響應面法優(yōu)化木瓜蛋白酶-復合磷酸鹽嫩化低檔部位牛肉工藝

陶　瑞，湯曉艷，龔　艷，齊　凱，耿永然

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質量標準與檢測技術研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質量安全重點實驗室，北京 100081）

響應面法優(yōu)化木瓜蛋白酶-復合磷酸鹽嫩化低檔部位牛肉工藝

陶瑞，湯曉艷*，龔艷，齊凱，耿永然

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質量標準與檢測技術研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質量安全重點實驗室，北京 100081）

采用響應面回歸設計來探究復合磷酸鹽與木瓜蛋白酶復配使用嫩化低檔部位燒烤牛肉的最佳條件。以單位肉中木瓜蛋白酶活力、復合磷酸鹽質量濃度和作用時間為嫩化因子，以剪切力值和感官評價得分為響應值，運用Design-Expert 8.05軟件對測得的結果建立二次回歸模型。結果表明，復合磷酸鹽與木瓜蛋白酶配合使用可以有效降低中低檔部位牛肉的剪切力值，同時適當減少酶的用量，提高肉的保水性，得到更好的感官評價效果。最佳嫩化條件為：木瓜蛋白酶活力9.44 U/g、復合磷酸鹽質量濃度18.35 mg/mL、作用時間9.09 h。在此條件下，低檔部位燒烤牛肉的剪切力預測值為17.25 N，感官得分為5.02，整體感受較滿意。經(jīng)過實驗驗證，實測值與預測值吻合良好，說明響應面模型具有較好的預測能力，能有效用于剪切力值和感官評分的預測。

低檔部位牛肉；木瓜蛋白酶；復合磷酸鹽；響應面；復合嫩化

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，冷鏈物流技術和體系的成熟，以及中西方飲食文化的不斷融合，燒烤牛肉以其獨特的風味，方便、快捷的烹調(diào)方式，越來越受到年輕消費者的青睞。由于我國牛肉市場上外脊、上腦、眼肉等高檔部位牛肉價格昂貴、產(chǎn)量有限，所以普通燒烤店和快餐店普遍選用牛的臀肉、米龍、小黃瓜條等嫩度較差的低檔部位肉為原料，經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)理加工來提高嫩度，實現(xiàn)低檔部位燒烤牛肉的高值化和高產(chǎn)化，提高產(chǎn)品附加值［1］。

嫩度是評價牛肉品質的首要因素，嫩度也是低檔部位燒烤牛肉需要改善的重要方面。但實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)［1］，低檔部位牛肉調(diào)理燒烤方法仍然存在嫩化效果不好，嫩度、多汁性等口感較差的問題。運用物理、化學或酶法手段將肌原纖維或結締組織中的纖維蛋白水解或斬斷是牛肉嫩化的主要手段。木瓜蛋白酶作為一種低特異性巰基酶，其活性中心含半胱氨酸，能夠快速切開纖維蛋白內(nèi)部的—CO—NH—，生成小分子多肽類物質。且相比其他嫩化酶，木瓜蛋白酶具有嫩化效果好、成本低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，具有更好的應用價值［2-3］。但實際使用時發(fā)現(xiàn)，酶活的變化對結果影響很大，常常會因用量過多，發(fā)生過度水解，造成肉質老化、保水性降低、風味變差等問題［4］。而復合磷酸鹽不僅可以改善肉的保水性，同時還可以提高肉的pH值，保持蛋白酶的最佳酶活力條件，有效減少酶的用量［5-6］。國內(nèi)外的很多專家學者都對木瓜蛋白酶或者復合磷酸鹽用于肉類嫩化進行了大量的研究［7-10］，但作為目前最常用的兩種嫩化劑，它們在肉質嫩化中的復合使用鮮見報道。

本實驗采用響應面回歸設計，以木瓜蛋白酶和復合磷酸鹽為嫩化手段，對牛的低檔部位肉半腱肌進行復合嫩化處理，以剪切力值和感官評價得分為嫩度評價指標，探究木瓜蛋白酶和復合磷酸鹽配合使用的最佳條件，構建復合嫩化體系，為低檔部位牛肉嫩化提供有效手段。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

