響應面試驗優化兔肉滾揉腌制工藝

王兆明，賀稚非，2，余 力，黃 瀚，王 珊，徐明悅，李洪軍，2，*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400716）

響應面試驗優化兔肉滾揉腌制工藝

王兆明1，賀稚非1，2，余 力1，黃 瀚1，王 珊1，徐明悅1，李洪軍1，2，*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400716）

在單因素試驗基礎上，研究滾揉里程、液肉百分比、復合磷酸鹽添加量對腌制液吸收百分比和出品率的影響。通過Box-Behnken試驗設計和響應面分析法確定兔肉真空滾揉腌制的最佳工藝。結果表明：兔肉最佳滾揉腌制工藝為滾揉里程351 m、液肉百分比38%、復合磷酸鹽添加量0.37%，在此條件下得到腌制液吸收百分比為31.97%，出品率為98.83%。

兔肉；滾揉腌制；Box-Behnken設計；響應面法

我國是世界兔肉生產大國，據聯合國糧食及農業組織統計［1］，2012年世界兔肉產量為183.3萬 t，我國兔肉產量為73.5萬 t，約占世界兔肉總產量的40.10%。兔肉不僅營養價值高，有“三高三低”的特點，而且保健性能好，《本草綱目》中記載：“兔肉性寒味甘，具有補中益氣，止渴健脾，涼血解熱，利大腸之功效”［2］；兔肉中含有大量的多不飽和脂肪酸、共軛亞油酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、VE和硒等物質，可以為人體提供具有生物活性的化合物，能夠降低n-3/n-6脂肪酸比例，對控制心血管病及其他慢性疾病有重要的作用［3］；Hermida等［4］研究發現高鉀、低鈉的特點使兔肉特別適用于高血壓病人的飲食。伊拉兔又被稱為伊拉配套系肉兔，是2000年從法國引進并推廣的雜交品種，具有生長周期短和出肉率高等特點。目前，我國對伊拉兔的研究主要集中在脂肪酸、蛋白質、糖原以及風味物質上［5-10］，對伊拉兔加工工藝的研究較少。

滾揉腌制是將肉塊置于滾揉機滾筒中，肉塊因滾筒旋轉而受到一定形式的機械力作用，從而達到改善肉品質構、提高嫩度的目的［11］。如若在滾揉過程中輔以真空條件，則成為真空滾揉腌制。在真空滾揉腌制過程中，負壓顯著提高負重，肌纖維內外的壓力差促使肌纖維結構趨于松弛，再輔以翻滾、碰撞和跌落等機械運動，肉塊與肉塊、肉塊與機械之間產生擠壓、摩擦和沖擊等物理性作用力，致使肌纖維強度被削弱甚至發生斷裂，肌纖維之間間隙增大、結合力減小，肌原纖維小片化程度增加，嫩度增加，質構改善。目前我國關于真空滾揉腌制的研究較多［12-16］，但針對兔肉的研究卻鮮有報道。響應面法是數學方法和統計方法的結合產物，用來對響應值受多個變量影響的問題進行建模和分析，其最終目的是優化該響應值［17］。本實驗以伊拉兔為研究對象，通過Box-Behnken設計和響應面法優化兔肉滾揉腌制工藝，獲得兔肉的最佳滾揉腌制工藝，以期為兔肉的工業化生產提供指導。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

兔（伊拉配套系商品代） 重慶市高校草食動物工程研究中心種兔場。采用70 日齡的伊拉兔50 只，按常規方法擊暈宰殺去皮后，分割后冷凍處理，備用。

1.2儀器與設備

BVRJ-30真空滾揉機 嘉興艾博實業有限公司；電子分析天平 賽多利斯科學儀器有限公司；HH-6富華數顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1材料處理

兔肉經4 ℃解凍，解凍完成后切成大小均一的塊狀，帶骨滾揉。滾揉機參數設置為轉速8 r/min，真空度0.02 MPa。腌制液由食用鹽和復合磷酸鹽配制，其中食用鹽占肉質量2.5%。采用間歇式滾揉，滾揉20 min，休息10 min。

