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在传统酱卤牛肉生产过程中,腌制处理是酱卤牛肉加工的重要步骤,传统浸泡腌制处理一般需要1至2天,其低渗透效率仍然是目前大多数企业亟需解决的重要问题。另外在腌制过程中若腐败和致病性微生物的生长未得到有效控制,会对最终产品的安全性产生不利影响。研究发现,超声波辅助加工技术可提高腌制速率,改善肉品保水性和嫩度,同时对微生物也有灭活效果。因此将超声波技术应用于酱卤牛肉腌制加工环节,对于提高酱卤牛肉生产效率,缩短加工时间,提升产品品质和安全性具有重要应用潜力和价值。本论文系统研究了超声波强度与盐浓度对NaCl和水分扩散系数的影响,完善超声波辅助腌制传质动力学。探讨了不同超声波强度对牛肉食用品质和营养价值的影响。在此研究基础上,研究了超声波处理对肌原纤维蛋白降解、结构和氧化修饰的影响。在微生物安全方面,本研究以牛肉中常见的致病菌和腐败菌大肠杆菌0157:H7和蜡样芽孢杆菌为研究对象,分析了超声波处理对腌制液中活菌数及微生物群体变化规律的影响,建立超声波辅助腌制Weibull冷杀菌模型,另外对超声波腌制处理后牛肉中微生物数量进行了测定。本研究为超声波辅助腌制技术在牛肉腌制过程中的应用提供了理论依据。主要研究结果分述如下:1.超声波辅助腺制传质动力学分析本研究首先采用热量法测定了超声波仪器在不同功率下的超声波强度,结果表明,超声波功率150、200、250、300 W对应的超声波强度分别为2.39、6.23、11.32、20.96 W cm-2。在此研究基础上,研究了超声波强度和腌制液盐浓度对牛肉NaCl和水分含量的影响,结果表明与静止腌制相比,提高超声波强度和盐浓度可显著提高牛肉中NaCl及水分含量,将腌制时间缩短20%,腌制液NaCl使用量减少15～20%,此外超声波强度在2.39～20.96 W cm-2之间时,样品中含盐量或水分含量与超声波强度呈正相关。在上述研究结果的基础上,采用Fick第二定律建立了超声波强度及施腌制液盐浓度条件下的扩散数学模型。可准确地计算出不同处理时间时牛肉中的NaCl及水分含量,与实际测定结果较为接近,此外各超声波强度及盐浓度条件下的决定系数%VAR均大于95%,因此所建立的Fick第二定律扩散模型可准确地描述超声波处理过程中物料在肉中的扩散规律,可用于实际生产中肉中NaCl含量的预测。另一方面,在同一腌制液盐浓度下,超声波强度与物料扩散系数间存在指数函数关系,相关系数均大于0.98,可用于计算其它超声波强度下牛肉中NaCl及水分的扩散系数。与所采用的Fick第二定律模型结合使用可计算不同超声波强度时的牛肉中NaCl及水分含量,具有更广泛的应用范围。本研究综合分析了超声波强度与腌制液盐浓度对物料扩散系数的影响,结果表明提高超声波强度更有利于NaCl和水分的扩散,而盐浓度因素影响相对较小。2.超声波辅助腌制对牛肉品质的影响本章从食用品质和营养品质两方面来探讨超声波辅助腌制处理对牛肉品质的影响。前述研究分析可知,超声波强度对物料传质速率影响较大,快速增加的NaCl和水分可影响牛肉的品质。结果表明,超声波辅助腌制处理可提高牛肉的嫩度,改善牛肉的质构特性;提高牛肉的保水性,降低牛肉在后续蒸煮过程中的蒸煮损失,有利于提高酱卤牛肉产品的食用品质。透射电镜观察表明,随超声波强度和处理时间的延长,牛肉肌原纤维间空隙逐渐增大,Z-线和M-线逐渐断裂、消失,表明超声波腌制处理对肌原纤维结构产生影响,有利于肉品质的改善。