金华火烧肌肉水分活度变化与原料腿型和肌肉部位的关系

金华火烧肌肉水分活度变化与原料腿型和肌肉部位的关系

0膜技术研究全面推广：金研究意义上：几千年来，金桂花一直是中国人民加工经验和智慧的结晶。它也是世界上文化遗产的重要组成部分。它以其美丽的颜色、香气、味道和形状而闻名，深受国内外消费者的喜爱。但传统金华火腿生产工艺落后，产品肉质干硬，难以满足消费者对产品卫生、安全、营养和消费多样性的要求，已成为限制火腿产业发展的因素。在金华火腿传统工艺中，火腿腌制不充分或脱水不足经常会出现臭腿现象。火腿师凭经验判断原料腿重量和气候变化来调整腌制用盐量和腌制时间。采用现代科学技术对传统加工工艺进行技术革新和改造，在保持其原有民族特色风味的基础上，采用先进规范的现代食品生产技术和质量安全管理体系，使配方科学化、工艺现代化、产品质量标准化，是近年来传统肉制品发展的主要趋势。水分活度在发达国家，已被广泛应用于食品领域，作为反映食品腐败性质，延长货架期的关键指标。美国和日本分别规定库存食品水分活度超过0.85和0.90不能上市销售。【前人研究进展】在金华火腿加工过程中，肌肉水分活度变化与火腿中食盐与水分含量密切相关，随着食盐不断渗入肌肉和水分散失，肌肉水分活度不断下降，并在加工过程的某一阶段达到微生物安全范围，因此，它是肌肉中食盐和水分含量的综合反映。金华火腿肌肉水分活度变化不仅受工艺参数的影响，同时也受原料腿规格的影响。原料腿越大，肌肉越厚，食盐渗入和水分散失速度都要相对低于腿型较小的原料腿，在加工过程中水分活度下降速度可能要慢些，因此，国内外均把原料腿重量作为规模化生产的选料指标。近年来，笔者与金华双汇食品有限公司合作，对用意大利火腿生产线生产金华火腿的技术参数进行了大量研究，形成了系统的金华火腿现代化生产工艺技术。该工艺采用了低温腌制、高温催熟技术，去掉了易引起产品质量不稳定的浸泡工艺，全部过程在人工调控条件下进行，成熟期间火腿表面不生长霉菌，整个生产周期为4个月，产品外表洁净，产品风味与传统火腿基本相同。在现代化工艺参数研究过程中，由于生产周期缩短50%以上，控制肌肉水分均匀散失，防止微生物引起的肌肉腐败变质，成为确定工艺参数的重点内容之一。【本研究切入点】水分活度在发酵香肠、熟肉制品等肉类生产与贮藏性检测中已进行大量研究，但目前在金华火腿工艺参数研究中尚未见类似报道。【拟解决的关键问题】为了便于工业化生产控制，本文以肌肉水分活度为火腿微生物安全性指标，通过研究不同规格原料腿在金华火腿加工过程中的水分活度变化，确定不同规格原料腿的加工安全性，为完善现代化工艺技术和科学制订现代化工艺金华火腿原料标准，并为开发水分含量相对较高、肉质柔软、适合大众消费的微生物安全新型火腿产品提供依据。1材料和方法1.1组3g从一批内三元杂交猪后腿中选取600只为试验原料，按金华火腿原料腿修整要求修割后分为4组，每组150只。第1组（G1）与第5组（G5）为标准原料组，腿重6.0～7.0kg，腿头处皮下脂肪2.5cm以下；第2组（G2）为高脂肪组，腿重6.0～7.0kg，腿头处皮下脂肪3.0cm以上；第3组（G3）为重型腿组，腿重在7.5～8.2kg，腿头处皮下脂肪3.0cm以下；第4组为超重腿组，修割时将腿爪从腕关节处切除，修整后腿重8.5kg以上，皮下脂肪厚度不限。所有原料腿在加工腌制之前处于冻结状态（-23℃以下）。1.2试验设备AQUALAB水分活度测定仪：美国DECAGON公司；JYL-350型九阳料理机：山东九阳小家电有限公司（粉碎时用一字刀头）。