1.3.2腌制液吸收百分比測定［18］

滾揉結束后，將肉塊放在不銹鋼篩網上靜置瀝水5 min，準確稱質量并記錄。腌制液吸收百分比計算如式（1）所示：

1.3.3出品率測定［19］

水分瀝干后，密封在蒸煮袋中，于80 ℃水浴中加熱至肉塊中心溫度75 ℃，保持20 min后將熟肉塊置于4 ℃冷庫中放置12 h，用濾紙吸干表面水分，準確稱質量并記錄，出品率計算如式（2）所示：

1.3.4單因素試驗設計

研究不同滾揉里程（100、200、300、400、500 m）、液肉百分比（15%、25%、35%、45%、55%）和復合磷酸鹽添加量（占肉質量百分比0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）對滾揉效果的影響，每次實驗重復3次，每個指標重復測定4 次。

1.3.5響應面試驗設計

表1　Box-Behnken設計因素水平表Table 1 Variables and levels used in Box-Behnken design

在單因素試驗的基礎上選取滾揉里程、液肉百分比、復合磷酸鹽添加量作為試驗因素，以腌制液吸收百分比和出品率為響應值，根據Box-Behnken試驗設計原理采用三因素三水平的響應面分析法設計響應面試驗，對兔肉滾揉腌制工藝進行優化。共17 個試驗，試驗因素和水平見表1。

1.4數據處理

用Orign 8.1作圖，數據處理及分析利用Design-Expert 8.0.6軟件中的多元線性回歸分析程序，擬合二階多項式方程，按式（3）計算：

式中：Y為預測值；a為常數項；b為線性系數；c為二次項系數；d為交互作用項系數。

將獲得的二階多項式方程轉化為響應面，進一步分析試驗因素及水平對響應值的影響。

2　結果與分析

2.1單因素試驗結果

圖1　滾揉里程對腌制液吸收百分比和出品率的影響Fig.1 Effect of tumbling distance on marinade absorption percentage and fi nal product yield

2.1.1滾揉里程對腌制液吸收百分比和出品率的影響由圖1可知，隨著滾揉里程的延長，兔肉腌制液吸收百分先增大后趨于平緩，出品率先增大后減小。在滾揉里程為100～300 m范圍內，腌制液吸收百分比和出品率均顯著增大，而在滾揉里程為300～500 m范圍內，腌制液吸收百分比變化不顯著，出品率顯著減小。兔肉在滾揉過程中，負壓產生負重，再輔以機械作用，肌纖維之間間隙增大，肌肉組織趨于松散，腌制液滲透速率較快，但隨著滾揉里程的延長，肉塊內外壓力差逐漸變小，腌制液吸收百分比逐漸趨于平緩。在滾揉過程中，鹽溶性蛋白向肉的表面富集，肉表面阻止水分向外擴散的能力得到提高，提高肉的出品率［20］，但滾揉過度，兔肉表層肌肉部分破損，肌肉表面凝膠化，導致出品率的下降［21］。因此選擇滾揉里程200、300、400 m作為響應面試驗的較優水平。

2.1.2液肉百分比對腌制液吸收百分比和出品率的影響由圖2可知，隨著液肉百分比的增大，兔肉腌制液吸收百分比不斷增大，出品率先增大后減小。在液肉百分比為15%～35%范圍內，腌制液吸收百分比和出品率均顯著增大；而在液肉百分比35%～55%范圍內，腌制液吸收百分比增大趨勢不顯著，出品率顯著下降。液肉百分比增大，腌制液與肉的接觸面積增大，使腌制液吸收百分比不斷增大，但多余的水分主要以自由水的形式在肌纖維之間的空隙中存在，外界環境劇烈變化時，這部分水容易滲出，導致出品率下降［22］。因此選擇液肉百分比25%、35%、45%作為響應面試驗的較優水平。

圖2　液肉百分比對腌制液吸收百分比和出品率的影響Fig.2 Effect of marinade/meat ratio on marinade absorption percentage and fi nal product yield

2.1.3復合磷酸鹽添加量對腌制液吸收百分比和出品率的影響

圖3　復合磷酸鹽添加量對腌制液吸收百分比和出品率的影響Fig.3 Effect of compound phosphate/meat ratio on marinade absorption percentage and fi nal product yield

