混料設計優化肉糜脯水分調節劑配方研究

李月，姜秀麗，曹傳愛，張帥，劉騫，*，孔保華，夏秀芳

（1.東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030；2.黑龍江省北大荒綠色健康食品有限責任公司，黑龍江佳木斯154007）

混料設計優化肉糜脯水分調節劑配方研究

李月1，姜秀麗2，曹傳愛1，張帥1，劉騫1，*，孔保華1，夏秀芳1

（1.東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150030；2.黑龍江省北大荒綠色健康食品有限責任公司，黑龍江佳木斯154007）

以混合肉糜脯為研究對象，結合最優化混料設計（D-optimal Mixture Design）方法確定水分調節劑的最佳配比。研究結果表明：水分調節劑的最佳配比（以肉總重計）為：可得然膠0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。驗證試驗結果表明：添加水分調節劑的處理組相對于對照組來說，在保持水分活度基本不變（P＞0.05）的情況下，能夠顯著提高制品的水分含量和L*-值（P＜0.05），顯著降低制品的剪切力（P＜0.05），提高制品的總體可接受性，（P＜0.05）使制品保持良好的嫩度和適宜的口感。同時，運用最優化混料設計方法得到的水分調節劑處理產品，測得的指標結果與理論預測值誤差均在1%左右，說明該試驗方法比較可靠，可以有效的應用到產品的設計與優化中。

混合肉糜脯；混料設計；水分調節劑

混合肉糜脯的加工工藝是在傳統肉脯工藝的基礎上進行改進，采用豬肉、雞肉經斬拌后腌制、抹片、烘烤、壓平切片、冷卻包裝而成[1]。克服了肉脯加工中切片和攤篩的困難，形成隨意成型的肉糜肉脯，適合了工業化的生產，提高了原料肉的利用率[2]。水分作為混合肉糜脯中重要的組成成分，其水分分布和含量都會影響混合肉糜脯的風味及品質。混合肉糜脯經高溫烘烤會產生持水力下降、肌纖維收縮，肉中液體流出等變化，而這些變化都與水分的損失密切相關[3]。與此同時，一些揮發性物質和芳香物質也會隨著液體的流出而擴散到空氣中，而且高溫下容易發生氧化作用，導致混合肉糜脯口感欠佳、保水性變差、彈性不夠、外表僵硬，儲藏期容易發生脂肪酸敗等缺點。因此，針對以上問題，有必要對混合肉糜脯的品質進行改良，以提高混合肉糜脯的各種品質。

水分調節劑可以改善水分分布，在水分活度基本不變的情況下適當提高產品的水分含量；又在一定程度上確保了產品在儲藏期間的微生物安全性；而且具有分子量小、安全穩定、水溶性好、價格低等特點[4]，是提高肉干類制品品質的理想添加劑。近年來，雖然國內外有很多關于水分調節劑在肉制品中的應用研究報道，但應用在混合肉糜脯中的較少，而對于像可得然膠、甘油、玉米蛋白水解物這3種不同類型的物質共同作用于肉干類制品中的研究更是少之又少。甘油屬于多羥基化合物，其羥基可以和水穩定結合而達到深度保濕的效果，是所有保水劑中效果最好的[5]。可得然膠常作為膠體類水分調節劑應用到肉制品中，能夠促進對水分子的保持。而玉米蛋白水解物不僅能改善水分分布，達到保濕的效果，還可以起到抗氧化的作用[6]。

本文以混合肉糜脯為研究對象，分別添加甘油、可得然膠、玉米蛋白水解物3種物質，通過對模擬混合肉糜脯的水分含量、水分活度、剪切力、總體可接受性、L*-值（亮度值）、a*-值（紅度值）、b*-值（黃度值）、T21（不易流動水）、T22（自由水）等多個指標進行綜合評分，結合最優化設計（D-optimal Mixture Design）的試驗方法，以綜合評分為考察指標，優化3種物質的復配比例，選出綜合評分較高的最佳配比。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮豬后腿肉、雞胸肉、肥膘、食鹽、醬油、味精、白糖、白酒、姜粉、白胡椒粉：哈爾濱市大潤發超市；抗壞血酸和亞硝酸鈉為食品級添加劑。

