玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白對雞肉丸持水力的影響

曹　玲，張坤生，任云霞

（天津商業(yè)大學生物技術(shù)與食品科學學院，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津300134）

玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白對雞肉丸持水力的影響

曹玲，張坤生*，任云霞

（天津商業(yè)大學生物技術(shù)與食品科學學院，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津300134）

玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白是重要的食品添加劑，且均具有增稠保水的功能。研究了以上三者對雞肉丸保水性的影響，為雞肉丸的加工生產(chǎn)提供參考。以玉米淀粉、魔芋膠、大豆分離蛋白為實驗因子，雞肉丸的壓出汁液損失率為響應(yīng)值，采用中心組合設(shè)計的方法，并以壓出汁液損失最小為目標，對雞肉丸生產(chǎn)中添加物復(fù)合淀粉、大豆分離蛋白、魔芋膠的最佳配方進行優(yōu)化，建立了二次多項式預(yù)測模型。研究結(jié)果表明：玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白對雞肉丸壓出汁液損失率有極顯著影響（p＜0.01）。優(yōu)化得到雞肉丸中三種添加劑的最佳添加量為：玉米淀粉14.9%，魔芋膠2.1%，大豆分離蛋白2.3%，壓出汁液損失率為15.08%。

玉米淀粉，魔芋膠，大豆分離蛋白，壓出汁液損失率，響應(yīng)面法

雞肉丸是中國的傳統(tǒng)佳肴，一直以其獨特的風味深受廣大消費者的青睞，其出品率、質(zhì)地、嫩度、切片性、彈性、口感等質(zhì)量指標直接影響到產(chǎn)品的銷售量，進而影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。而上述指標的高低與雞肉丸的保水性的強弱密切相關(guān)[1]。保水性[2]（WHC）又稱系水力或持水力，是指當肉制品受到外力作用時保持原有水分與添加水分的能力。因此，提高雞肉丸的保水性，對改善產(chǎn)品的品質(zhì)和提高產(chǎn)品的得率具有非常重大的意義。當今普遍使用的肉制品持水劑是復(fù)合磷酸鹽，但磷酸鹽的過量使用會產(chǎn)生不良氣味，嚴重的還會導(dǎo)致人體鈣磷失衡[3]。因此我們更多需要的是無磷持水劑。魔芋膠、大豆分離蛋白與淀粉就是具有持水功能的食品添加劑。魔芋營養(yǎng)豐富，是一種高纖維低熱量的天然保健食品。食用魔芋食品可以促進消化，有益于人體健康。同時魔芋膠具有增稠性、穩(wěn)定性、持水性、凝膠性，這些性能可提高低溫蒸煮肉制品的品質(zhì)，改善肉制品的組織結(jié)構(gòu)、口感和風味，同時降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟效益[4]。大豆分離蛋白的肽鏈骨架上[5]含有很多極性基，使得此種蛋白具有吸水性、保水性和膨脹性。淀粉作為重要的原輔料和食品添加劑，廣泛應(yīng)用于食品加工中的各個領(lǐng)域。但由于原淀粉性能的局限性和單一性，在實際生產(chǎn)中，需對淀粉進行變性處理或與其他添加劑復(fù)配使用，以擴大其應(yīng)用范圍[6]。目前，關(guān)于上述單一添加物對肉制品持水力影響的研究較多，但尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)3種添加劑同時添加的報道。為此，本實驗采用響應(yīng)面分析法，以玉米淀粉、魔芋膠、大豆分離蛋白添加量為實驗因子，以肉丸的壓出汁液損失率為指標，就三者協(xié)同添加對雞肉丸持水力的影響進行研究，以期為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

雞胸肉、豬肥肉、玉米淀粉、大豆分離蛋白、食鹽、白糖、味精、胡椒粉等均為市購，食品級；魔芋精粉（食品級） 湖北富程魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司。

FA11004電子天平上海精天電子儀器有限公司；STEPHAN UMC5斬拌機德國STEPHAN公司；H-1850R低溫高速離心機長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1雞肉丸的制作工藝原料肉的選擇整理→解凍→絞碎→配料→腌制→添加輔料→斬拌→成型→煮制→冷卻→檢測

基礎(chǔ)配方：雞胸肉400g、豬脂肪100g、食鹽10g、白糖5g、其他輔料5g、冰水100g。實驗組再此基礎(chǔ)上按照設(shè)計分別添加不同含量的魔芋膠、玉米淀粉及大豆分離蛋白。

