长时间低温烹饪牛肉： 关于牛肉感官属性的三种时间-温度特性外文翻译资料

 2022-08-06 09:41:00

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长时间低温烹饪牛肉：

关于牛肉感官属性的三种时间-温度特性

背景

厨师对肉制品进行长时间的低温烹饪，可以获得想要的烹饪效果，在这种烹饪方式中，时间和温度是控制烹饪效果的两个独立参数。从科学的角度来看，不同的烹饪时间、温度以及烹饪过程中的性质变化会导致肉制品的感官特性发生改变。

结果

牛肉在不同的烹饪时间以及不同的烹饪温度组合下表现出的感官特性归结为三种，通过广义变量乘法分析方法（GEMANOVA），我们可以将肉类的十八个感官描述符根据这三种特性分为三组：A 组描述符：受时间和温度影响方向一致；B 组描述符：受温度和时间影响方向相反；C 组描述符：受温度和时间影响方向相同，但是受时间影响程度较小。

结论

三组描述符的物理性质和化学性质取决于他们对时间和温度的反应。A 组描述符是动力学特性，以香气描述符，风味描述符以及多汁性描述符为主；B 组描述符也是动力学特性，以质地描述符为主（比如嫩度）；C 组描述符是热力学特性，以色泽描述符为主。结果表明，在长时间低温烹调中，这三组不同的描述符导致了牛肉感官特性的差异。

关键词：GEMANOVA，真空低温烹饪，LTLT，感官特性，肉，低温处理，牛肉。

背景

作为一种现代化的烹饪方式，长时间的低温烹饪已经广受欢迎，原因之一就是人们可以通过选择合适的烹饪时间和烹饪温度来获得想要的美食。

肉的本身特性（如肉的部位，动物的年龄，老化等）会一定程度上影响肉的感官特性，但是当前研究的重点并不在此，而仅仅在于烹饪本身，因为在烹饪过程中有几个可以改变肉的感官特性的过程。经过热处理后的肉制品，可以使用香气描述符，风味描述符以及质地描述符来形容，比如多汁，嫩度好，有韧性，这一系列描述符所相对应的感官评分定义了肉的“质量感官状态”，这种“质量感官状态” 受到制备技术和参数的影响。温度和时间是长时间的低温烹饪技术的主要影响参数。对肉类进行加热的过程中，感官评分会随着时间和温度的变化而变化，并绘制出“质量感官状态”的评分轨迹，厨师可以通过改变评分轨迹来获得理想的“质量感官状态”。

肉类感官特性的变化背后是分子运动，包括化学运动和物理运动两个部分，需要考虑热力学和动力学两个方面。例如，香气和风味的产生是由于化学反应生成了新的成分，这些成分具有挥发性，因此气味会逐渐变淡。由此看来，化学反应和物理反应会共同决定风味和香气的变化。

关于肉质方面，肉中含有溶解的肌浆蛋白（例如酶和肌红蛋白），负责肌肉功能的纤维以及提供纤维机械强度的结构蛋白，这些蛋白质在加热过程中都会发生变性作用，但是变性温度和变性速率均不相同。烹饪过程中肉的嫩度和韧性的改变一般归因于蛋白质的变性，而长时间的低温烹饪过程中，肉质的嫩化有时也会归因于肉中胶原蛋白的溶解。

我们可以从热力学角度来描述牛肉中蛋白质的变性：每种蛋白质都有其明确的变性温度，在变性温度附近相对较窄的温度区域中，天然蛋白质和变性蛋白质共存，该区域将蛋白质在其天然状态下稳定的温度区域与变性形式下稳定的温度区域分开。因此，在低于变性温度的情况下，即使牛肉经过非常长时间的热处理，也不会发生变性。所以，用变性温度区域之外（之下或之上）的温度来加热牛肉，无论经过多长时间，也永远无法获得牛肉的某些感官特性。因此，在这种热力学情况下，烹饪效果主要与烹饪温度有关，与烹饪时间无关。

除此，我们还可以从动力学角度来描述牛肉中蛋白质的变性，最简单的一种说法是：任何温度下的蛋白质都会自发变性，且变性速率随着温度的改变而改变。在低温状态下，牛肉蛋白变性的几率很小，所以我们一般选择低温来贮藏牛肉；高温状态下，牛肉蛋白变性的几率较大，所以我们一般使用高温来煮制牛肉。

单纯考虑动力学特性时，有一种最简单的情况：随着温度升高，所有分子运动加速至相同的速率。这种情况下，肉类的“感官品质状态”的运动轨迹相同，温度通过影响轨迹变化的速率，从而影响达到所需“感官质量状态”的时间。但是，如果温度对分子运动的速率影响不同，那么“感官质量状态”轨迹则会改变。这表明着烹饪温度的变化可能会改变牛肉的感官特性，而不仅仅是改变变化速率。

当前的研究中，我们使用GEMANOVA分析方法来探索烹饪温度和烹饪时间与牛肉的感官特性之间的关系，GEMANOVA致力于研究主要因素之间的相互作用，通过不断简化最终得出原始变量中重要的影响因素。

