響應面優化添加拉絲蛋白制備包子餡

魏涵偉，張 釗，王才立，李翠芳，張兆興，劉忠平，王丁超

（山東嘉華生物科技股份有限公司，山東莘縣252400）

0 引言

包子作為我國南北方都非常受歡迎的傳統食品，已經擁有1 800多年的歷史，不僅造型憨態可掬，且口感豐富，同時具有美好的寓意——團團圓圓、蒸蒸日上，因此是老百姓最常見的食物之一[1-2]。

相比較而言，北方地區的包子餡料主要包括肉餡和素餡，而現如今隨著疫情的肆虐和物價的不斷提高，導致的禽、肉、蛋類價格也在不斷增長[3]。據國家統計局報道，僅2020年一年的豬肉漲幅就超過100%，之前連續上漲19個月。雖然通過國家調控有了一部分的回落，但整體價格較去年和前年還是居高不下[4]。而素餡的包子不能夠完全覆蓋所有人的喜好，因此開發一種能夠擁有肉類口感風味，以此來代替肉類，作為包子餡料，不僅能夠滿足人們對肉類的攝入需求，并且可以降低生產生活成本。

特別是近年來隨著人們對于健康綠色生活的需求，低膽固醇、低飽和脂肪酸成為新的營養取向[5]。而植物蛋白相較于動物蛋白這一優勢十分顯著。普遍來說，植物蛋白中含有的氨基酸種類覆蓋了人體必需的8種氨基酸，并且植物中的一些黃酮類物質也能在人體中發揮一定的生物活性，如調節人體的激素平衡、提高自身免疫力等。

大豆拉絲蛋白，是組織化大豆蛋白的一種，現在已有許多工業化規模化的生產。拉絲蛋白不僅有各式各樣的形狀，而且口感獨特，及其拉絲狀的結構，能夠復刻肉類紋理結構，給人一種食肉的愉悅感[6]。因此，近年來已有許多品牌的休閑食品開始以拉絲蛋白為原料，調制不同口味的小零食[7]。而試驗旨在以一部分拉絲蛋白為原輔料，將其添加到包子的餡料中，制備肉餡包子，不僅降低生產成本，同時不影響其口感風味。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

豬肉、蔥、姜、蒜、五香粉、雞精、味精、白砂糖、食鹽、生抽、老抽、蠔油等，市售；大豆拉絲蛋白，山東嘉華生物科技股份有限公司提供；低筋面粉，莘縣伊園面粉有限公司提供。

電子天平，慈溪紅鉆衡器設備有限公司產品；離心脫水機，諸城市弘瑞和工業設備有限公司產品；乳化機，匈牙利BRAUN儀器公司產品；發酵箱，中山卡爾電器有限公司產品；蘇泊爾蒸鍋、電磁爐，浙江蘇泊爾股份有限公司產品；質構儀，英國SMS公司產品。

1.2 試驗方法

拉絲蛋白復水：稱取一定質量的拉絲蛋白，充分復水至按壓沒有明顯硬芯，以轉速2 000 r/min離心1 min，稱質量。復水后的柱狀和球狀拉絲蛋白，需經過拆絲后備用；片狀拉絲蛋白，斬拌切碎后備用；顆粒狀的拉絲蛋白可直接備用。

（1）包子皮配方。低筋面粉500 g，干酵母5 g，溫水300 g和白砂糖3 g。混勻后揉成光滑面團，置于發酵箱中35℃發酵2 h。

（2）包子餡配方。豬肉80 g，大豆拉絲蛋白20 g，蔥30 g，生姜5 g，大蒜2g，食用油5g，生抽3 g，老抽2 g，蠔油3 g，五香粉3 g，雞精1 g，味精1 g，食鹽3 g，糖2 g；稱好后，直接置于乳化機中，低速斬拌均勻后，緩慢增加至高速斬拌3～5 s，呈肉餡狀。

（3）取餡料30 g與面皮30 g，包成包子，包好的包子于籠屜中醒發15 min，冷水上鍋，水燒開后，大火蒸30 min，關火后燜3～5 min出鍋。

1.3 單因素試驗設計

1.3.1 空白對照組的設定

以不添加拉絲蛋白的純肉餡包子作為空白對照組，輔料添加量及具體操作如1.2試驗方法所述。感官評分100分為滿分，與純肉餡相比，其他添加拉絲蛋白的試驗組分別進行感官品評和質構特性的檢測。

