真空滾揉腌制對同安封肉品質(zhì)的影響及參數(shù)優(yōu)化*

賴彩如，張志剛，蘇永裕，胡濤，于米華，劉宗保，2

1(肉食品安全生產(chǎn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，廈門銀祥集團(tuán)有限公司，福建廈門，361100)

2(華南理工大學(xué) 輕工與食品學(xué)院，廣東廣州，510640)

閩南特色肉食品“同安封肉”據(jù)傳是為紀(jì)念王審知被敕封為“閩王”而創(chuàng)制的一道菜肴。將豬肉切成四四方方的大塊，配上佐料(香菇、蝦米、板栗等)，用黃巾包裹，形如大印，下鍋蒸煮，食時肉香撲鼻。四方形封肉恰似封王的大印，包裹的黃布猶如束印黃綾，布包為“封”。封者，“敕封”也，所以就叫“封肉”。時至今日，“同安封肉”已成為飲譽(yù)閩南地區(qū)的廈門傳統(tǒng)食品，其色紅亮、香味濃郁、風(fēng)味獨(dú)特［1］。但隨著生活質(zhì)量的提高，傳統(tǒng)加工工藝條件存在的腌制時間長、腌制液分布不均勻、成品冷卻至常溫后肉質(zhì)干硬等問題制約著封肉的發(fā)展。通過引入真空滾揉工藝解決上述問題，對同安封肉的推廣具有重要意義。

真空滾揉技術(shù)是把肉塊與輔料一起放入滾揉機(jī)中，并使?jié)L筒保持一定的真空度，通過滾筒的旋轉(zhuǎn)使肉塊受到一定形式的機(jī)械力作用的技術(shù)［2］。機(jī)械作用引起肉塊肌纖維斷裂和細(xì)胞破裂，從而提高肉塊嫩度，促進(jìn)腌制液的滲透及分布，縮短腌制時間［3～4］。抽真空有利于排出肉塊及其滲出物間的空氣，避免后序熱加工中因空氣膨脹而破壞產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，但過高的真空度會影響產(chǎn)品的保水性和質(zhì)構(gòu)［5］。滾揉過程中適當(dāng)延長滾揉時間可提高肉塊的嫩度和蒸煮得率，但滾揉時間過長會降低肉塊的粘結(jié)性和持水性［6～7］。滾揉液中鹽含量的增加會增強(qiáng)凝膠蛋白分子間鍵的作用，增加肉塊的斷裂應(yīng)力，促進(jìn)肉塊的粘結(jié)性，但攝入過量食鹽將直接導(dǎo)致心腦血管疾病風(fēng)險增大［8～10］。Szerman 等［11］研究了加入乳清蛋白粉和鹽對牛肉滾揉腌制的影響，湯春輝等［12］對調(diào)理鴨胸肉真空滾揉中滾揉里程、液肉比、滾揉機(jī)轉(zhuǎn)速和復(fù)合磷酸鹽添加量等工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，曾弢等［13］研究了干腌火腿滾揉中用鹽量、腌制時間、上鹽次數(shù)等工藝參數(shù)的優(yōu)化。但肉制品真空滾揉的滾筒真空度對產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究較少，且以產(chǎn)品嫩度和感官品質(zhì)為指標(biāo)對滾筒真空度、滾揉總時間和鹽水腌制液濃度的工藝優(yōu)化尚未見報道。

嫩度被認(rèn)為是評定肉制品品質(zhì)的主要指標(biāo)，而剪切力是客觀評定肉嫩度的最通用指標(biāo)［14］。本論文主要研究滾筒真空度、滾揉時間和鹽水腌制液濃度對同安封肉的剪切力及感官品質(zhì)的影響，并對比分析經(jīng)真空滾揉腌制和靜置腌制制得的封肉的剪切力、感官品質(zhì)和硬度、彈性，為真空滾揉技術(shù)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)肉制品的加工提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料

豬前腿肉，廈門銀祥肉業(yè)有限公司;鹽、糖等其他輔料均為食品級。

1.2 實(shí)驗設(shè)備

ESK125真空滾揉機(jī)，德國Kakona Gmbh公司;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國 Stable Micro System;CLM3B型數(shù)顯式肌肉嫩度儀，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院;JYL-50蒸煮鍋，溫州市龍灣沙城正豐機(jī)械設(shè)備廠;FD型小型油炸機(jī)，杭州凱尼食品機(jī)械有限公司;BSA224S電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;500-196數(shù)字游標(biāo)卡尺，日本三豐MITUTOYO;MLS-3030CH高壓蒸汽滅菌器，鳥取三洋電機(jī)(廣州)有限公司。