1.2.2魔芋膠的制備魔芋精粉和水按1∶20的比例混合，將魔芋精粉在水中充分溶脹。

1.2.3肉丸成型與煮制控制肉丸直徑為3cm左右，將成型的肉丸立即放入40℃的熱水中預(yù)煮1min便于成型，再在85℃下煮制15min即可。

1.2.4壓出汁液損失率的測定樣品（W1）1.5g用濾紙包裹置離心機中，在4000×g，20℃下離心10min后，去除濾紙再精確稱重（W2）。按以下公式計算總壓出汁液損失，每組平行測定3次。

1.2.5單因素實驗

1.2.5.1玉米淀粉最適添加范圍的確定固定魔芋膠的添加量為2%，大豆分離蛋白添加量為2%，玉米淀粉添加含量分別為0%、5%、10%、15%、20%，以肉丸的壓出汁液損失率為指標，確定雞肉丸中玉米淀粉的最適添加范圍。

1.2.5.2魔芋膠最適添加范圍的確定固定玉米淀粉的添加量為10%，大豆分離蛋白添加量為2%，魔芋膠添加含量分別為0%、1%、2%、3%、4%，以肉丸的壓出汁液損失率為指標，確定雞肉丸中魔芋膠的最適添加范圍。

1.2.5.3大豆分離蛋白最適添加范圍的確定固定玉米淀粉的添加量為10%，魔芋膠的添加量為2%，大豆分離蛋白添加量分別為0%、1%、2%、3%、4%，以肉丸的壓出汁液損失率為指標，確定雞肉丸中大豆分離蛋白的最適添加范圍。

1.2.6響應(yīng)曲面優(yōu)化實驗采用中心組合實驗Box-Behnken設(shè)計方案，分別用A、B、C表示玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白3個實驗因子。根據(jù)單因素實驗結(jié)果，確定3種實驗因子的添加量，并以-1，0，+1分別代表變量的水平。本實驗的因素與水平見表1。

表1　Box-Behnken設(shè)計的實驗因素與水平Table.1　Factors and levels for Box-Behnken design

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

實驗用設(shè)計分析軟件為Design Expert 8.0，采用spss16.0對數(shù)據(jù)進行處理和分析。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素結(jié)果分析

2.1.1玉米淀粉添加量對雞肉丸保水性的影響在肉丸中加入玉米淀粉，具有粘著劑的作用，可以使肉糜粘合，從而使產(chǎn)品富有彈性，并且還可提高制品的持水性，改善其組織形態(tài)和外觀[7]。淀粉糊化時吸收水分，并不能影響蛋白質(zhì)變性所形成的網(wǎng)絡(luò)體系，相反可以形成凝膠從而固定體系的水分，避免了肉糜加熱后的吐水現(xiàn)象[8]。在魔芋膠添加量為2%，大豆分離蛋白添加量為2%時，取不同添加量的淀粉進行實驗。結(jié)果如圖1所示。隨著玉米淀粉的逐漸添加，雞肉丸的壓出汁液損失逐漸降低，驗證了玉米淀粉的持水作用。但當添加量達到10%，繼續(xù)增加淀粉的添加量反而使壓出汁液損失上升，雞肉丸的保水性下降，導(dǎo)致這一結(jié)果的可能原因是淀粉具有柔軟性，如在加工過程過多加入會使肉丸出現(xiàn)軟塌、無彈性的現(xiàn)象[9]，造成保水性的降低。因此選擇玉米淀粉的添加濃度為10%。

2.1.2魔芋膠添加量對雞肉丸保水性的影響魔芋膠具有增稠性、乳化性、黏結(jié)性、吸水性等功能特性，其增稠性和吸水性，可以防止肉制品的析水、析油，提高肉制品的黏結(jié)力[10]。當玉米淀粉添加量為10%，大豆分離蛋白添加量為2%時，取不同添加量的魔芋膠取進行實驗，結(jié)果如圖2所示。魔芋膠的添加量小于2%時雞肉丸的壓出汁液損失不斷降低，添加量為2%時降到15.5%；之后繼續(xù)增大添加量壓出汁液損失變化趨于平穩(wěn)?？紤]到過多的添加膠體會對雞肉丸感官品質(zhì)造成影響，因此選擇魔芋膠的添加量為2%。

圖2　魔芋膠添加量對雞肉丸壓出汁液損失率的影響Fig.2　Effect of konjac gum amount on expressible moisture of chicken meatball