由圖3可知，隨著復合磷酸鹽添加量增大，腌制液吸收百分比和出品率均呈現出先增大后平緩的趨勢。腌制液吸收百分比在復合磷酸鹽添加量為0.1%～0.2%范圍內顯著增大，在0.2%～0.5%范圍內變化不顯著；出品率在0.1%～0.3%范圍內顯著增大，在0.3%～0.5%范圍內變化不顯著。復合磷酸鹽能改變肌原纖維蛋白的熱誘導凝膠流變特性，提高鹽溶蛋白質熱誘導凝膠保持水分和脂肪的能力，減少營養成分的損失，從而影響肉制品保水性、出品率［23］。GB 2760—2011《食品添加劑使用標準》中規定肉制品中復合磷酸鹽添加量不得超過5 g/kg［24］。因此選擇液復合磷酸鹽添加量0.2%、0.3%、0.4%作為響應面試驗的較優水平。

2.2響應面法優化兔肉滾揉腌制工藝參數

2.2.1回歸方程的建立與方差分析

表2　Box-Behnken試驗設計表及結果Table 2 The design and results of Box-Behnken experiments

根據表2的試驗數據，對自變量進行回歸分析，由Design Expert 8.0.6擬合出腌制液吸收百分比和出品率的二次多項式回歸方程，分別為：Y1=29.24+2.68A+5.22B+ 0.22C+1.93AB+0.12AC-0.54BC-0.59A2-1.30B2+ 0.30C2（R2=0.999 0）；Y2=100.32+0.83A-1.15B+ 0.60C-0.023AB+1.66AC-0.64BC-3.92A2-2.99B2-1.15C2（R2=0.954 6）。

表3　腌制液吸收百分比回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of the regression equation for marinade absorption percentage

由表3方差分析結果可知，方程中因素A、B、AB、BC、A2、B2對腌制液吸收百分比影響極顯著（P＜0.01），因素C、C2影響顯著（P＜0.05），因素AC影響不顯著（P＞0.05）。根據二次多項回歸方程一次項系數的大小，可以判斷出各因素對腌制液吸收百分比影響的大小依次是滾揉里程、液肉百分比、復合磷酸鹽添加量，說明滾揉里程對腌制液吸收百分比的影響最顯著。以腌制液吸收百分比為響應值時，模型P值遠小于0.01，表明二次項該方程模型極顯著。同時該模型失擬性在0.05水平上不顯著（P=0.389 9＞0.05），表示試驗結果和數學模型擬合良好［25］，即模型選擇合適，可用該模型推測試驗結果。該回歸方程的相關系數R2=0.999 0，說明腌制液吸收百分比的變化有99.90%來源于所選變量。同理，由表4可得以出品率為響應值時，模型也選擇合適。

表4　出品率回歸模型方差分析Table 4 Analysisof variance of the regression equation for fi nal product yield ield

2.2.2 響應面結果分析

響應面圖是響應值在各試驗因素交互作用下得到的結果構成的一個三維空間曲面［25］。圖4a、4c響應面坡度較陡，說明滾揉里程和液肉百分比、液肉百分比和復合磷酸鹽添加量的交互作用對腌制液吸收百分比影響顯著，滾揉里程在200～400 m范圍內，液肉百分比在25%～45%范圍內，響應值隨滾揉里程和液肉百分比的增大而增大，液肉百分比在25%～45%范圍內，復合磷酸鹽添加量在0.2%～0.4%范圍內，響應值隨液肉百分比和復合磷酸鹽添加量增大而增大。圖4b響應面較平，坡度較小，表明滾揉里程和復合磷酸鹽添加量對腌制液吸收百分比影響不顯著，與表3得到的方差分析結果一致。

圖4　各兩因素交互作用對腌制液吸收百分比影響的響應面圖Fig.4 Response surface plots showing the interactive effects of factors on marinade absorption percentage

圖5 各兩因素交互作用對出品率影響的響應面圖Fig.5 Response surface of the interactive effect of factors on fi nal product yield