1.2 儀器與設備

JD500-2電子天平：沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；AL-104型精密電子天平：上海梅特勒-托利多儀器設備有限公司；DH-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精宏設備有限公司；電烤箱：無錫市華達電子電器廠；ZE-6000電子色差儀：日本電色工業株式會社；Aqua Lab水分活度測定儀：美國Decagon公司；M-380型氣調保鮮包裝機：上海一恒科技有限公司；C-LM3型數顯式肌肉嫩度儀：東北農業大學工程學院研制。

1.3 方法

1.3.1 混合肉糜脯加工工藝及操作要點

1.3.1.1 混合肉糜脯加工工藝

原料的選擇與預處理→腌制→壓平成型→烘干→高溫烘烤→冷卻真空包裝→成品

1.3.1.2 混合肉糜脯操作要點

原料的選擇與預處理：選取新鮮豬后腿肉、雞胸肉，去皮、脂肪、筋腱等，切成小塊。

腌制：按照5 kg總肉重豬肉與雞肉之比為2∶1（質量比）的比例配制腌料配方。食鹽66.6 g，亞硝酸鈉0.3 g，淺色醬油 250 g，味精 10 g，糖 500 g，姜粉 15 g，白胡椒粉15 g，白酒50 g，抗壞血酸2.5 g，肥膘250 g，碎冰屑500 g；將豬肉、雞肉與食鹽和亞硝酸鈉攪拌均勻，4℃腌制12 h。

壓平成型：將肉放入斬拌機加其他輔料斬成肉糜；將斬拌好的肉糜均勻攤在已鋪好烘烤紙（抹一層油）的烤盤上，抹片厚度為3 mm。

烘干：將鋪好的肉糜放入恒溫干燥箱內，烘干溫度分別為 65、70、75 ℃，烘干時間分別為 1、2、3、4 h，每個樣品烘干的中途需翻面。

高溫烘烤：烤箱需預熱5 min，將烘干后的肉糜以150℃烘烤5 min熟制。

包裝：烘烤結束后，冷卻，真空包裝，即為混合肉糜脯成品。

1.3.2 D-最優混料設計優化食用膠添加量

采用Design Expert 8.0.5軟件來確定水分調節劑的最佳配比。其中X1、X2、X3分別代表可得然膠、甘油、玉米蛋白水解物，占肉重總質量的6%，添加范圍是：可得然膠（0.2%～0.6%）、甘油（0.5%～1.5%）、玉米蛋白水解物（1%～2%），試驗設計如表1。

表1 D-最優混料試驗設計方案Table 1 D-Optimal mixture design matrix

評定指標包括：水分含量、水分活度、剪切力、總體可接受性、L*-值、a*-值、b*-值、T21、T22。通過各成分對混合肉糜脯品質的影響篩選出最佳組合。

1.3.3 水分含量和水分活度測定

采用直接干燥法（GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》）測定樣品水分含量，用智能型水分活度儀測定水分活度。

1.3.4 LF-NMR測定水分的動態分布（T2的測定）

參考Aursand等[7]的方法。將樣品切成長2 cm、寬0.5 cm的肉條，放入圓筒狀的玻璃試管中（直徑1.8 cm，高度18 cm），在LF-NMR分析儀中進行橫向馳豫時間（T2）的測定，質子共振頻率為20 MHz，磁場強度為0.47 T。用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列測定樣品中的T2，每個樣品自動掃描16次，間隔時間為2 s。通過CONTIN軟件對T2進行反演，得出每個樣品的弛豫時間（T2b、T21、T22和 T23）及相對應的振幅（A2b、A21、A22和 A23）。