此次研究的观点为：牛肉的感官状态是加热过程中分子运动的结果，与时间和温度密切相关。目前尚不清楚两者之间的关系，因此不能直接从分子特性推断出肉的感官特性，反之亦然。通过GEMANOVA研究方法，我们得到了关于牛肉的感官特性（“感官品质状态”）的主要时间-温度特性，并对相关过程的性质进行评估（即热力学，动力学，温度依赖性），概述了如何获得所需的肉感官特性，从而简化了指导实际烹饪所需的知识。此外，它还可以作为长期探索的输入，以识别负责任的和最相关的分子过程，以烹制肉类的感官特性。最相关的过程应显示与所得感官特性相同的时间-温度依赖性。

结果

感官数据的主要组分分析

Mortensen使用当代的长时间低温烹饪技术，将牛肉在56°C，58°C和60°C的条件下分别煮制3、6、9和12 h，然后对其感官特性进行研究。Mortensen选用足够小的肉偏进行分析，以确保在大多数热处理过程中，等温条件普遍存在，从而使热传导的影响降至最低。我们通过使用表一展示的描述符以及对数据进行单变量分析，得出的结果为：根据时间和温度对描述符的定性影响，可以将其分为两组：一组是时间和温度对其影响方向一致的描述符；另一组是时间和温度对其影响相反的描述符。为了进一步研究时间和温度对描述符的定量影响，我们使用PCA分析方法来探究更精确的时间-温度特性。

（表一用于感官分析的描述符）

PCA的分析结果为双组件模型。图一显示了两个组件的评分和载荷图，该模型从两个角度出发，几乎涵盖了牛肉在感官特性上的所有差异。在评分图中，样品的烹饪时间和烹饪温度分别排列在与实验设计相对应的网格中。由于不存在重叠的区域，因此每条时间-温度曲线都代表一组独特的牛肉的感官特性，并且其他任何的时间-温度组合都无法产生与其完全相同的感官特性。

（图1的双组分评分和载荷图）

组件1涵盖了在最低温度下烹饪时间最短的样本和在最高温度下烹饪时间最长的样本之间的数据差异，组分2跨越了两个完全相反的时间-温度的组合，即涵盖了在最低温度下烹饪时间最长的样本和在最高温度下烹饪时间最短的样本之间的数据差异。

图一表明牛肉的风味，粘性和多汁性在时间最短以及温度最低的情况下都处于最高值（56℃下煮制3h），所以最小化的“完全煮制”反而提升了其风味，粘性以及多汁性。最大化的完全煮制（60℃下煮制12h）提升了牛肉表面的色泽，香气，风味，同时风味，粘性以及多汁性都减少了。从第二个维度来说，在最低温度下煮制最长的时间可以改善牛肉的质地（56℃下煮制12h），但是牛肉的耐咀嚼性，咀嚼时间，坚硬度，韧性，弹性和坚硬度都降低了。在最高温度下煮制最短的时间（60℃下煮制3h）可以改善耐咀嚼性，咀嚼时间，坚硬度，韧性，弹性和坚硬度。

PCA载荷图中的数据1表明六类描述符是可以被识别的，在每一类中，时间-温度行为是相似的。

Mortensen对于描述符的分组，是完全根据他们对时间和温度的反应定性分组，和PCA中的维度即维度1中时间和温度对感官特性的影响方向相同的理论保持一致，与A组保持一致。在维度2中，时间和温度对感官特性的影响方向相反，与B组保持一致。但是，PCA介绍了第三种分组，C组，包含了一种有时介于A组和B组之前的时间-温度行为。

（描述符的分组）

GEMANOVA建模-三种时间-温度特性

Mortensen并未在混合模型ANOVA中发现时间和温度之间的相互作用，由此表明时间和温度对牛肉感官特性的影响是独立的，这与通常的化学/物理常识相矛盾，因为提升烹饪温度会缩短烹饪时间。为了渗入研究时间和温度之间可能的相互作用，我们选择使用GEMANOVA建模，因为该分析方法着力研究相互作用效应。

我们按照公式1中描述的方式进行GEMANOVA建模，为了测试各种模型的拟合度，我们将每个描述符的测量值与估计值之间的相关性计算为相关系数R2，结果如表3所示。尝试为整个数据集（ABC组）创建单个GEMA-NOVA模型，但是牛肉的风味描述符，硬度描述符，嫩度描述符，韧性描述符的R2值非常低，整体模型性能非常差，由此得出不存在所有描述符共用的时间-温度行为，这与PCA分析方法得出的结论一致。

（表三：GEMANOVA模型中测量值与估计值之间的相关性）

当数据集被分成AC组和B组时，模型不能很好地描述C组的特性，这证实了第三组描述符具有另一种时间-温度特性。C组模型的改进可以通过AC组的拆分来实现，将组C从组AC中移除，可以提升组A模型中的风味描述符与香味描述符的相互作用，这与PCA中载荷图的描述一致。