2.1.3大豆分離蛋白添加量對雞肉丸保水性的影響

大豆分離蛋白可作為肉糜制品的保水劑[11]，其遇水膨脹，自身可以吸附一定量的水分；在加熱過程中蛋白變性凝固，在肉糜中形成網(wǎng)路骨架，具有良好的保水性能。當玉米淀粉添加量為10%，魔芋膠添加量為2%時，取不同添加量的大豆分離蛋白進行實驗，結(jié)果如圖3所示。壓出汁液損失率隨大豆分離蛋白添加量的增加呈負增長趨勢，當其添加量大于2%時產(chǎn)品的壓出汁液損失率增長緩慢，變化不明顯。由于大豆分離蛋白有豆腥味，不能被消費者接受，因此不宜添加過多，以避免不良氣味的產(chǎn)生。綜上，選擇大豆分離蛋白的添加量為2%。

圖3　大豆分離蛋白添加量對雞肉丸壓出汁液損失率的影響Fig.3　Effect of soybean protein isolate amount on expressible moisture f chicken meatball

2.2響應(yīng)面優(yōu)化實驗

利用軟件Design Expert 8.0，根據(jù)Box-Behnken的中心組合實驗設(shè)計原理，選取玉米淀粉（A）、魔芋膠（B）和大豆分離蛋白（C）三個對雞肉丸保水性影響顯著的因素，采取三因素三水平的響應(yīng)面實驗，結(jié)果見表2。

表2　響應(yīng)面實驗設(shè)計與結(jié)果Table.2　Design and results of response surfaces methodology

擬合后得到玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白的二次多項式回歸模型。通過實驗設(shè)計和結(jié)果得到的方程為：Y（%）=15.44－0.54A－0.79B－0.88C＋0.45AB＋ 0.38AC＋0.63BC＋0.13A2＋2.13B2＋0.81C2

通過Design Expert 8.0軟件對表2數(shù)據(jù)進行了回歸分析，分析結(jié)果見表3。

表3　回歸模型的方差分析數(shù)據(jù)Table.3　Analysis of variance data on regression model

表3結(jié)果表明該回歸模型極顯著（p＜0.0001），回歸模型的決定系數(shù)R2=0.9792，校正決定系數(shù)R2Adj= 0.9525，失擬項p=0.1102，不顯著，說明該回歸模型與實驗數(shù)據(jù)擬合程度較高，實驗誤差小，可以用該模型進行雞肉丸保水性的分析和預(yù)測?；貧w模型中的一次項均極顯著，二次項B2、C2均為極顯著，交互項AB和BC顯著，表明各影響因素對雞肉丸保水性的影響并不是簡單的線性關(guān)系。

2.3響應(yīng)曲面的分析與優(yōu)化

雞肉丸的壓出汁液損失率越低，說明添加劑的保水效果越好，才能有效改善雞肉丸的品質(zhì)。根據(jù)回歸方程制作響應(yīng)面，考察擬合響應(yīng)曲面的形狀，以壓出汁液損失率最小為目標進行優(yōu)化，分析玉米淀粉、大豆分離蛋白和魔芋膠對雞肉丸保水性的影響。

多元回歸方程的響應(yīng)面見圖4～圖6。響應(yīng)面是響應(yīng)值對各實驗因素所構(gòu)成的三維空間曲面圖，因素對實驗結(jié)果影響越大，表現(xiàn)為曲面越陡峭。

圖4　魔芋膠、大豆分離蛋白的響應(yīng)面Fig.4　Response surface of konjac gum and soybean protein isolate

圖5　大豆分離蛋白、玉米淀粉的響應(yīng)面Fig.5　Response surface of soybean protein isolate and corn starch

圖6　魔芋膠、玉米淀粉的響應(yīng)面Fig.6　Response surface of konjac gum and corn starch

由圖4～圖6可以看出，魔芋膠與玉米淀粉、大豆分離蛋白之間的交互作用顯著，而玉米淀粉與大豆分離蛋白之間的交互作用很弱。

由回歸模型方差分析及圖4可以看出，魔芋膠和大豆分離蛋白對雞肉丸的壓出汁液損失均有顯著影響，且魔芋膠的影響較大，兩者均呈二次曲線形式。隨著魔芋膠添加量的增加，雞肉丸的保水性呈先減小后增大的變化趨勢。魔芋膠與大豆分離蛋白的交互作用對肉制品的持水性產(chǎn)生了一定影響。張福等[12]研究表明，添加大豆分離蛋白能顯著提高肉制品的出品率，減少蒸煮損失，改善口感和風味。丁金[13]龍等研究發(fā)現(xiàn)魔芋膠與大豆分離蛋白復(fù)配具有明顯的協(xié)同增稠作用，二者復(fù)配具有較好的膠凝作用。Koo[14]將魔芋粉與大豆分離蛋白、瘦肉復(fù)合制低脂肉糜，實現(xiàn)了魔芋葡甘聚糖與大豆蛋白的復(fù)合應(yīng)用。

