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本文作者：苗敬謝麗胡文娟劉毅李興民戴瑞彤作者單位：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院

歐姆加熱技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)加工技術(shù)，鑒于其加熱均勻、升溫快、機(jī)械損傷小等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，而迅速成為肉品加工工業(yè)的研究焦點(diǎn)。歐姆加熱又名電阻抗加熱，焦耳加熱，直接電阻加熱，是一項(xiàng)直接將處理物料直接通入電路(50Hz或60Hz的低頻交流電)中，利用其中的導(dǎo)電物料的導(dǎo)電特性和導(dǎo)電物料的電阻抗性，使其在電路中阻擋電流的順利通過而使電流做功產(chǎn)熱的加工技術(shù)[3-6]。這種技術(shù)很好的避免了在水浴加熱過程中出現(xiàn)的當(dāng)外表皮已經(jīng)達(dá)到加工溫度時(shí)，內(nèi)部遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)溫度，或者說當(dāng)內(nèi)部到達(dá)加工溫度時(shí)，外部已經(jīng)達(dá)到加熱過熟的狀態(tài)[7-8]，產(chǎn)生類似于青草的不良風(fēng)味。而且，傳統(tǒng)的加熱方式耗時(shí)長(zhǎng)，耗能大，對(duì)于節(jié)能生產(chǎn)很不利。目前為止，該技術(shù)主要應(yīng)用在加工液態(tài)和顆粒流體食品中。但是國(guó)內(nèi)外研究中，對(duì)于保溫時(shí)間對(duì)肉塊品質(zhì)的影響的研究還較少。本實(shí)驗(yàn)研究了不同電場(chǎng)強(qiáng)度(3、6、9V/cm)，不同保溫時(shí)間(7、9、11min)歐姆加熱處理對(duì)肉塊加熱程度值，微生物殺滅效果和質(zhì)構(gòu)的影響，并與改進(jìn)的水浴加熱方式處理的肉塊進(jìn)行了品質(zhì)的比較。

1材料與方法

1.1樣品預(yù)處理

購(gòu)自第5肉聯(lián)廠的豬通脊肉(背最長(zhǎng)肌)，剔除表面可見脂肪和結(jié)締組織，然后修整成規(guī)則的肉塊(3cm×3.5cm×7.5~9.5cm)，亞硝酸鈉(2.5%w/w)和氯化鈉(0.15g/kg)被混合，然后均勻涂布在肉塊的表面，真空包裝后在4℃冰箱中腌制至少24h后使用。

1.2歐姆加熱裝置

實(shí)驗(yàn)采用的是自主設(shè)計(jì)制造的歐姆加熱裝置。本實(shí)驗(yàn)裝置包括3部分：歐姆加熱裝置，變頻電源，加熱裝置。其中，加熱裝置是以丙烯酸為原料的圓柱狀加熱槽(4cm內(nèi)徑，13cm長(zhǎng)度)。變頻電源采用的是沃森變頻電源，可改變電壓和加熱頻率。實(shí)驗(yàn)時(shí)，肉塊被夾在2個(gè)采用不銹鋼304制成的電極中間，但必須確保電極與肉塊接觸緊密，無氣泡。K型熱電偶被用來測(cè)定肉塊的中心溫度。歐姆加熱的保溫過程仍然是在圓柱狀加熱槽內(nèi)完成，電磁繼電器被用來控制這個(gè)保溫的過程。

1.3水浴加熱方式

酒精溫度計(jì)被用來測(cè)定肉塊的中心溫度。肉塊以及酒精溫度計(jì)被一起真空包裝在真空包裝袋中，然后放到恒溫水浴鍋(設(shè)定在82℃)中進(jìn)行加熱。中心溫度達(dá)到72℃以后，繼續(xù)保持2min。在加熱過程中，每隔10s記錄1次溫度。

1.4歐姆加熱方式

腌制后的肉塊被夾在2個(gè)電極之間進(jìn)行不同電場(chǎng)強(qiáng)度(3、6、9V/cm)和不同保溫時(shí)間(7、9、11min)的的歐姆加熱。加熱完成的樣品立即進(jìn)行真空包裝，流水冷卻至室溫待用。加熱過程中每隔10s記錄1次溫度[9]。

