 ℃的货架期分别为13 d和17 d,货架期延长了4 d增加30.77%,这主要归因于低温能够延缓腐败[24]。在常温贮存条件下,样品中经过杀菌处理过残活的微生物需经过修复并适应环境后,才会迅速增殖。然而,低于10 ℃的温度并不适合非嗜冷微生物(其最适生长温度>15 ℃)的生长和繁殖,因为这种温度下微生物酶的活性会显著降低[25]。因此,相较于常温贮藏,低温贮藏下的样品,其微生物的起始增殖时间和增殖速度都会延长和减缓。
2.2.2 不同温度对植物基小酥肉贮藏期pH的影响
食品贮藏过程中的pH变化可以一定程度上反映微生物繁殖和代谢活动[26]。两组植物基小酥肉起始平均pH均大于4.6,属于低酸性食品。如表2所示,不同温度贮藏植物基小酥肉pH随着贮藏时间的延长呈现缓慢下降的趋势,总体而言整个贮藏期间pH略微下降但每个区间仍存在显著性差异(P<0.05),这主要是因为两种杀菌方式均对酵母类的微生物有明显的杀菌效果,使得贮藏过程中产生的乳酸较少;但是随着微生物的繁衍与代谢,蛋白质等营养物质的分解仍会存在有机酸类的累积从而导致pH的下降[27]。相较而言,在25 ℃下,pH下降的最快,在4 ℃下,pH下降的最慢;所有样品组的pH均在12~15 d区间发生较大的数值下降;微波杀菌处理植物基小酥肉贮藏期内pH总大于同条件下水浴杀菌处理植物基小酥肉的pH,这些与植物基小酥肉在贮藏期间菌落总数(图3、图4)分析结果一致。
表 2 不同温度对植物基小酥肉贮藏期pH变化的影响Table 2. Effects of different temperatures on pH changes of plant-based small crisp meat during storage贮藏时间(d) 微波杀菌 水浴杀菌 4 ℃ 15 ℃ 25 ℃ 4 ℃ 15 ℃ 25 ℃ 0 6.30±0.02a 6.30±0.02a 6.30±0.02a 6.22±0.03a 6.22±0.03a 6.22±0.03a 3 6.28±0.01ab 6.26±0.01b 6.24±0.02b 6.17±0.03b 6.15±0.02b 6.12±0.01b 6 6.24±0.02b 6.17±0.02c 6.16±0.03c 6.13±0.02c 6.07±0.03c 6.03±0.03c 9 6.18±0.01c 6.10±0.03d 6.05±0.01d 6.07±0.01d 5.99±0.02d 5.94±0.00d 12 6.15±0.00cd 6.03±0.04e 5.95±0.03e 6.04±0.03e 5.92±0.03e 5.84±0.02e 15 6.01±0.05d 5.84±0.06f 5.72±0.07f 5.88±0.01f 5.78±0.02f 5.63±0.01f 注:不同字母表示同一贮藏条件不同贮藏时间之间差异显著(P<0.05),表3~表4同。 2.2.3 不同温度对植物基小酥肉贮藏期TVB-N的影响
蛋白质和其他含氮化合物的降解会导致有机胺的积累,通常称为总挥发性碱性氮(TVB-N)。这些化合物有毒,会引起颜色和味道变化,TVB-N经常被用作蛋白质和胺降解的生物标志物[28]。参照1.3.3检测方法标准,TVB-N安全限值为15 mg/100 g。如图5所示,随着温度的升高和贮藏时间的延长TVB-N值呈现上升趋势,并且同一条件下微波杀菌处理的植物基小酥肉贮藏期内TVB-N值总略微大于同条件下水浴杀菌处理植物基小酥肉的TVB-N值,这与前文讨论的菌落总数和pH变化规律是一致的,并且同样是在12~15 d区间内TVB-N值上升的速度最快。但从TVB-N安全限值的角度去看,相较于菌落总数得出的货架期,植物基小酥肉的货架期出现了下降的情况,最长的货架期为在4 ℃贮藏条件下的15 d,最短的货架期为水浴杀菌处理植物基小酥肉在25 ℃贮藏条件的10 d。基于食品安全,考虑选用更短的货架期作为货架期更符合实际且更加安全,故选用TVB-N值作为下文Q10模型的基准值去建立植物基小酥肉货架期预测模型。
图 5 不同温度对植物基小酥肉贮藏期TVB-N值的影响注:A字母代表微波杀菌,B字母代表水浴杀菌,图7同。Figure 5. Effects of different temperatures on TVB-N value of plant-based small crisp meat during storage2.2.4 不同温度对植物基小酥肉贮藏期—色泽和质构的影响
