一種風(fēng)味豬骨膏的研制

劉卉琳，曲 超，肖 蓉，周曉晨，劉 紹

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南匯湘軒生物科技股份有限公司，湖南 長沙 410323）

動物的骨骼是由蛋白質(zhì)和鈣等物質(zhì)組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的管子，管內(nèi)充滿骨髓，營養(yǎng)極為豐富[1]。新鮮畜禽骨中蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)含量與鮮肉接近[2]，均含有豐富的氨基酸[3]；鮮骨中還含有人體生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素，例如人腦發(fā)育不可缺少的磷脂質(zhì)、磷蛋白，防止衰老作用的軟骨素[4-5]以及維生素A、B[6]等；骨骼中的磷酸鈣、骨膠原、骨粘蛋白是老人和小孩必需補充的鈣元素的有效來源；另外，骨骼中的磷鐵等微量元素是鮮肉中的數(shù)倍[7-9]。

豬骨是肉制品加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，營養(yǎng)價值較高。豬骨中全價的可溶性蛋白含量較高，且鈣、鐵、鋅、磷等礦物質(zhì)元素的比例適中，易被人體吸收。豬骨經(jīng)相應(yīng)蛋白酶水解后，可生成亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸等多種氨基酸[10-11]，生物學(xué)效價高。因此，豬骨是食品加工領(lǐng)域一種優(yōu)質(zhì)廉價且易得的天然資源，應(yīng)用前景廣闊[12-15]。

該研究以新鮮豬骨制備的豬骨泥為材料制作了一款風(fēng)味豬骨膏，通過單因素試驗和正交試驗對豬骨泥酶解[16-18]條件和美拉德反應(yīng)配方進行了優(yōu)化，并根據(jù)豬骨膏的品質(zhì)特點，選用市售豬骨高湯膏與試驗所得風(fēng)味豬骨膏進行質(zhì)構(gòu)比較，為豬骨膏的工業(yè)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試豬骨泥由長沙市聰廚食品有限公司提供；試驗用酶為風(fēng)味蛋白酶、蛋白酶型S（武漢新華揚生物股份有限公司九龍分公司）；其他試劑還包括增香劑（東莞市大彎區(qū)食品有限公司），L-半胱氨酸、木糖、葡萄糖，食品級，市售；姜、鹽、料酒、玉米淀粉、麥芽糊精、葡萄糖（市售）。參考了相關(guān)資料，經(jīng)過多次預(yù)試驗后初步確定豬骨膏的基礎(chǔ)配方為：豬骨酶解液100 mL、根據(jù)酶解液質(zhì)量加入3%葡萄糖、5.0%木糖、0.3%L-半胱氨酸、0.2%硫胺素、1.5%食鹽、1.8%增味劑、0.8%玉米淀粉、1.5%麥芽糊精（百分含量均為質(zhì)量比）。

主要儀器與設(shè)備包括電熱恒溫水浴鍋（北京國華醫(yī)療器械廠）、電子萬用爐（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）、YP302N 型電子天平（上海菁海儀器有限公司）、電子分析天平（湘儀天平儀器設(shè)備有限責(zé)任公司）、TA-XT2i Plus 質(zhì)構(gòu)儀（英國Stable Micro System 公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 豬骨膏的制作工藝流程（1）原料的預(yù)處理。稱取已解凍的豬骨泥100 g，放入鍋中，加入10 g 料酒、適量姜于沸水之中，預(yù)煮3 min 后，撇去浮沫，過濾，將豬骨泥置于潔凈燒杯中。（2）豬骨酶解液的制備。將預(yù)煮好的豬骨泥以固液比1 ∶4 的比例，置于60℃的恒溫水浴鍋中加熱，根據(jù)選定好的酶比、pH 值在一定時間內(nèi)進行酶解[16-18]。（3）美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的制備。將酶解產(chǎn)物過濾，得到豬骨酶解液，加入葡萄糖、木糖和L-半胱氨酸，在電爐上加熱至100℃反應(yīng)1 h，得到美拉德反應(yīng)產(chǎn)物。（4）風(fēng)味豬骨膏的制備。在美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的基礎(chǔ)上，加入鹽、增味劑等進行調(diào)味，并利用玉米淀粉和麥芽糊精增稠[19-22]，待溶液體積變?yōu)樵瓉淼?/3，用玻璃棒蘸取少許溶液，0.5 min 內(nèi)溶液不掉下來時停止加熱，在冷卻過程中，加入一定量的硫胺素[23-25]，用玻璃棒緩慢攪拌直至完全冷卻。詳細流程見圖1。