根据GEMANOVA模型，牛肉感官特性的时间-温度特性如图二所示。组A：牛肉的感官特性随着时间和温度下降，组B：牛肉的感官特性随着时间下降，随着温度上升，组C：牛肉的感官特性都随着时间和温度上升。因此，组B表明时间和温度对牛肉感官特性的影响方向不一致，但是组A和组C对其影响方向一致。所以，组B的时间-温度特性与组A、组C有明显区别。

图3展示了组ABC关于时间和温度的联合效应曲线，组A表现为三段下降的曲线，56℃为最大值，60℃为最小值，曲线的倾斜程度随着时间的增加变小；组B与组A相反，60℃为最大值，56 ℃为最小值，曲线的倾斜度随着时间的增加变大。组C随着时间变化均匀上升，56℃时最小。60℃最大。组A和组C在时间-温度特性上的趋势相同，但是GEMANOVA模型更加参数化，图三对于这一现象的描述并不直观。

因此，还是GEMANOVA模型对数据整体的描述更好，因为所有的描述符模型关于测量分数和预估分数之间的相互联系的程度更高，这表明用三种模型来描述十八种描述符感官轨迹是很精准的，但是，用两种模型（组AC和组B）对数据的描述性也不错，双组件模型与之前的时间-温度特性数据是一致的，换句话来说，至少存在两种潜在的现象，并且通过应用第三种模型来描述与组A时间-温度行为不同的行为现象可以获得另一种对数据的精确描述。

数据3表明通过对时间和温度的不同组合可以得到同样的影响，这表明当单独考虑每组（A，B或C）的感官描述符时时间和温度在某种程度上来说是可以相互影响的，即相同的“感官质量状态”是可以通过不同的方式获得的。A组时间影响较大，温度影响较小；B组对时间的依赖性更小因此温度的影响相对较大，因此组C对时间的依赖度更低，更受温度的控制。

这是由Mortensen提出的，数据1中的PCA图也很明显。这表明每一种烹饪时间和温度的组合都创造了一种独特的感官特性，即肉的“感官质量状态”，一种通过其他的时间温度的组合不能获得的状态。

为了更加实际的目的，考虑到多汁性，柔软度和色泽，分别来自组A，B，C，我们建议使用最小限度更好操作的描述符来供厨师使用。关于多汁性（组A）和色泽（组C）的定性相似性在数据4中是很明显的，这个数据也清楚地阐明了时间对三种描述符的不同影响：对多汁性的影响最强，对柔软性的影响中等，对色泽的影响最弱。

讨论

美食文章经常会写，煮鸡蛋的过程中，蛋清的变性仅仅受到烹饪温度的影响，烹饪时间无足轻重，这就说明蛋白质的变性仅仅是热力学反应，与此相反，实验证明，变性受到时间和温度的双重影响，也具有动力学特性。因此，我们可以在选择短时高温和长时低温两种不同方式来烹饪。通过时间对所有三组描述符的重大影响可以看出，三组感官描述符组均不受分子现象的控制，且具有真正的热力学性质。进一步分析表明，每个组的感官描述符对时间和温度具有相同的动力学反应，这意味着每组可以通过不同的时间-温度组合来获得相同的“感官质量状态”。

本研究显示存在三种不同的温度动力学响应。这意味着，当温度变化时，三组之间的过程速率变化将不同。因此，当改变烹饪温度时，不仅要达到所需的“感官品质状态”所需的时间会改变，而且还会移动新的“感官品质状态”的轨迹。因此，只能通过一种途径在一个温度下达到特定的“感官质量状态”。

C组的色泽（以及小牛肉的味道和口中的残留物）在某种程度上是自然热力学的，因为对该描述符观察到的时间影响较小，请参见图2。在实际的牛肉烹饪中，通常会监测肉的核心温度，以在达到所需的“感官品质状态”时停止烹饪过程。在没有合适的温度探头的情况下，色泽深浅经常被用作核心温度的指标，并且通常用从“中熟”到“全熟”的流行术语来描述，因此，色泽可以用作完成度和感官特性的指示。但是，由于烹饪时间对A组和B组的描述者有很强的影响，因此色泽不能很好地表明肉的整体感官特性。这种时间效应意味着并不能唯一地赋予肉类的所有其他感官特性，因为它们受热历程（即达到最终温度所花费的时间）的强烈影响，因此还取决于所获得的温度。因此，像“中熟”和“全熟”这样的术语并不能明确定义“感官质量状态”。

将18个描述符的单个行为减少或简化为仅三个描述符组的行为，大大简化了肉类烹饪中基本感官行为的描述，对于潜在的分子现象，在感觉数据中观察到三种截然不同的现象很有趣。

A组的描述符主要描述非结构性属性，例如味道和香气，考虑到描述符的范围，可能会有这种类型的反应，每个都显示出关于温度加速度的相同属性，即相同水平的活化能，有

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