食品的色泽是食品的外观指标,是食品的一个重要属性,L*、a*和b*值分别表示产品亮度、红绿值和黄蓝值,影响着人们对食品质量的感观,通过测定食品的色泽可达到检验其质量的目的[29]。如表3、表4所示,植物基小酥肉的L*和a*值在贮藏期间均呈缓慢降低趋势,b*值呈缓慢上升趋势,植物基小酥肉色泽随贮藏时间的延长逐渐变暗,低温能够延缓其色泽的变化归因于低温条件对非嗜冷微生物的抑制作用。微波杀菌与水浴杀菌植物基小酥肉在贮藏期色泽的差异主要是由于杀菌效果不同所带来的后续在贮藏过程中微生物活动差异所导致。值得一提的是,如图6所示,植物基小酥肉与市售传统小酥肉的宏观比较,植物基小酥肉的黄度是高于市售传统小酥肉的且亮度较低。在张璐等[30]的研究中,制备出的传统小酥肉样品的整体L*值均在60左右远大于植物基小酥肉的L*值最大值46.16,b*值均在23左右小于植物基小酥肉的b*值最小值31.22。大豆蛋白素肉制备的植物基小酥肉与传统猪肉制备的小酥肉在色泽上存在显著差异(P<0.01),与图6所示的情况相符,这主要是由于基础主原材料的不同,瘦猪肉色泽鲜明红亮含有丰富的肌红蛋白[31],大豆挤压素肉色泽偏暗偏黄。
表 3 不同温度贮藏微波杀菌植物基小酥肉色泽和质构特性的变化Table 3. Changes in color and texture characteristics of microwave-sterilized plant-based small crisp meat stored at different temperatures贮藏
温度
(℃)贮藏
时间
(d)L* a* b* 硬度
(N)弹性
(mm)咀嚼性
(mj)4 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.88±0.34ab 13.36±0.25a 32.48±0.56ef 2.76±0.04b 4.45±0.08c 3.09±0.06ab 6 44.67±0.39b 12.88±0.31ab 33.21±0.41e 2.54±0.02c 4.61±0.14bc 2.78±0.09b 9 42.34±0.43c 11.62±0.45b 34.24±0.37de 2.36±0.03d 4.78±0.08ab 2.48±0.06c 12 40.68±0.63d 10.45±0.23c 36.58±0.51d 2.32±0.05d 4.35±0.14d 2.38±0.07d 15 40.26±0.34d 9.56±0.14d 39.57±0.67b 2.28±0.06e 4.21±0.09e 2.29±0.03de 15 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.53±0.36ab 13.26±0.52a 32.85±0.36e 2.74±0.05b 4.48±0.10c 3.07±0.05ab 6 44.25±0.45b 12.75±0.45ab 34.43±0.54de 2.46±0.03cd 4.72±0.05b 2.78±0.04b 9 41.46±0.34c 11.19±0.37b 35.56±0.24d 2.35±0.02d 4.83±0.09a 2.43±0.12c 12 40.43±0.45d 10.23±0.65c 38.21±0.66c 2.29±0.01e 4.38±0.10d 2.32±0.06d 15 38.51±0.67e 9.21±0.48d 42.71±0.46ab 2.24±0.04e 4.24±0.07e 2.23±0.03de 25 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.01±0.46bc 13.22±0.23a 33.25±0.23e 2.70±0.06b 4.50±0.05c 3.10±0.05ab 6 43.82±0.34cd 12.41±0.12b 35.31±0.41d 2.48±0.04cd 4.71±0.06b 2.68±0.09b 9 40.91±0.38d 11.22±0.36bc 37.66±0.55cd 2.31±0.08d 4.86±0.11a 2.47±0.06c 12 48.37±0.43e 9.89±0.24d 40.23±0.54b 2.27±0.10e 4.42±0.10c 2.31±0.03d 15 37.26±0.68f 8.59±0.56e 44.97±0.62a 2.23±0.12e 4.18±0.09f 2.14±0.11e 表 4 不同温度贮藏水浴杀菌植物基小酥肉色泽和质构特性的变化Table 4. Changes in color and texture characteristics of water bath-sterilized plant-based small crisp meat stored at different temperatures贮藏