圖1 風(fēng)味豬骨膏制作流程圖

1.2.2 酶解條件優(yōu)化（1）單因素試驗。在參考文獻和初步試驗的基礎(chǔ)上，確定基礎(chǔ)酶解條件為：稱取100 g 豬骨泥于500 mL 燒杯中，按固液比1 ∶4 加入蒸餾水，調(diào)節(jié)pH 值到8.0，根據(jù)豬骨泥的質(zhì)量加入0.7%的蛋白酶（風(fēng)味蛋白酶∶蛋白酶型S=1 ∶2.5），在60℃恒溫水浴中酶解30 min。分別考察酶比（1 ∶1.5、1 ∶2.0、1 ∶2.5、1 ∶3.0、1 ∶3.5、1 ∶4.0）、酶解時間（20、25、30、35、40、45 min） 和pH 值（6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0）對酶解得率的影響。（2）正交試驗。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，找到合適的參數(shù)區(qū)間，利用正交試驗設(shè)計對酶解參數(shù)進行進一步優(yōu)化，以獲得最優(yōu)酶解組合。

1.2.3 美拉德反應(yīng)配方優(yōu)化（1）單因素試驗。在參考文獻和初步試驗的基礎(chǔ)上，確定美拉德反應(yīng)的基本條件為：葡萄糖添加量6%，L-半胱氨酸0.3%，木糖添加量2%，反應(yīng)溫度100°C，pH 值6.5，反應(yīng)時間1 h。分別考察葡萄糖添加量（5%、5.5%、6%、6.5%、7%）、木糖添加量（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、L-半胱氨酸添加量（0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%）對豬骨膏感官品質(zhì)的影響。（2）正交試驗。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，找到合適的參數(shù)區(qū)間，利用正交試驗設(shè)計對3 種物質(zhì)的添加量進行進一步優(yōu)化，以獲得最佳組配。

1.2.4 市售產(chǎn)品與試驗產(chǎn)品的比較根據(jù)豬骨膏的品質(zhì)特點，選用市售豬骨高湯膏與試驗所得風(fēng)味豬骨膏進行質(zhì)構(gòu)比較。

1.3 考察指標(biāo)及方法

1.3.1 酶解得率按公式（1）計算酶解得率。

酶解得率（%）=（豬骨泥質(zhì)量-酶解殘留物質(zhì)量）÷豬骨泥質(zhì)量×100 （1）

1.3.2 感官評價挑選年齡在20～22 歲的10 名測評員（5 名男性和5 名女性）組成感官評價小組，正式評價前進行專業(yè)訓(xùn)練，熟悉風(fēng)味豬骨膏的感官評價標(biāo)準(zhǔn)（表1），能夠較好地區(qū)分不同風(fēng)味豬骨膏的感官特征。

表1 風(fēng)味豬骨膏感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 質(zhì)構(gòu)分析采用質(zhì)構(gòu)儀測定豬骨高湯膏與試驗所得風(fēng)味豬骨膏的硬度、粘性指數(shù)、內(nèi)聚性等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，每組樣品進行4 次平行檢測，質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)如下：P50 探頭，測試前速度 5 mm/s，測定速度 1 mm/s，測試后速度 5 mm/s，測試距離 5 mm，探針探測力 5.0 g。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解條件優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 酶 比由圖2 可知，酶解得率隨著蛋白酶型S 比例的增加而增加；當(dāng)酶比達到1 ∶3.5 之后，酶解得率的增幅趨近于平緩。分析其原因可能是隨著酶比的不斷增加，雖然酶解得率一直在持續(xù)增加，但由于參與酶解反應(yīng)的底物量是一定的，當(dāng)?shù)孜铮簇i骨泥中的蛋白質(zhì)）完全被分解為氨基酸和小分子肽后，酶解得率也不會再增加，因此即使再增加蛋白酶型S 的比例，酶解得率也不會有明顯增加。從節(jié)約資源和成本的角度綜合考慮，將風(fēng)味蛋白酶與蛋白酶型S 的比例設(shè)定為1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3 這3 個水平進行后續(xù)正交試驗。

圖2 酶比對豬骨湯酶解的影響

2.1.2 酶解時間由圖3 可知，酶解得率隨著酶解時間的延長呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，但在酶解時間達到40 min 后，其酶解得率的增長速度有所下降。這可能是因為隨著反應(yīng)時間的不斷延長，酶與底物越來越少，所以反應(yīng)速度越來越慢，反應(yīng)產(chǎn)物的增加速度也隨之下降，再延長反應(yīng)時間，可能酶解得率仍會呈現(xiàn)緩慢上升的態(tài)勢，但酶解反應(yīng)速度較慢，從節(jié)省時間和節(jié)約能源的角度考慮，將酶解時間定為30～40 min 是比較合適的，故后續(xù)選取30、35、40 min 這3 個水平進行正交試驗。

