微波对牛肉品质影响情况的分析研究--食品质量与安全本科学位论文.doc

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中国农业大学现代远程教育
毕业论文（设计）

论文题目 微波对牛肉品质影响的分析研究

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7

摘 要
微波食品是应用现代微波技术对食品原料采用科学的配比和组合预先加工成适合微波炉加热或调制，便于食用的食品，即可用微波炉加热烹制的食品。微波加热具有迅速、省时、经济节能、保持食物原有风味和营养成分等诸多优点。随着现代家庭微波炉的普及，人们的生活节奏加快，消费者观念的改变，市场上对于可适用于微波炉加热和烹调的微波预制食品的需求日益增多，需求量也越来越大。因此，如何开发出具有较高品质的牛肉类微波食品具有非常重要的理论和实际意义，这就需要充分了解微波对牛肉营养价值的影响。本文也主要针对微波对牛肉营养价值的影响展开分析研究。
首先，介绍了国内外微波食品研究的进展和微波热处理的利弊，并同时介绍了牛肉在我国的利用现状。
然后，重点分析介绍了微波对食品营养的影响。具体包括以下几个方面：微波对维生素含量的影响；微波对蛋白质含量的影响；微波对脂肪含量的影响；微波对碳水化合物含量的影响；微波对肉色泽的影响。
第三、第四部分分别介绍了牛肉挥发性风味物质和微波处理对食品货架期的影响。
本文是对微波肉类食品的一个基础性介绍研究，主要是介绍分析了微波处理对食品营养价值的影响，这为以后开发微波牛肉类食品提供了一个基本的依据。

关键词 微波食品 牛肉 食品营养
密级：
目 录

摘 要 I
1 前言 1
1.1 国内外微波食品研究进展 1
1.2 微波热处理的利弊 2
1.3 牛肉在我国的利用现状 2
2 微波对食品营养的影响 3
2.1 微波对维生素含量的影响 3
2.2 微波对对蛋白质含量的影响 3
2.3 微波对脂肪含量的影响 3
2.4 微波对碳水化合物含量的影响 3
2.5 微波对肉色泽的影响 3
3 牛肉挥发性风味物质 4
4 微波处理对食品货架期的影响 5
5 结论 6
后 记 7
参考文献 8

