速凍調(diào)理豬肉絲抗凍保水配方優(yōu)化

王心詩(shī)，劉琨，王啟宇，倪勇杰，蹇興

四川天味食品集團(tuán)股份有限公司（成都 610000）

速凍調(diào)理肉制品是以禽畜肉為主要原料，經(jīng)過(guò)分割、滾揉等加工工藝，在-18 ℃以下進(jìn)行儲(chǔ)存及流通的一種冷凍食品[1]。隨著社會(huì)節(jié)奏不斷加快，速凍調(diào)理肉制品因其烹飪方法簡(jiǎn)捷而深受消費(fèi)者喜愛(ài)。但由于調(diào)理肉制品經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間冷凍儲(chǔ)存，其解凍后往往失水嚴(yán)重，與冷鮮肉品質(zhì)相比具有較大差距，從而限制速凍調(diào)理肉制品的發(fā)展。豬肉絲是魚(yú)香肉絲、青椒肉絲等家常菜肴中的主要食材。由于豬肉在切割過(guò)程中會(huì)破壞其肌肉纖維結(jié)構(gòu)，造成肉的系水力下降[2]，而豬肉絲經(jīng)速凍解凍后，其肌肉纖維結(jié)構(gòu)更易斷裂，失水更加嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響口感。因此，研究食品保水劑對(duì)速凍調(diào)理豬肉絲抗凍保水性能具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

由于不同種類保水劑的保水機(jī)理不同，單一保水劑的保水效果存在一定局限性[3]。通過(guò)研究復(fù)合磷酸鹽、海藻糖、黃原膠、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶4種不同保水劑對(duì)豬肉絲抗凍保水的影響，并采用響應(yīng)面法優(yōu)化保水劑添加量以降低豬肉絲解凍失水率，從而提升肉的口感和品質(zhì)，旨在為速凍調(diào)理豬肉絲產(chǎn)品的配方優(yōu)化及工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

新鮮豬里脊、食用鹽、白胡椒粉（成都海霸王農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)）；復(fù)合磷酸鹽（六偏磷酸鈉65%、三聚磷酸鈉34%、焦磷酸鈉1%，廈門市頂味興業(yè)香料發(fā)展有限公司）；海藻糖（德州匯洋生物科技有限公司）；黃原膠（淄博中軒生化有限公司）；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（簡(jiǎn)稱TG酶，泰興市東圣生物科技有限公司）；料酒、老抽（千禾味業(yè)食品股份有限公司）。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

多功能切肉機(jī)（CXDQ-100，鎮(zhèn)江愛(ài)丁頓商貿(mào)有限公司）；真空滾揉機(jī)（PF-75A，山東寶運(yùn)機(jī)電設(shè)備有限公司）；真空封口機(jī)（OX-001，青島歐信設(shè)備制造有限公司）；柜式液氮速凍機(jī)（KLSXS-2000，成都科萊斯低溫設(shè)備有限公司）；電子天平（杭州萬(wàn)特衡器有限公司）；冰箱（銀都餐飲設(shè)備股份有限公司）；均質(zhì)機(jī)（FS-400D，廣州蔚萊電子科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 主要原料配比

豬肉絲1 kg，自來(lái)水100 g，食用鹽10 g，料酒10 g，老抽5 g，白胡椒粉1 g，復(fù)合磷酸鹽、海藻糖、黃原膠、TG酶添加量通過(guò)試驗(yàn)確定。

1.3.2 工藝流程

復(fù)合保水劑與配料制備↘

原料肉→預(yù)處理→真空滾揉→稱重→真空包裝→液氮速凍→凍藏30 d→解凍→測(cè)定解凍失水率

1.3.3 操作要點(diǎn)

1.3.3.1 原料肉預(yù)處理將豬肉絲清洗干凈，控干表面水分，用切肉機(jī)按照工藝要求切成0.2 cm×4 cm的肉絲。

1.3.3.2 復(fù)合保水劑與配料制備將保水劑按比例與水混合后，加入食用鹽、料酒、老抽及白胡椒粉，用均質(zhì)機(jī)攪拌均勻，備用。

1.3.3.3 真空滾揉及真空包裝將肉絲與制備好的復(fù)合保水劑放入真空滾揉機(jī)，設(shè)置真空度0.04 MPa，滾揉20 min后取出，準(zhǔn)確稱量滾揉后的肉絲裝袋并計(jì)重（精確小數(shù)點(diǎn)后2位）。

1.3.3.4 液氮速凍及凍藏

將真空包裝后的樣品放入液氮速凍機(jī)中，設(shè)置溫度-90 ℃，保溫時(shí)間15 min，循環(huán)風(fēng)時(shí)間3 min，中心溫度降到-18 ℃以下，取出放入-18 ℃的冰箱靜置30 d。

1.3.3.5 解凍

取出冷凍后的樣品放入0~4 ℃的冷藏室靜置12 h，待中心溫度降至4 ℃左右，取出備用。

1.3.3.6 解凍失水率測(cè)定[3-5]