1.5微生物殺滅效果

在超凈工作臺(tái)上，用滅菌的手術(shù)刀將冷卻至室溫的肉塊剪碎，取5g放入盛有45mL滅菌生理鹽水的錐形瓶中，震蕩均勻，進(jìn)行梯度稀釋。取適當(dāng)稀釋倍數(shù)的菌懸液倒平板，于37℃條件下培養(yǎng)48h計(jì)數(shù)。

1.6加熱程度值

加熱程度值Cs表示，在加熱殺菌期間食物所受的蒸煮過度和維生素破壞的程度[10]。加熱程度值的計(jì)算參考Mansfield(1962)[11]給出的計(jì)算方法：（略）。

1.7質(zhì)構(gòu)

加熱完成的樣品被切成2cm×2cm×2cm的立方體塊。質(zhì)構(gòu)測(cè)試采用TPA測(cè)試。觸發(fā)點(diǎn)為0.5g，測(cè)試速度為0.9mm/s，壓縮高度為1cm。測(cè)定樣品的硬度，黏性，彈性，膠著性和咀嚼性，進(jìn)行質(zhì)地特征的分析。第一循環(huán)硬度Hardness1為第一壓縮循環(huán)的峰值負(fù)載；黏附性Adhesiveness為膠黏性的程度，以第一壓縮后探頭回撤時(shí)負(fù)峰數(shù)值下的面積來計(jì)算；彈性Springiness為壓縮至目標(biāo)形變量后，樣品可恢復(fù)的程度；膠著性Gumminess用來分離半固體食品以達(dá)到可吞咽狀態(tài)所需的能量，為硬度和內(nèi)聚性的乘積；咀嚼性Chewiness是用來咀嚼1個(gè)固體食物達(dá)到可吞咽狀態(tài)所需的能量，為硬度、內(nèi)聚性和彈性三者的乘積。

1.8統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS15.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±SD進(jìn)行記錄。數(shù)據(jù)分析采用多重比較法。

2結(jié)果與分析

2.1歐姆加熱的加熱殺菌效果

Biss等[12]提出歐姆加熱對(duì)微生物的致死效應(yīng)主要是由于其熱效應(yīng)的影響。然而，也有報(bào)告指出，在歐姆加熱過程中，也同時(shí)存在著機(jī)械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)也對(duì)微生物的致死起到一定的作用。Cho等[13]將在歐姆加熱過程中的熱效應(yīng)排除后，發(fā)現(xiàn)歐姆加熱會(huì)造成微生物的電穿孔，從而致死微生物。Zell等(2010年)對(duì)整塊牛肉進(jìn)行了歐姆加熱殺菌效果的研究，研究發(fā)現(xiàn)使用8.33V/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度將肉塊的中心溫度歐姆加熱至72℃時(shí)，保溫8.5min能夠達(dá)到與水浴加熱滅菌效果相當(dāng)?shù)乃絒14]。在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和保溫時(shí)間對(duì)微生物的殺滅效果進(jìn)行了研究。由圖1以及圖2所顯示的結(jié)果可知，在同一保溫時(shí)間內(nèi)，歐姆加熱的微生物總菌數(shù)隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減少。并且，相較于水浴加熱的微生物總菌數(shù)對(duì)數(shù)值(2.17)，3V/cm處理組對(duì)微生物的滅活效果不能達(dá)到與水浴加熱相當(dāng)?shù)乃?，?、9V/cm都能夠較好的達(dá)到與水浴加熱相當(dāng)甚至更好的殺菌效果。這可能是由于在歐姆加熱過程中，較高電場(chǎng)強(qiáng)度處理組的升溫速度太快，溫度計(jì)探頭反應(yīng)慢于肉塊中心實(shí)際的溫度變化，導(dǎo)致在探頭達(dá)到設(shè)定溫度電磁繼電器斷開后，熱量堆積較多，在后續(xù)的保溫過程當(dāng)中，溫度保持繼續(xù)上升，而造成較好的殺菌效果。在6、9V/cm處理組和水浴處理組之間差異性不顯著(p>0.05)而李媛等曾對(duì)不同脂肪含量(10%，20%，30%)肉糜制品采用不同電場(chǎng)強(qiáng)度(3、6、9V/cm)進(jìn)行歐姆加熱，并就殺滅效果和水浴加熱肉糜制品進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)歐姆加熱處理組的殺滅效果要低于水浴加熱處理組在上升，這一結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所出入，但這主要是由于在其實(shí)驗(yàn)中的保溫時(shí)間太短(5min)，熱量堆積不足，微生物受熱時(shí)間很短，不足以達(dá)到致死的程度，導(dǎo)致該結(jié)果[15]。

