高良姜素、槲皮素對調理雞排食用品質及雜環胺的影響

李美瑩，李 琳，代媛媛，王昱蘇，王柳岑，查恩輝

（錦州醫科大學食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121000）

隨著燒烤制品的消費比重在肉制品消費中的逐年攀升，燒烤制品的健康問題也變得與生活息息相關，烤制后形成的雜環胺成為燒烤制品中無法避而不談的產物。雜環胺是肉品中的蛋白質通過美拉德等反應在高溫條件下產生的一類有機物[1-5]，其具有致癌、遺傳毒性、致突變作用等，對人體健康會造成很大不良影響[6-9]，近幾年來人們對雜環胺的研究逐年深入，迄今為止已發現的雜環胺類物質有30余種[10-13]。如何減少燒烤制品中雜環胺的生成并使燒烤制品既安全健康又營養美味是近年來熱門話題之一。

高良姜素，又名3,5,7-三羥基黃酮，為高良姜根中的提取物，包含該化學成分的代表植物還有雄花、大車前葉等，其易獲得、易制取，為重要的天然抗氧化劑[14]。槲皮素是一種黃酮類物質，其來源廣泛，主要存在于葡萄、蕎麥等植物中，具有很好的抗氧化活性，近十年來對于槲皮素抗氧化活性的應用呈明顯的上升趨勢[15]。高良姜素與槲皮素因其抗氧化性可以有效減少美拉德反應中雜環胺的生成，從而使肉制品的安全品質得以提升[16-17]。

空氣炸鍋的工作原理是通過頂部烘烤裝置加熱空氣，使鍋內的密閉空間在短時間內形成循環熱空氣流，在快速蒸發食材表面水分的同時也能達到低溫烤熟食材的目的，進而使食材產生外酥里嫩的口感[18]。

本試驗選取雞胸肉為原料，以空氣炸鍋烤制作為烹調方式，通過研究烤制時間、烤制溫度、高良姜素添加量、槲皮素添加量對調理雞排食用品質的影響，使用響應面法優化出最佳調理雞排工藝配方，并對利用該工藝生產出的雞排進行各項品質指標和安全性指標測試，其目的是為了研制出一款色澤金黃有光澤，香氣撲鼻，口感鮮嫩多汁，安全、健康、營養的優質調理雞排，為調理雞排的工業化生產提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

雞胸肉、花椒、八角、桂皮、料酒、精鹽、玉米淀粉，購于遼寧錦州大商新瑪特超市。

丙磺酸PRS固相萃取柱（500 mg/3 mL），C18固相萃取柱（500 mg/6 mL），色譜柱Waters Sunfire系列（C18柱25.0 mm×4.6 mm×5.0μm），0.22μm微孔濾膜，9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（Norhaman），1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（Harman），甲醇、乙腈、高良姜素、槲皮素均為色譜純，鹽酸、氨水、乙酸乙酯、冰乙酸、乙胺、二氯甲烷、乙酸銨均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

Agilent1200型高效液相色譜儀配備熒光檢測器，美國Agilent公司；BCD-258WLDPN冰箱，海爾集團有限公司；TMS-PRO質構儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司；FA2004N電子天平，上海精密科學儀器有限公司；6828山本空氣炸鍋，余姚山本電器有限公司；JCY30A電餅鐺，廣東美的生活電器制造有限公司；KWS1530X-H7R電烤箱，廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司；HR/T20MM立式冷凍離心機，湖南赫西儀器裝備有限公司；PHS-3CpH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；85-2A數顯恒溫磁力攪拌器，金壇市科析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

參照王賽等[19]和陳日新等[20]的方法并稍作修改，工藝流程如下：

雞胸肉→修整、切片（約100 mm×100 mm×10 mm）→加料（食鹽、料酒、復合香辛料、高良姜素、槲皮素）→滾揉（15 min）→腌制（4℃，靜腌14 h）→打粉上漿（包裹淀粉液與面包糠）→熟制（空氣炸鍋烤制）→綜合評定（嫩度、保水性、感官品質、安全性）