1 前言
微波食品是应用现代微波技术对食品原料采用科学的配比和组合预先加工成适合微波炉加热或调制，便于食用的食品，即可用微波炉加热烹制的食品。微波食品是现代食品加工技术的结合，制造的食品及包装都有着适合微波炉加热的特点。微波加热具有迅速、省时、经济节能、保持食物原有风味和营养成分等诸多优点。随着现代家庭微波炉的普及，人们的生活节奏加快，消费者观念的改变，市场上对于可适用于微波炉加热和烹调的微波预制食品的需求日益增多，需求量也越来越大[1]。
1.1 国内外微波食品研究进展
微波食品在食品分类中大致可分为三类，第一类是采用微波灭菌后，可以常温贮存的食品；第二类冷冻或冷藏的制品，食用时只需将食物进行微波解冻或加热；第三类是风味点心类微波食品。自1980后，微波食品在发达国家发展很快，食品种类也比较繁多。日本为亚洲最大的微波食品生产国和消费国，可用微波炉加热的食品在市场上随处可见。
表 11 欧美市场上的常温流通微波食品
食品公司
内容物
容器
容器厂
备注
Hormet公司
肉、肉品、沙拉
Omni
国家制罐公司
高阻绝性杀菌容器
CamPbell公司
鹅、牛肉汤
Omni
国家制罐公司
高阻绝性杀菌容器
Del-Mont公司
番茄酱
Omni
国家制罐公司
高阻绝性杀菌容器
Shippam公司
咖喱鸡
Lampitray
公司
高阻绝性杀菌容器
Cambelsoup公司
汤类
成形容器
公司
高阻绝性杀菌容器
Cambelsoup公司
汤类
成形容器
大陆制罐公司
高阻绝性杀菌容器
Chesebrough公司
糖浆果冻
玻璃容器
公司
塑料隔热充填
台湾市场上有的微波食品有三十多种，其中包括有主食类的炒饭、炒面、烩面、馄饨、春卷、馒头、胡椒牛肉、鸡肉、牛肉面、牛肉汉堡、沙律和葱油饼等。在我国，微波食品的生产几乎是空白，其主要是因为在过去家用微波炉普及率低，对微波食品的需求量了，但是现在随着微波炉普及率的提高，人们对微波食品的需求也上升。现在我国微波食品单一，家用微波炉在只用于加热，专门生产微波食品的厂家几乎没有，有些冷冻食品虽标明可用微波炉加热后食用，但却没认真探究食品在微波下的变化[2]。
微波食品的研究也一样滞后。首先，在开发微波食品时要解决色泽、风味和包装等问题，这就取决于微波加热的特点。现在人们对食品消费已经转变，对食品的要求越来越高，更多考虑到食物的质量、健康、安全和方便，微波食品就可以正好满足这些消费要求。这就给研究带来一定的困难。发达国家微波食品的品种，都是符合大众消费习惯的当地传统食品，所以要发展我国的微波食品首先就要结合我国的消费市场实际情况，考虑饮食结构、习惯、消费特点以及现有消费水平等，将传统的大众喜爱的食品作为重点开发的主攻方向[3]。
表 12 日本市场上的微波食品
食品公司
内容物
容器
备注
House食品公司
鸡菜粥
PP容器
加水后加热
日清食品公司
西式面点
PP容器
加水后加热
House食品公司
饭类、西式点
高阻绝性杀菌容器
调味酱另外包装
可果美公司
饭类、西式点
高阻绝性杀菌容器
另附调味酱
味之素公司
虾肉米饭
CPET或PP容器
冷冻食品
雪印乳业公司
披萨
发热纸容器
冷冻食品
Rockefelled公司
牛肉
CPET容器
冷冻食品
帝国食品公司
咖喱牛肉
PP容器
冷冻食品
1.2 微波热处理的利弊
微波加热和传统加热相比是有着显著差异的。食品放入微波炉中启动微波炉后，炉内充满了2450MHz的具偶极距的分子，因为电场的快速变换就使离子与分子发生线性碰撞摩擦与旋转震荡摩擦而产生热能。物质吸收微波能的作用可以下列方程式表示[4]：