2.2加熱程度值

由圖2可知，對(duì)于不同的歐姆加熱處理可以看出，3、6、9V/cm處理組的加熱程度值分別達(dá)到0.73、0.15、0.06，也就是加熱程度值隨所用電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小。且3V/cm處理組的加熱程度值分別是6、9V/cm處理組的4.8和12倍。加熱程度值低，則對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)成分和維生素的破壞就小，因此歐姆加熱在將肉塊加熱到中心溫度72℃的過程中，6、9、3V/cm相比，可以更好的保留肉中的營(yíng)養(yǎng)成分。水浴加熱樣品(1.50)的加熱程度值分別是6、9V/cm的10和25倍，同時(shí)顯示出歐姆加熱的優(yōu)勢(shì)，即便是3V/cm處理組，加熱程度值也只相當(dāng)于水浴加熱的不到50%。同時(shí)，由圖中的加熱速率曲線可以看出，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增大，加熱速率明顯得到加強(qiáng)，顯著縮短了加熱到中心溫度72℃所需的時(shí)間，凸顯了歐姆加熱加熱速度快的優(yōu)點(diǎn)。Zell等[16]對(duì)整雞肉分別進(jìn)行了低溫長(zhǎng)時(shí)和高溫短時(shí)，水浴加熱，發(fā)現(xiàn)3種加熱方式的加熱程度值分別為4.0、5.4、8.5，發(fā)現(xiàn)水浴加熱的加熱程度值也是明顯大于歐姆加熱處理組，和本實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。

2.3質(zhì)構(gòu)

不同保溫時(shí)間，不同電場(chǎng)強(qiáng)度歐姆加熱和水浴加熱對(duì)肉塊質(zhì)構(gòu)值的影響見表3。由表2可知，在同一保溫時(shí)間內(nèi)，樣品的硬度隨著所用電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大。雖然保溫7min的6V/cm比9V/cm處理組的硬度值大，但是在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析下，差異性不顯著(p>0.05)。相比于水浴加熱(5824.7g，除3V/cm，保溫7min外)，歐姆加熱的處理組硬度值最大與之相差-1711.2~994.6g，但總體差異性不顯著(p>0.05)。水浴加熱處理組的彈性顯著高于歐姆加熱處理組(p<0.05)。對(duì)于膠著性與咀嚼性，水浴加熱樣品組與歐姆加熱處理組之間差異不顯著(p>0.05)。在不同的保溫時(shí)間內(nèi)，雖然9min處理組的硬度值較大，但對(duì)于除去3V/cm，保溫11min以及3V/cm，保溫7min處理組而言，差異性不顯著(p>0.05)。在同一保溫時(shí)間內(nèi)，剪切力隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增大而增大。由于剪切力是和肉品的嫩度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的1個(gè)參數(shù)，所以，6V/cm處理組比3V/cm老，而比9V/cm處理組的嫩。保溫7、9min的歐姆加熱處理組和水浴加熱處理組樣品的剪切力之間差異性不顯著(p>0.05)。Zell等(2010)對(duì)整雞肉進(jìn)行了低溫長(zhǎng)時(shí)歐姆加熱和水浴加熱研究，發(fā)現(xiàn)水浴加熱的硬度值(81.9N)要低于低溫短時(shí)歐姆加熱處理組(83.9N)，但是差異性不顯著[16]。這樣的一種變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示的規(guī)律基本相符。

3結(jié)論

使用較高的電場(chǎng)強(qiáng)度，并配合適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間對(duì)肉塊進(jìn)行加熱，能夠起到較好的滅菌效果。所用電場(chǎng)強(qiáng)度越高，加熱速率越快，達(dá)到目標(biāo)中心溫度之前，肉中的維生素等營(yíng)養(yǎng)成分的損失會(huì)越小，越有利于避免加熱過度的問題。不同的電場(chǎng)強(qiáng)度，不同的保溫時(shí)間對(duì)肉塊進(jìn)行歐姆加熱，不會(huì)在質(zhì)構(gòu)(硬度、黏性、彈性、膠著性、咀嚼性)品質(zhì)上造成和水浴加熱制品特別大的差異，從而影響消費(fèi)者的可接受性。同時(shí)由于歐姆加熱較快的加熱速率，能夠?yàn)樯a(chǎn)帶來較高的生產(chǎn)效率，從而為企業(yè)創(chuàng)收。