温度
(℃)贮藏
时间
(d)L* a* b* 硬度
(N)弹性
(mm)咀嚼性
(mj)4 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.08a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 44.23±0.26ab 13.22±0.37a 32.59±0.23f 2.21±0.04bc 3.55±0.14c 2.69±0.10ab 6 43.56±0.16b 12.68±0.24b 33.34±0.16e 1.92±0.06c 3.78±0.18cd 2.62±0.08b 9 42.85±0.35c 11.68±0.23c 33.82±0.20de 1.62±0.07d 3.98±0.13b 2.48±0.11c 12 40.65±0.30d 10.44±0.48d 35.62±0.47cd 1.44±0.05e 3.56±0.15c 2.45±0.06c 15 39.34±0.46e 9.68±0.56e 37.87±0.31bc 1.28±0.06f 3.22±0.09e 2.41±0.09cd 15 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.06a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 44.21±0.45ab 13.13±0.24a 32.76±0.13ef 2.31±0.05b 3.58±0.10c 2.65±0.10b 6 43.16±0.21bc 12.34±0.30b 34.24±0.28d 1.91±0.03c 3.85±0.15bc 2.58±0.11bc 9 42.72±0.35c 11.52±0.34c 36.01±0.38c 1.68±0.02d 4.03±0.09ab 2.47±0.13c 12 40.55±0.43d 10.26±0.48d 37.52±0.45b 1.45±0.01e 3.78±0.14cd 2.43±0.15cd 15 38.64±0.54ef 9.24±0.56ef 39.67±0.49ab 1.33±0.04ef 3.24±0.13de 2.33±0.11d 25 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.06a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 43.94±0.38b 13.04±0.23ab 33.04±0.47e 2.30±0.06b 3.81±0.13bc 2.68±0.11b 6 43.06±0.14bc 12.23±0.37b 34.53±0.38d 1.95±0.03c 3.98±0.15b 2.58±0.09bc 9 42.64±0.29c 11.34±0.41c 36.76±0.37c 1.69±0.10d 4.26±0.11a 2.47±0.12c 12 40.54±0.53d 10.12±0.54d 38.23±0.56b 1.44±0.11e 3.77±0.10cd 2.40±0.13cd 15 38.23±0.54f 8.94±0.33f 41.24±0.47a 1.32±0.08ef 3.18±0.09e 2.35±0.13d 质构是食品结构及其对施加外力反应方式的感官表现,力学特性包括硬度、凝聚性、黏附性、弹性和咀嚼性等[32]。不同贮藏温度下的植物基小酥肉质构特性随贮藏时间延长的变化如表3、表4所示,其硬度和咀嚼性均随着温度的升高和贮藏时间的延长呈现显著下降的趋势,而弹性呈现先上升后下降趋势。微生物活动和脂质氧化酸败等会破坏大豆蛋白肉纤维结构的完整性[33],并且微生物活动消耗了植物基小酥肉中的水分从而导致弹性的提升。可能由于水分的减少所导致植物基小酥肉出现收缩绷紧的情况使得其弹性在贮藏期间出现先上升的趋势并且此时素肉结构被破坏较小,而当临近菌落总数限定值时大豆蛋白肉的纤维结构会受到较大破坏,硬度和弹性出现较大的下降。微波杀菌与水浴杀菌植物基小酥肉在贮藏期质构的差异除了杀菌效果引起的外,还可归因于热杀菌还容易导致产品“过熟”导致质构发生变化[34],因此在贮藏期开始阶段两组小酥肉的质构特性存在差异,导致后续贮藏期间的质构特性也受影响。