牛半腱肌，取自北京御香苑集團6～7 歲的淘汰母牛，宰后于0～4 ℃條件下排酸24 h，-20 ℃速凍后取回備用。

木瓜蛋白酶（酶活力為108萬 U/g） 廣州華琪生物科技有限公司；復合磷酸鹽（多聚磷酸鹽-六偏磷酸鹽-焦磷酸鹽復配質量比為2∶2∶1） 徐州天嘉食用化工有限公司；食鹽 中鹽北京市鹽業(yè)公司。

1.2儀器與設備

MODEL235沃-布剪切力儀 英國G-R Manufacturing公司；HHS-21-6型電熱恒溫水浴鍋 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；JH2102電子天平 上海精科天美科學儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1樣品處理

1.3.1.1嫩化

牛的半腱肌于0～4 ℃條件下解凍24 h至中心溫度達到0 ℃以上，剔除可見脂肪和結締組織，沿垂直肌纖維的方向切分成厚度為3 cm，大小約為3 cm×6 cm×6 cm，質量約為（180±10） g的肉塊。采用手動注射，將預先配制好的嫩化劑均勻地注射到肉中，注射量為肉質量的10%，注射量偏差范圍控制在5%以內(nèi)。然后在0～4 ℃嫩化處理。

1.3.1.2烤制

將肉塊切成2.54 cm厚，稱質量，將電感耦合溫度計插入到肉塊中心，在160 ℃左右烤制至肉塊中心溫度達70 ℃，將烤好后的肉塊保存在鋁箔內(nèi)冷卻至室溫備用。

1.3.2剪切力值的測定

參照NY/T 1180—2006《肉嫩度的測定：剪切力測定法》［11］。將解凍后的肉樣切分出3 cm×3 cm×6 cm的肉塊，置于蒸煮袋中，于85 ℃的恒溫水浴鍋中煮至中心溫度達到70 ℃后取出，冷卻至室溫，用吸水紙擦干表面水分。然后放在0～4 ℃條件下貯存12 h，用直徑1.27 cm的圓錐形取樣器平行肌纖維方向鉆切肉樣，孔樣長度不少于2.5 cm，數(shù)量不少于3 個。用沃-布剪切力儀垂直于肌纖維方向剪切樣本，求平均值即得到該樣本的剪切力值。

1.3.3感官評價

感官評價參考GB/T 22210—2008《肉與肉制品感官評定規(guī)范》［12］和趙鐳等［13］方法。選擇從事食品質量安全專業(yè)的10 人組成感官評價小組，對品評人員進行烤制牛肉顏色、嫩度、風味、多汁性等感官品質指標培訓，要求了解所用評語的含義和主觀感受，采用順序標度法，對烤肉各品質指標評價采用7分制，即1～7 分，見表1。評價結果按照本課題組前期所做的燒烤牛肉消費者嗜好性和滿意度評價模型計算最終加權得分［1］。計算公式如下：

表1　烤制牛肉品質感官評價標準Table1　Criteria for sensory evaluation of roast beef

1.3.4響應面試驗設計

以木瓜蛋白酶活力（A）、復合磷酸鹽質量濃度（B）和作用時間（C）為自變量進行單因素試驗，確定自變量的取值范圍。根據(jù)Box-Behnken設計以及前期單因素預試驗結果，以木瓜蛋白酶和復合磷酸鹽為嫩化因素，以剪切力值（Y1）和感官評價得分（Y2）為響應值，用Design-Expert 8.05進行響應面試驗設計。試驗各因素水平見表2。

表2　響應面法嫩化牛肉試驗因素與水平Table2　Factors and their coded levels used in response surface analysis

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SAS/PC 9.2對試驗結果進行均值差異顯著性檢驗，分組顯著水平0.05。采用Design-Expert 8.05對試驗結果進行分析，建立以剪切力值（Y1）和感官評價得分（Y2）為響應值的復合評價體系，設計三因素三水平的二次回歸方程，擬合自變量與響應值的函數(shù)關系。將得到的兩個回歸方程聯(lián)立共解，以獲得同時滿足嫩度和感官要求的最佳嫩化條件［14-15］。