1.3测试方法1.3.1摩盐渍、，预煮、制备试验火腿是在浙江金华双汇食品有限公司按照现代化工艺进行加工，其主要生产过程为：原料腿解冻→挤血→盐渍（2.5～4.0℃，RH80%～90%，7d）→机械按摩→盐渍（2.5～4.0℃，RH80%～90%，7d）→预洗→整形→预腌（3.0～5.0℃，RH75%～90%，14d）→腌制（3.0～5.0℃，RH70%～80%，28d）→高压洗腿→程序风干（17.0～24.0℃，RH70%，7d）→成熟1(24.0～28.0℃，RH65%～75%，28d）→成熟2(32.0～34.0℃，RH70%～80%，28d）→成熟3(36.0～38.0℃，RH65%～75%，7d）→后熟（自然室温条件，30d）→成品。1.3.2不同腌制用盐量对模拟小鼠小鼠骨肉注质的影响各处理组全部在统一试验条件下进行，用盐量由火腿师根据经验掌握，但要求G1组采用高用盐量，通过与G5组比较研究腌制用盐量对火腿肌肉水分活度变化的影响；G2、G3、G4、G5组采用偏低用盐量，目的是考察原料腿重、皮下脂肪厚度对火腿肌肉水分活度变化的影响。G1～G5组最终用盐量实测值占修割后原料腿重的百分比分别为：10.67%、9.04%、10.17%、11.07%和9.49%。1.3.3材料的配制与测试分别于鲜腿、预腌结束、腌制结束、风干中期、风干结束、成熟前期、成熟中期、成熟结束和后熟结束9个工艺点取样，每次每个处理随机抽取5只腿，取浅层肌肉和深层股二头肌为测试样品。样品编号后，置于-40℃冰柜中保存待测。1.3.4水分活度的测定按照AQUALAB水分活度测定仪使用说明要求，开机后预热30min，用0.950和0.800及0.750的标准液对仪器进行校准。然后将样品绞碎，取样2g左右装入样品杯中，表面铺平后不超过样品杯容积的2/3，平衡一定时间使样品温度与样品量度室温度差距<2℃，然后测量并记录数据。1.3.5统计分析用SPSS10.0软件的方差分析程序对所有数据进行方差分析，并采用邓肯氏新复极差法进行组间均值多重比较。2结果与分析2.1成熟阶段：10.25—肌肉部位对水分活度的影响各原料组火腿不同部位肌肉水分活度在加工过程中的变化测定结果如表所示。由表可见，火腿肌肉水分活度随加工进程呈现规律性下降趋势，深层（股二头肌）和浅层肌肉水分活度都有两个快速下降和平缓下降过程。股二头肌在腌制结束之前各组均连续快速下降（P<0.05），风干期间下降速度变慢，其中前4d下降不明显（P>0.05），风干结束时才表现出风干过程对水分活度的影响（P<0.05）；成熟期间，前两个阶段水分活度再次快速下降（P<0.05），第1、2、4组在成熟3变化不大（P>0.05），后熟期间下降明显（P<0.05），而第3、5组则在成熟3继续下降，后熟期间不再有显著变化（P>0.05）。与股二头肌相比，火腿浅层肌肉水分活度主要在预腌期间快速下降（P<0.05），第2、3组腌制期间也有明显下降（P<0.05），风干前期变化都不大（P>0.05），风干后期下降较明显（P<0.05），然后在成熟前两个阶段再次快速下降（P<0.05），最后成熟阶段只有第5组下降，但其在后熟阶段不再变化，而其它组在成熟3变化不大（P>0.05），而后熟期间有显著下降（P<0.05）。2.2原料．肌肉水分活度由表可见，加工前各组原料及不同部位肌肉水分活度基本相同（P>0.05）。经过盐渍、预腌后，水分活度开始出现明显差异。预腌结束时，各组火腿浅层肌肉水分活度比盐渍前都有较大幅度下降（P<0.05），但不同原料之间没有显著差异（P>0.05）；处于深层的股二头肌的水分活度也有明显下降（P<0.05），虽然下降幅度比浅层肌肉小，但各组之间差异明显（P<0.05）。原料腿重量较大的第4组和皮下脂肪较厚的第2组股二头肌水分活度最高（P<0.05），两组之间没有差异（P>0.05）；其次是第1组和第5组，第3组最低。盐渍阶段火腿肌肉表面被食盐覆盖2周，浅层肌肉已经渗入大量食盐，这些食盐在预腌及以后加工阶段不断渗入肌肉深层，但在预腌阶段主要分布于浅层，各种原料腿的浅层肌肉中都含有高浓度的食盐，使水分活度迅速下降，而各组之间差异不明显。在食盐向肌肉内部渗透过程中，深层肌肉的食盐含量取决于肌肉的厚度和食盐渗透的速度。