2.2.5 不同温度对植物基小酥肉贮藏期感官评分的影响
食品感官评价是对食品的感官特性进行系统的主观和客观评估的过程,涉及对食品的味觉、嗅觉、视觉和触觉等感官属性进行定性和定量分析[35]。本研究采用25分制感官评分法,满分100分,当感官评分降低到60(总分的60%)及以下时,达到感官限值,不适宜食用。如图7所示,植物基小酥肉感官评分随着温度的升高和贮藏时间的延长呈现下降趋势。在同一条件下,杀菌方式对贮藏期间的感官评分影响没有显著性差异,温度对感官评分的影响是显著的(P<0.05),25 ℃下感官评分下降很快,并且在15 d时临近感官评分限值,低温情况下感官评分变化不大,只在12~15 d区间内出现较大差异的变化,其他贮藏温度下此区间也出现同样的情况和前文其他指标趋势均一致。虽然所有的样品在15 d贮藏期内均未低于60分感官评值,但从前文分析中已得知部分样品在25 ℃情况下早出现安全问题,因此感官评价分值不能作为一个评判感官评分货架期的参考数值。
2.3 植物基小酥肉Q10模型的建立预测与验证
本研究采用Q10货架期预测模型对植物基小酥肉的货架期进行预测,选用TVB-N值为Q10模型的基准值。由图5可知微波杀菌处理的植物基小酥肉在15 ℃贮藏条件下的货架期为14 d,25 ℃贮藏条件下的货架期为12 d,带入式(1)求出Q10,即Q10=15 ℃下的货架期/25℃下的货架期=14/12=1.17,带入式(2)求得在4 ℃下植物基小酥肉货架期F4 ℃为16 d,实际货架期为15 d,误差为6.67%(表5)。同理可求出水浴杀菌4 ℃下货架期为15.45 d,实际货架期为15 d,误差为3%。以TVB-N值为基准建立的植物基小酥肉Q10货架期预测模型具有较高可靠性。
表 5 植物基小酥肉在4 ℃下货架期预测值与实际值Table 5. Predicted and actual values of the shelf life of plant-based small crisp meat at 4 ℃杀菌方式 货架期预测值(d) 货架期实际值(d) 相对误差(%) 微波杀菌 16 15 6.67 水浴杀菌 15.45 15 3 3. 结论
本研究探究了微波杀菌和水浴杀菌对大豆蛋白基小酥肉的菌落总数的影响,并研究了两种杀菌条件下贮藏温度对产品品质的影响。研究结果表明,微波杀菌的最适参数为540 W、6 min,水浴杀菌的最适参数为100 ℃、25 min,微波杀菌效果和对贮藏期质构、色泽的影响优于水浴杀菌。随着贮藏时间的延长和贮藏温度的升高,植物基小酥肉的菌落总数和TVB-N值呈上升趋势,pH和感官得分逐渐降低,植物基小酥肉颜色逐渐加深,硬度降低,弹性先增后减;低温贮藏可通过减缓微生物增殖速度和降低酶的活性延长货架期。根据菌落总数、TVB-N值和感官评分三者的安全限值发现以TVB-N得到的货架期更加符合安全标准且可靠,以其为基准建立的Q10货架期预测模型预测植物基小酥肉在4 ℃下货架期预测值与实际值相对误差分别为6.67%和3%。本研究可为微波杀菌在植物基蛋白肉预制菜加工领域的应用提供理论参考。
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图 5 不同温度对植物基小酥肉贮藏期TVB-N值的影响
注:A字母代表微波杀菌,B字母代表水浴杀菌,图7同。
Figure 5. Effects of different temperatures on TVB-N value of plant-based small crisp meat during storage
表 1 植物基小酥肉感官评分标准
Table 1 Sensory scoring standard of plant-based small crisp meat
项目 评分标准 分值 色泽 颜色鲜亮淡黄,自然油质光泽,均匀一致 17~25 色泽较为鲜亮,浅色亮黄或泛白,有一定光泽 9~16 颜色较深,色泽较暗,基本无光泽,甚至发黑 0~8 气味 有浓郁的油炸制品味道,无异味气体 17~25 有一定的油炸制品香味,有少许不良气味 9~16 无油炸制品的正常气味,不良气味较重 0~8 滋味 有浓郁的大豆素肉滋味,无其它滋味 17~25 有一定大豆素肉味道,有少许其它滋味 9~16 无大豆味道,有较重其它滋味 0~8 口感 韧度好,耐咀嚼,组织状态好 17~25 韧度较差,不耐咀嚼,有一定的组织状态 9~16 韧度差,咀嚼性较差,组织状态较差 0~8 表 2 不同温度对植物基小酥肉贮藏期pH变化的影响