在陰涼干燥處取出解凍后的肉絲于不銹鋼濾網(wǎng)上靜置控水，待肉絲不再有液體滴落時(shí)計(jì)其質(zhì)量（精確小數(shù)點(diǎn)后2位）。解凍失水率按式（1）計(jì)算。

式中：Y為解凍失水率，%；X1為凍前肉質(zhì)量，g；X2為凍后肉質(zhì)量，g。

1.4 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

準(zhǔn)確稱取1 kg預(yù)處理后的豬肉絲，考察不同添加量（以豬肉絲質(zhì)量計(jì)）的復(fù)合磷酸鹽（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）、海藻糖（1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%）、黃原膠（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%）、TG酶（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%和0.25%）對(duì)冷凍儲(chǔ)藏后的豬肉絲解凍失水率的影響，每組測(cè)定3次。

1.4.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)，選擇復(fù)合磷酸鹽添加量（A）、黃原膠添加量（B）和海藻糖添加量（C）3個(gè)因素為響應(yīng)變量，以解凍失水率為考察指標(biāo)，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化速凍調(diào)理豬肉絲抗凍保水配方添加量，響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平 單位：%

1.4.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)（p＜0.05）；采用Origin 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行作圖；利用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 復(fù)合磷酸鹽對(duì)解凍失水率的影響

復(fù)合磷酸鹽不僅可以通過(guò)調(diào)整肉的pH，提高蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，使肌球蛋白系水能力提高；而且可以螯合蛋白中的金屬離子，幫助肌原纖維蛋白溶出，并與肌漿蛋白形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其持水性[6-9]。由圖1可知，隨著復(fù)合磷酸鹽添加量增加，豬肉絲解凍失水率呈現(xiàn)先降低后平緩趨勢(shì)，復(fù)合磷酸鹽添加量0.1%~0.3%時(shí)，解凍失水率隨著添加量增大而降低（p＜0.05），添加量0.3%時(shí)，解凍失水率達(dá)到最小值11.15%，繼續(xù)增加添加量對(duì)解凍失水率無(wú)顯著影響（p＞0.05），故最佳磷酸鹽添加量為0.3%。

圖1 復(fù)合磷酸鹽添加量對(duì)解凍失水率的影響

2.1.2 黃原膠對(duì)解凍失水率的影響

黃原膠提高肉的保水性主要基于2個(gè)方面：一方面黃原膠是一種多糖類高分子化合物，具有較強(qiáng)的親水性，通過(guò)滾揉可滲入肌肉纖維內(nèi)部提高肉的系水能力；另一方面，黃原膠作為乳化劑可提高蛋白質(zhì)凝膠狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高肉的保水性[10-12]。由圖2可知，黃原膠添加量對(duì)速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率有顯著影響（p＜0.05），黃原膠添加量0.10%~0.25%時(shí)，隨著黃原膠添加量不斷提高，解凍失水率不斷降低。黃原膠添加量大于0.25%時(shí)又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這可能與黃原膠溶液濃度過(guò)大，無(wú)法很好地分散在肌肉組織中發(fā)揮作用有關(guān)[13]。因此，最佳黃原膠添加量為0.25%。

圖2 黃原膠添加量對(duì)解凍失水率的影響

2.1.3 海藻糖對(duì)解凍失水率的影響

海藻糖是一種非還原性雙糖，廣泛存在于各種生物體中，甜度較蔗糖低，可以轉(zhuǎn)變玻璃化溫度，更易形成玻璃化狀態(tài)，具有穩(wěn)定性和低吸濕性[14]；而且海藻糖作為抗凍劑不僅可以提高肌原纖維蛋白的鹽溶性及Ca2+-ATPase活性，還可以減弱冰晶對(duì)肌肉結(jié)構(gòu)造成的機(jī)械性損傷，抑制蛋白質(zhì)變性[15-16]。由圖3可知，海藻糖添加量1%~2%時(shí)，解凍失水率呈現(xiàn)急劇下降趨勢(shì)（p＜0.05），添加量2%~3%時(shí)，解凍失水率下降較平緩（p＞0.05），考慮到海藻糖添加量增大可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品甜度造成影響，故最佳海藻糖添加量為2%。高可蒙等[17]研究結(jié)果表明冷凍調(diào)理豬里脊肉中添加2%海藻糖的質(zhì)量增加率最高，和試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

