涼水漂洗法提取鴨肉肌原纖維蛋白工藝優化

張學全，李翔輝，孟亞萍，劉愛國

（1.漯河食品職業學院，河南 漯河 462300；2.天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津 300134）

目前關于蛋白質的提取分離一般有鹽溶液法[1-3]、超聲波法[4-5]、酸溶法[6]、堿溶法[7]、堿溶酸沉法[8-9]、酶法[10-12]等。這些方法普遍操作過程復雜、生產效率低，而且大多需要添加化學物質，易造成化學物質的殘留，給食品安全帶來隱患，影響產品的風味和口感。而在冷凍魚糜生產過程中魚肉肌原纖維蛋白的提取分離則采用了冷水（3℃～10℃清水）漂洗法[13-14]，該法操作簡單，不使用除水以外的任何化學物質，生產的產品天然、綠色、安全，現主要用于白肉蛋白質的提取分離。鴨肉屬于白肉[15]，蛋白質含量高達23.73%，相對其它畜禽肉，其價格低廉、來源廣泛，是提取蛋白質的理想原料[16]。漂洗法主要是通過漂洗去除肉中的色素、血污、脂肪、無機鹽、腥臭成分等，然后通過沉淀分離獲得肉中的鹽溶性蛋白質（肌原纖維蛋白）[17-19]。本研究借鑒魚肉肌原纖維蛋白的提取分離方法，結合鴨肉與魚肉（魚糜制作一般選用低值低質魚類）的品質差異，如鴨肉水分含量低、肌肉色澤深、肌纖維粗、組織結構緊實、微生物少等，在保證提取質量的前提下，從節能減耗和提高溶解度的實際考慮，規避3℃～10℃的冷水，采用與自來水或地下水溫度相接近的涼水（20℃清水）替代冷水漂洗提取鴨肉肌原纖維蛋白。在單因素（鴨肉顆粒大小、水料質量比、漂洗次數、漂洗時間）試驗的基礎上，經正交試驗確定最佳提取工藝條件，以期為鴨肉蛋白質的提取提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鴨胸肉（冷凍）：青島和鑫源盛國際貿易有限公司；紗布：市售；涼水（20℃清水）：符合 GB 5749—2006《生活飲用水衛生標準》規定的自來水；濃鹽酸、氫氧化納、硫酸鉀、乙醚（均為分析純）：開封開化（集團）有限公司；濃硫酸（分析純）：煙臺雙雙化工有限公司。

1.2 儀器與設備

JR-120凍肉絞肉機、ZKJB-150真空攪拌機：河北元昌食品機械科技有限公司；GL.16G高速離心機：上海安亭科學儀器廠；101-2A電熱鼓風干燥箱：北京永光明醫療儀器廠；KDN-04C數顯溫控消化爐、KDN-DI凱氏定氮儀：上海新嘉電子有限公司；SZF-06A脂肪測定儀：上海精隆科學儀器有限公司；SX-4-10灰分測定儀：北京科偉永興儀器有限公司；JE602電子稱：上海浦春計量儀器有限公司；PT3001手持電子溫度計：廣東美德時儀器儀表有限公司；BC/BD-318HD冰柜：青島海爾股份有限公司；6202粉碎機：北京開創同和科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料肉→預處理→絞肉制粒→涼水漂洗→離心沉淀→恒溫干燥→粉碎過篩→干樣品

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 原料肉

選擇符合衛生檢驗檢疫要求的冷凍帶皮無骨鴨胸肉為原料，試驗前采用空氣解凍法進行解凍，解凍后肉溫控制在10℃以下。

1.3.2.2 預處理

解凍后的鴨胸肉去除連皮脂肪，保留整塊肌肉，并精修去除附在肌肉上面的脂肪、殘毛、淤血、軟骨、污物等，直至目測無可見脂肪組織和雜質。然后將肌肉切分成小塊以方便絞肉制粒。

1.3.2.3 絞肉制粒

選用直徑2 mm～6 mm的孔板將預處理好的鴨胸肉在絞肉機上絞成不同直徑的顆粒狀，絞制后肉溫不超過10℃。

1.3.2.4 涼水漂洗

將鴨胸肉顆粒置于攪拌機中用涼水反復漂洗。

1.3.2.5 離心沉淀

將漂洗好的料液放入高速離心機，3 000 r/min離心20 min[20]。然后傾去漂浮在上層的油脂雜物及漂洗液，保留下層沉淀物。用3層紗布將沉淀物包裹并通過擠壓除去多余水分，即得到非水溶性鴨肉肌原纖維蛋白濕樣品。