1.3.2 不同形狀拉絲蛋白的選擇

拉絲蛋白根據形狀與生產工藝的差別，分別有碎、柱、片、球幾種形狀，各自代號分別為C、Z、P。分別稱取相同質量不同形狀的拉絲蛋白（具體形狀如下表所示），以1.2試驗方法制成包子餡。蒸熟后與空白對照組進行包子餡感官品評和質構評測。

1.3.3 大豆拉絲蛋白的蛋白含量對于包子口感的影響

分別取蛋白含量為50%，60%，70%的充分復水后的拉絲蛋白，與豬肉混勻，按照上述試驗方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對比空白組、試驗組的感官品評和質構評測的結果。

1.3.4 大豆拉絲蛋白的添加量對于包子口感的影響

分別添加5%，10%，15%，20%的充分復水后的拉絲蛋白，與豬肉混勻后，按照1.2所述試驗方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對比空白組、試驗組的感官品評和質構評測的結果。

1.3.5 大豆拉絲蛋白保水率對于包子口感的影響

分別取保水率為140%，180%，220%，260%的大豆拉絲蛋白，與豬肉混勻后，按照1.2所述試驗方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對包子餡進行感官品評和質構評測。

1.3.6 響應面優化試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以大豆拉絲蛋白的蛋白含量（A）、大豆拉絲蛋白添加量（B）、大豆拉絲蛋白的保水率（C）為變量，以感官評分為響應值（R）。通過Design Expert 10軟件，設計三因素三水平試驗。

響應面設計因素與水平設計見表1。

表1 響應面設計因素與水平設計/%

1.3.7 大豆拉絲蛋白保水率的測定

取一定質量的拉絲蛋白，稱取干質量m1，稱質量后于蒸餾水中浸泡復水，浸泡至按壓沒有硬芯后取出，離心機以轉速2 000 r/min離心3 min，稱取濕重m2，重復3組取平均值。保水率計算公式如下：

1.3.8 包子餡料的感官評定

隨機選取20名具備相關專業素質的感官品評人員，進行包子餡料的感官品評，先經培訓建立視覺、嗅覺、味覺及口感的評判標準[8]。根據評判標準，對包子餡進行打分，滿分100分。

感官品質評分標準見表2。

表2 感官品質評分標準

1.3.9 包子餡料的質構評測

以不添加拉絲蛋白的純肉餡作為空白對照，對比添加拉絲蛋白的硬度、咀嚼度、彈性、回復性等指標，以期找到最接近于純肉餡的工藝參數。

將蒸熟后的包子餡室溫放置冷卻，取出后切成3 cm×3 cm×3 cm的方塊，備用。測定包子餡質構探頭型號為P/50平底柱形探頭，一次下降速率2 mm/s，二次下降速率為1 mm/s，壓縮至體積的50%。

1.3.10 數據處理

以上試驗都進行3次平行試驗，取平均值。響應面用軟件Design Expert 10進行數據分析，其余用Origin 9進行作圖。

2 結果與分析

2.1 添加不同形狀的拉絲蛋白制備包子餡料結果分析

由于不同形狀拉絲蛋白的制作工藝有所不同，因此在口感及理化性質上有所差別。所以，對比添加不同形狀的大豆拉絲蛋白，制成的包子餡料有哪些方面的不同。將復水后經過處理的拉絲蛋白分別與豬肉、調味料混勻，斬拌至餡狀，包成包子。觀察到斬拌后包子餡料的狀態沒有明顯差別，蒸熟后對照純肉餡的包子進行感官品評。

添加不同形狀拉絲蛋白的包子餡料的感官品質結果見表3。

表3 添加不同形狀拉絲蛋白的包子餡料的感官品質結果

將蒸熟后的餡料取出，降至室溫后，通過質構儀測定肉餡的咀嚼度、回復性、彈性等指標，得到具體結果。

添加不同型號拉絲蛋白的包子餡料的質構測定結果見圖1。

圖1 添加不同型號拉絲蛋白的包子餡料的質構測定結果

經過感官品評的得分，5000Z最終呈現出較好的口感。其中，不同型號的拉絲蛋白經過混合、斬拌后都能夠充分混合均勻，且沒有明顯的豆腥味，其中5000P有輕微滲油的情況，5000C、5000Z在形態和口味上差別不明顯，但是口感上5000C的口感偏散，經對比可知5000Z的口感更接近于純肉餡的口感，結構緊實有彈性。同時，通過質構儀檢測得到的數據顯示，柱狀即5000Z的拉絲蛋白較三者有最佳的硬度、彈性和咀嚼度，與純肉餡最為接近。由于原料配比的差別導致物料擠壓膨化過程中所受剪應力有所不同，在變溫、變壓的條件下形成的結構有所差別，以至于影響到包子餡的口感和結構[9]。由此可見，柱狀的拉絲蛋白有較高的可接受度。