式中：代表单位体积所吸收的热量()，，F代表频率，E电场强度，介电损失。
食品的微波加热称为“内部加热”，其优点有：加热速度快，时间短、所得产品质量高；加热过程具有自动平衡性能；设备操作简单，适应性强，且占地面积小，工作环境良好。微波加热在加工食品的风味上也存在突出的缺陷：微波是食物从内部到表面的直接加热，风味较平淡；快速加热，升温调理时间极短，难以获得其他烹饪方法的调理感；由于食物的初始温度不同，微波炉的升温速度也不同，容易加热不均匀；油炸的食物先经冷藏后再用微波加热，有浸湿现象，失去了油炸中形成的松脆外壳。
1.3 牛肉在我国的利用现状
中国的食用牛大部分为黄牛和乳牛，它们肉质粗糙、口感差，并且目前我国牛肉的深加工水平低，所以提高牛肉品质和开发牛肉类微波产品是我国肉类工业发展的重大问题。就我国的牛肉就其他肉食品而言，牛肉产品的品种少、加工时间长、产品质量低等问题，尤其是肉质不佳、口感差、营养损失多，这些都阻碍了牛肉消费大众化。所以我们首先要改进食品的加工方法，使其简便化、丰富化。其次，牛肉的价值因部位不同而不同，所以在加工牛肉时，我们就要充分利用牛肉的价值以实现牛肉在加工过程中的增值[5][6][7]。
2 微波对食品营养的影响
如何开发出具有较高品质的牛肉类微波食品，就要充分了解微波对牛肉营养价值的影响。
2.1 微波对维生素含量的影响
因为微波加热的时间短且效率高，最大可能的保存了食品中的维生素，尤其对于热敏性维生素，如维生素。等更为有效。而且维生素的保存率又因微波处理时间、食品的内部温度和产品类型不同而不同。研究显示，适合的微波加工能保留大豆中约90%的维生素E，这明显优于其他传统加工方法，但对却具有较强的破坏[8]。
2.2 微波对对蛋白质含量的影响
微波加热对牛乳中蛋白质含量影响不大，对酱油中氨基酸态氮也没有破坏分解作用，而且微波加热还可以提高大豆蛋白的营养价值。但相对于传统得焙烤方法而言，微波焙烤的面包提高了蛋白质的营养价值。但长时间加热蛋白质会引起美拉德反应，造成蛋白质利用率的下降[9][10]。
2.3 微波对脂肪含量的影响
牛乳经微波加热可减缓脂肪的分离现象，这是因为牛乳在电磁波作用下，导致脂肪球变小，但表面积增大，脂肪球比重增加。微波加热较传统加热方式快，受热均匀，所以对油脂的破坏也小一些。另外，适当的微波加热不会影响脂肪酸的营养价值[10]。
2.4 微波对碳水化合物含量的影响
微波环境下，食物中的碳水化合物会发生一系列的变化，比如美拉德反应、糖降解等。微波作用下的美拉德反应产生的挥发性风味物质成分及褐变程度会发生变化。它会因、了和等电解质的加入而增加，并且其中挥发性物质也会因环境PH值的不同而异[11][12]。
2.5 微波对肉色泽的影响
微波加热和传统加热方式是不同的，微波是直接从食物的内部开始加热且加热时间短，对食物表面的色泽产生较弱影响，所以需要对食品表面的色泽进行改善。利用美拉德反应原理，使食品在微波加热中产生理想的褐变。一种方法是在微波食品的表面涂抹较低比热容的涂层，另一种方法就是在食品表面添加氨基酸或添加含氨基酸的调味料，比如还原糖或含羰基化合物；美拉德反应促进剂；PH调节剂等，使其直接发生反应，产生好的褐变效果[13]。
3 牛肉挥发性风味物质
牛肉的风味主要包括滋味和香味两大部分。滋味来源于牛肉中的呈味物质，这些物质又可按照味道的不同分为：甜味、咸味、酸味之苦味和鲜味，其中以鲜味最为重要，其中的谷胺酸钠(MSG)和肌普酸(MP)最主要的鲜味物质，它们即赋予牛肉鲜味又增强牛肉的基本味，所以它们是鲜味剂又是风味增强剂。香味则是主要由于肉类在受热过程中产生了不饱和醛、酮，含硫化合物和一些杂环化合物等一些挥发性物质。目前在肉品食品中已经发现的挥发性物质数量己有上千种，风味物质中含硫化合物呈味的是基本肉香，拨酞化合物呈味的是肉品特有的风味。脂肪烃、芳香烃、直链饱和醇、烷基酮、等含量是有限的，对肉品香味贡献不大，但内脂，不饱和醛，直链硫化物，含硫、氧、氮杂环化合物等物质是决定肉品风味的关键物质被认为是肉的基本风味物质。在牛肉中呈味物质主要来自于硫氨素降解，其它动物的肉品风味形成在基本风味物质形成基础上增加了脂肪氧化产物，并且各种不同，所造成其肉风味也各有差异。