1.2.2 調理雞排的單因素試驗

試驗中料酒、食鹽、復合香辛料添加量為定量，分別為10%、1.8%、2%（其中花椒30%、八角30%、桂皮40%）。文中添加量均為某物質占雞胸肉的質量分數。

對照組的熟制時間為15 min，熟制溫度為160℃，不添加高良姜素和槲皮素。

1.2.2.1 高良姜素添加量的篩選

固定熟制時間為10 min，熟制溫度為150℃，槲皮素添加量為0.002%，考察高良姜素添加量分別為0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%時對調理雞排綜合評價指數的影響。

1.2.2.2 槲皮素添加量的篩選

固定熟制時間為10 min，熟制溫度為150℃，高良姜素添加量為0.002%，考察槲皮素添加量分別為0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%時對調理雞排綜合評價指數的影響。

1.2.2.3 熟制時間的篩選

固定熟制溫度為150℃，高良姜素添加量為0.002%，槲皮素添加量為0.002%時，考察熟制時間分別為5、10、15、20、25 min時對調理雞排綜合評價指數的影響。

1.2.2.4 熟制溫度的篩選

固定熟制時間為10 min，高良姜素添加量為0.002%，槲皮素添加量為0.002%時，考察熟制溫度分別為140、150、160、170、180℃時對調理雞排綜合評價指數的影響。

1.2.3 響應面優化試驗

根據單因素試驗結果，選取調理雞排熟制時間、熟制溫度、高良姜素添加量和槲皮素添加量為自變量，以雞排綜合評價指數為響應值進行響應面試驗優化設計，采用Design-Expert10軟件中的Box-Behnken Design進行4因素3水平試驗，響應面試驗設計水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken響應面試驗因素及水平編碼表Table 1 Box-Behnken factors and levelscodingof response surface experiment

1.2.4 測定項目與方法

1.2.4.1 剪切力

參照NY/T 1180—2006[21]中規定的方法進行測定。

1.2.4.2 失水率

參照王喆等[22]的方法稍作改動并測定。取質量為m1（g）的調理雞排生樣，將其用空氣炸鍋進行熟制。將熟制后的調理雞排樣品冷卻至室溫，記錄質量m2（g），失水率計算公式如下：

1.2.4.3 雜環胺含量

（1）標準曲線

參考蓋圣美等[23]的方法并稍作改動。參考鄭多多等[24]的方法進行甲醇-鹽酸溶液和甲醇-氨水溶液的配制。

（2）樣品前處理

提取：將調理雞排樣品剁碎成泥，取2.00 g樣品于燒杯中，加入10 mL乙酸乙酯，1 mL氨水，1 mL乙胺，用磁力攪拌器攪拌樣液5 min，使其充分混勻，再將混勻后的液體換裝至50 mL離心管中，以10 000 r/min離心15 min，復提兩次，取上清液合并備用。

凈化：按照鄭多多等[24]的前處理方法進行處理并稍作改動，過0.22μm微孔濾膜，以備高效液相色譜上樣使用。

（3）高效液相色譜檢測條件

流動相A為乙腈，B為0.05 mol/L乙酸銨緩沖溶液（用冰乙酸調pH值至3.40）；等度洗脫，A∶B=20%∶80%，流速1.00 mL/min；柱溫30℃，運行時間8 min，進樣量20μL，激發波長300 nm，發射波長440 nm。

1.2.5 調理雞排的評價標準

調理雞排品質評價的最終結果采用綜合評價指數的方法進行評定[25-27]。

1.2.5.1 調理雞排感官品質評分標準

參照GB/T 22210—2008[28]，感官評定小組由11位相關專業人士組成，由于食品的感官品質主要包括視覺品質、嗅覺品質和味覺品質，所以對調理雞排的感官評定選取色澤、氣味、風味和咀嚼性作為評價項[26-27]，評分標準見表2。