2.2 添加不同蛋白含量的拉絲蛋白制備包子餡料結果分析

不同蛋白含量的拉絲蛋白，應用價值有所不同，同時在質構、口感上也有所差別，可知蛋白含量越高的拉絲蛋白產品的口感越好，更具咀嚼感，且結構致密、口感緊實，但是蛋白含量高的拉絲蛋白相應的市場價格比較高。此外，對比了口感和質構相關數據。

添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果見表4。測定質構特性，將得到的具體結果繪制成柱狀圖。添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的質構測定結果見圖2。

表4 添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果

圖2 添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的質構測定結果

由圖2可知，蛋白含量越高，包子餡料的感官評分越高，同時高蛋白含量的包子餡料也具有較好的硬度、彈性和咀嚼度。主要在于大豆蛋白質擠壓膨化過程中，在溫度場、剪切場、壓力場及水、油的聯合作用下，由天然的球狀聚集態，重組成為纖維狀蛋白質[10]，因此越高蛋白含量的拉絲蛋白，能夠形成更多的纖維狀結構，能夠支撐起拉絲蛋白的骨架，因而制成的包子餡具有更佳的質構。但是，從經濟效益方面考慮，蛋白含量高的拉絲蛋白造價較高，只應用于填充包子餡料不夠經濟適用。且通過與空白組的對照，發現蛋白含量達到60%時就有相近的質構性質。因此，綜合考慮選用蛋白含量為60%拉絲蛋白，有較好的口感同時可有效降低成本。

2.3 添加不同添加量的拉絲蛋白制備包子餡料結果分析

拉絲蛋白的添加量與口感有最為直接的影響，基本上呈現添加量越大，口感越差的趨勢。通過將純肉餡兒的設置為空白對照，對比添加了拉絲蛋白的包子餡料的口感及其他各項指標。

不同添加量拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果見表5。

表5 不同添加量拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果

測定包子餡的質構特性，得到的具體結果繪制成柱狀圖。

不同添加量拉絲蛋白包子餡料的質構測定結果見圖3。

圖3 不同添加量拉絲蛋白包子餡料的質構測定結果

由圖3可知，添加量5%時，各個感官品評指標基本與純肉的差別不大，當添加量增加到10%時，包子餡的口感基本與純肉開始有所差別，對比純肉感覺口感有點松散，不夠緊致；且添加量再增加，無論是口感還是質構儀測得的硬度、咀嚼度都有明顯改變。因此，綜合考慮經濟效益和包子餡料的口感等因素，選擇的最佳添加量10%。

2.4 添加不同保水率的拉絲蛋白制備包子餡料結果分析

拉絲蛋白的保水率是與經濟效益掛鉤的最直接因素，保水率的大小往往取決于拉絲蛋白的生產工藝，通過工藝參數的調整，可以得到不同保水率的拉絲蛋白。同時，一般保水率較低的拉絲蛋白的口感普遍偏硬，但是加熱后變形程度較大，穩定性稍差；而較好保水率的拉絲蛋白則相反[11]。通過將不同的保水率的拉絲蛋白分別制成包子餡，進行感官品評。

添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果見表6。

表6 添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的感官品評結果

測定質構特性，得出的數據繪制成柱狀圖。

添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的質構檢測結果見圖4。

圖4 添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的質構檢測結果

由圖4可知，保水率越高的拉絲蛋白對于油、水分的吸收情況越好，與肉餡混拌得更加均勻，口感更加致密緊湊，對料汁的吸收更好。因此，在口味上也呈現出保水率越高的拉絲蛋白包子餡料的口味更豐富厚重。質構儀檢測出的結果顯示，保水率為220%時，各項指標基本達到最優；之后再隨著保水率的增加，硬度、咀嚼度、彈性及回復性指標增加不再明顯，甚至稍有下降。綜合考慮，選用保水率為220%的拉絲蛋白制作包子餡料，不僅有較好的風味且口感甚佳。