1.3 實(shí)驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 試驗設(shè)計

1.3.2.1 單因素試驗

研究單因素變化對同安封肉的剪切力和感官品質(zhì)的影響，各因素水平為:滾筒真空度分別為30、45、60、75、90 kPa;滾揉總時間分別為 1.5、3、4.5、6、7.5 h(一個周期為工作20 min，間歇10 min);鹽水濃度分別為 0.00、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%。

1.3.2.2 響應(yīng)面分析試驗

在前期單因素試驗基礎(chǔ)上，采用以真空度X1、滾揉總時間X2和鹽水濃度X3為變量的5水平中心旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗，以封肉的剪切力Y1和感官評分Y2作為評價指標(biāo)，進(jìn)行方差分析和響應(yīng)面分析，優(yōu)化滾揉的工藝參數(shù)。試驗因素水平及編碼見表1。

表1 試驗因素水平及編碼Table 1 Coded values and corresponding actual values of the optimization parameters

1.3.3 對比試驗

比較經(jīng)真空滾揉腌制(優(yōu)化的工藝參數(shù))和靜置腌制制得的封肉的嫩度、感官品質(zhì)和硬度、彈性。

1.3.4 指標(biāo)及測定方法

1.3.4.1 剪切力的測定

取封肉的瘦肉部分，沿肌纖維方向取樣2.5 cm×1 cm×1 cm，用C-LM3B型嫩度儀測定剪切值。剪切力值越小，肉越嫩［15］。

1.3.4.2 感官評價方法

將同安封肉切成2 cm×2 cm×1 cm大小，參照GB/T 22210-2008《肉與肉制品感官評定規(guī)范》進(jìn)行感官評價。參考文獻(xiàn)［16］制定評分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 同安封肉感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for sensory evaluation of Tong An Sealed Meat

1.3.4.3 硬度、彈性的測定

取封肉的瘦肉部分，沿肌纖維方向取樣2 cm×2 cm×1.5 cm，用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀測定質(zhì)構(gòu)。參數(shù)如下［17-18］:P/25圓柱形探頭;壓縮速度 2 mm/s;壓縮比50%;2個壓縮周期間的間隔時間為5 s。對力——時間曲線進(jìn)行分析，獲得樣品的硬度、彈性。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

優(yōu)化真空滾揉工藝參數(shù)試驗數(shù)據(jù)的方差分析和響應(yīng)面分析采用數(shù)據(jù)處理軟件Design Expert V8.0.6進(jìn)行處理，真空滾揉腌制和靜置腌制對封肉品質(zhì)的影響采用DPS 6.5數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗對同安封肉的剪切力和感官品質(zhì)的影響

如圖1所示，剪切力隨滾筒真空度的增加而增大，感官品質(zhì)隨滾筒真空度的增加先增大后減小，60 kPa時感官評分達(dá)到最大值7.66分。這可能由于抽真空排出肉塊的空氣和水分，使得剪切力增大。真空度在30～60 kPa內(nèi)，感官評分不斷增加主要體現(xiàn)在組織狀態(tài)的提高;真空度大于60 kPa，感官評分減小則主要體現(xiàn)在口感的變劣。綜合分析，以感官品質(zhì)最優(yōu)，并保證剪切力值在相對較低的范圍內(nèi)，確定滾筒真空度60 kPa作為0水平設(shè)計響應(yīng)面分析試驗。

圖1 滾筒真空度對感官評分和剪切力的影響Fig.1 Effect of roller vacuity on the sensory score and shearing force

如圖2所示，剪切力隨滾揉總時間的延長而減小，感官品質(zhì)隨滾揉總時間的延長先大幅度提高后緩慢降低，4.5 h時感官評分達(dá)到最大值7.53分。隨著滾揉總時間的延長，肉塊在滾筒內(nèi)受到摔打的次數(shù)增加，提高了肉塊的嫩度，同時會破壞肉塊的完整性。滾揉總時間在1.5～4.5 h范圍內(nèi)，感官評分大幅度增加主要體現(xiàn)在口感的提高，繼續(xù)延長滾揉總時間，感官評分緩慢降低主要體現(xiàn)在組織形態(tài)的降低。綜合分析，以感官品質(zhì)最優(yōu)，并保證剪切力值在相對較低的范圍內(nèi)，確定滾揉總時間4.5 h作為0水平設(shè)計響應(yīng)面分析試驗。

圖2 滾揉總時間對感官評分和剪切力的影響Fig.2 Effect of total tumbling time on the sensory score and shearing force

