富含肌原纖維蛋白奶片的配方研究

張學(xué)全，劉玉青*，劉愛(ài)國(guó)

（1.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462300；2.天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津 300134）

奶片是以乳粉為主要原料，添加適量輔料，經(jīng)混合、壓片而制成的片狀乳制品[1]。奶片作為一種休閑食品，可隨身攜帶，食用方便，受到廣大青少年消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]。目前國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)的奶片制品有益生菌奶片[2-3]、膳食纖維奶片[4]、全蛋粉奶片[5]、戊聚糖奶片[6]、果蔬奶片[7-13]、新疆特色發(fā)酵奶片[14]、核桃復(fù)合奶片[15]、玫瑰茄粉奶片[16]等。而將肉蛋白（肌原纖維蛋白）與乳蛋白相結(jié)合的奶片鮮有報(bào)道。

肌原纖維蛋白又稱結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，是組成肌肉中肌原纖維的蛋白質(zhì)，占人體總重量的8%～10%，對(duì)于維持機(jī)體內(nèi)的滲透壓平衡及調(diào)節(jié)體液有重要作用[1]。本研究采用環(huán)保的水析工藝從雞胸肉中提取制得肌原纖維蛋白，去除了肉基質(zhì)蛋白、血液、脂肪等對(duì)人體健康不利的成分，更有利于人體消化吸收。本試驗(yàn)以肌原纖維蛋白粉、脫脂奶粉、葡萄糖、低聚異麥芽糖等為原料制成一種新型的富含肌原纖維蛋白的奶片。通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法和響應(yīng)面試驗(yàn)確定奶片的最優(yōu)配方。開(kāi)發(fā)肌原纖維蛋白奶片對(duì)于拓展肌原纖維蛋白的應(yīng)用范圍、豐富奶片市場(chǎng)的種類有著積極的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞胸肉、脫脂奶粉：市售；葡萄糖：山東西王糖業(yè)有限公司；低聚異麥芽糖：河北佰品生物科技有限公司；硬脂酸鎂（食品級(jí)）：安徽中旭生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JYF-128絞肉機(jī)：山東省諸城市瑞恒食品機(jī)械廠；CH-100槽式混合機(jī)、V-10高效混合器、YK-60搖擺式顆粒機(jī)：常州市磐豐干燥設(shè)備有限公司；CWF-2501超微粉碎機(jī)：廊坊通用機(jī)械制造有限公司；101-2AB電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；XYP旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)：廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

脫脂奶粉、肌原纖維蛋白粉、葡萄糖、低聚異麥芽糖→分別過(guò)篩→混合→制?！稍镞^(guò)篩→總混→壓片→殺菌→包裝→檢驗(yàn)→成品

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 肌原纖維蛋白粉的制備

人工去除肉基質(zhì)蛋白→絞肉機(jī)絞碎→水析提取→離心、過(guò)濾→加熱干燥→粉碎→過(guò)篩→肌原纖維蛋白粉

將原料肉修去脂肪、碎骨、血污、筋腱、浮毛和異物等，切塊后放入絞肉機(jī)絞制，并用篦子進(jìn)一步將肉絞成肉糜狀態(tài)。肉糜放入攪拌機(jī)中加清水反復(fù)水析，再將漿料在離心機(jī)中離心20 min，傾去上層血水混雜物、油脂等，用紗布包裹擠去多余水分，得到雞肉蛋白質(zhì)濕基。將雞肉蛋白質(zhì)濕基放入電熱恒溫干燥箱，在72℃條件下干燥至恒重得到雞肉蛋白質(zhì)干基。由于肌原纖維蛋白形成凝膠的能力高于其它動(dòng)植物蛋白，故采用加熱干燥使肌原纖維蛋白發(fā)生熱變性，以降低其凝膠能力。最后經(jīng)粉碎過(guò)篩后制得肌原纖維蛋白粉。