2　結果與分析

2.1單因素試驗結果

2.1.1木瓜蛋白酶活力對牛肉嫩化效果的影響

圖1　木瓜蛋白酶活力對剪切力值的影響Fig.1　Effect of papain dosage on shear force

復合磷酸鹽質量濃度和作用時間分別為15 mg/mL和9 h時，酶活力在0～25 U/g范圍內(nèi)的剪切力值變化見圖1，當酶活力在0～10 U/g范圍內(nèi)，剪切力值隨著肉中木瓜蛋白酶活力的增加而顯著降低（P＜0.05）。當酶活力大于10 U/g后，剪切力值略有回升但變化不顯著（P＞0.05），酶活力為10 U/g時，剪切力均值為25.02 N，相比對照組（48.12 N）下降約43.36%。實際中也 發(fā)現(xiàn)當酶活力大于20 U/g以后，肉的外觀和組織嚴重破壞，失水過多，肉塊變硬，風味異常。由剪切力的變化趨勢，最終確定最佳的酶活力使用量為10 U/g。

2.1.2復合磷酸鹽質量濃度對牛肉嫩化效果的影響

圖2　復合磷酸鹽質量濃度對剪切力值的影響Fig.2　Effect of phosphate concentration on shear force

木瓜蛋白酶活力和作用時間分別為10 U/g和9 h時，復合磷酸鹽質量濃度在0～25 mg/mL范圍內(nèi)的剪切力值變化見圖2，復合磷酸鹽質量濃度在0～15 mg/mL的范圍內(nèi)，剪切力值隨復合磷酸鹽質量濃度的增加而顯著降低（P＜0.05），15 mg/mL以后趨于平緩，剪切力值的變化不顯著（P＞0.05）。此時剪切力均值為18.33 N，相比對照組（25.48 N）下降約28.08%。對比圖1可知，復合磷酸鹽對剪切力的影響作用比酶解作用略差，證明酶解作用是影響剪切力值主要因素。綜上，選擇復合磷酸鹽質量濃度為15 mg/mL作為響應面的中心點。

2.1.3作用時間對牛肉嫩化效果的影響

圖3　作用時間對剪切力值的影響Fig.3　Effect of tenderization time on shear force

表3　響應面法優(yōu)化低檔部位燒烤牛肉嫩化體系的試驗設計與結果Table3　Box-Behnken design （BBD） with experimental and predicted values of response variables for low-grade beef

木瓜蛋白酶活力和復合磷酸鹽質量濃度分別為10 U/g和15 mg/mL，作用時間在0～15 h范圍內(nèi)的剪切力值變化見圖3，當復合嫩化液作用時間在0～9 h范圍內(nèi)，剪切力值隨時間的延長而顯著降低（P＜0.05）；作用時間大于9 h以后趨于平緩，剪切力值的變化不顯著（P＞0.05）。此時，剪切力均值為20.87 N，相比對照組（41.94 N）下降約50.23%，最后確定作用時間9 h為響應面的中心點。

2.2響應面回歸模型的建立

依據(jù)單因素預試驗結果，篩選木瓜蛋白酶活力（A）、復合磷酸鹽質量濃度（B）和作用時間（C）中的合理條件進行三因素三水平的Box-Behnken響應面分析試驗，試驗設計及結果見表3。用Design-Expert 8.05對表3中的數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗（結果見表4），分別得到剪切力值（Y1）和感官評價得分（Y2）與3 個嫩化因子A、B、C的三元二次多項式回歸方程：

表4　以剪切力值感官得分為響應值的方差分析結果Table4　Analysis of variance （ANOVA） for the regression equations with shear force and sensory evaluation as responses

由表4可以看出，兩個回歸模型都達到了極顯著水平（P＜0.01），決定系數(shù)R2分別為0.927 8和0.898 5，同時失擬檢驗不顯著（P＞0.05），說明模型與實際結果擬合良好。整體上，兩個方程可以正確地反映剪切力值（Y1）、感官得分（Y2）與木瓜蛋白酶活力（A）、復合磷酸鹽質量濃度（B）和作用時間（C）三因素之間的關系，且在本試驗設計的因素水平范圍內(nèi)，木瓜蛋白酶活力（A）對剪切力值和感官得分的影響最大，其次是復合磷酸鹽質量濃度，最后是作用時間。

2.3響應面試驗中各因素的交互效應分析

根據(jù)以上得到的二次多項式回歸方程，利用Design-Expert 8.05對表3中的數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到交互作用的響應面圖4和圖5，其中，圖4代表剪切力值對應的各個交互因素響應面，圖5代表感官評價得分對應的各個交互因素響應面。