尽管许多的肉类风味物质可以通过加热硫胺素或碳水化合物、胺类与硫化氢的混合物产生，但大多数被鉴定肉类风味化合物还是通过美拉德反应而形成的。Bender(1994)等人在1994年得出结论认为水煮牛肉的水溶性提取物中含有肉类风味的前体物质，并首次对水煮牛肉的水溶性提取物进行了全面的分析。他们认为：这些提取物的褐色形成与肉类风味特征是美拉德反应的结果[14]。
大量研究表明，牛肉的风味前体物质通过加热，发生了一系列的化学反应，生成有一定挥发性和味觉特征的风味物质，赋于牛肉特殊的风味。牛肉风味前体物质在加热过程中也经历了一系列的变化；类脂和脂肪酸的氧化、脱水、脱梭等；还原糖和氨基酸的美拉德反应等，由此产生的挥发性与非挥发性成分再发生相互反应，最终形成风味化合物。
孙建军、周瑞宝(1995)等对牛肉挥发性风味成分进行了研究，研究显示，牛肉在压力水煮45分钟，其香气最佳。试验中使用SDE仪对对照组水煮牛肉、最佳条件下进行抽提，将抽提的香气成分分离成酸性、中性、碱性三部分，对各种类进行气相色谱分析，用气质联用方法对牛肉香气成分进行鉴定，在压力水煮牛肉和烤牛肉香气中分别鉴定出了26和27种化合物。陈国顺(2005)[15]等采用了顶空固相微萃取(HS-PEM)技术，对子午岭野家杂种猪猪肉的进行GC/MS分析其风味物质。研究显示：处理温度为80℃以后，能检测出化合物100多种。张春晖(2004)等采用固相微萃取一气相色谱一质谱联用分析技术对香肠挥发性物质进行了分析和峰面积相对含量测定，结果显示，发酵香肠在成熟前的主要挥发性风味成分为乙酸、丁酮、丙酮等；但是，关微波牛肉风味物质的研究报道较少。
肉类风味物质的检测方法可以分为两个步骤：第一步是制备样品，这包括样品的前处理、风味物质的提取与浓缩。风味物质的制备、抽提方法、优缺点及适用范围详见表3-1(谭斌，2004)[15]。
第二步为样品风味物质的分离、定性、定量分析。分离以GC最为常用，分离效果与色谱柱密切相关。填充柱和毛细管柱都可以用，但后者比前者分离效果好。检测器多为焰光光度(UV)检测器或氢火焰离子(FID)，可以与质谱(MS)连用进行定性分析。目前风味物质的鉴定方法多为为GC-MS联用，这是鉴定风味物质最有效也是最常用的方法。通过分析MS图谱结合GC辅助可鉴定出大多数成分。
表 31 不同处理方法比较
处理方法
检测极限
精确度(%)RSD
费用
耗时
溶剂使用
简单性
吹扫捕集法
Ppb
1-30
高
30min
不需
否
同时蒸馏萃取法
Ppt
3-20
高
2h
不需
否
顶空法
Ppm
-
低
30min
不需
是
溶液萃取法
Ppt
5-50
高
1h
1000nl
是
固液萃取法
Ppt
7-15
中等
30min
1000nl
是
固相萃取法
Ppt
1-12
低
5min
不需
是
4 微波处理对食品货架期的影响
杀菌技术是杀灭食品中自身的、从食品包装中带入的、在加工过程中由工作人员或者食品加工设备以及生产环境中存在的细菌，达到保持食品品质的目的，使食品具有一定的保藏期。目前，我国的灭菌技术可分为：加热灭菌、化学灭菌、辐射灭菌等。食品通常采用的灭菌方式主要有：高温灭菌、巴氏灭菌、辐射灭菌和高压灭菌，这些灭菌方式不仅使用的设备大，处理食品时间长，而且还影响了食品的风味和营养。
微波灭菌技术是近年来使用的一项灭菌技术。它不同于辐射X、Y射线而是一种非电离得辐射。微波与传统的加热方法相比，具有加热时间短、加热均匀和保持食品营养成分和风味等特点。所以微波灭菌技术在食品工业中越来越受到重视。
利用微波加热没有额外的热能损耗，所以它与其他灭菌技术相比节约电能。微波加热是对食品整个进行加热，加热过程在食品内外部同时进行，加热的速度快、受热也比较均匀，同时也不会产生表面过热或内生外焦现象，提高了产品的质量与等级。微波加热技术还改变了传统加热的单一加热效果，微波电磁场能使物料中的细菌死亡或使酶活性钝化，由此便产生了灭菌、杀虫的作用，可实现低温杀菌，安全卫生，能保持食品中的营养成分和风味。微波加热具有良好的选择性，不会产生过热现象；微波本身不产生粉尘和余热，可大大改善工作环境。此外，微波技术的设备结构紧凑，比传统工艺节省空间，而且其工艺流程易于控制，便于实现自动化生产。