表2 感官品質評分標準Table 2 Sensory qualitiesrating criteria

1.2.5.2 調理雞排安全性評分標準

調理雞排的安全性評價以雜環胺含量為標準進行評定。

安全性評分標準（滿分10分）：當雜環胺Norharman含量≥20.0μg/kg且Harman含量≥10.0μg/kg時為安全性較差，評分為0～5分；當雜環胺Norharman含量＜20.0μg/kg且Harman含量＜10.0μg/kg時為安全性較好，評分為6～10分。

1.2.5.3 調理雞排嫩度評分標準

嫩度評分標準（滿分10分）：當雞肉剪切力為15.0～19.0 N（包括19.0 N）或剪切力大于等于23.0 N時，評分為0～5分；當雞肉剪切力為19～23.0 N時，評分為6～10分。

1.2.5.4 調理雞排保水性評分標準

保水性評分標準（滿分10分）：當雞肉的汁液流失率小于等于10.0%或大于等于14.0%時，評分為0～5分；當雞肉汁液流失率為10%～14.0%時，評分為6～10分。

1.2.5.5 調理雞排綜合評價指數

綜合評價指數由感官品質、安全性（雜環胺含量）、嫩度（剪切力）、保水性（汁液流失率）4項指標擬合而成，其能夠客觀地反映肉制品的品質和安全性。

綜合評價指數的權重確定為專家評分法，即請5位食品行業相關專家對4個指標（感官品質、安全性、嫩度、保水性）的重要度進行評分（總分為100分），最終確定4項指標的權重系數（見表3），從而得出綜合評價指數公式[25]。綜合評價指數=0.35×感官品質評分+0.40×安全性評分+0.15×嫩度評分+0.10×保水性評分

表3 各項指標的專家權重評定結果Table 3 Expert weight score results of each indicator

1.2.6 數據處理

采用Excel 2010進行數據處理與分析，SPSS26.0軟件進行方差分析和顯著性檢驗，Origin 2018進行繪圖。每組試驗均重復3次以上，結果以±s表示。

2 結果與分析

2.1 雜環胺標準曲線的繪制

兩種雜環胺（HAAs）的熒光高效液相色譜檢測圖譜如圖1所示。由圖1可以看出，兩種雜環胺分離效果明顯，峰形良好，無拖尾現象。

圖1 兩種雜環胺標準品HPLC-FLD檢測譜圖Fig.1 HPLC-FLDchromatograms of two heterocyclic amine standards

以Harman、Norharman兩種雜環胺的質量濃度x（mg/L）為橫坐標，峰面積y為縱坐標，繪制標準曲線，得到2種雜環胺的線性范圍、回歸方程及其決定系數（R2）（見表4）。

表4 兩種雜環胺線性范圍、回歸方程及相關系數Table4 Linear range,regression equation and correlation coefficient of two heterocyclic amines

如表4所示，雜環胺Harman、Norharman含量（均為0.1～500μg/L）在檢出限范圍內，回歸方程的決定系數均大于0.995 0，具有良好的線性關系，說明回歸方程符合實際檢測需要。

2.2 調理雞排工藝配方的單因素試驗結果

由圖2～5可以看出，烤制時間、烤制溫度、高良姜素添加量和槲皮素添加量均對調理雞排的綜合評價指數有很大影響。

圖2 高良姜素添加量對調理雞排綜合評價指數的影響Fig.2 Effects of galangin additions on comprehensiveevaluation indices of prepared chicken steaks

隨著高良姜素添加量和槲皮素添加量的不斷增加，烤制時間的延長，烤制溫度的升高，調理雞排的綜合評價指數呈先上升后下降的趨勢。當高良姜素添加量為0.002%（圖2），槲皮素添加量為0.002%（圖3）烤制時間為10 min（圖4），烤制溫度為150℃（圖5）時，調理雞排的綜合評價指數均達到最高值，分別為18.9、19.1、18.7、18.9。故選取烤制時間10 min，烤制溫度150℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%為調理雞排響應面優化分析試驗中的0水平。