由圖5可知隨著大豆分離蛋白與玉米淀粉添加量的增大，雞肉丸壓出汁液損失率均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。

由回歸模型方差分析及圖6可以看出，玉米淀粉和魔芋膠對雞肉丸保水性也有顯著影響，魔芋膠的對壓出汁液損失的影響呈二次曲線形式。隨著玉米淀粉添加量的增加，雞肉丸的壓出汁液損失顯著下降，保水性提高；而魔芋膠對肉丸保水性的影響呈現(xiàn)為先使之減小后使之增大，兩個因素的交互作用顯著。魔芋膠的主要成分是葡甘聚糖[15]，具有極高的吸水溶脹能力，溶液具有很高的黏度。多糖具有控制淀粉的熱力學性質(zhì)、流變學特性、質(zhì)構(gòu)特性、提高保水性以及保持貯藏期內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量等功能特性[16]；魔芋膠是一種親水膠體，研究表明，向淀粉基食品中添加親水性膠體，經(jīng)適當比例復(fù)配后可達到很好的協(xié)效性，可明顯控制水分流動[17]；Yoshimura等研究表明[18]，在玉米淀粉中加入魔芋膠能夠增加玉米淀粉的黏度。本研究結(jié)果也反映出了魔芋膠與玉米淀粉具有一定的協(xié)同作用，與上述研究成果一致。

本文以提高雞肉丸保水性為目的，利用Design Expert 8.0軟件獲得了生產(chǎn)中添加玉米淀粉、大豆分離蛋白、魔芋膠的最佳配方：玉米淀粉14.85%、魔芋膠2.12%、大豆分離蛋白2.3%，此條件下雞肉丸的壓出汁液損失率理論值為14.97%。校正后最佳配方：玉米淀粉14.9%、魔芋膠2.1%、大豆分離蛋白2.3%。為了檢驗響應(yīng)曲面法所得結(jié)果的可靠性，采用上述優(yōu)化提取條件進行模型驗證，在此優(yōu)化條件下重復(fù)實驗3次，得到雞肉丸壓出汁液損失率的平均值為15.08%，實驗值與模型理論值相差0.11%，其相對誤差約為0.7%。因此，用響應(yīng)曲面法得到的優(yōu)化配方參數(shù)準確可靠，具有實用價值。

3　結(jié)論

本研究利用實驗設(shè)計軟件Design Expert 8.0，通過二次回歸設(shè)計得到了雞肉丸的壓出汁液損失率與玉米淀粉、魔芋膠和大豆分離蛋白添加量關(guān)系的回歸模型，經(jīng)檢驗證明該模型合理可靠，能夠較好地預(yù)測雞肉丸的壓出汁液損失率。在對影響雞肉丸保水性的關(guān)鍵因素及其相互作用進行探討后，得到3種添加劑的優(yōu)化配方為：玉米淀粉14.9%，魔芋膠2.1%，大豆分離蛋白2.3%，在此條件下，雞肉丸的壓出汁液損失率為15.08%。因此，利用響應(yīng)面分析方法對雞肉丸的配方進行優(yōu)化，可獲得最優(yōu)的工藝配方，從而為進一步的實驗研究奠定了基礎(chǔ)。

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Effect of corn starch，konjac gum and soybean protein isolate on water holding capacity of chicken meatballs

CAO Ling，ZHANG Kun-sheng*，REN Yun-xia
（College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology，Tianjin 300134，China）

Corn starch，konjac gum and soybean protein isolate were important food additives，all of which own the factions of thickening and water holding.Their effects on water holding capacity of chicken meatball were studied to provide a reference for the processing.To optimize the best ratio，corn starch，konjac gum and soybean protein isolate were used as the factors and expressible moisture was used as the response value，minimum expressible moisture was chosen to be the target，then a predictive polynomial quadratic model was set up by means of central composite design.The results showed that corn starch，konjac gum and soybean protein isolate had a significant impact on the expressible moisture of chicken meat balls（p＜0.01）.The best ratio of additives were corn starch 14.9%，konjac gum 2.1%and soybean protein isolate 2.3%，the expressible moisture was 15.08%.

corn starch；konjac gum；soybean protein isolate；expressible moisture；response surface method

TS202.3

B

1002-0306（2015）04-0227-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.04.041

2014－06－03

曹玲（1987-），女，碩士研究生，研究方向：食品加工與貯藏。

張坤生（1957-），男，博士，教授，研究方向：食品加工與貯藏。

國家科技支撐計劃項目（2012BAD37B06-07）。