超聲輔助腌制對鹵鴨制品品質的影響及工藝優化

趙青青，滿子意，谷河馨，吳祥庭，2

（1.溫州大學生命與環境學院，浙江溫州 325027；2.溫州大學蒼南研究院，浙江溫州 325800）

鴨肉因蛋白質含量高，脂肪酸熔點低，富含維B、C 和煙酸，滋補易消化等優點而成為美味佳肴[1]，并且通過腌制可提高其嫩度、質構和保水性，但傳統腌制存在生產設備落后、能耗大、時間長、出品率低、產品風味不穩定等問題，所以把已廣泛應用于醫療、化工和食品等行業的超聲波應用于腌制肉制品中，由于超聲波具有高效、安全、無化學殘留、運行成本低等特性，能激活液體中的氣泡（或空穴）產生熱效應、機械效應和空化效應[2]而破壞肉組織結構，利用極強的穿透力在不損害肉品質前提下使介質中的醬鹵汁快速滲透到肌肉中而提高腌制效率，肌肉中肌漿網釋放出的Ca2+也能快速誘導鈣蛋白酶降解而起到嫩化作用，改善肉制品質構嫩度[3-4]和保水性[5]。例如，Chang H 等人[6]研究發現，超聲處理肉制品可降低硬度和剪切力而改善肉嫩度；Zhang Z 等人[7]研究發現，超聲對肉制品處理后有增強保水性的作用，超聲也能促使食鹽更快地滲透到肉制品中而縮短腌制時間[8]；Inguglia E S 等人[9]利用超聲對低鈉禽肉進行處理，可顯著縮短腌料滲入肌肉時間；Mcdonnell C K 等人[10]和 Krasulya O 等人[11]對超聲輔助腌制雞胸肉有利于鹽水擴散到肉組織而顯著改善腌制效果。目前，通過超聲改善牛肉[12]、豬肉[13]、雞肉[14]、鵝肉[15]等品質有一些研究，對于醬鹵鴨肉腌制通過超聲輔助提高中藥汁滲透未見報道，雖然超聲波應用到腌制肉制品中有眾多優點，但也存在一些問題，如過強的超聲處理（超聲功率過高、時間過長） 會導致蛋白質變性、肉制品保水性降低[16]，過低強度和過短時間的超聲處理又無法滿足腌制要求[7]，所以要選擇合適的超聲功率、溫度和時間，才能發揮超聲對肉制品的改善作用。研究表明，超聲波對肉類色澤影響不大[17-18]，所以試驗通過不同的超聲條件對醬鹵鴨肉制品的嫩度、保水性和質構的影響，利用響應面法得到最佳條件，為超聲波輔助腌制醬鹵制品技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

鴨腿（冷凍品），溫州香仔食品有限公司提供；羅漢果、當歸、八角、橘皮、孜然、香葉、小茴香、肉桂、砂仁、花椒、白芷、丁香、甘草、肉蔻等，溫州市慶元堂藥品零售有限公司提供。

1.1.2 設備

TMS-PRO 型質構儀，美國 FTC 公司產品；B2512DT 型超聲波清洗機，寧波恒科超聲波設備有限公司產品；BS-223S 型電子天平，北京賽多利斯儀器系統公司產品；BXM-30R 型高壓蒸汽滅菌鍋，上海博迅醫療生物儀器股份有限公司產品；HH-S 型數顯水浴鍋，蘇州市國飛實驗室儀器有限公司產品；DZQ400/2D 型多功能真空包裝機，上海錦屏儀器儀表有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

配制鹽鹵→腌制鴨腿→制中藥汁→超聲鹵制→出鍋包裝。

（1） 配制鹽鹵。控制鹽水比為10∶7，煮沸成飽和溶液（新鹵）；使用后的新鹵，經多次加大蔥、生姜（每1 kg 食鹽鹵加2 g 大蔥、3 g 生姜） 即成老鹵。

（2） 腌制鴨腿。將鴨腿放入鹽鹵中腌制0.5 h。

（3） 制中藥汁。①中藥包（10 g） 配方：羅漢果0.8 g，當歸0.5 g，八角1.0 g，橘皮1.0 g，孜然0.5 g，香葉1.0 g，小茴香0.6 g，肉桂0.5 g，砂仁0.5 g，花椒1.0 g，白芷1.0 g，丁香0.6 g，甘草0.5 g，肉蔻0.5 g；②先將中藥包在涼水中浸泡20 min，再用大火煮沸后小火煮30 min，即得中藥汁。