Table 2 Effects of different temperatures on pH changes of plant-based small crisp meat during storage
贮藏时间(d) 微波杀菌 水浴杀菌 4 ℃ 15 ℃ 25 ℃ 4 ℃ 15 ℃ 25 ℃ 0 6.30±0.02a 6.30±0.02a 6.30±0.02a 6.22±0.03a 6.22±0.03a 6.22±0.03a 3 6.28±0.01ab 6.26±0.01b 6.24±0.02b 6.17±0.03b 6.15±0.02b 6.12±0.01b 6 6.24±0.02b 6.17±0.02c 6.16±0.03c 6.13±0.02c 6.07±0.03c 6.03±0.03c 9 6.18±0.01c 6.10±0.03d 6.05±0.01d 6.07±0.01d 5.99±0.02d 5.94±0.00d 12 6.15±0.00cd 6.03±0.04e 5.95±0.03e 6.04±0.03e 5.92±0.03e 5.84±0.02e 15 6.01±0.05d 5.84±0.06f 5.72±0.07f 5.88±0.01f 5.78±0.02f 5.63±0.01f 注:不同字母表示同一贮藏条件不同贮藏时间之间差异显著(P<0.05),表3~表4同。 表 3 不同温度贮藏微波杀菌植物基小酥肉色泽和质构特性的变化
Table 3 Changes in color and texture characteristics of microwave-sterilized plant-based small crisp meat stored at different temperatures
贮藏
温度
(℃)贮藏
时间
(d)L* a* b* 硬度
(N)弹性
(mm)咀嚼性
(mj)4 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.88±0.34ab 13.36±0.25a 32.48±0.56ef 2.76±0.04b 4.45±0.08c 3.09±0.06ab 6 44.67±0.39b 12.88±0.31ab 33.21±0.41e 2.54±0.02c 4.61±0.14bc 2.78±0.09b 9 42.34±0.43c 11.62±0.45b 34.24±0.37de 2.36±0.03d 4.78±0.08ab 2.48±0.06c 12 40.68±0.63d 10.45±0.23c 36.58±0.51d 2.32±0.05d 4.35±0.14d 2.38±0.07d 15 40.26±0.34d 9.56±0.14d 39.57±0.67b 2.28±0.06e 4.21±0.09e 2.29±0.03de 15 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.53±0.36ab 13.26±0.52a 32.85±0.36e 2.74±0.05b 4.48±0.10c 3.07±0.05ab 6 44.25±0.45b 12.75±0.45ab 34.43±0.54de 2.46±0.03cd 4.72±0.05b 2.78±0.04b 9 41.46±0.34c 11.19±0.37b 35.56±0.24d 2.35±0.02d 4.83±0.09a 2.43±0.12c 12 40.43±0.45d 10.23±0.65c 38.21±0.66c 2.29±0.01e 4.38±0.10d 2.32±0.06d 15 38.51±0.67e 9.21±0.48d 42.71±0.46ab 2.24±0.04e 4.24±0.07e 2.23±0.03de 25 0 46.16±0.23a 13.47±0.12a 31.22±0.34f 2.96±0.03a 4.25±0.13e 3.27±0.07a 3 45.01±0.46bc 13.22±0.23a 33.25±0.23e 2.70±0.06b 4.50±0.05c 3.10±0.05ab 6 43.82±0.34cd 12.41±0.12b 35.31±0.41d 2.48±0.04cd 4.71±0.06b 2.68±0.09b 9 40.91±0.38d 11.22±0.36bc 37.66±0.55cd 2.31±0.08d 4.86±0.11a 2.47±0.06c 12 48.37±0.43e 9.89±0.24d 40.23±0.54b 2.27±0.10e 4.42±0.10c 2.31±0.03d 15 37.26±0.68f 8.59±0.56e 44.97±0.62a 2.23±0.12e 4.18±0.09f 2.14±0.11e 表 4 不同温度贮藏水浴杀菌植物基小酥肉色泽和质构特性的变化