圖3 海藻糖添加量對(duì)解凍失水率的影響

2.1.4 TG酶對(duì)解凍失水率的影響

TG酶可催化蛋白質(zhì)、多肽分子發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，從而改善蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，提升肌肉保水能力[18-19]。由圖4可知，TG酶添加量0.05%~0.10%時(shí)，豬肉絲解凍損失水率呈下降趨勢(shì)，差異明顯（p＜0.05），添加量0.10%~0.25%時(shí)，隨著TG酶添加量的增加，解凍失水率的下降趨勢(shì)并不顯著（p＞0.05）。這可能是由于TG酶的催化作用受溫度條件影響較大，試驗(yàn)過(guò)程中，肉絲加入TG酶進(jìn)行較短時(shí)間滾揉后，直接裝袋進(jìn)行-90 ℃液氮速凍，導(dǎo)致TG酶無(wú)法有效作用于蛋白質(zhì)分子間進(jìn)行交聯(lián)，故對(duì)速凍調(diào)理豬肉絲的解凍失水率作用不明顯。由圖4可知，最佳TG酶添加量為0.20%。

圖4 TG酶添加量對(duì)解凍失水率的影響

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果[20-21]

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合考慮各因素及拐點(diǎn)波動(dòng)大小對(duì)解凍失水率的影響，選擇復(fù)合磷酸鹽添加量（A）、黃原膠添加量（B）、海藻糖添加量（C）為自變量，以解凍失水率為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，共包括17組試驗(yàn)方案，結(jié)果見(jiàn)表2。

利用Design-Expert 8.0.6軟件，對(duì)表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到以解凍失水率（Y）為目標(biāo)函數(shù)的擬合回歸方程：Y=12.52-0.44A+0.21B+0.028C-0.39AB+0.022AC-0.007 5BC-2.27A2-0.86B2-0.61C2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2.2 模型方差分析

擬合方程的R2=0.998 7，回歸模型差異極顯著（p＜0.000 1），且失擬項(xiàng)不顯著（p=0.125 2＞0.05），表明回歸模型具有良好的擬合度，試驗(yàn)誤差較小。由表3可知，一次項(xiàng)復(fù)合磷酸鹽添加量和黃原膠添加量差異極顯著；二次項(xiàng)復(fù)合磷酸鹽添加量、黃原膠添加量和海藻糖添加量影響極顯著；在試驗(yàn)交互影響當(dāng)中，復(fù)合磷酸鹽添加量和黃原膠添加量交互作用極顯著；復(fù)合磷酸鹽添加量和海藻糖添加量、海藻糖添加量和黃原膠添加量交互作用差異不顯著。根據(jù)F值可知，對(duì)速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率影響程度依次為復(fù)合磷酸鹽添加量＞黃原膠添加量＞海藻糖添加量。

表3 回歸方程各項(xiàng)方差分析

2.2.3 響應(yīng)面分析

速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率交互影響三維圖和等高線分析圖，如圖5所示。

圖5 為雙因素交互作用曲面圖和等高線圖，根據(jù)等高線的位點(diǎn)不同可判斷交互作用是否顯著，等高線呈橢圓形則說(shuō)明交互作用顯著，并隨著橢圓長(zhǎng)半軸變長(zhǎng)交互越顯著，而圓形則表示交互不顯著[22]。由圖5（a和b）可知，復(fù)合磷酸鹽添加量和黃原膠添加量的變化曲面均比海藻糖添加量陡峭；由圖5（c）可知，黃原膠添加量比海藻糖添加量的變化曲面陡峭，由此可得出，3個(gè)因素的影響程度依次為復(fù)合磷酸鹽添加量＞黃原膠添加量＞海藻糖添加量，與方差分析結(jié)果相符。圖5（a）中等高線圖呈明顯的橢圓形，說(shuō)明復(fù)合磷酸鹽和黃原膠之間交互作用較為顯著。

圖5 各因素交互作用對(duì)解凍失水率影響的響應(yīng)面和等高線圖

2.2.4 回歸模型驗(yàn)證試驗(yàn)

利用Design-Expert 8.0.6軟件，得到速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率最低值的因素水平：復(fù)合磷酸鹽添加量0.20%、黃原膠添加量0.20%、海藻糖添加量2.47%。在此條件下得到解凍失水率為8.74%。實(shí)際操作中稍作調(diào)整確定最佳添加量：復(fù)合磷酸鹽0.20%、黃原為0.20%及海藻糖2.5%。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，3次平行試驗(yàn)得到的速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率為8.75%±0.26%，與預(yù)測(cè)值接近。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同添加量的復(fù)合磷酸鹽、黃原膠、海藻糖及TG酶進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取復(fù)合磷酸鹽添加量、黃原膠添加量及海藻糖添加量3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，結(jié)果表明，對(duì)凍藏30 d速凍調(diào)理豬肉絲抗凍保水性的影響程度依次為復(fù)合磷酸鹽添加量＞黃原膠添加量＞海藻糖添加量，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)證明該模型合理可靠，由該模型得到的復(fù)合保水劑添加量為復(fù)合磷酸鹽0.20%、黃原膠0.20%、海藻糖2.5%，實(shí)際速凍調(diào)理豬肉絲解凍失水率為8.75%±0.26%，為速凍調(diào)理豬肉絲的保水改良與優(yōu)化提供依據(jù)。