（4） 超聲鹵制。將鹽鹵好的鴨腿撈出，加入中藥汁后放入超聲清洗機中。超聲完畢后放入鍋中，加入適量料酒（5%）、醬油（1%）、白砂糖（2%）、味精（2%），熬煮至熟。

（5） 出鍋包裝。熟制的鴨腿出鍋瀝水后進行真空包裝。

1.2.2 單因素試驗設計

考慮到超聲肉制品品質影響因素主要為超聲功率、溫度和時間[4-5]，腌制之味主要取決于腌制調料[19]，結合預試驗后固定超聲功率200 W，超聲溫度65 ℃，超聲時間30 min 和中藥汁質量濃度0.06 g/mL（取中藥包，加不同體積的水浸泡熬煮后得到不同質量濃度的中藥汁），以鴨腿肉的感官品質和剪切力為評價指標，分別探究了超聲功率（180，200，220，240，260 W）、超聲溫度 （60，65，70，75，80 ℃）、超聲時間 （25，30，35，40，45 min）、中藥汁質量濃度 （0.05，0.06，0.07，0.08，0.09 g/mL）4 個因素對鴨腿肉品質的影響。

1.2.3 響應面試驗設計

結合單因素試驗的結果，選取超聲功率（A）、超聲溫度（B）、超聲時間（C） 和中藥汁質量濃度（D） 為考查因素，由于鴨腿肉的剪切力代表了嫩度，主要反映了鴨腿肉的品質，所以以鴨腿的剪切力（R） 作為評價指標，進行四因素三水平響應面優化試驗。

響應面法組合試驗設計見表1。

表1 響應面法組合試驗設計

1.2.4 超聲腌制和傳統腌制的比較

以超聲輔助腌制的溫度、時間、中藥汁質量濃度作為傳統腌制的條件進行對比試驗，測定鴨腿肉的硬度、彈性、咀嚼度、黏性和保水性。

1.2.5 指標及測定方法

（1） 質構測定。參照Li Z 等人[20]方法并稍作修改。取2 cm×1 cm×1 cm 的鴨腿肉，質構儀參數：P 0.5 圓柱形探頭；測試前、中、后探頭速率分別為1.0，1.5，1.0 mm/min，觸發力5.0 g，壓縮比75%；2 個壓縮周間隔為5 s，測鴨腿肉的硬度、彈性、黏性和咀嚼度；取2 cm×1 cm×0.5 cm 的鴨腿肉，剪切力質構儀參數：HDP/BS 型燕尾刀，測試前、中、后速率分別為10，2，10 mm/s，測定距離為10 mm，測定時確保剪切刀前進方向與順肌纖維方向垂直，所有樣品各測定6 組平行，取平均值并計算標準方差。

（2） 保水性的測定。保水性的測定參考Karakaya M 等人[21]的方法并稍加改動，取待測樣品稱質量，加10 mL 蒸餾水于100 mL 離心管中，于4 ℃下以轉速10 000 r/min 離心10 min，取出后用濾紙吸干表面水分，再次稱質量得m1，測定6 次后取平均值。

式中：m0——樣品質量，g；

m1——離心后樣品的質量，g。

（3） 感官品質的測定。

鴨腿肉感官品質評分標準見表2。

表2 鴨腿肉感官品質評分標準

1.3 數據處理

利用Design Expert V8 軟件對試驗結果進行響應面分析，采用SPSS 17.0 軟件對結果進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