Table 4 Changes in color and texture characteristics of water bath-sterilized plant-based small crisp meat stored at different temperatures
贮藏
温度
(℃)贮藏
时间
(d)L* a* b* 硬度
(N)弹性
(mm)咀嚼性
(mj)4 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.08a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 44.23±0.26ab 13.22±0.37a 32.59±0.23f 2.21±0.04bc 3.55±0.14c 2.69±0.10ab 6 43.56±0.16b 12.68±0.24b 33.34±0.16e 1.92±0.06c 3.78±0.18cd 2.62±0.08b 9 42.85±0.35c 11.68±0.23c 33.82±0.20de 1.62±0.07d 3.98±0.13b 2.48±0.11c 12 40.65±0.30d 10.44±0.48d 35.62±0.47cd 1.44±0.05e 3.56±0.15c 2.45±0.06c 15 39.34±0.46e 9.68±0.56e 37.87±0.31bc 1.28±0.06f 3.22±0.09e 2.41±0.09cd 15 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.06a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 44.21±0.45ab 13.13±0.24a 32.76±0.13ef 2.31±0.05b 3.58±0.10c 2.65±0.10b 6 43.16±0.21bc 12.34±0.30b 34.24±0.28d 1.91±0.03c 3.85±0.15bc 2.58±0.11bc 9 42.72±0.35c 11.52±0.34c 36.01±0.38c 1.68±0.02d 4.03±0.09ab 2.47±0.13c 12 40.55±0.43d 10.26±0.48d 37.52±0.45b 1.45±0.01e 3.78±0.14cd 2.43±0.15cd 15 38.64±0.54ef 9.24±0.56ef 39.67±0.49ab 1.33±0.04ef 3.24±0.13de 2.33±0.11d 25 0 44.56±0.34a 13.26±0.48a 32.24±0.33f 2.51±0.06a 3.36±0.13d 2.77±0.07a 3 43.94±0.38b 13.04±0.23ab 33.04±0.47e 2.30±0.06b 3.81±0.13bc 2.68±0.11b 6 43.06±0.14bc 12.23±0.37b 34.53±0.38d 1.95±0.03c 3.98±0.15b 2.58±0.09bc 9 42.64±0.29c 11.34±0.41c 36.76±0.37c 1.69±0.10d 4.26±0.11a 2.47±0.12c 12 40.54±0.53d 10.12±0.54d 38.23±0.56b 1.44±0.11e 3.77±0.10cd 2.40±0.13cd 15 38.23±0.54f 8.94±0.33f 41.24±0.47a 1.32±0.08ef 3.18±0.09e 2.35±0.13d 表 5 植物基小酥肉在4 ℃下货架期预测值与实际值
Table 5 Predicted and actual values of the shelf life of plant-based small crisp meat at 4 ℃
杀菌方式 货架期预测值(d) 货架期实际值(d) 相对误差(%) 微波杀菌 16 15 6.67 水浴杀菌 15.45 15 3 -
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