1.3.4 顏色測定

參考Banout等[8]的方法。用白色標準版進行測量校準，分別獲得L*-值（亮度值）、a*-值（紅度值）、b*-值（黃度值）3種反射顏色參數。

1.3.5 剪切力

參考André等[9]的方法并略作改動，將樣品修整為長3cm、寬0.7cm，在數顯式肌肉嫩度儀上以10mm/min的速度測量。

1.4 統計分析

每個試驗重復3次，結果表示為平均值±標準差。數據統計分析采用Statistix 8.1（分析軟件，St Paul，MN）軟件包中Linear Models程序進行，差異顯著性（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序，采用Sigmaplot 11.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同水分調節劑對產品水分含量、水分活度、不易流動水和自由水含量的影響

最優混料設計中試驗數據的回歸系數和相關性見表2。

如表2所示，X1X2X3對水分含量產生負面影響，X1、X2、X3對水分含量存在正面的影響，具有較高系數的X2X3的相互作用對水分含量有著更高的正效應。根據結果可看出，水分活度與水分含量之間存在著正相關，對水分含量顯示積極作用的組分，對水分活度的效果也類似。在長時間的加熱過程中，水分從表面大量蒸發，因此水分含量減少、水分活度降低。這與Sosa-Morales等[10]研究的高溫加熱會造成豬肉水分含量的減少和增加脂肪的攝入結論相類似。通過表2還可以看出，對于弛豫時間T21來說，X2X3會對它有負面的影響，而其他的組成對T21均有積極的作用。X1X2、X2X3、X1X3對 T22存在負面影響，單個組成 X1、X2、X3對T22有積極的作用，具有較高系數的X1X2X3的相互作用對T22有著更高的正效應。

表2 最優混料設計中試驗數據的回歸系數和相關性Table 2 Regression coefficients and correlation for the adjusted model to experimental data in D-optimal mixtures design

2.2 不同水分調節劑對產品L*-值、a*-值、和b*-值的影響

如表2所示，X2X3降低了產品的L*-值、b*-值，而其他組成均增加了產品的L*-值和b*-值，X1X3的相互作用對a*-值產生了負面影響，其他組成對a*-值存在正面的影響。負責肉顏色的主要蛋白是肌紅蛋白，還會受到非肉成分在內的其他因素的影響。在本試驗中顏色主要受到不同成分之間相互作用的影響，3種成分的加入提高了產品的保水性，含水量增加，增大了光散射的強度，從而L*-值增加[11]。

2.3 不同水分調節劑對產品剪切力和總體可接受性的影響

由表 2 可知，X1、X2、X3及組合 X1X2X3對剪切力參數顯示正系數，而 X1X2、X2X3、X1X3組合顯示負系數，說明剪切力參數在減少。由表2還可知，X1X2X33個成分相互作用產生的系數要比單個組成X1、X2、X3的系數小，表明3種物質的相互作用可有效保持產品中的水分，降低產品的硬度。由表2可知，X2X3、X1X3中兩種成分的相互作用對產品的總體可接受性存在負面影響，3個成分的組合X1X2X3具有較高的正系數，可以賦予產品更高的可食性。

2.4 水分調節劑的配比優化

基于本試驗需要最大的水分含量和總體可接受性，剪切力的范圍在20 N～27 N之間等因素，復合水分調節劑的最佳配方的合意性圖如圖1所示。

圖1 最佳配方的合意性圖Fig.1 Desirability plot for optimum formulation

由圖1可知，復合水分調節劑的最佳配比為：可得然膠0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。由圖1還可知，3種配比的合意性為1，有關研究發現：當合意值在0.8～1之間時，產品質量可以被接受，并且是優秀的；當合意值低于0.63時，說明產品質量較差；而該值低于0.37時，認為產品是不可接受的[12]。