制得的肌原纖維蛋白粉經(jīng)凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量為90%。

1.3.2.2 軟材的制備

在槽型混合機(jī)中加入經(jīng)過(guò)篩的脫脂奶粉、肌原纖維蛋白粉、葡萄糖、低聚異麥芽糖，攪拌5 min至完全混勻，再加入適量50%乙醇制成軟材。乙醇的添加量應(yīng)以手握軟材能捏成團(tuán)，用手指輕按能按散為宜。

1.3.2.3 濕粒、干粒的制備

將軟材放入固定有14目不銹鋼篩網(wǎng)的搖擺制粒機(jī)中制成濕粒。再將濕粒均勻攤放在托盤上送入電熱鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行加熱干燥，干燥時(shí)溫度控制在60℃～65℃，加熱干燥6 h～8 h。加熱過(guò)程中注意翻動(dòng)顆粒，干燥均勻。干粒經(jīng)12目篩進(jìn)行篩選。

1.3.2.4 總混、壓片

將干粒和硬脂酸鎂加入混合機(jī)中混合5 min，使干粒和硬脂酸鎂混合均勻，然后用旋轉(zhuǎn)壓片機(jī)進(jìn)行壓片。

1.3.2.5 殺菌、包裝

將壓好的奶片進(jìn)行紫外燈照射殺菌，時(shí)間為1 h。殺菌后的奶片經(jīng)鋁塑泡罩包裝機(jī)進(jìn)行包裝[17]。

1.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

1.4.1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

選擇10名專業(yè)人士對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，并建立感官模糊綜合評(píng)價(jià)體系。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 肌原纖維蛋白奶片的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard for myofibril milk tablets

1.4.2 確定評(píng)價(jià)因素集U和評(píng)語(yǔ)集V

評(píng)價(jià)因素集U是由產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)外觀狀態(tài)、口感、風(fēng)味、質(zhì)地4個(gè)因素構(gòu)成，即U=｛外觀狀態(tài)U1，口感 U2，風(fēng)味 U3，質(zhì)地 U4}。評(píng)語(yǔ)集 V 按優(yōu)、良、中、差 4 個(gè)等級(jí)評(píng)定，即 V=｛優(yōu) V1，良 V2，中 V3，差 V4}[18]。

1.4.3 確定權(quán)重集X

權(quán)重集由各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)構(gòu)成，各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重分別為外觀狀態(tài)（0.2）、口感（0.3）、風(fēng)味（0.3）、質(zhì)地（0.2），即 X={0.2，0.3，0.3，0.2}。

1.4.4 模糊綜合評(píng)判

感官因素綜合評(píng)判的結(jié)果是由向量X和矩陣R合成，設(shè)產(chǎn)品感官因素綜合評(píng)判的結(jié)果向量為Y，則Y=X×R[18]。

經(jīng)10位感官評(píng)定人員研究決定出如下等級(jí)系數(shù)H1=100，H2=90，H3=80，H4=70，從而求出感官評(píng)分值S，S=ΣYjHi，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m[19]。

1.5 單因素試驗(yàn)

按照肌原纖維蛋白奶片的基本配方，固定其它原輔料的添加量，分別研究奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5）、葡萄糖添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、低聚異麥芽糖添加量（5%、10%、15%、20%、25%）對(duì)奶片感官評(píng)分的影響。重復(fù)試驗(yàn)3次，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)定判定等級(jí)。

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比（A）、葡萄糖添加量（B）、低聚異麥芽糖添加量（C）為因素，感官評(píng)分為指標(biāo)進(jìn)行三因素三水平中心組合設(shè)計(jì)（見(jiàn)表2），采用Design Expert 8.0.6對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)最佳工藝參數(shù)。

表2 Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels in Box-Behnken design

1.7 主要理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)的檢測(cè)

1.7.1 主要理化指標(biāo)檢測(cè)

按照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》采用凱氏定氮法測(cè)定奶片中蛋白質(zhì)含量；按照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》采用直接干燥法測(cè)定水分含量。

1.7.2 微生物指標(biāo)檢測(cè)