圖3 槲皮素添加量對調理雞排綜合指數的影響Fig.3 Effectsof quercetin additions on comprehensive evaluation indices of prepared chicken steaks

圖4 熟制時間對調理雞排綜合評價指數的影響Fig.4 Effects of cookingtime on comprehensive evaluation indices of prepared chicken steaks

圖5 熟制溫度對調理雞排綜合評價指數的影響Fig.5 Effectsof cooking temperatures on comprehensive evaluation indicesof prepared chicken steaks

2.3 調理雞排的響應面優化試驗

2.3.1 調理雞排的響應曲面法優化試驗的設計方案及結果

根據單因素試驗結果，以熟制時間（A）、熟制溫度（B）、高良姜素添加量（C）和槲皮素添加量（D）為影響因素，以綜合評價指數為響應值，采用Design-Expert 10軟件中Box-behnken進行4因素3水平響應面優化試驗，試驗設計與結果見表5。

2.3.2 調理雞排的模型建立及顯著性檢驗

利用響應面軟件Design-Expert 10對表5中的數據進行多元回歸分析，得到調理雞排綜合評價指數（Y）對熟制時間（A）、熟制溫度（B）、高良姜素添加量（C）和槲皮素添加量（D）的回歸方程為：Y=19.02-0.35A-0.25B-0.32C-0.38D-0.75AB-1.01AC-1.08AD-1.11BC-0.55BD-1.37CD-1.20A2-1.03B2-0.93C2-1.11D2,該方程方差分析結果和顯著性檢驗見表6。

表5 Box-Behnken試驗設計方案與結果Table 5 Box-Behnken experimental design scheme and results

通過試驗數據對該響應面模型進行方差分析，回歸方程中各項系數絕對值的大小直接反映各因素對響應值的影響程度[25]，根據F值可以判斷4個因素對綜合評價指數的影響大小順序為：D＞A＞C＞B，即槲皮素添加量＞熟制時間＞高良姜素添加量＞熟制溫度。

回歸方程中的顯著性用F檢驗判定[25]。由表6可知，模型的F值為40.68，P＜0.01，說明該模型為極顯著，失擬項不顯著，擬合優度為97.60%（R2＝0.976 0），調整擬合優度所以在被研究的回歸區域內，該回歸方程具有良好的擬合度和可信度，試驗誤差小，且自變量與響應值之間具有較好的線性關系，因此使用該回歸方程能夠對綜合評價指數進行可靠地預測，該回歸方程可用于調理雞排工藝的響應面優化試驗的理論推測。

由表6可知，試驗中4個因素的一次項偏回歸系數均具有顯著性，其中因素B（熟制溫度）的偏回歸系數顯著（P＜0.05），說明熟制溫度對加工雞排綜合評價指數具有顯著影響；A、C、D的偏回歸系數極顯著，P值分別為0.000 9、0.002 1、0.000 5，說明熟制時間、高良姜素添加量、槲皮素添加量對加工雞排綜合評價指數具有極顯著影響。

表6 回歸方程方差分析表Table 6 ANOVA table of regression equation

在二次項偏回歸系數中，所有系數都具極顯著性（P＜0.01），交互項中AB、AC、AD、BC、BD、CD的P值均小于0.01，表明A和B、A和C、A和D、B和C、B和D、C和D的交互作用對響應值的影響均極顯著。

2.3.3 調理雞排的響應曲面分析圖

調理雞排的響應曲面圖見圖6～11。由6可知，隨著熟制時間的增加，熟制溫度對綜合評價指數的影響先緩慢升高再急劇降低，曲面有十分明顯的弧度，說明熟制時間和熟制溫度交互作用對綜合評價指數的影響較大。由圖8、圖9可知，在相同熟制溫度與熟制時間的條件下，綜合評價指標隨著高良姜素添加量的增加呈現緩慢上升和下降趨勢，梯度變化明顯。由圖7、圖10可知，保持熟制溫度和熟制時間不變，隨著槲皮素添加量的增加，綜合評價指數先緩慢上升再小幅度下降。由圖11可知，綜合評價指標隨著高良姜素添加量和槲皮素添加量的增加快速升高再急劇下降，曲面明顯，有明顯的峰值。