圖4　各因素對剪切力值影響的響應面圖Fig.4　Response surface graphs showing the effect of various factors on Warner-Bratzler shear force

由圖4可知，在等高線的中心區(qū)域，剪切力值最低，由中心向邊緣逐漸升高。三因素中，木瓜蛋白酶活力和復合磷酸鹽質量濃度對剪切力值的影響極顯著（P＜0.01）。當作用時間固定在9 h，酶活力與復合磷酸鹽質量濃度的交互作用對剪切力值有顯著影響（P＜0.05），響應曲面呈現(xiàn)明顯的先降后升的趨勢；作用時間與酶活力或復合磷酸鹽質量濃度的交互作用不顯著（P＞0.05），但當鹽質量濃度在15 mg/mL，且時間一定時，剪切力值隨著酶活力的增加急 速降低，達到最低點后緩慢回升；當木瓜蛋白酶活力控制在10 U/g時，剪切力值的變化也呈現(xiàn)先下降后緩慢上升的趨勢。

圖5　各因素對感官評價得分的響應面圖Fig.5　Response surface graphs showing the effect of various factors on sensory evaluation score

由圖5可以看出，等高線的中心區(qū)域，感官評價得分最高，由中心向邊緣逐漸降低。三因素中，木瓜蛋白酶活力和復合磷酸鹽質量濃度對感官得分的影響顯著（P＜0.05）。當作用時間為9 h，酶活力和復合磷酸鹽質量濃度的交互作用顯著（P＜0.05），其他交互作用的影響不顯著（P＞0.05），但是整體上，當兩個因素條件固定時，變量因素先升后降的趨勢明顯，尤其酶活力達到最大時，感官得分明顯下降。

剪切力值越低，且感官評分越高，說明肉嫩化效果越好，反之則說明效果不好。因此，利用上述兩個模型探究同時滿足剪切力值低且感官評分較好的復合嫩化劑使用條件。將回歸方程（1）和（2）聯(lián)立求解，對各自變量求導，得到復合嫩化體系的最佳使用條件：木瓜蛋白酶活力為9.44 U/g，復合磷酸鹽質量濃度為18.35 mg/mL，作用時間為9.09 h。在此條件處理下，調(diào)理燒烤牛肉的剪切力預測值為17.25 N，感官得分為5.02。

為驗證試驗結果的可靠性，用試驗得到的最佳條件處理燒烤牛肉原料肉，重復3 次作為平行，測定剪切力值并進行感官評價，最終得到的實測結果為：剪切力值18.33 N，感官得分5.01。實測值與預測值吻合良好，模型準確可靠，證明本實驗確定的最佳條件能有效實現(xiàn)肉質嫩化，減少木瓜蛋白酶用量，避免水分過度流失，同時感官評價較好，具有很好的應用價值。

3　討 論

不同嫩化劑在肉質嫩化過程中的嫩化效果不同，這主要與嫩化劑的作用方式有關。作為純天然生物酶制劑，木瓜蛋白酶主要作用于蛋白質分子中精氨酸、賴氨酸、甘氨酸等參與形成的肽鍵，將肌原纖維蛋白和結締組織水解，以降低剪切力值，實現(xiàn)肉質嫩化，但一些研究表明，稍微過量的使用也可能會引起肉塊水解過度、失水老化，造成一些小分子胺類物質生成，肉塊的整體風味下降［16-17］。通過本研究中圖4、5響應面的變化趨勢也可以看出木瓜蛋白酶用量較少時，可以有效降低剪切力值，實現(xiàn)肉質嫩化；但用量超過15 U/g后，肉塊老化嚴重，水分流失，感官評分下降，剪切力值也略有升高。而復合磷酸鹽不僅能穩(wěn)定體系pH值，促進膠原蛋白溶解，具有一定的嫩化效果，還能增加離子強度，提高肉的保水性和彈性［18］。在與木瓜蛋白酶配合使用時，復合磷酸鹽能夠起到緩沖溶劑的作用，保證木瓜蛋白酶始終處于適宜的活性條件下，提高嫩化效率。同時，復合磷酸鹽還能螯合Ca2+、Mg2+等金屬離子，釋放羧基，增加負電荷斥力，提高保水性。本研究也發(fā)現(xiàn)，通過復合磷酸鹽與木瓜蛋白酶酶配合使用，在復合磷酸鹽質量濃度為15 mg/mL時，嫩度、多汁性感官指標評分得到了有效提高?？梢姡瑥秃狭姿猁}和木瓜蛋白酶酶的復合使用，對提高牛肉嫩度，改善感官品質方面都有較好的效果。