1.3.2.6 恒溫干燥

將濕樣品放入電熱鼓風干燥箱內，在60℃條件下干燥至恒重[21]。

1.3.2.7 粉碎過篩

將恒重干燥樣品置于干燥器中冷卻到25℃，然后用粉碎機進行粉碎并過100目網孔篩，即得鴨肉肌原纖維蛋白樣品。

1.4 鴨肉肌原纖維蛋白提取工藝優化試驗設計

以鴨肉肌原纖維蛋白樣品的蛋白質、脂肪、灰分、水分含量及感官評分為評價指標，通過單因素試驗和正交試驗對提取工藝參數進行優化，確定最佳提取工藝條件。

1.4.1 鴨肉肌原纖維蛋白提取基礎工藝參數

經預試驗，將基礎工藝參數確定為鴨胸肉顆粒大小4 mm、水料質量比5∶1、漂洗次數3次、漂洗時間10 min。

1.4.2 單因素試驗設計

1.4.2.1 最適水料質量比的選擇

漂洗時，固定鴨肉顆粒大小4 mm、漂洗3次、漂洗10 min，設置水料質量比分別為 1 ∶1、3 ∶1、5 ∶1、7 ∶1、9∶1，按照1.3.1提取制備鴨肉肌原纖維蛋白，以蛋白質含量為主并結合其他輔助指標（樣品的感官評分及脂肪、灰分、水分含量）研究分析水料質量比對提取效果的影響。

1.4.2.2 最適漂洗次數的選擇

漂洗時，固定鴨肉顆粒大小4 mm、水料質量比5 ∶1、漂洗 10 min，設置漂洗次數分別為 1、2、3、4、5 次，按照1.3.1提取制備鴨肉肌原纖維蛋白，以蛋白質含量為主并結合其他輔助指標研究分析漂洗次數對提取效果的影響。

1.4.2.3 最適漂洗時間選擇

漂洗時，固定鴨肉顆粒大小4 mm、水料質量比5 ∶1、漂洗 3 次，設置漂洗時間分別為 6、8、10、12、14 min，按照1.3.1提取制備鴨肉鴨肉肌原纖維蛋白，以蛋白質含量為主，并結合其他輔助指標研究分析漂洗時間對提取效果的影響。

1.4.2.4 最適顆粒大小選擇

漂洗時，固定水料質量比5∶1、漂洗3次、漂洗10 min，設置鴨肉顆粒大小分別為 2、3、4、5、6 mm，按照1.3.1提取制備鴨肉肌原纖維蛋白，以蛋白質含量為主并結合其他輔助指標研究分析鴨肉顆粒大小對提取效果的影響。

1.4.3 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，確定水料質量比、漂洗次數、漂洗時間、鴨肉顆粒大小4個因素，以鴨肉肌原纖維蛋白樣品的蛋白質含量、脂肪灰分水分含量總和、感官評分（色澤、氣味、組織狀態）為指標，選用L9（34）正交表進行正交試驗。其中，營養成分測定每組試驗重復3次取其平均值作為試驗結果，感官評分以10位專業人員評定的平均值作為試驗結果。正交試驗因素水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平Table 1 Factor and level table of orthogonal test

1.5 鴨肉肌原纖維蛋白的營養成分測定

依據GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中的蛋白質測定》中的方法測定樣品中蛋白質含量[22]；依據GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中的方法測定樣品中脂肪含量[23]；依據GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中的方法測定樣品中灰分含量[24]；依據GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的方法測定樣品中水分含量[25]。

1.6 鴨肉肌原纖維蛋白的感官評價

選擇10名感官評定專業人員對樣品進行評定。評定方法：取適量試樣置于白色瓷盤中，在自然光下通過視覺觀察色澤和組織狀態，通過嗅覺辨別氣味，具體感官評價標準見表2。

1.7 試驗數據處理與分析

單因素試驗中蛋白質、脂肪、灰分、水分含量，鴨肉肌原纖維蛋白色澤、氣味、組織狀態評分用SPSS 24.0軟件進行顯著性分析，正交試驗結果用正交設計助手Ⅱ3.1統計軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 水料質量比對鴨肉肌原纖維蛋白提取效果的影響

水料質量比對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響結果見表3，水料質量比對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響結果見圖1。