第4组原料腿肌肉最厚，食盐渗透到深层需要时间相对较长，预腌结束时渗入股二头肌的食盐可能不足，因此其水分活度最高。第2组原料腿皮下脂肪较厚，属于脂肪含量较高的原料类型，可能由于脂肪不利于食盐和水分的相互渗透，造成股二头肌食盐含量不足，水分活度也很高。第1组和第5组均为标准原料腿，虽然盐渍时食盐用量不同，但在预腌结束时股二头肌水分活度差异并不显著。第3组原料腿重量介于第4组和第5组之间，但其股二头肌水分活度低于第1组，而与第5组没有差异，这可能与本组原料腿个体差异较大有关。采样时发现，重量符合第3组试验要求的原料腿差异较大，一部分肌间脂肪含量明显偏少（大理石花纹不明显），盐渍和预腌期间食盐渗透速度较快，可能导致水分活度超常速下降。由表可以看出，该组水分活度数据标准差较大，说明该原料腿个体差异较大。腌制结束时，各组火腿深层肌肉水分活度都有较大幅度下降（P<0.05），而浅层肌肉水分活度变化不一致。第3、4组浅层水分活度最高，可能因这两组火腿肌肉较厚，食盐大量向肌肉深层转移，同时肌肉深层水分大量外迁，使浅层食盐含量相对较低，导致水分活度偏高。第1、2、5组原料腿重量相似，但第1组浅层水分活度最低，第5组高于第1组，而与其它组之间无显著差异（P>0.05），证明增加食盐用量能够增强肌肉的腌制脱水作用；第2组浅层肌肉水分活度腌制前后下降幅度最大，腌制结束时与第1、5组差异不明显（P>0.05），说明腌制过程对于脂肪含量较高原料腿的作用更为重要。西班牙的伊比利亚火腿（Iberianham）以肌内脂肪含量高而著称，其腌制过程长达3个月，印证了上述结果。该阶段结束时深层肌肉水分活度仍然较高（0.939～0.954），其中第3、4组深层肌肉水分活度最高（P<0.05），第1组最低（P<0.05），而第2、5组之间没有显著差异（P>0.05），说明原料腿过大时可能需要更长的腌制时间才能达到标准原料腿加工水平，而皮下脂肪较厚的原料腿在同等腌制条件下则可以达到低盐腌制的标准原料腿的水平。盐渍、预腌和腌制过程的目的是为了使食盐尽快渗入肌肉内部，腌出多余水分和血水，降低肌肉水分活度，抑制微生物生长。腌制不足，可能会影响火腿成熟过程的微生物安全性和火腿正常产香。上述结果表明，原料腿较大时，可能需要延长腌制过程才能确保火腿的加工品质，因此，在现代化金华火腿加工中需要重视原料腿的标准化。在风干阶段，火腿肌肉水分活度进一步下降，并不断相互接近。至风干中期，除原料腿重量最大的第4组火腿肌肉水分活度明显偏高外（P<0.05），其它4组浅层肌肉水分活度已经没有显著差异（P>0.05），而深层肌肉水分活度第5组达到第1组水平（P>0.05），第3组达到第2组水平（P>0.05）；风干结束时，第1、2组浅层肌肉水分活度最低（P<0.05），第3、5组接近（P>0.05），而深层肌肉水分活度只有第1组低于第3、4组（P>0.05），其它组之间无显著差异（P>0.05）。风干阶段是成熟的准备阶段，在火腿成熟开始之前，火腿浅层肌肉水分活度理论上要降至0.900以下才能保证成熟过程中不会因细菌生长而出现变质现象。由表可见，除第4组外，风干过程使肌肉水分活度降到了预期目标。至成熟开始，各原料组火腿肌肉水分活度基本趋于稳定，并呈现出相似的变化规律。由表可见，进入成熟后各部位肌肉水分活度继续下降，原料的影响基本确定，呈现出原料重量决定火腿最终肌肉水分活度的规律。即不论深层还是浅层肌肉，第4组水分活度始终最高，其次为第3组，并且两组间差异显著（P<0.05），而其它3组则因腌制食盐用量或原料皮下脂肪厚度不同，肌肉水分活度变化也有一些差异。第1、2组浅层肌肉水分活度从腌制结束时趋于一致（P>0.05），并且两者直到成熟3结束始终保持相同的变化规律。成熟1结束时第5组肌肉水分活度最低（P<0.05），这可能是由于其腌制用盐较少，肌肉中食盐含量偏低，对肌肉水分的束缚能力较弱，成熟期间在较高温度下水分快速散失，肌肉水分活度迅速下降。