肉色方面,超声波腌制处理可提高牛肉的亮度值(L*);在较短的超声波处理时间时,超声波辅助腌制处理可提高牛肉的红度值(a*),然而较长时间的超声波处理会导致牛肉红度值的下降。此外,超声波辅助腌制处理会促进必需氨基酸和不饱和脂肪酸的损失。3.超声波辅助俺制对牛肉肌原纤维蛋白降解和结构的影响透射电镜观察结果表明,超声波辅助腌制处理可引起肌原纤维结构的改变,因此本章在前述研究基础上,继续分析超声波处理对肌原纤维蛋白降解的影响。结果表明,超声波辅助腌制处理可提高牛肉肌纤维碎片化程度,促进Desmin和Troponin-T蛋白的降解,从而有助于提高牛肉的嫩度和保水性。LF-NMR分析表明,超声波辅助腌制处理对肌原纤维T2b值无显著影响,但会降低结合水(P2b)的比例,表明超声波处理可能对肌原纤维蛋白结构产生影响。另外,超声波处理可显著影响不易流动水的流动性(T21),提高不易流动水(P21)的比例,从而有利于牛肉保水性的改善。在对肌原纤维蛋白结构影响方面,超声波辅助腌制处理可提高其表面疏水性,降低其α-螺旋含量的同时提高β-折叠相对含量。4.超声波辅助腌制对牛肉肌原纤维蛋白氧化修饰的影响为分析超声波处理的氧化效应,本章首先测定了超声波辅助腌制过程中过氧化氢的生成量,结果表明,超声波处理会导致腌制液的氧化水平的提高,提高超声波强度和延长处理时间可显著增加腌制液中过氧化氢含量(P<0.05)。由牛肉TBARS测定结果可知,超声波处理可提高牛肉脂肪氧化的程度,解释了前述不饱和脂肪酸在超声波处理后含量下降的结果。对肌原纤维蛋白氧化分析表明,超声波辅助腌制处理可促进肌原纤维蛋白羰基含量的上升和总巯基含量的下降,从而增大蛋白质的氧化程度。但游离巯基含量却随超声波强度的增大及处理时间的延长而上升,表明超声波处理在引起蛋白质氧化的同时也可促进蛋白质结构的改变。另外由非还原性SDS-PAGE电泳结合Nano LC-ESI-MS/MS分析可知,蛋白质聚合物含量随超声波强度增大而升高,其聚合物主要由MHC蛋白以二硫键共价交联形式聚合而成,从而进一步证明了超声波处理对肌原纤维蛋白的氧化作用。5.超声波辅助腌制微生物冷杀菌模型的建立及应用可行性分析本研究分析了超声波强度对腌制液和牛肉中大肠杆菌O157:H7和蜡样芽孢杆菌活菌数的影响,结果表明,对于大肠杆菌O157:H7,超声波处理与静止腌制处理均可显著降低其在腌制液中的活菌数(P<0.05);对于蜡样芽孢杆菌,当超声波强度大于6.23 W cm-2时才可起到灭活细胞的效果。对牛肉中活菌数分析表明,静止腌制与低强度超声波处理有利于大肠杆菌0157:H7和蜡样芽孢杆菌向牛肉中的渗透,在较高超声波强度处理时,短时间处理会提高牛肉中微生物数量,较长时间处理时会降低牛肉中的活菌数。此外本研究对超声波处理后腌制液中大肠杆菌0157:H7和蜡样芽孢杆菌建立了 Weibull频率分布模型,该模型具有较好的拟合度,能够准确模拟和预测超声波处理过程中微生物的变化规律和活菌数。由腌制液中大肠杆菌0157:H7和蜡样芽孢杆菌菌体纳米粒径分布测定结果可知,超声波处理后在低纳米范围内出现峰,主峰峰面积下降且向低纳米范围(50～200 nm)移动。另外细胞荧光染色结果表明超声波处理可破坏微生物菌体细胞膜完整性,同时随超声波强度增大及处理时间延长,微生物群体中细胞膜破坏的菌体数逐渐上升,表明超声波处理可破坏细胞膜完整性并导致菌体碎片的产生,从而证明超声波处理对微生物的杀灭作用。