圖5b響應面坡度較陡，說明滾揉里程和復合磷酸鹽添加量的交互作用對出品率影響顯著，出品率隨滾揉里程的增大先增大后減小，隨復合磷酸鹽添加量的增大而增大。圖5a、5c響應面較平，坡度較小，說明滾揉里程和液肉百分比、液肉百分比和復合磷酸鹽添加量的交互作用對出品率影響不顯著，與表4方差分析結果一致。

2.2.3工藝優化與驗證實驗

通過Design-Expert 8.0.6數據分析軟件優化，可得兔肉最佳滾揉腌制工藝參數為滾揉里程350.94 m、液肉百分比38.32%、復合磷酸鹽添加量0.37%，在此最佳工藝條件下，腌制液吸收百分比理論值為32.58%，出品率理論值為99.32%。考慮到可操作性，將最優滾揉腌制條件修正為滾揉里程351 m、液肉百分比38%、復合磷酸鹽添加量0.37%。用此條件進行驗證實驗，得到腌制液吸收百分比為31.97%，出品率為98.83%，與響應面理論預測值接近，說明通過響應面優化后得出的方程具有一定的實踐指導意義，模型能夠較好地預測兔肉在滾揉腌制后腌制液吸收百分比和出品率的變化情況。

3　結 論

通過單因素試驗和Box-Behnken設計以及響應面分析對兔肉滾揉腌制工藝進行優化，得到較優工藝條件為滾揉里程351 m、液肉百分比38%、復合磷酸鹽添加量0.37%，在此工藝條件下得到腌制液吸收百分比為31.97%，出品率為98.83%，并得到腌制液吸收百分比、出品率與滾揉腌制各因素變量的二次方程模型，該模型回歸極顯著，對試驗擬合較好。

［1］ Food and Agriculture Organization of the United Nations. Food and Agriculture Organization Statistics［EB/OL］. ［2014-02-07］. http：//faostat.fao.org/ site/569/DesktopDefault.aspx？PageID=569#ancor.

［2］ 余紅仙， 李洪軍， 劉英， 等. 兔肉生產加工現狀及其發展前景探討［J］.肉類研究， 2009， 23（9）： 69-74.

［3］ DALLE Z A， SZENDRO Z. The role of rabbit meat as functional food［J］. Meat Science， 2011， 88（3）： 319-331.

［4］ HERMIDA M， GONZALEZ M， MIRANDA M， et al. Mineral analysis in rabbit meat from Galicia （NW Spain）［J］. Meat Science， 2006， 73（4）：635-639.

［5］ 王毅， 賀稚非， 陳紅霞， 等. 不同部位伊拉兔肉脂肪酸組成的對比分析［J］. 食品科學， 2014， 35（4）： 137-141. doi： 10.7506/spkx1002-6630-201404028.

［6］ 陳康， 李洪軍， 賀稚非， 等. 不同性別伊拉兔肉揮發性風味物質的SPME-GC-MS分析［J］. 食品科學， 2014， 35（6）： 98-102. doi： 10.7506/ spkx1002-6630-201406020.

［7］ 陳紅霞， 賀稚非， 李洪軍， 等. 蒸汽加熱對伊拉兔肉及其蛋白質熱變性的影響［J］. 食品工業科技， 2013， 34（21）： 65-68.

［8］ 王毅， 賀稚非， 李洪軍， 等. 伊拉兔肉脂肪酸組成的GC-MS分析［J］.食品科學， 2013， 34（24）： 154-157. doi： 10.7506/spkx1002-6630-201324032.

［9］ 陳紅霞， 賀稚非， 朱慧敏， 等. 頂空固相微萃取和同時蒸餾萃取用于兔肉揮發性風味成分分析的比較研究［J］. 食品工業科技， 2014，35（3）： 288-291.

［10］ 薛山， 賀稚非， 李洪軍. 伊拉兔宰后肌糖原變化及其與兔肉品質的相關性［J］. 中國農業科學， 2013， 47（4）： 814-822.

［11］ 詹文圓. 肉制品加工中變壓滾揉腌制技術研究［D］. 無錫： 江南大學， 2008.

［12］ 苑瑞生， 梁榮蓉， 羅欣. 滾揉時間和食鹽濃度對雞肉調理制品的保水性及鹽溶性蛋白質溶出量的影響［J］. 食品與發酵工業， 2011，37（1）： 162-166.