分別按照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》、GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》、GB 4789.10—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》、GB 4789.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》檢測(cè)肌原纖維蛋白奶片中的細(xì)菌菌落總數(shù)、大腸菌群、金黃色葡萄球菌以及沙門氏菌。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 奶粉與肌原纖維蛋白粉質(zhì)量比的確定

奶粉與肌原纖維蛋白粉相結(jié)合能提高奶片中蛋白質(zhì)的含量，但二者的不同質(zhì)量比對(duì)奶片的感官評(píng)分影響較大，其影響結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比對(duì)奶片感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder on the sensory score of milk tablets

由圖1可知，隨著肌原纖維蛋白粉添加量的增加，奶粉添加量的減少，奶片的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比為8∶2時(shí)，感官評(píng)分最高。這是由于肌原纖維蛋白粉添加量過(guò)低時(shí)，奶片的奶香味太濃，肌原纖維蛋白粉的風(fēng)味不突出，蛋白質(zhì)含量低。而當(dāng)肌原纖維蛋白粉添加量過(guò)高時(shí)，肌原纖維蛋白奶片的硬度及緊密度較差，食后粘牙，口感不好。因此，初步確定奶粉與肌原纖維蛋白粉的最佳質(zhì)量比為8∶2。

2.1.2 葡萄糖添加量的確定

葡萄糖作為一種天然的甜味劑，很容易被人體吸收，是人體新陳代謝不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其不同添加量對(duì)奶片感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖2 葡萄糖添加量對(duì)奶片感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of glucose addition on sensory score of milk tablets

由圖2可以看出，隨著葡萄糖添加量的增加，肌原纖維蛋白奶片的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)葡萄糖添加量為25%時(shí)，奶片的感官評(píng)分最高。葡萄糖添加量過(guò)低，奶片的甜味太淡；葡萄糖添加量過(guò)高，則奶片的甜味較高。因此，初步確定葡萄糖的添加量為25%。

2.1.3 低聚異麥芽糖添加量的確定

研究表明，以糊精、淀粉等作為奶片的填充劑時(shí)，奶片糊口感較重，不宜采用，而采用功能性低聚異麥芽糖作為填充劑，不僅可以使產(chǎn)品達(dá)到良好口感和風(fēng)味的要求，還使產(chǎn)品具有抗齲齒和改善腸胃功能的作用[9]。因此本試驗(yàn)采用低聚異麥芽糖，低聚異麥芽糖添加量對(duì)奶片感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 低聚異麥芽糖添加量對(duì)奶片感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of isomaltose oligosaccharide supplemental level on sensory score of milk tablets

由圖3可以看出，隨著低聚異麥芽糖添加量的增加，奶片的感官評(píng)分逐漸提高，當(dāng)添加量達(dá)到15%時(shí)，感官評(píng)分最高，繼續(xù)增加添加量，奶片的感官評(píng)分出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，初步確定低聚異麥芽糖的添加量為15%。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 回歸方程的建立與分析

采用Box-Benhnken進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比、葡萄糖的添加量、低聚異麥芽糖的添加量為自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，使用Design Expert 8.0.6進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面分析，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)結(jié)果Table 3 Box-Benhnken experiment design and response results

續(xù)表4 回歸模型方差分析Continue table 4 Regression model analysis of variance

由表4可以看出，該回歸模型P＜0.000 1，方程模型極顯著。失擬項(xiàng)P=0.254 1＞0.05不顯著，對(duì)模型有利，說(shuō)明該模型選擇恰當(dāng)；該模型的R2=0.989 7，R2Adj=0.976 4，僅有2.36%的變異不能被該回歸模型解釋，說(shuō)明該模型擬合性好，試驗(yàn)誤差??；CV值為1.26%，說(shuō)明該模型輸出的數(shù)據(jù)精確度較高；信噪比=23.339＞4，證明本試驗(yàn)設(shè)計(jì)具有可行性。根據(jù)回歸系數(shù)，得到二次多元回歸方程為：Y=92.84－2.57A－0.34B－2.54C－3.90AB＋1.30AC＋2.18BC－3.38A2－8.66B2－6.01C2。