如圖3所示，剪切力隨鹽水濃度的增加而減小，感官品質(zhì)隨鹽水濃度的增加先提高后降低，2%時感官評分達(dá)到最大值7.57分。這是由于鹽水濃度增加，鹽溶性蛋白溶出量增多，使大量鹽溶性蛋白質(zhì)被浸提，在后序加熱工藝條件下形成凝膠，蛋白質(zhì)的水合能力提高，降低了封肉的剪切力。鹽水濃度在0～2%內(nèi)，感官評分增加主要體現(xiàn)在滋味和口感的提高，鹽水濃度大于2%，感官評分減小則主要體現(xiàn)在滋味的降低。綜合分析，以感官品質(zhì)最優(yōu)，并保證剪切力值在相對較低的范圍內(nèi)，確定鹽水濃度2%作為0水平設(shè)計響應(yīng)面分析試驗。

圖3 鹽水濃度對感官評分和剪切力的影響Fig.3 Effect of brine concentration on the sensory score and shearing force

2.2 真空滾揉工藝優(yōu)化

真空滾揉的中心旋轉(zhuǎn)組合試驗結(jié)果見表3。

表3 中心旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗結(jié)果Table 3 The results of rotational regression experiment

對表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到各個因素與封肉的剪切力Y1、感官得分Y2之間的多元二次回歸方程式，分別見式(1)和式(2):

對表3中結(jié)果進(jìn)行方差分析檢驗，結(jié)果見表4。

表4 方差分析及回歸檢驗Table 4 Analysis of variance and significance test

由表4可知，剪切力Y1所建立的回歸模型中F1=14.78，P1=0.000 1，感官評分Y2所建立的回歸模型中F2=16.18，P2＜0.000 1，表明2個模型都是極顯著的，在統(tǒng)計學(xué)上是有意義的。兩個模型的失擬項分別為P1=0.067 4＜0.05、P2=0.274 0＜0.05，說明差異不顯著，方程擬合效果較好，能夠反映滾揉工藝各因素對封肉的剪切力和感官品質(zhì)的影響。各因素一次項和二次項對感官品質(zhì)的影響均達(dá)到極顯著水平。滾揉總時間和鹽水濃度的一次項及二者的交互項對剪切力的影響極顯著，滾筒真空度對剪切力的影響顯著。由剪切力Y1的回歸方程可知3個一次項的回歸系數(shù)絕對值大小為X3＞X2＞X1，即各因素貢獻(xiàn)率為鹽水濃度 ＞滾揉總時間 ＞滾筒真空度。由感官評分Y2的回歸方程可知3個一次項的回歸系數(shù)絕對值大小為X2＞X1＞X3，即各因素貢獻(xiàn)率為滾揉總時間＞滾筒真空度＞鹽水濃度。

2.3 試驗因素的效應(yīng)分析

2.3.1 試驗因素對剪切力的影響

工藝優(yōu)化試驗中，封肉的剪切力分布在12.03N到19.14N之間。在α=0.05顯著水平去除不顯著項后，簡化后試驗因素對剪切力影響的回歸方程為:

X1的一次項系數(shù)為正值，表明隨著其增大，剪切力增大。X2和X3的一次項系數(shù)及二者的交互項為負(fù)值，表明剪切力隨著其增大而減小。

由等高線圖圖4可以看出，當(dāng)滾筒真空度一定時，隨著滾揉總時間的延長，剪切力逐漸減小;當(dāng)滾揉總時間一定時，剪切力隨著滾筒真空度的增加而增大。當(dāng)滾筒真空度一定時，隨著鹽水濃度的增加，剪切力減小;當(dāng)鹽水濃度一定時，剪切力隨著滾筒真空度的增加而增大。當(dāng)滾揉總時間一定時，鹽水濃度增加，剪切力減小;當(dāng)鹽水濃度一定時，滾揉總時間越長，剪切力亦減小。等高線圖的疏密度和形狀可以看出，封肉的剪切力對滾揉總時間和鹽水濃度的變化比對滾筒真空度變化更為敏感。本試驗的結(jié)論與Pietrasika［19］認(rèn)為的增加鹽水濃度會提高蛋白質(zhì)的水合能力，進(jìn)而減小封肉的剪切力的研究結(jié)果相似。也與Dzudie［20］等報道的延長滾揉時間可以增加產(chǎn)品的持水力，并提高產(chǎn)品的嫩度的結(jié)果一致。

2.3.2 試驗因素對感官品質(zhì)的影響

工藝優(yōu)化試驗中，封肉的感官評分在4.43分到8.04分之間。在α=0.05顯著水平去除不顯著項后，簡化后試驗因素對剪切力影響的回歸方程為:

X1的一次項系數(shù)及X1、X2、X3的二次項系數(shù)為負(fù)值，表明感官評分隨著其增大而減小。X2和X3的一次項系數(shù)為正值，表明感官評分隨著其增大而增大。

圖4 試驗因素對剪切力的影響Fig.4 Contour plots and response surface for the effect of X1，X2and X3on shear stress of samples