經過以上試驗，確定選用形狀為柱狀的拉絲蛋白經過復水、拆絲，與豬肉混拌均勻，加上調味料，斬成肉餡，制成包子。通過單因素試驗，對比出拉絲蛋白的蛋白含量為60%，添加量為10%，保水率為220%時得到的包子餡的口感最佳，而且有較好的質構性質。經過試驗驗證，在此條件下制備包子餡，經過感官品評和質構儀測定得到具體結果。

單因素試驗驗證結果見表7。

表7 單因素試驗驗證結果

2.5 響應面優化制備包子餡料試驗結果

在單因素試驗的基礎上，以感官評分為響應值，設置拉絲蛋白的蛋白含量、拉絲蛋白的添加量和拉絲蛋白的保水率3個因素，以Box-behnken（BBD）設計試驗方案，用Design Expert進行數據分析。

BBD中心組合試驗結果見表8，感官評分方差分析結果見表9。

表8 BBD中心組合試驗結果

表9 感官評分方差分析結果

根據表8和表9的試驗數據，Design Expert擬合出三元二次方程具體如下：

根據方差分析可以得出模型具有較高的顯著性（p<0.01），失擬項=0.856 3>0.05（不顯著），表明回歸方程對于包子餡料感官評分的實際情況擬合度較高。決定系數（R）2和調整決定系數（R2Ad）j分別是0.961 3，0.911 6，說明模型擬合良好，可以作為優化添加拉絲蛋白制備包子餡料的模型；變異系數（CV）為1.84%，說明模型的重現性好[12]；綜上，該模型可用于預測拉絲蛋白包子餡料制備的最優條件。通過分析p值可以得出，B、AC、BC、A2、B2、C2項達到了極顯著水平（p<0.01）；A項達到了顯著水平（p<0.05），其余項均為不顯著（p>0.05）；由F值的大小可以推斷出，對于感官評分的影響依次是B>A>C。

各因素交互作用對包子餡感官評分的影響見圖5。

由圖5可知，各因素交互作用對于包子餡料的感官品評得分的影響。其中，二維等高線越接近于橢圓形或者馬蹄形、3D響應曲面越陡峭說明交互作用越明顯，反之則說明交互作用對于感官評分的影響越不明顯[13]。由圖5可知，蛋白含量和保水率的交互作用對于包子餡料的感官評分的影響最為顯著。其中，拉絲蛋白的蛋白含量和保水率都是評價拉絲蛋白質量的重要指標，說明這2項對于制備包子餡也有重要影響，對包子餡的口感質構影響顯著，其中較高的蛋白含量和較好保水率的拉絲蛋白制成的包子餡料具備較好的感官接度。因此，選擇高質量的拉絲蛋白是制作包子餡料的重要基礎[14-17]。通過Design Expert軟件預測得出，在拉絲蛋白蛋白含量為60.50%，添加量為11.71%，保水率為220.77%時有最佳的感官評分87.57分。

圖5 各因素交互作用對包子餡感官評分的影響

2.6 驗證試驗結果分析

根據2.5得出的最佳條件，經過反復試驗，調整出最佳的制備添加拉絲蛋白包子餡料的條件為拉絲蛋白的蛋白含量60%，拉絲蛋白添加量12%，保水率220%。在此條件下制備拉絲蛋白包子餡料，進行感官品評和質構儀測定其質構性質。

響應面優化試驗驗證試驗見表10。

表10 響應面優化試驗驗證試驗

試驗驗證得出最優的拉絲蛋白添加條件下制備的包子餡料感官評分為89分，與預測值相近，說明該模型與實際情況擬合度良好，合理可靠。

3 結論

通過單因素試驗和響應面試驗的設計驗證，得出在拉絲蛋白的蛋白含量為60%，拉絲蛋白的添加量為12%，保水率為220%的條件下，制備的肉包子口感豐富、質構良好，口味不遜色于純肉餡的包子。經過試驗可以得出制備添加拉絲蛋白的包子餡料，不僅能夠有效降低生產成本，同時不影響原本肉餡包子的口感和口味，也在營養方面通過拉絲蛋白的加入減少了飽和脂肪酸、膽固醇的含量。為工廠化生產添加拉絲蛋白的包子、速凍包子的規模化生產提供一定的理論依據。