关于微波杀菌的机理问题，早在20世纪30年代就发表了很多研究报告。一般都认为微波的杀菌作用主要是由热效应引起的。热效应理论认为，由于微波具有高频特性，因此当它在介质内部起作用时，水、蛋白质和核酸等极性分子受到交变电场的作用会剧烈震荡，相互摩擦产生内热，从而导致温度升高，使微生物体内的蛋白质、核酸等分子结构变性或失活，使菌体受到损害而死亡。有的研究者在做了大量的试验后发现，微波除了有热效应外，还具有某些非热效应。1965年，Olsen等人揭示了微波对镰刀霉芽孢的非热效应。他们指出，微生物在微波场中比其他介质更易受微波的作用，因此提出了微波杀菌机理的非热效应理论。在此基础上，研究人员纷纷提出了不同的解释模型。从生物物理角度来解释微波的非热效应理论较易为大多数人接受，其模型主要包括细胞膜离子通道模型、蛋白质变性模型和生物体的非热效应等。但这些解释仍处在假说阶段，其真正作用机理仍有待进一步探讨[16]。
1995年，Jonke曾就微波加热的安全性做过动物试验，结果发现微波加热和传统加热方式饲喂的小鼠之间并没有显著性的差异。PonneC.(1994)认为传统加热方式和微波加热方式的区别主要是由于产品内部温度和水分含量的不同分布造成的。
微波加热可以杀灭一些腐败菌。HerveA.G(1998)经试验表明说明：微波可以杀灭松软干酪表面的腐败微生物，延长其货架期。利用微波对食品进行灭菌处理效果显著。可以利用微波对肉类食品进行快速的巴氏灭菌处理。在1997年张凤宽等(1997)的试验中用低复合膜真空包装羊肉，贮藏在0士1℃条件下的40天羊肉均未发生变质。贮藏60天后，羊肉有100k发生变质而贮藏90天后则有80%的羊肉变质腐败，所以微波灭菌技术可以有效地保持肉类食品在储藏期的品质。杨性民等(2003)通过试验证明了不同杀菌方式及贮藏时间对微波烤虾品质的影响。结果显示采用辐照杀菌能有效降低烤虾微生物含量[17][18]。
5 结论
目前，从世界范围看，用微波炉加热调理的食物已被广泛接受，在发达国家，己经推出了许多用微波炉加热调理的专用包装食品：以冷冻食品、方便食品为主体的各种主餐、辅餐、零食等。这些食品是经过专业研究和特殊加工的产品。目前，国内对微波炉加热的方便食品的研究正处于起步阶段，微波炉方便食品的生产有待开发。
随着我国人民生活水平越来越高，对牛肉的需求量也越来越大，对牛肉的品质、加工和产品的多样性也提出了更高的要求。所以本文通过牛肉的质地入手，研究经过微波处理以后的牛肉品质变化，一是丰富了牛肉产品的品种；二是使低值牛肉进行了增值；三是对新型食品微波食品的工艺进行了初步研究，为以后进一步的研究做了准备。
首先，介绍了国内外微波食品研究的进展和微波热处理的利弊，并同时介绍了牛肉在我国的利用现状。然后，重点分析介绍了微波对食品营养的影响。具体包括以下几个方面：微波对维生素含量的影响；微波对蛋白质含量的影响；微波对脂肪含量的影响；微波对碳水化合物含量的影响；微波对肉色泽的影响。第三、第四部分分别介绍了牛肉挥发性风味物质和微波处理对食品货架期的影响。
本文是对微波肉类食品的一个基础性介绍研究，主要是介绍分析了微波处理对食品营养价值的影响，这为以后开发微波牛肉类食品提供了一个基本的依据。

后 记
本文的研究，是在老师的指导下进行和完成的。学习时间虽然不长，老师的支持和有效督促，提供的丰富的资料，给予的预见性的指导，以及在最后阶段对论文严谨细致的审阅和修改，使研究的完成有了前提、条件和保障。在进行课题、获取知识的同时，老师们严谨求实、精益求精的治学态度、渊博的知识、敏捷的思维和高尚的人格令我终生受益。
这里，还要特别感谢我的父母，感谢他们长期以来对我的支持与鼓励，以及在生活上无微不至的关心与照顾，是我物质、精神上的强大后援。最后，愿将此文献给所有帮助和关心我的人们。
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