2.1.1 超聲功率對鴨腿肉感官品質與剪切力的影響

超聲功率對感官評分和剪切力的影響見圖1。

由圖1 可知，超聲功率低于200 W 時，鴨腿肉的感官品質隨功率升高而增強，原因是超聲功率的升高使超聲機械效應作用破壞肌原纖維結構增強，從而促進肌原纖維蛋白的溶解，最終形成精密的蛋白質網絡結構增多，保水性增強，鴨肉的嫩度、品質風味變好，感官評分增大，但是過高的功率會引起肌紅蛋白相對減少，進而導致肉的色澤變暗，使感官分值又會下降；超聲功率低于200 W 時，鴨腿肉剪切力隨功率升高而逐漸減少，主要是高功率使肌原纖維斷裂，降低了鴨腿肉剪切力，超聲功率高于200 W 時，鴨腿肉剪切力隨功率升高而增大，主要是過高的功率使肌肉中的水分滲出過多，保水性下降，剪切力增大[4]。綜上所述，鴨腿肉的最佳超聲功率為200 W。

圖1 超聲功率對感官評分和剪切力的影響

2.1.2 超聲溫度對鴨腿肉感官品質與剪切力的影響超聲溫度對感官評分和剪切力的影響見圖2。

圖2 超聲溫度對感官評分和剪切力的影響

由圖2 可知，超聲溫度低于75 ℃時，鴨腿肉的感官品質隨溫度升高而增強，原因是溫度的升高使機械熱效應增強，中藥汁滲入蛋白質網絡結構增多，鴨肉品質風味變好，感官分值增大，但是過高的溫度會使蛋白質變硬、持水力下降，感官評分又會下降；超聲溫度低于75 ℃時，鴨腿肉剪切力隨溫度升高而逐漸減少，主要是熱效應破壞了肌原纖維完整性，降低了鴨腿肉剪切力，超聲溫度高于75 ℃時，鴨腿肉剪切力隨溫度升高而增大；主要是過高的溫度使肌肉蛋白質變硬、保水性下降、剪切力增大[22]。綜上所述，鴨腿的最佳超聲溫度為75 ℃。

2.1.3 超聲時間對鴨腿肉感官品質和剪切力的影響

超聲時間對感官評分和剪切力的影響見圖3。

由圖3 可知，超聲時間低于40 min 時，鴨腿肉的感官品質隨時間延長而增強，原因是時間的延長使被破壞變細的肌原纖維結構增多，提高肉制品保水性，品質風味變好，感官分值增大，但是過多的時間會使蛋白質結構變結實、持水力下降，感官分值又會下降；超聲時間低于40 min 時，鴨腿肉剪切力隨溫度升高而逐漸減少，主要是隨著超聲時間的延長縮短了肌肉的纖維直徑，從而降低了剪切力值；超聲時間大于40 min 時，鴨腿肉剪切力隨時間延長而增大，主要是過長時間使肌肉中水分達到飽和，肌肉組織老化而使剪切力增大[2，4]。綜上所述，鴨腿的最佳超聲時間為40 min。

圖3 超聲時間對感官評分和剪切力的影響

2.1.4 中藥汁質量濃度對鴨腿肉感官品質和剪切力的影響

中藥汁質量濃度對感官評分和剪切力的影響見圖4。

圖4 中藥汁質量濃度對感官評分和剪切力的影響

由圖4 可知，中藥汁質量濃度為0.05~0.09 g/mL時，隨著質量濃度的增大，鴨腿肉的感官品質增強，總的效果影響不大，主要是高質量濃度中藥汁產生的高滲透壓使鴨腿肉內外的滲透壓差增大，使感官分值增大，由于在一定中藥汁質量濃度內都能達到滲透平衡，所以對感官評分影響不大；剪切力隨中藥汁質量濃度的增加而先增加后減小，但是波動不大，所測質量濃度范圍內剪切力為22.41~24.81 N，當中藥汁質量濃度為0.05 g/mL 時剪切力為最小值，可能是因為超聲腌制液中中藥汁質量濃度的大小對超聲波能破壞鴨肉肌纖維結構的作用促進效果不大[19]。考慮到中藥質量濃度為0.06 g/mL 時已經達到感官要求，再增加質量濃度會增加成本，所以取鴨腿的最佳中藥汁質量濃度為0.06 g/mL。