圖3 酶解時間對豬骨湯酶解的影響

2.1.3 pH值 由圖4 可知，酶解得率隨著pH 值的升高而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當(dāng)pH 值為8.0 時，酶解得率達到最大值。究其原因可能是隨著pH 值的增加，反應(yīng)液堿性越來越強，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化甚至變性，導(dǎo)致酶活性下降，因此后續(xù)將pH 值設(shè)定為8.0、9.0、10.0 這3 個水平來進行正交試驗。

圖4 pH 值對豬骨湯酶解的影響

2.1.4 正交試驗結(jié)果通過單因素試驗確定了酶解時間、酶比和pH 值的適宜范圍，由此獲得正交試驗的因素和水平如表2 所示，根據(jù)L9(33)正交試驗設(shè)計獲得結(jié)果如表3 所示。由表3 可知，各因素對豬骨泥酶解得率的影響由大到小排列依次為A（酶比）＞C（pH值）＞B（酶解時間），且最優(yōu)水平為A2B1C1，即最佳酶解條件為酶比1 ∶2.5、酶解時間30 min、pH 值8.0。由于該組合未出現(xiàn)在正交試驗設(shè)計的9 個試驗中，故按照酶比1 ∶2.5、酶解時間30 min、pH 值8.0 的條件進行3次驗證試驗，測得酶解得率的平均值為86.75 %，稍低于正交試驗設(shè)計中A2B3C1（編號6）組合的酶解得率（86.79%）。由表4 的方差分析結(jié)果可知，酶比和pH 值對豬骨泥酶解得率的影響顯著，而酶解時間對豬骨泥酶解得率的影響不顯著。因此，結(jié)合正交試驗和驗證試驗的結(jié)果，并考慮到酶與底物充分發(fā)生反應(yīng)，最終確定A2B3C1組合為豬骨泥酶解的最優(yōu)條件，即酶比1 ∶2.5、酶解時間40 min、pH 值8.0。

表2 酶解條件正交試驗的因素及水平

表3 酶解條件正交試驗結(jié)果

表4 酶解條件正交試驗方差分析結(jié)果

2.2 美拉德反應(yīng)配方優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 葡萄糖添加量由圖5 可知，葡萄糖的用量顯著影響美拉德反應(yīng)液的感官品質(zhì)，當(dāng)葡萄糖添加量在5%～6%范圍內(nèi)時，隨著葡萄糖添加量的不斷增加，美拉德反應(yīng)液的感官分?jǐn)?shù)也隨之提高；但當(dāng)葡萄糖添加量在6%～7%范圍內(nèi)時，隨著葡萄糖添加量的增加，感官分?jǐn)?shù)開始下降，產(chǎn)物風(fēng)味逐漸下降，還會出現(xiàn)濃濃的焦糊味。這可能是因為當(dāng)葡萄糖達到一定添加量后，反應(yīng)體系中的游離氨基酸顯著減少，加劇褐變反應(yīng)，多余的葡萄糖加熱過度而產(chǎn)生焦糖味，顏色和味道都逐漸加深，最終導(dǎo)致肉香味變淡甚至被掩蓋。因此，后續(xù)正交試驗中葡萄糖添加量水平設(shè)定為6%、6.5%、7%。

圖5 葡萄糖不同添加量下美拉德反應(yīng)液的感官品質(zhì)

2.2.2 木糖添加量從圖6 可以看出，美拉德反應(yīng)溶液的感官評價得分隨木糖添加量的增加呈先升高后降低的趨勢；而且當(dāng)木糖添加量為2%，豬肉香味明顯，醇厚感最佳，無焦糊味，色澤光亮，感官分?jǐn)?shù)最高。這可能是因為木糖會加速美拉德反應(yīng)的進程，從而產(chǎn)生大量的風(fēng)味物質(zhì)。但當(dāng)木糖增加到一定程度后，會發(fā)生過度焦糖化反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)物整體品質(zhì)降低，從而感官分?jǐn)?shù)也會隨之下降。但是鑒于木糖增加量大于2%時美拉德反應(yīng)溶液的感官品質(zhì)變化不大，同時考慮到木糖價格高的因素，因此后續(xù)正交試驗中木糖添加量設(shè)定為1.5%、2%、2.5%。