嫩化效果的評價方式也是影響條件篩選的重要方面。牛肉嫩化工藝一般以剪切力值作為條件篩選的響應值，通過比較不同條件下剪切力值的變化來確定最終條件［19-21］。但是，牛肉嫩化最終還是為食用服務，而客觀的剪切力值無法完全代表食用品質，過度追求剪切力的降低，反而會影響產(chǎn)品的感官感受。Sullivan等［8］研究發(fā)現(xiàn)，使用嫩化酶處理牛肉時，當剪切力值達到最低時，失水和老化作用反而會使感官評分下降。因此，嫩化工藝條件的確定有必要引進感官指標，來保證最終的食用效果。本研究采用剪切力值和感官評價得分共同作為影響值，通過對樣品顏色、嫩度、風味、多汁性等感官指標的綜合評價，來校正剪切力值過低造成的食用品質下降等問題，保證最終篩選的嫩化條件更具實際意義。

在條件優(yōu)化方面，關于木瓜蛋白酶或復合磷酸鹽用于肉質嫩化的研究報道也有很多。明建等［7］在常溫條件下用木瓜蛋白酶嫩化處理牛肉，采用正交試驗設計，以剪切力值作為評價指標，得到的最佳使用條件為：酶活力20 U/g、pH 7.0、處理溫度37 ℃、處理時間1.5 h或者酶活力40 U/g、pH 7.0、處理溫度20 ℃、處理時間1.5 h。夏軍軍等［22］采用響應面回歸試驗篩選木瓜蛋白酶最佳的使用條件，確定在酶活力20 U/g、pH 7.0、30 ℃條件下處理時間26 min可以獲得最佳的嫩化效果。此外，Kempb［4］、林志民［23］等都通過實驗探討了木瓜蛋白酶單獨使用的最佳條件。McGee等［24］比較分析了不同質量分數(shù)復合磷酸鹽對牛肉的剪切力值、蒸煮損失率和感官評分的影響，結果表明復合磷酸鹽質量分數(shù)0.25%、注射量7%～9%時能夠有效改善蒸煮損失率和感官評分，但對剪切力值影響不顯著（P＜0.05）；Baublits等［25］研究也發(fā)現(xiàn)，當復合磷酸鹽質量分數(shù)為0.4%、注射量為12%時，牛肉的多汁性和嫩度等感官評分顯著改善（P＜0.05）。本實驗結果顯示，在復合磷酸鹽的配合使用下，木瓜蛋白酶活力達到5 U/g，復合磷酸鹽質量濃度5 mg/mL時，嫩度開始改善，當酶活力到達10 U/g，復合磷酸鹽質量濃度15 mg/mL時，效果最佳。與上述研究相比，酶的用量減少了約50%，這主要是由于本研究的嫩化體系中復配使用了復合磷酸鹽，改善了肉的嫩度、保水性，提高了肉的感官評價效果。因此，通過建立木瓜蛋白酶-復合磷酸鹽的復合嫩化體系，能有效改善嫩度，提升感官評價得分，同時還降低了酶的用量，避免了單獨酶解造成的過度嫩化、風味異常等問題，節(jié)約了嫩化成本。

4　結 論

本實驗采用木瓜蛋白酶和復合磷酸鹽組合作用，確定了低檔部位燒烤牛肉的嫩化條件。通過單因素試驗和響應面回歸設計對低檔部位燒烤牛肉的嫩化條件進行優(yōu)化，得到的響應面模型效果極顯著（P＜0.01），由回歸方程確定的最佳工藝條件為：木瓜蛋白酶活力9.44 U/g、復合磷酸鹽質量濃度18.35 mg/mL、作用時間9.09 h。此條件下，剪切力的預測值為17.25 N，感官得分為5.02，總體評價較滿意。通過驗證，模型準確可靠，與試驗擬合良好。本實驗體系在減少了酶用量的同時，獲得了更好的感官評價效果，為低檔部位燒烤牛肉嫩化提供了有效方法依據(jù)。

［1］ 龔艷, 湯曉艷, 陶瑞, 等. 基于模糊綜合評價法的市售燒烤牛肉質量評價［J］. 食品工業(yè)科技, 2015, 36（13）： 364-367. DOI：10.13386/ j.issn1002-0306.2015.13.068.