2.5 水分調節劑最佳工藝條件的預測及驗證

各指標理論預測值見圖2。

驗證試驗結果表明，利用混料設計得到的水分調節劑的最佳搭配比例處理產品，測得的指標結果分別為水分含量30.60%、水分活度0.828、剪切力20.54 N、總體可接受性 8.10 分、L*-值 36.09、a*-值 14.03、b*-值 14.80、T21為 8.33 ms、T22為 57 ms，這與理論預測值（如圖2所示）水分含量31.04%、水分活度0.837、剪切力20.35 N、總體可接受性8.17分、L*-值36.48、a*-值13.95、b*-值 14.95、T21為 8.46 ms、T22為 55.98 ms相差均在1%左右，因此用混料設計方法分析得到了水分調節劑的最佳工藝條件是可靠的，可以用于實踐。

2.6 添加水分調節劑對混合肉糜脯品質的影響

圖2 各指標理論預測值Fig.2 The theoretical predictions of optimum formulation

表3 添加水分調節劑的樣品與未添加水分調節劑的樣品各項指標對比表Table 3 Comparison of the indexes of the samples add with moisture regulator and without adding moisture regulator

由表3可知：添加水分調節劑的試驗組相對于空白對照組來說，在保持水分活度基本不變（P＞0.05）的情況下，能夠顯著提高混合肉糜脯的水分含量和L*-值（P＜0.05），顯著降低剪切力（P＜0.05），從而顯著提高了混合肉糜脯的總體可接受性（P＜0.05），使混合肉糜脯保持良好的嫩度和適宜的口感。楊姍姍[13]用甘油、山梨醇和海藻糖作為水分調節劑添加到雞肉糜脯中，在相同水分活度的條件下，均可提高水分含量，并提高產品的出品率；在品質改善方面，甘油除了水分增加之外在適當的濃度下能夠降解蛋白質從而降低硬度；在儲藏過程中，添加水分調節劑的處理組的TBARS值要低于對照組，說明3種物質還有抑制脂質氧化的作用。李丹辰等[14]將不同比例的可得然膠添加到魚丸中，發現可得然膠的添加量越高，魚丸的色澤、持水性越好，說明可得然膠可以改善魚丸的品質特性。玉米蛋白水解物屬于蛋白降解類水分調節劑，可以與肉制品中的蛋白質相互作用，起到一定的持水效果。沈忱等[15]將花生粉水解得到水解物添加到香腸中，研究結果表明：花生粉水解物能夠降低香腸的水分活度，而且4.5%的添加量產生的效果等同于1%食鹽產生的效果。石麗梅[16]將玉米蛋白水解物添加到中式香腸中，研究其對中式香腸的抗氧化性和風味品質的影響。研究結果表明：添加量為2%的水解物具有較強的抗氧化性，并且其添加量越高抗氧化性越強，而且對香腸的品質特性無顯著影響。

3 結論

本文結合最優化設計（D-optimal Mixture Design）確定了混合肉糜脯的水分調節劑，其最佳比例（以肉總重計）為：可得然膠0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。同時，驗證試驗結果表明：添加水分調節劑的處理組相對于空白對照組來說，在保持水分活度基本不變的情況下，可以增加制品的水分含量和L*-值，降低制品的剪切力，提高了制品的總體可接受性，使制品保持良好的嫩度和適宜的口感。混料設計有利于調節產品配方比例，提高試驗精確性，所述方法對于其他混料配方設計研究亦具有一定的指導作用。

[1] 蔣愛民,蘇蔽珊,白星君,等.雞肉脯加工工藝的改進[J].肉類研究,1991(4):26-29

[2] 楊敏,張建華.豬肉脯的研制[J].農產品加工,2009(11):13-15

[3] Walsh H,Martins S,O'Neil E E,et al.The effects of different cooking regimes on the cook yield and tenderness of non-injected and injection enhanced for science equarter beef muscles[J].Meat Science,2010,84(3):444-448