随着水分的不断散失，肌肉中食盐含量升高，对水分的束缚力增强，这种动态变化现象导致各组间水分活度的顺序时有变化。成熟2结束时，第1、2组浅层肌肉水分活度降至第5组水平（P>0.05），但成熟3结束时第5组再次低于第1、2组。后熟结束时，第1组进一步降低至第5组水平，而第2组则可能由于脂肪对水分迁移的抑制作用，此时水分活度高于第1、5组。在成熟和后熟阶段，各组深层肌肉水分活度可能基本表现出与浅层肌肉相同的变化规律，除成熟1结束时第2组略高于第5组外（P<0.05），其它阶段与浅层肌肉的顺序及变化规律完全相同。这也表明，至成熟开始，各原料组火腿肌肉水分活度基本趋于稳定，并呈现出相似的变化规律。研究结果表明，原料腿重量是影响肌肉水分活度变化的主要原料因素。传统加工经验指出，“大腿腌不咸，小腿腌不淡”。尽管第4组和第3组腌制用盐量很高，但由于腌制时间没有延长，加工后期肌肉水分活度仍然很高，证实了传统经验。2.3不同加工阶段的肌肉水分活度表中第1组和第5组原料相同而腌制用盐量不同，结果体现了腌制用盐量对水分活度的影响。由表可见，在通常腌制用盐量范围内，盐渍和预腌阶段食盐可能主要分布在浅层肌肉，浅层肌肉水分活度迅速下降而深层肌肉水分活度下降相对较缓，表现不出用盐量高低对肌肉水分活度的影响；腌制结束时，第5组浅层肌肉水分活度高于第1组（P<0.05），这种状态一直持续到风干结束，说明随着食盐的不断内迁和水分的外移，腌制食盐用量较低的火腿表层肌肉食盐含量开始相对下降，导致水分活度偏低。然而，随着食盐的均匀分布，低盐火腿相对较低的食盐含量对水分散失的束缚力下降，水分散失速度上升，在一定加工阶段反而会使肌肉水分活度降得更低。由表可见，加工至成熟1结束后，低盐组浅层肌肉水分活度一直低于高盐组，并在成熟1、3结束时差异显著（P<0.05），但后熟结束时两者基本相同（P>0.05）。与浅层肌肉不同，深层肌肉水分活度变化是一个渐变过程，在成熟开始之前，用盐量对深层肌肉水分活度影响不大，但从成熟1结束时起，肌肉水分活度变化过程与浅层肌肉相同，低盐组水分活度明显低于高盐组（P<0.05），至后熟结束时再次趋同（P>0.05）。2.4不同成熟时间的肌肉水分活度加工前肌肉各部位的水分活度都基本相同（表），盐渍开始后食盐不断渗入而肌肉水分不断外移，由肌肉浅层到深层食盐含量呈梯度下降，而水分梯度升高，因此肌肉水分活度由外向内呈梯度升高的状态。随着食盐和水分在肌肉中相向迁移，火腿各部位食盐和水分含量会达到相对均衡，但由于火腿表面呈开放状态，水分不断散失，肌肉深层水分含量始终略高于浅层，而食盐向高水分区域迁移的特点最终使肌肉深层食盐含量高于浅层（未发表资料），这种食盐和水分的相互迁移现象最终导致火腿各部位肌肉水分活度趋同，但原料腿大小、脂肪含量和加工工艺参数会影响其水分活度达到一致的时间。由表可见，从盐渍工艺开始到成熟1结束，各组火腿的浅层肌肉水分活度均显著低于深层肌肉（P<0.01），进入成熟2以后，原料和加工的影响开始显示出来。第1组最终各部位水分活度都最低，但由于腌制食盐用量较大，外层肌肉食盐含量可能一直保持较高水平，至加工结束，外层肌肉水分活度始终偏低（P<0.05），而原料与第1组相同的第5组因腌制食盐用量较少，成熟3结束时内外层水分活度已达到同一水平（P>0.05）。与这两组原料重量接近的第2组，虽然用盐量最低（9.04%），但可能由于其脂肪对食盐和水分迁移的抑制作用，最终内外水分活度均高于第1组和第5组，并且未达到一致状态（P<0.05）。第3组原料腿相对较大，在相同条件下需要较长时间才能达到内外层水分活度一致，成熟结束时内外水分活度仍存在极显著差异（P<0.01）。第4组原料腿最重，厚实的肌肉层应该需要更长时间才能达到水分活度平衡，但表中显示，在后熟结束时其内外层肌肉水分活度处于同一水平（P>0.05）。这可能因深层肌肉水分含量较高，造成食盐大量内移所致。