牛肉干是我国传统肉干制品,由于其口感独特,易于贮藏,深受消费者喜爱。由于牛肉本身纤维较粗及干燥工艺较为落后,导致牛肉干产品品质较差。因此,本研究采用木瓜蛋白酶作为嫩化剂,提高牛肉干嫩度,并采用微波-热风耦合干燥工艺,解决其传统干燥工艺导致的表面硬化的问题,同时对微波-热风耦合干燥牛肉动力学进行研究,以期达到对牛肉干干燥过程中的水分变化进行实时预测与控制。主要研究结果如下:1、研究木瓜蛋白酶对牛肉嫩化的最佳工艺。通过测定剪切力、羟脯氨酸含量和肌原纤维小片化指数(MFI)等指标探究木瓜蛋白酶浓度、处理时间与处理温度对牛肉嫩度的影响,并采用响应面法对木瓜蛋白酶嫩化牛肉工艺进行优化,确定了其最佳嫩化工艺为:木瓜蛋白酶浓度16 mg/kg,处理时间60 min,处理温度55℃;在此条件下的牛肉剪切力为42.5 N,与预测值42.8 N十分接近,偏差为0.71%,说明该响应面回归模型下确定的牛肉嫩化工艺对实际生产具有指导意义。扫描电镜观察结果表明,木瓜蛋白酶对牛肉结缔组织和肌纤维具有明显溶解作用,可有效提高牛肉嫩度。2、采用单因素与响应面设计试验,结合模糊数学感官评价法对牛肉干微波-热风耦合干燥工艺优化。基于感官评价,对微波-热风耦合干燥牛肉干的感官品质进行权重分析,得到权重集X={色泽,气味,滋味,组织状态}={0.16,0.20,0.33,0.31},建立回归模型得到微波-热风耦合干燥牛肉干工艺最佳工艺条件为:热风温度75℃,干燥时间5 min,微波功率250 W,在此条件下得到牛肉干产品感官评分为8.33,与预测值8.23偏差为1.22%,说明模糊数学评价与响应面结合可指导微波-热风耦合干燥牛肉干实际生产。3、在牛肉干微波-热风耦合干燥工艺优化结果的基础上,对耦合干燥牛肉过程中微波功率、热风温度和牛肉切片厚度对牛肉干燥特性的影响进行研究,并建立干燥动力学模型。结果表明:在干燥过程中水分系数降低速率均呈现先降低后升高的趋势;选取Lewis、Henderson and Pabis和Page模型对耦合干燥过程中干燥曲线进行拟合,Page模型的校正系数显著高于其他两种模型,且标准差最小。选取Page模型对微波-热风耦合干燥牛肉过程进行拟合,确定了其动力学模型:水分系数(MR)=exp[-exp(-6.642+0.007P+0.029T-14.231L)*t1.971];在相同试验条件下(微波功率250W,热风温度75℃,切片厚度15mm)Page模型与试验值拟合度较好,说明Page模型更适合描述牛肉微波-热风耦合干燥过程中水分变化规律。本研究可为微波-热风耦合干燥牛肉干过程中产品水分含量的控制提供理论依据。4、将不同干燥工艺得到的牛肉干产品水分含量控制在同一水平(45.62%±0.34),综合对比分析不同干燥工艺牛肉干产品间品质差异。结果表明:微波-热风耦合干燥牛肉干的色泽、质构特性显著优于其他干燥组(P<0.05);微波干燥和微波-热风耦合干燥牛肉干剪切力和体积收缩程度显著低于热风干燥(P<0.05);热风干燥对牛肉内部肌纤维结构保存较好,微波干燥对牛肉内部肌纤维结构损伤较大,热风-热风耦合干燥可明显改善微波干燥造成的肌纤维结构损伤,且在微波的作用下可显著提高不易流动水T2弛豫时间,增强其流动性;微波干燥和热风干燥中原有风味物质损失较大,但微波干燥可赋予产品较好的烤香味,微波-热风耦合干燥在保存原有风味物质的同时可赋予产品较好的烤香味。因此,微波-热风耦合干燥牛肉干工艺对提高牛肉干整体品质具有重要意义。