[4] Sloanae,Wletzkopt,Labuzatp.Predietion of water activity lowdng abilityoffoodhumectantsat highAw[J].Joumal ofFoodSeienee,1976,41(3):532-535

[5] 汪學榮,鄧尚貴,闡建全.嫩化型牛肉干的研制[J].肉類工業,2006(6):23-25

[6] Li Y,Kong B,Liu Q,et al.Improvement of the emulsifying and oxidative stability of myofibrillar protein prepared oil-in-water emulsions by addition of zein hydrolysates[J].Process Biochemistry,2017,53:116-124

[7] Aursand I G,Gallart-Jornet L,Erikson U,et al.Water distribution in brine salted cod (Gadus morhua)and Salmon (Salmo salar):A low-field1H NMR study[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(15):6252-6260

[8] Banout J,Kucerov I,Marek S.Using a double-pass solar drier for jerky drying[J].Energy Procedia,2012,30:738-744

[9] André B,Annika B,Pingen S,et al.Low temperature,long time treatment of porcine M.longissimus thoracis et lumborum in a combi steamer under commercial conditions[J].Meat Science,2015,110:230-235

[10]Sosa-Morales M E,Orzuna-Espíritu R,Vélez-Ruiz J.Mass,thermal and quality aspects of deep-fat frying of pork meat[J].JournalofFood Engineering,2006,77(3):731-738

[11]Aigster A,Duncan S E,Conforti F D,et al.Physicochemical properties and sensory attributes of resistant starch-supplemented granola bars and cereals[J].LWT-Food Science and Technology,2011,44(10):2159-2165

[12]Li J Y,Yeh A I.Effects of starch properties on rheological characteristics of starch/meat complexes[J].Journal of Food Engineering,2003,57(3):287-294

[13]楊珊珊.雞肉糜脯加工工藝以及品質改善的研究[D].廣州:華南理工大學,2010

[14]李丹辰,陳麗嬌,洪佳敏,等.可得然膠對魚丸品質的影響[J].河南工業大學學報,2014,35(2):85-88

[15]沈忱.酸酶水解脫脂花生粉制取持水劑的研究[J].中國糧油學報,2001,16(5):36-39

[16]石麗梅.玉米蛋白水解物對中式香腸的氧化穩定性的影響研究[D].無錫:江南大學,2008

Mixture Design for Formulation Optimization of Water Regulator of Mixed Minced Meat Slices

LI Yue1，JIANG Xiu-li2，CAO Chuan-ai1，ZHANG Shuai1，LIU Qian1，*，KONG Bao-hua1，XIA Xiu-fang1
（1.College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China；（2.Heilongjiang Beidahuang Green Health Food CO.，LTD.，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China）

The mixed minced meat slices preserved as the research object，combined with the optimization of mixture design （D-optimal Mixture Design）method to determine the optimum ratio of water regulator.The results showed that the optimum ratio of water regulator（total weight of meat）was 0.42%，glycerin 1.15%，and corn protein hydrolysate 1.93%.The test results showed that：the treatment group added water regulator compared with the control group，while maintaining the water activity unchanged （P ＞ 0.05）cases，could significantly improve the moisture content and L*-value of the products（P＜0.05），significantly reduce the shear stress of the products（P ＜ 0.05），improve the overall product acceptability（P ＜ 0.05）of the product to maintain good tenderness and suitable taste.At the same time，water regulator treatment products obtained using optimal regulator mixture design method，prediction index of the measured results and the theoretical value of error was about 1%，indicating that the test method is reliable and can be effectively applied to the design and optimization of products.

mixed minced meat slices；mixture design；water regulator

2017-07-31

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.014

黑龍江省重大應用技術研究與開發計劃項目（GA15B302）；國家自然科學基金面上項目（31671788）；東北農業大學“學術骨干”項目（16XG18）

李月（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：畜產品加工。

*通信作者：劉騫（1981—），男（漢），教授，博士生導師，博士，研究方向：畜產品加工。