由表4方差結(jié)果可知，對(duì)肌原纖維蛋白奶片感官評(píng)分影響的大小順序?yàn)槟谭叟c肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比＞低聚異麥芽糖添加量＞葡萄糖添加量。一次項(xiàng)A、C和二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)感官評(píng)分均為極顯著影響，交互項(xiàng)AB、BC對(duì)感官評(píng)分影響極顯著，AC影響顯著，而一次項(xiàng)B對(duì)感官評(píng)分影響不顯著。

2.2.2 各因素交互作用分析

利用Design Expert8.0.6軟件，分析各因素的交互作用對(duì)肌原纖維蛋白奶片的感官評(píng)分的影響情況，結(jié)果見(jiàn)圖4～圖6。

圖4 奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比和葡萄糖添加量的響應(yīng)面Fig.4 Response surface of the mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder and the amount of glucose added

圖5 奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比和低聚異麥芽糖添加量的響應(yīng)面Fig.5 Response surface of the mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder and the amount of isomaltose oligosaccharide added

圖6 葡萄糖添加量和低聚異麥芽糖添加量的響應(yīng)面Fig.6 Response surface of glucose and isomaltose oligosaccharides

由圖4～圖6可見(jiàn)，奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比和葡萄糖添加量的響應(yīng)曲面及葡萄糖添加量和低聚異麥芽糖添加量的響應(yīng)曲面均陡峭，等高線呈馬鞍形或橢圓形，且等高線密集，說(shuō)明兩組之間的交互作用均極顯著。奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比和低聚異麥芽糖的響應(yīng)曲面較陡，等高線比較密集，說(shuō)明這兩個(gè)因素之間的交互作用較顯著，與表4方差分析結(jié)果一致。

2.2.3 最佳條件的確定和模型的驗(yàn)證

運(yùn)用軟件選出肌原纖維蛋白奶片的最佳配方：奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比為4.14∶1、葡萄糖添加量為25.26%、低聚異麥芽糖添加量為13.74%，感官評(píng)分理論值為93.74分。為方便操作，將最優(yōu)配方修正為：奶粉與肌原纖維蛋白粉質(zhì)量比4∶1、葡萄糖添加量25%、低聚異麥芽糖添加量14%。根據(jù)最佳配方進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，取其平均值，得到肌原纖維蛋白奶片的感官評(píng)分為93.4分，與理論值基本一致。

2.3 主要理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

理化指標(biāo)：水分含量為3.9%，蛋白質(zhì)含量為25.2%，符合DBS 15/009-2019《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)奶片》規(guī)定。

微生物指標(biāo)：細(xì)菌菌落總數(shù)＜500 00 CFU/g；大腸菌群＜10 CFU/g；金黃色葡萄球菌和沙門氏菌未檢出。微生物指標(biāo)符合DBS 15/009-2019《食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)奶片》規(guī)定。

3 結(jié)論

以雞胸肉提取的肌原纖維蛋白粉、脫脂奶粉、葡萄糖、低聚異麥芽糖等為原料，以感官評(píng)分為指標(biāo)，通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)和響應(yīng)面試驗(yàn)，對(duì)肌原纖維蛋白奶片的配方進(jìn)行優(yōu)化，確定其最佳配方為奶粉與肌原纖維蛋白粉的質(zhì)量比為4∶1、葡萄糖添加量25%、低聚異麥芽糖添加量14%。此最佳配方制得的肌原纖維蛋白奶片感官評(píng)分為93.4分，達(dá)到了優(yōu)秀等級(jí)，與理論計(jì)算值的誤差為0.36%，表明該模型擬合度好，優(yōu)化效果明顯。該產(chǎn)品結(jié)合了乳蛋白和肌原纖維蛋白的雙重營(yíng)養(yǎng)，大大提高了蛋白質(zhì)含量，具有良好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。