由表3和圖1可知，隨著水料質量比的增加，蛋白質含量和感官評分呈上升趨勢，脂肪、水分、灰分含量總和呈下降趨勢，水料質量比7∶1與水料質量比1∶1、3∶1、5∶1相比，蛋白質含量、脂肪含量、水分含量、灰分含量具有顯著性差異（P＜0.05）。結果表明涼水添加量越大，肌原纖維蛋白的提取效果越好；但當水料質量比大于7∶1時，涼水添加量的變化對肌原纖維蛋白提取效果的影響不太明顯。其原因可能是在一定范圍內，涼水越多，鴨肉中的水溶性成分（如血色素、無機鹽等）向涼水中擴散溶解的速度越快，漂洗掉的脂肪微粒漂浮到水面后會遠離肉粒，經過離心分離后，水溶性成分去除會更容易、更徹底。反之，涼水添加量越少，料液的黏度越大，漂洗時攪拌的阻力加大，阻礙了肉中灰分、糖類、色素等成分與水之間的相互滲透與擴散，油脂不易分離出來，提取的蛋白質含量低、色澤差、腥味重。結合提取效果、節能降耗、成本控制的需要，因此水料質量比確定為7∶1較為適宜。

圖1 不同水料質量比對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響Fig.1 Influence of mass ratio of water to material on sensory evaluation of duck myofibrin

表3 水料質量比對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響Table 3 Influence of mass ratio of water to material on basic nutrient content of duck myofibrin

2.1.2 漂洗次數對鴨肉肌原纖維蛋白提取效果的影響

漂洗次數對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響結果見表4，漂洗次數對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響結果見圖2。

由表4和圖2可知，漂洗次數在1次～4次時，隨著漂洗次數的增加，蛋白質含量和感官評分呈上升趨勢，脂肪、灰分、水分含量總和呈下降趨勢；但漂洗次數超過4次后，漂洗次數的增加對試樣感官評分影響極其微小，漂洗4次與漂洗1、2、3次相比，蛋白質含量、脂肪含量、水分含量具有顯著性差異。這表明在一定范圍內，涼水漂洗次數越多，肌原纖維蛋白的提取效果越好；但漂洗次數過多，反而對肌原纖維蛋白的提取不利。其原因可能是在一定范圍內，漂洗次數越多，水與肉粒間相互擠壓、摩擦、碰撞的概率和頻次越高，便于肉粒在水中的均勻分布，這對肌原纖維蛋白的提取是非常有利的。但漂洗次數過多，則可能會引起肌原纖維蛋白的輕微流失和肉質親水膨脹程度的增加，而親水膨脹程度的增加則不利于蛋白質的脫水干燥，也會影響蛋白質含量。同時漂洗次數過多也易造成水、電、人工等消耗的增加。綜合考慮提取效果和成本因素，因此漂洗次數確定為4次較為適宜。

表4 漂洗次數對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響Table 4 Influence of rinsing times on basic nutrient content of duck myofibrin

圖2 漂洗次數對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響Fig.2 Influence of rinsing times on sensory evaluation of duck myofibrin

2.1.3 漂洗時間對鴨肉肌原纖維蛋白提取效果的影響

漂洗時間對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響結果見表5，漂洗時間對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響結果見圖3。

表5 漂洗時間對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響Table 5 Influence of rinsing time on basic nutrient content of duck myofibrin

圖3 漂洗時間對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響Fig.3 Influence of rinsing time on sensory evaluation of duck myofibrin

由表5和圖3可知，隨著涼水漂洗時間的延長，蛋白質含量和感官評分呈上升趨勢，脂肪、灰分、水分含量總和呈下降趨勢，漂洗時間12 min與漂洗時間6、8、10 min相比，蛋白質含量、脂肪含量、水分含量、灰分含量具有顯著性差異（P＜0.05），漂洗時間 6 min～12 min時上述變化趨勢較為明顯，12 min～14 min范圍內變化趨勢非常平緩。一般情況下，漂洗時間越長，肉粒中的水溶性成分（無機鹽、血色素、酶等）越有充足的時間向水中溶解擴散，脂肪微粒也因受水沖擊時間充分更易與肉分離，這對于肌原纖維蛋白的提取分離都是非常有利的。但漂洗時間過長則對肌原纖維蛋白提取效果影響不明顯，還會造成資源浪費、降低生產效率、提高生產成本。綜合考慮提取效果、資源節約、成本控制等因素，將漂洗時間確定為12 min較為適宜。

2.1.4 顆粒大小對鴨肉肌原纖維蛋白提取效果的影響

顆粒大小對鴨肉肌原纖維蛋白基本營養成分含量的影響結果見表6，顆粒大小對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響結果見圖4。