［13］ 錢靈燕， 郇延軍， 劉成林. 不同滾揉腌制工藝處理對豬肉腌制過程中色澤的影響［J］. 食品工業科技， 2010， 31（4）： 125-128.

［14］ 劉巧瑜， 白衛東， 黃敏， 等. 牛肉真空滾揉條件對白鹵牛肉品質和出成率的影響［J］. 食品與發酵工業， 2013， 39（2）： 205-212.

［15］ 史培磊， 閔輝輝， 李春保， 等. 滾揉腌制前后鵝肉品質的變化［J］. 食品科學， 2011， 32（11）： 88-92.

［16］ 孫建清， 韓衍青， 王笑笑， 等. 滾揉方式和時間對豬肉切片火腿品質的影響［ J］. 南京農業大學學報， 2012（6）： 21.

［17］ 王永菲， 王成國. 響應面法的理論與應用［J］. 中央民族大學學報： 自然科學版， 2005， 14（3）： 236-240.

［18］ 楊勇勝， 彭增起. 滾揉腌制條件對豬肉加工特性的影響［J］. 現代食品科技， 2012， 28（10）： 1386-1390.

［19］ 湯春輝. 滾揉腌制對調理鴨胸肉制品品質的影響［D］. 南京： 南京農業大學， 2012.

［20］ KRAUSE R J， OCKERMAN H W， KROL B， et al. Influence of tumbling， tumbling time， trim and sodium tripolyphosphate on quality and yield of cured hams［J］. Journal of Food Science， 1978，43（3）： 853-855.

［21］ DZUDIE T， OKUBANJO A. Effects of rigor state and tumbling time on quality of goat hams［J］. Journal of Food Engineering， 1999， 42（2）：103-107.

［22］ 湯春輝， 黃明， 周光宏， 等. 調理鴨胸肉制品滾揉腌制工藝優化［J］. 食品科學， 2013， 34（14）： 63-67. doi： 10.7506/spkx1002-6630-201314013.

［23］ 姚笛， 馬萍， 王穎， 等. 響應面法優化玉米芯中木聚糖的提取工藝［J］.食品科學， 2011， 32（8）： 111-115.

［24］ 李苗云， 趙改名， 張秋會， 等. 復合磷酸鹽對肉制品加工中的保水性優化研究［J］. 食品科學， 2009， 30（8）： 80-85.

［25］ 國家食品藥品監督管理局食品安全監管司. GB 2760—2011 食品添加劑使用標準［S］. 北京： 中國醫藥科技出版社， 2011.

Applying Response Surface Methodology to Optimize Tumbling Process of Rabbit Meat

WANG Zhaoming1， HE Zhifei1，2， YU Li1， HUANG Han1， WANG Shan1， XU Mingyue1， LI Hongjun1，2，*
（1. College of Food Science， Southwest University， Chongqing 400716， China；2. Chongqing Special Food Engineering and Technology Research Center， Chongqing 400716， China）

In order to optimize the vacuum tumbling process of rabbit meat， the effects of tumbling distance， marinade/ meat ratio and compound phosphate/meat ratio on marinade absorption rate and fi nal product yield were researched by the combined use of single factor experiments and response surface methodology based on Box-Behnken design. The results showed that the optimal tumbling process was obtained at tumbling distance of 351 m， marinade/meat ratio of 38%， and compound phosphate/meat ratio of 0.37%. Under these conditions， marinade absorption percentage was 31.97% and fi nal product yield was 98.83%.

rabbit meat； tumbling； Box-Behnken design； response surface methodology

TS251.54

A

1002-6630（2015）18-0053-05

10.7506/spkx1002-6630-201518009

2015-01-26

國家兔產業技術體系肉加工與綜合利用項目（CARS-44-D-1）；公益性行業（農業）科研專項（201303144）

王兆明（1990—），男，碩士研究生，研究方向為肉類科學與酶工程。E-mail：706947252@qq.com

李洪軍（1961—），男，教授，博士，研究方向為肉類科學與酶工程。E-mail：983362225@qq.com