圖6 木糖不同添加量下美拉德反應(yīng)液的感官品質(zhì)

2.2.3 L-半胱氨酸添加量由圖7 可知，當(dāng)L-半胱氨酸添加量為0.35%時，產(chǎn)品整體感官品質(zhì)最佳，豬肉香味濃厚、飽滿。半胱氨酸在高溫過程中會與還原糖結(jié)合會發(fā)生Strecker 降解反應(yīng)，產(chǎn)生大量的肉味特征香氣物質(zhì)，提高產(chǎn)物整體風(fēng)味。當(dāng)L-半胱氨酸的添加量低于0.3%時，含硫氨基酸較少，豬肉香味淡，風(fēng)味不足。當(dāng)L-半胱氨酸添加量超過0.3%時，產(chǎn)物風(fēng)味變化不太顯著。因此，后續(xù)正交試驗L-半胱氨酸的添加量設(shè)定為0.3%、0.35%、0.4%。

圖 7 L-半胱氨酸不同添加量下美拉德反應(yīng)液的感官品質(zhì)

2.2.4 正交試驗結(jié)果通過單因素試驗確定了葡萄糖、木糖、L-半胱氨酸添加量的適宜范圍，由此獲得正交試驗的因素和水平如表5 所示，根據(jù)L9(33)正交試驗設(shè)計獲得結(jié)果如表6 所示。由表6 可知，3 個因素對美拉德反應(yīng)液感官品質(zhì)的影響有大到小排列依次為A（葡萄糖添加量）＞B（木糖添加量）＞C（L-半胱氨酸添加量），且最優(yōu)組合為A1B2C2（編號2 的試驗組），即葡萄糖添加量為6.0%，木糖添加量為2.0%，L-半胱氨酸添加量為0.35%，此時豬骨酶解液經(jīng)美拉德反應(yīng)后的反應(yīng)液感官評分為89.2 分，產(chǎn)品豬肉味濃郁，色澤光亮，滋味飽滿細膩。

表5 美拉德反應(yīng)配方正交試驗的因素及水平

表6 美拉德反應(yīng)配方正交試驗的結(jié)果

由表7 可知，因素A（葡萄糖添加量）、B（木糖添加量）和C（L-半胱氨酸添加量）的顯著水平均小于0.05，說明A、B、C 這3 個因素對美拉德反應(yīng)液的整體感官品質(zhì)的影響均達到了顯著水平。

表7 美拉德反應(yīng)配方的正交試驗結(jié)果方差分析

2.3 市售豬骨高湯膏與試驗所得風(fēng)味豬骨膏的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

從表8 可以看出，風(fēng)味豬骨膏的硬度、粘性系數(shù)和內(nèi)聚性這3個指標(biāo)的數(shù)值均大于市售的豬骨高湯膏，這可能是因為試驗制得的風(fēng)味豬骨膏原料中含有的骨膠原比市售豬骨高湯膏的含量多，所以給體系帶來了一些粘性，同時酶解后可溶性物質(zhì)等含量相較于市售的豬骨高湯膏有所增加，使之具有更穩(wěn)定的硬度和更好的膏體狀態(tài)。

表8 市售豬骨高湯膏與風(fēng)味豬骨膏的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

3 結(jié) 論

以豬骨泥為原料，經(jīng)過單因素和正交試驗確定了豬骨酶解最佳條件和美拉德反應(yīng)最優(yōu)配方，結(jié)果表明：在風(fēng)味蛋白酶與蛋白酶型S 比例為1 ∶2.5、酶解時間40 min、pH 值8.0 的條件下，酶解得率最高為86.79%；豬骨酶解液美拉德反應(yīng)的最佳工藝為葡萄糖添加量為6.0%，木糖添加量為2.0%，L-半胱氨酸添加量為0.35%，在100℃的條件下反應(yīng)1 h；調(diào)味后經(jīng)蒸發(fā)濃縮等工藝得到風(fēng)味豬骨膏成品，用適量水稀釋即可馬上飲用，該產(chǎn)品具備骨湯特有風(fēng)味，香氣濃郁，滋氣味鮮美，并富含氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，食用快速方便，可以滿足現(xiàn)代消費者快節(jié)奏生活的需要。同時，經(jīng)過質(zhì)構(gòu)比較，所研制風(fēng)味豬骨膏的硬度、粘性系數(shù)和內(nèi)聚性這3 個指標(biāo)數(shù)值均大于市售的豬骨高湯膏。