圖4 顆粒大小對鴨肉肌原纖維蛋白感官評分的影響Fig.4 Influence of particle size on sensory evaluation of duck myofibrin

由表6和圖4可知，鴨肉肌原纖維蛋白的提取效果隨著肉顆粒大小的增加呈現先增加后減少的趨勢，在顆粒大小為3 mm時達到最佳狀態，顆粒大小為3 mm與顆粒大小為4、5、6 mm相比，蛋白質含量、脂肪含量、水分含量、灰分含量具有顯著性差異（P<0.05）。其原因可能是肉顆粒尺寸偏大不利于蛋白質的提取分離及脂肪、灰分、糖類、色素、腥味成分（血污、氨類等）等的去除。一方面因為顆粒變大后，肉粒與水接觸的表面積變小，會影響水溶性成分和脂肪分子的溶解分散，不利于水分子向肉組織中的滲透和蛋白質提取物的脫水干燥；另一方面，顆粒變大，相當于肉粒個體數量減少，漂洗時肉粒間擠壓、摩擦、碰撞的可能性降低，不利于肌原纖維蛋白質的提取分離。但肉粒并非越小越好，因為顆粒過小肉粒容易呈漿糊狀黏結在一起，不利于水溶性成分的溶出和蛋白提取物的脫水干燥，肉顆粒大小為3 mm時，肌原纖維蛋白提取效果優于肉顆粒大小為2 mm的提取效果。綜上所述，顆粒大小確定為3 mm較為適宜。

2.2 正交試驗結果

根據2.1單因素試驗結果，以水料質量比、漂洗次數、漂洗時間和鴨肉顆粒大小為主要因素，按照1.4.3的方法開展L9（34）正交試驗并進行結果分析，確定涼水漂洗法提取鴨肉肌原纖維蛋白的最佳工藝參數。正交試驗結果見表7。

表7 正交試驗結果Table 7 Results of orthogonal test

續表7 正交試驗結果Continue table 7 Results of orthogonal test

由表7可知，影響鴨肉肌原纖維蛋白樣品蛋白質含量的各因素主次關系為B＞D＞A＞C，最優組合為A2B3C2D1；影響樣品脂肪、灰分、水分含量總和的各因素主次關系為 B＞D＞A＞C，最優組合為 A2B3C2D1；影響樣品感官評分的各因素主次關系為B＞D＞A＞C，最優組合為A2B3C2D1。從以上3個結果綜合分析：影響鴨肉肌原纖維蛋白提取效果的各因素主次關系為B＞D＞A＞C，即涼水漂洗次數＞鴨肉顆粒大小＞水料質量比＞涼水漂洗時間；其最優組合為A2B3C2D1，即水料質量比7∶1、涼水漂洗次數5次、涼水漂洗時間12 min、鴨肉顆粒大小2 mm。

2.3 驗證試驗

因上述最優組合沒有在正交試驗中出現，故還需據此開展驗證性試驗加以驗證，經3次重復試驗，鴨肉肌原纖維蛋白樣品的蛋白質含量達92.91%，脂肪、灰分、水分含量總和達5.67%，感官評分94.10，優于正交試驗表中的A2B2C3D1組合。提取的鴨肉肌原纖維蛋白色澤微黃（見圖5）、無腥味、顆粒均勻、組織松散，故將A2B3C2D1組合確定為鴨肉肌原纖維蛋白提取的最佳工藝技術參數。

圖5 最優條件提取制備的鴨肉肌原纖維蛋白Fig.5 Extracted and prepared duck myofibrin under optimal conditions

3 結論

借鑒冷凍魚糜加工過程中冷水漂洗法提取魚肉肌原纖維蛋白的生產工藝，通過單因素試驗和正交試驗，確定涼水漂洗法提取鴨肉肌原纖維蛋白的最佳工藝技術條件為水料質量比7∶1、漂洗次數5次、漂洗時間12 min、鴨肉顆粒大小2 mm。在此條件下，提取的鴨肉肌原纖維蛋白色澤微黃、無腥味、顆粒均勻、組織松散，蛋白質含量達92.91%。與常規禽肉蛋白質提取方法相比，該法的最大優點是整個提取過程中不使用除水以外的任何化學物質，所得蛋白質天然、綠色、安全，更有利于健康。對于提取過程中部分水溶性蛋白質的流失的問題還有待于今后進一步深入研究。