第4组最终水分活度仍然很高的现象正好说明了上述推断。由于第4组肌肉水分活度较高，在存放过程中可能还发生变化，并导致风味和品质的变化，因此，其贮藏性能可能较差。由表可见，贮藏性能最好的可能为第5组火腿，虽然第1、2组火腿肌肉水分活度未达到平稳状态，但由于水分活度较低，仍具有较好的贮藏性能，而第3、4组火腿则可能都存在贮藏性能差的问题。2.5不同成熟条件对火炬深层肌肉水分活度的影响各组火腿浅层肌肉水分活度变化过程如图1所示。第1、5组火腿浅层肌肉水分活度首先达到0.90以下，并在风干工艺结束前迅速降至0.88以下，这两组火腿成熟过程十分安全；第2、3组浅层肌肉水分活度在风干结束前降至0.90以下，并在成熟1结束前进一步降至0.88以下，该两组火腿在成熟过程中也不会有大量细菌繁殖，微生物安全性也很好；而第4组开始成熟时浅层肌肉水分活度高于0.90，分别于成熟1结束前和成熟2中期降至0.90和0.88以下，该组火腿的微生物安全性不够，如果成熟条件控制不当，成熟前期可能会因微生物生长而出现发黏现象。第1、2、5组火腿成熟期表现很正常，火腿表面没有发黏现象，霉菌生长也很少，而第3、4组火腿成熟期间均有明显霉菌生长，因车间相对湿度较低（60%～75%），没有出现发黏现象。各试验组火腿深层肌肉水分活度变化过程如图2所示。图2显示，第1、2、5组火腿深层肌肉水分活度于成熟1结束前降至0.90以下，并于成熟2前半程下降至0.88以下；第3组于成熟2期间先后降至0.90和0.88以下，而第4组于成熟2期间降至0.90以下，后熟结束前也降至0.88以下。火腿深层不易浸入微生物，而且因环境缺氧，正常情况下不易出现微生物腐败现象，如果后熟结束之前水分活度能够降至0.88以下，贮藏过程中通常不会出现变质现象。试验火腿经过1年的常温贮藏试验没有发生变质现象也证实了上述观点。3讨论3.1不同成熟时间的聚合式管理各加工过程对肌肉水分活度的影响取决于加工条件（主要是温湿度）、肌肉水分和食盐含量及分布、加工持续时间等多种因素。盐渍、预腌和腌制阶段，食盐不断由浅层肌肉渗入深层，而水分由肌肉深层不断向食盐含量较高的浅层区域运动，并不断形成盐卤流失于火腿表面，使肌肉水分活度持续快速下降，并由表及里形成由低到高的水分活度梯度。该阶段浅层肌肉水分活度下降很快，在预腌结束时基本达到一种平衡态，而深层肌肉则持续下降，直到腌制结束。风干期间，由于火腿温度突然升高（由2～4℃升到16℃以上），食盐和水分运动加速。风干前期火腿表面高浓度食盐的持水作用，暂时抑制了水分的散失，而火腿内部食盐和水分的相对运动需要一定时间才能体现出对水分活度的影响，因此，直至风干结束，肌肉各部位水分活度才有所下降。成熟过程是金华火腿风味形成的关键时期，火腿不断失水并达到微生物安全的水分活度。在大量研究传统金华火腿风味形成规律的基础上[13,14,15,16,17,18,19,20,21]，将现代化工艺的成熟过程分为3个阶段，即风味前体物形成和积累阶段（成熟1）、氨基酸和风味物质形成阶段（成熟2）、强化美拉德反应促进风味形成阶段（成熟3），而后熟过程为火腿的陈化生香与稳定阶段。成熟期间车间温度进一步升高（由24℃分3个阶段逐步升至38℃），而湿度一直较低（相对湿度65%～75%）。在肌肉水分含量仍然很高的情况下，成熟1和成熟2阶段水分活度再次快速下降；而成熟3阶段可能因肌肉水分含量下降，运动和散失速度减慢，并且该阶段持续时间仅为前两个阶段的1/4，因此，成熟3阶段多数火腿肌肉水分活度下降并不明显；后熟期间虽然温度不高（自然室温条件），但因时间较长（30d），仍使多数火腿的肌肉水分活度有显著下降。3.2微生物繁殖问题在金华火腿传统加工工艺中，受自然气候和天气变化的影响，防止微生物引起的火腿腐败变臭是火腿师傅的重要工作之一，腌制的主要目的是防止微生物繁殖，并为后续的火腿生香创造条件，因此腌制技术最为关键。在现代化工艺中，虽然采用了低温腌制（包括盐渍、