［2］ HARTWIG A, ARAND M, THOMAS B, et al. MAK collection for occupational health and safety［M］. Berlin： Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2004： 233-235.

［3］ HA M, BEKHIT A E A, CARNE A, et al. Characterisation of commercial papain, bromelain, actinidin and zingibain protease preparations and their activities toward meat proteins［J］. Food Chemistry, 2012, 134（1）： 95-105. DOI：10.1016/j.foodchem.2012.02.071.

［4］ KEMPB C M, PAUL L, RONALD G, et al. Tenderness： an enzymatic view［J］. Meat Science, 2010, 84（2）： 248-256. DOI：10.1016/ j.meatsci.2009.06.008.

［5］ YUAN H K, ELISABETH H L, STEVEN M L, et al. Effects of lactate/phosphate injection enhancement on oxidation stability and protein degradation in early postmortem beef cuts packaged in high oxygen modifi ed atmosphere［J］. Meat Sience, 2010, 86（3）： 852-858. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.07.008.

［6］ 趙立艷, 彭增起, 陳貴堂. 磷酸鹽對牛肉嫩化作用的研究［J］. 食品工業(yè)科技, 2003, 24（5）： 27-28. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2003.05.015.

［7］ 明建, 曾凱芳, 李洪軍. 木瓜蛋白酶嫩化牛肉效果的研究［J］. 食品科學, 2009, 30（7）： 210-214.

［8］ SULLIVAN G A, CALKINS C R. Application of exogenous enzymes to beef muscle of high and low-connective tissue［J］. Meat Science, 2010, 85（4）： 730-734. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.03.033.

［9］ PIETRASIK Z, SHAND P J. Effects of moisture enhancement, enzyme treatment, and blade tenderization on the processing characteristics and tenderness of beef semimembranosus steaks［J］. Meat Science, 2011, 88（1）： 8-13. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.11.024.

［10］ RAHARJO S, DEXTER D R, WORFEL R C, et al. Quality characteristics of restructured beef steaks manufactured by various techniques［J］. Journal of Food Science, 2006, 60（1）： 68-71. DOI：10.1111/j.1365-2621.1995.tb05608.x.

［11］ NY/T 1180—2006 肉嫩度的測定： 剪切力測定法［S］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.

［12］ GB/T 22210—2008 肉與肉制品感官評定規(guī)范［S］. 北京： 中國標準出版社, 2008.

［13］ 趙鐳, 汪厚銀, 劉文. 食品感官評價指標體系建立的一般原則與方法［J］. 中國食品學報, 2008, 8（3）： 121-124. DOI：10.16429/j.1009-7848.2008.03.011.

［14］ AUSTIN C L, CARLA L G, LOU X Q, et al. Response surface modeling to predict fluid loss from beef strip loins and steaks injected with salt and phosphate with or without a dehydrated beef protein water binding adjunct［J］. Meat Science, 2013, 94（1）： 9-18. DOI：10.1016/j.meatsci.2012.12.004.

［15］ HU Yaqin, YU Hiaxia, DONG Kaicheng, et al. Analysis of the tenderisation of jumbo squid （Dosidicus gigas） meat by ultrasonic treatment using response surface methodology［J］. Food Chemistry, 2014, 160（1）： 219-225. DOI：10.1016/j.foodchem.2014.01.085.

［16］ ASHIE I N A, SORENSEN T L, NIELSEN P M. Effects of papain and a microbial enzyme on meat proteins and beef tenderness［J］. Journal of Food Science, 2002, 67（6）： 2138-2142. DOI：10.1111/j.1365-2621.2002.tb09516.x.

［17］ 周強, 張富新. 嫩化酶及其在肉類加工中的應用進展［J］. 肉類研究, 2007, 21（1）： 40-42.

［18］ 劉宗敏, 江洪波, 王鵬, 等. 磷酸鹽在肉制品中應用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］. 肉類研究, 2010, 24（8）： 44-46.