2.2 響應面法結果及分析

2.2.1 回歸模型的建立及顯著性檢驗

響應面試驗結果見表3，剪切力回歸方程方差分析見表4。

表3 響應面試驗結果

表4 剪切力回歸方程方差分析

建立回歸模型方程：

由表4 可知，模型的p=0.000 6<0.001，說明此回歸模型顯著性極高，回歸系數R2=0.898 6，表明模型的擬合度較好。此外，由上表分析各因素的顯著性可得，4 個因素對鴨腿肉剪切力的影響程度依次為超聲溫度（B） >超聲功率（A） >超聲時間（C） >中藥汁質量濃度（D），同時AD 與BC 的p<0.05，說明超聲功率與時間、超聲溫度和時間有較大的交互作用。

2.2.2 響應面圖及分析

剪切力響應面圖見圖5。

圖5 剪切力響應面圖

根據響應曲面的陡峭程度可判斷兩因素間交互作用的強弱，如果所形成的響應曲面陡峭，則說明2個因素間的交互作用強；而響應曲面平緩，則說明其交互作用弱[23]，圖 5 （a）、 （b）、 （c） 顯示，響應面沿B 因素軸的斜率明顯大于A、C、D 因素軸，表明超聲溫度對剪切力的影響大于其他因素；由響應面在水平方向上的投影（等高線） 可見，超聲功率與中藥汁濃度之間的交互作用最強，其次為超聲溫度與超聲時間、超聲溫度與中藥汁濃度、超聲時間與中藥汁濃度、超聲功率與超聲溫度；超聲功率與超聲時間的交互作用最弱，這一結論與上表中剪切力回歸方程方差分析的顯著性檢驗結果一致。

2.3 響應面試驗最優工藝及其驗證

通過Design Expert V8 軟件所得的最佳條件為超聲功率199.58 W，超聲溫度71.89 ℃，超聲時間28.46 min，中藥汁質量濃度0.05 g/mL，此時預測剪切力為17.23 N；根據實際情況取值超聲功率200 W，超聲溫度72 ℃，超聲時間29 min，中藥汁最佳質量濃度0.05 g/mL，平行做5 次驗證試驗，鴨腿肉剪切力為17.95 N，實際所得值與理論預測值的相對誤差為4.18%，由此可見該工藝條件的可靠性較高。

2.4 超聲腌制和傳統腌制的比較

在超聲功率200 W，超聲溫度72 ℃，超聲時間29 min，中藥汁質量濃度0.05 g/mL 條件下超聲腌制與傳統腌制進行比較。

超聲腌制和傳統腌制的產品品質指標比較見表5。

表5 超聲腌制和傳統腌制的產品品質指標比較

超聲輔助腌制的硬度、彈性、黏性明顯比傳統腌制要低（p<0.05），而硬度值越低，肉嫩度越高[4]。這與剪切力值低肉嫩度越高的結果相一致；肉彈性反映內部網狀結構抵抗外力大小，彈性值小咀嚼口感好[24]；黏性反映咀嚼時抵抗受損并保持完整的能力，黏性值高反映了在咀嚼時黏聚性低，會有肉質松散缺乏細膩感而影響口感；超聲輔助腌制的咀嚼度和保水性遠高于傳統腌制（p<0.05），咀嚼度高反映咀嚼到可吞咽時所做功較大，嚼勁和口感較好，保水性好能保證產品不會發干且蒸煮率高[25]。

3 結論

（1） 通過單因素試驗和響應面分析試驗，得到鴨腿肉的最佳超聲腌制工藝參數為超聲功率200 W，超聲溫度72 ℃，超聲時間29 min，中藥汁質量濃度0.05 g/mL。在此條件下，通過模型預測制得鴨腿肉的感官品質評分為9.17 分，剪切力為19.12 N，其中鴨腿肉剪切力實際所得值與理論預測值的相對誤差為4.18%，表明此模型的吻合度很高。

（2） 據響應面試驗結果，各因素對于其剪切力的影響順序為超聲溫度>超聲功率>超聲時間>中藥汁質量濃度，同時超聲功率與時間、超聲溫度和時間有較大的交互作用。

（3） 通過質構測定分析，超聲腌制的鴨腿肉剪切力、硬度、彈性、咀嚼性、黏性和保水性顯著高于傳統腌制（p<0.05）；這些數值與感官指標相一致。