由等高線圖圖5可以看出，當(dāng)滾筒真空度一定時，隨著滾揉總時間的延長，感官評分先增大后減小;當(dāng)滾揉總時間一定時，滾筒真空度對感官品質(zhì)的影響和滾揉總時間的影響具有相同的變化趨勢。當(dāng)滾筒真空度一定時，隨著鹽水濃度的增加，感官評分先增大后減小;當(dāng)鹽水濃度一定時，感官評分隨著滾筒真空度的增加而增大，達(dá)到最大值后感官評分逐漸減小。當(dāng)滾揉總時間一定時，隨著鹽水濃度的增加，感官評分先增大后減小;當(dāng)鹽水濃度一定時，感官評分隨滾揉總時間的延長先增大后減小。等高線圖的疏密度和形狀可以看出，封肉的感官品質(zhì)對滾筒真空度和滾揉總時間的變化比對鹽水濃度的變化更為敏感。

2.4 最優(yōu)工藝條件的確定和驗證

圖5 試驗因素對感官品質(zhì)的影響Fig.5 Contour plots and response surface for the effect of X1，X2and X3on sensory quality of samples

采用Design Expert 8.05數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行優(yōu)化計算，產(chǎn)品的綜合品質(zhì)以剪切力和感官品質(zhì)評價，且以感官品質(zhì)最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo)，同時保證剪切力在較小的范圍內(nèi)(＜15.00N)，得出滾揉的最佳工藝參數(shù)為:滾筒真空度(X1)為53.21 kPa、滾揉總時間(X2)為5.6h、鹽水濃度(X3)為2.28%，由軟件計算預(yù)測該優(yōu)化工藝參數(shù)條件下封肉的剪切力為14.3775N、感官評分為7.903 58分。為了便于試驗參數(shù)的控制，修正的最佳膨化工藝條件為:滾筒真空度(X1)為53kPa、滾揉總時間(X2)為 5.5h、鹽水濃度(X3)為2.28%，對此條件進(jìn)行試驗驗證，試驗值與理論預(yù)測的基本一致，可見模型能較好地反映真空滾揉條件。對比結(jié)果見表5。

表5 滾揉工藝的試驗值和預(yù)測值對比Table 5 The optimum quality parameters obtained experimentally as well as theoretically during tumbling process

2.5 真空滾揉腌制和靜置腌制對封肉品質(zhì)的影響

比較滾筒真空度為53 kPa、滾揉總時間為5.5 h、鹽水濃度為2.28%條件下真空滾揉腌制和鹽水濃度為2.28%、靜置腌制5.5 h制得的封肉的嫩度、感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，對比結(jié)果見表6。

表6 真空滾揉腌制和靜置腌制對封肉品質(zhì)的影響Table 6 The effects of vacuum tumbling and the static pickling on the quality of samples

由表6可知，經(jīng)真空滾揉腌制制得的封肉的剪切力值極顯著降低，肉的嫩度得到很大的改善，這與史培磊等［21］報道的真空滾揉腌制對鵝胸肉剪切力的影響一致;感官評分值升高說明封肉的感官品質(zhì)有所提升;封肉的硬度、彈性極顯著升高。這是由于滾揉可松弛和破壞肉塊的結(jié)構(gòu)，有利于溶出鹽溶性蛋白，在熱作用下鹽溶性蛋白凝膠化，進(jìn)而改善封肉的嫩度、感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)［22］。

3 結(jié)論

(1)以感官品質(zhì)最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo)，同時保證剪切力值在相對較低的范圍內(nèi)，通過單因素和響應(yīng)面分析試驗，得到同安封肉最佳真空滾揉腌制工藝參數(shù)為:滾筒真空度53kPa、滾揉總時間為5.5h、鹽水濃度2.28%。在此條件下封肉的剪切力和感官評分模型預(yù)測值分別為:14.38 N、7.90分，試驗值分別為:14.31N、7.83分，相對偏差分別為:0.49%、0.89%，說明模型預(yù)測值與試驗值基本吻合。

(2)從響應(yīng)面分析結(jié)果可以看出，以封肉的感官品質(zhì)為響應(yīng)值時，各因素的主效應(yīng)關(guān)系為滾揉總時間＞滾筒真空度＞鹽水濃度;以封肉的剪切力為響應(yīng)值時，各因素的主效應(yīng)關(guān)系為鹽水濃度＞滾揉總時間＞滾筒真空度。結(jié)果表明滾筒真空度、滾揉總時間和鹽水濃度對封肉的剪切力及感官品質(zhì)有顯著影響。

(3)比較經(jīng)真空滾揉腌制和靜置腌制制得的封肉的嫩度、感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，結(jié)果表明真空滾揉腌制工藝可以極顯著改善肉的嫩度，提高肉的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，提升肉的食用品質(zhì)。

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