［19］ DEND Shaoying, WANG Daying, ZHANG Muhan, et al. Application and optimization of the tenderization of pig Longissimus dorsi muscle by adenosine 5'-monophosphate （AMP） using the response surface methodology［J］. Animal Science Journal, 2016, 87（3）： 439-448. DOI：10.1111/asj.12434.

［20］ 江慧, 何立超, 章建浩, 等. 淘汰蛋雞胸肉風干成熟組合木瓜蛋白酶嫩化工藝優(yōu)化［J］. 食品科學, 2011, 32（4）： 31-36.

［21］ 朱秀娟, 余群力, 李儒仁, 等. 采用響應面法研究木瓜蛋白酶嫩化牦牛肉的條件［J］. 食品工業(yè)科技, 2013, 34（20）： 230-234. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2013.20.066.

［22］ 夏軍軍, 李洪軍, 賀稚非, 等. 響應面法優(yōu)化酶嫩化牛肉工藝［J］. 西南大學學報, 2015, 37（12）： 17-24. DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.2015.12.003.

［23］ 林志民, 游立怡. 幾種牛肉嫩化方法的研究［J］. 食品工業(yè)科技, 2006, 27（7）： 127-129. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2006.07.038.

［24］ McGEE M R, HENRYB K L, BROOKS L C, et al. Injection of sodium chloride, sodium tripolyphosphate, and sodium lactate improves Warner-Bratzler shear and sensory characteristics of pre-cooked inside round roasts［J］. Meat Science, 2003, 64（3）： 273-277. DOI：10.1016/ S0309-1740（02）00189-4.

［25］ BAUBLITS R T, POHIMAN F W, BROWN A H, et al. Enhancement with varying phosphate types, concentrations, and pump rates, without sodium chloride on beef biceps femoris quality and sensory characteristics［J］. Meat Science, 2006, 72（3）： 404-414. DOI：10.1016/ j.meatsci.2005.08.006.

Response Surface Methodology for Optimization of Tenderization Conditions for Low-grade Beef Using Papain and Composite Phosphate

TAO Rui, TANG Xiaoyan*, GONG Yan, QI Kai, GENG Yongran
（Key Laboratory of Agrifood Safety and Quality, Ministry of Agriculture, Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China）

The purpose of this study was to establish the optimal tenderization conditions using papain and composite phosphate together for low-grade roast beef production. Response surface methodology （RSM） was used to model and optimize responses. Three parameters including enzymatic specific activity, phosphate concentration and time were selected as the main tenderization conditions. The responses were Warner-Bratzler shear force and sensory evaluation. The experimental data were statistically analyzed for the establishment of quadratic regression models using the Design-Expert 8.05 software. According to the results of RSM, the Warner-Bratzler shear force could be reduced remarkably by using papain and composite phosphate, and higher water retention and sensory evaluation scores were achieved by properly reducing papain dosage. The optimal tenderization parameters were determined as follows： papain activity, 9.44 U/g；phosphate concentration, 18.35 mg/mL； and tenderization time, 9.09 h. Under these conditions, the shear force was 17.25 N and the sensory evaluation was 5.02. The predicted values were proved to coincide well with the measured values. Accordingly, the developed regression models were reliable and could be used to predict the changes in shear force and sensory evaluation.

low-grade beef； papain； composite phosphate； response surface methodology； combined tenderization

10.7506/spkx1002-6630-201620003

TS251.52

A

1002-6630（2016）20-0013-06

陶瑞, 湯曉艷, 龔艷, 等. 響應面法優(yōu)化木瓜蛋白酶-復合磷酸鹽嫩化低檔部位牛肉工藝［J］. 食品科學, 2016, 37（20）：13-18. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620003. http：//www.spkx.net.cn

TAO Rui, TANG Xiaoyan, GONG Yan, et al. Response surface methodology for optimization of tenderization conditions for low-grade beef using papain an d composite phosphate［J］. Food Science, 2016, 37（20）： 13-18. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620003. http：//www.spkx.net.cn

2016-03-22

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303083）

陶瑞（1988—），男，碩士研究生，研究方向為畜產(chǎn)品質量安全。E-mail：836524745@qq.com

湯曉艷（1976—），女，研究員，博士，研究方向為畜產(chǎn)品質量安全。E-mail：txycaas@126.com