圖6 熟制時間與熟制溫度的響應面曲線圖Fig.6 Response surface curve of maturation time and maturation temperatures

圖7 熟制時間與槲皮素添加量的響應面曲線圖Fig.7 Response surface curveof maturation time and quercetin additions

圖8 熟制時間與高良姜素添加量的響應面曲線圖Fig.8 Response surfacecurve of maturation time and galangin additions

圖9 熟制溫度與高良姜素添加量的響應面曲線圖Fig.9 Response surface curve of maturation temperaturesand galangin additions

圖10 熟制溫度與槲皮素添加量的響應面曲線圖Fig.10 Response surface curve of cooked temperatures and quercetin additions

圖11 高良姜素添加量與槲皮素添加量的響應面曲線圖Fig.11 Responsesurfacecurveof galangin additionsand quercetin additions

2.3.4 加工雞排的最佳基礎配方的確定

根據響應面回歸模型，通過Design-Expert 10軟件求解方程，得到調理雞排最佳工藝配方為：熟制時間10.45 min，熟制溫度145.88℃，高良姜素添加量0.002 3%，槲皮素添加量0.001 9%，在上述條件下由該模型優化預測得到的調理雞排綜合評價指數為18.86。

為驗證響應面優化模型的可靠性，采用優化后的配方結果，并結合具體實際生產需要稍作改動，調整為熟制時間10 min，熟制溫度145℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%，經過3次重復試驗，實際得到的調理雞排綜合評價指數平均值為18.83，與響應面回歸模型預測的理論值18.86非常接近，該回歸模型方程的預測結果與實際生產的結果相吻合，擬合程度高，說明通過響應面法優化得到的調理雞排工藝配方在實際生產中具有極高的可行性。

2.4 調理雞排質量指標的測定結果分析

空白對照組調理雞排剪切力、失水率、感官評分和雜環胺Norharman與Harman的平均值分別為24.3 N、14.52%、32.0分和25.70μg/kg與10.89μg/kg。

調理雞排物性指標測定結果為：剪切力23.2 N，失水率13.25%，感官評分32.5分；雜環胺Norharman與Harman含量分別為20.96μg/kg與7.39μg/kg。由以上結果可知，調理雞排的理化指標良好。

3 結論

本研究通過單因素試驗結合Box-Behnken響應面設計優化試驗對調理雞排的工藝配方進行優化，確定最佳調理雞排工藝配方為：熟制時間10 min，熟制溫度145℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%（料酒、食鹽、復合香辛料添加量為定量，分別為10%、1.8%、2%（其中花椒30%、八角30%、桂皮40%）。

通過和對照組對比可知，在不添加高良姜素與槲皮素的條件下，對照組調理雞排綜合評分為13.60（雜環胺Norharman與Harman含量的平均值分別為25.70μg/kg與10.89μg/kg）。工藝優化后的調理雞排綜合評價指數平均值為18.83（雜環胺Norharman與Harman含量分別為20.96μg/kg與7.39μg/kg），可以看出高良姜素與槲皮素的添加對雜環胺具有抑制效果，可明顯提高調理雞排的的安全性。應用此配方制作的調理雞排色澤金黃，具有獨特的雞肉香味，雞排汁液飽滿，肉質鮮嫩緊致，且安全營養。其中添加的抗氧化劑（高良姜素、槲皮素）在多種植物中均含有，易于制取且價格低廉，既適合工業化生產又符合當今社會安全肉制品的消費理念。其為今后工業化生產安全性與營養性兼備的調理雞排提供了有效的理論依據。