干制牛蹄筋的低壓漲發(fā)新工藝研究

董芝杰

（江蘇旅游職業(yè)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225127）

牛蹄筋是牛腳掌部位的塊狀筋腱，新鮮牛蹄筋因不易運(yùn)輸與儲(chǔ)存，通常將其脫水干制后保藏[1]。經(jīng)干燥或脫水后的牛蹄筋，組織結(jié)構(gòu)緊密，表面硬化，不符合食用的要求，需進(jìn)行漲發(fā)加工[2]。目前，關(guān)于干制牛蹄筋的漲發(fā)方式有很多，較為常見的有油發(fā)[3]、水發(fā)[4-5]、堿發(fā)[6-7]、混合漲發(fā)等。相比其它漲發(fā)方式，水發(fā)更利于保留干制牛蹄筋中的營養(yǎng)成分[8]。

低壓技術(shù)因可有效保護(hù)原材料中的風(fēng)味與營養(yǎng)物質(zhì)而被廣泛運(yùn)用于烹飪加工中，綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，有關(guān)干制牛蹄筋的低壓漲發(fā)工藝研究鮮有報(bào)道，更未見對(duì)其低壓漲發(fā)新工藝的優(yōu)化。本試驗(yàn)采用響應(yīng)面分析法，研究壓力值、保壓時(shí)間、保壓溫度3 個(gè)主要因素對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響，以期為后續(xù)對(duì)干制牛蹄筋低壓漲發(fā)新工藝的深入研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干制牛蹄筋：廣州眾珍元貿(mào)易有限公司；濃硫酸（AR）、濃鹽酸（GR）、氫氧化鈉（AR）：中國恒利試劑廠；羥脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)液（GR）：河北冀海生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Grant 低壓烹飪機(jī)：西班牙ICC 公司；YS24E 型壓力鍋：浙江蘇泊爾股份有限公司；BS210S（1/10000）電子分析天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；755S型紫外可見分光光度計(jì)：上海棱光技術(shù)有限公司；TG18G 臺(tái)式高速離心機(jī)：鹽城市凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；ZDXS5 馬弗爐：深圳市中達(dá)電爐廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

洗凈干制牛蹄筋表面臟物，并剔除可見脂肪，晾干后稱重，于蒸餾水中浸泡24 h，瀝水待用。

1.3.2 低壓漲發(fā)

將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于低壓烹飪機(jī)中，并加入2 L 蒸餾水，通過控制壓力值、保壓時(shí)間、保壓溫度對(duì)蹄筋樣品進(jìn)行低壓處理，待樣品完全膨脹飽滿軟糯時(shí)取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.3 高壓漲發(fā)

以高壓漲發(fā)牛蹄筋為比較組，其漲發(fā)方式具體如下，將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于高壓鍋中，在1.5 bar 壓力條件下漲發(fā)40 min 后取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.4 常壓漲發(fā)

以常壓漲發(fā)牛蹄筋為對(duì)照組，其漲發(fā)方式具體如下，將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于蒸煮鍋中，中火燜煮70 min 后熄火取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.5 漲發(fā)率測(cè)定

分別稱取不同壓力處理?xiàng)l件下的牛蹄筋W1（g）置不同低壓環(huán)境中漲發(fā)，每隔一定時(shí)間撈出，待牛蹄筋兩頭垂下、軟糯時(shí)取出，用吸水紙吸干表面水分，稱重，記為W2（g）。

1.3.6 單因素試驗(yàn)

試驗(yàn)以牛蹄筋漲發(fā)率為考察指標(biāo)，分別對(duì)壓力值、保壓時(shí)間、保壓溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)。在單因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Benhnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[9]，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，利用響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，確定低壓環(huán)境下的最佳漲發(fā)條件。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平Table 1 Test surface level response factor

1.3.7 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》采用凱式定氮法進(jìn)行牛蹄筋中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定。

1.3.8 脂肪含量的測(cè)定

參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》采用酸水解法進(jìn)行牛蹄筋中粗脂肪含量的測(cè)定。

1.3.9 水分含量的測(cè)定

參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》采用直接干燥法進(jìn)行牛蹄筋中水分含量的測(cè)定。

1.3.10 膠原蛋白含量的測(cè)定

蹄筋中膠原蛋白含量的測(cè)定按照ChangHaijun 等[10]的方法進(jìn)行。樣品經(jīng)過消化后，消化液中羥脯氨酸含量測(cè)定按照GB 9695.23-2008《肉與肉制品中羥脯氨酸含量測(cè)定》進(jìn)行。將測(cè)得的羥脯氨酸含量乘系數(shù)7.25換算為膠原蛋白含量。

1.3.11 鈣含量的測(cè)定

參照GB 5009.92-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鈣的測(cè)定》采用乙二胺四乙酸滴定法進(jìn)行牛蹄筋中鈣含量的測(cè)定。

1.3.12 感官評(píng)價(jià)

本試驗(yàn)邀請(qǐng)相關(guān)專業(yè)人員組成10 人感官評(píng)定小組，采用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。品評(píng)環(huán)境模擬正常消費(fèi)環(huán)境，無異味、無噪音、清靜。品評(píng)人員出入方便，并與制備區(qū)有明顯間隔，不受制備區(qū)樣品氣味的影響。室溫21 ℃～25 ℃，相對(duì)濕度為55%～65%，通氣性良好。品評(píng)人員為已經(jīng)過食品感官培訓(xùn)后的人員，其中男女各半，每次品評(píng)10 人參加，品評(píng)3 次。評(píng)價(jià)過程代碼由電腦隨機(jī)編碼。樣品采用圓形擺放，準(zhǔn)備紙巾及飲用水，更換不同樣品時(shí)，品評(píng)間隙必須清漱口腔。每人每次分別從牛蹄筋的色澤、硬度、彈性、咀嚼性、風(fēng)味等5 個(gè)方面對(duì)牛蹄筋進(jìn)行感官評(píng)定[11-13]。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如2 所示。

表2 漲發(fā)牛蹄筋感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of swelling beef tendon

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Design-Expert 8.0.5 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，采用SPSS 16.0 軟件對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 壓力值對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設(shè)備中，設(shè)定壓力值分別為 0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 bar，在 85 ℃條件下漲發(fā)90 min，比較不同壓力值下干制牛蹄筋的漲發(fā)率見圖1。

由圖1 可知，不同壓力對(duì)牛蹄筋的漲發(fā)率有較大影響。隨著壓力的增加，牛蹄筋的漲發(fā)率呈先增大后減小趨勢(shì)。在0.2 bar 到0.5 bar 范圍內(nèi)，牛蹄筋的漲發(fā)率不斷增大。在0.5 bar 到0.7 bar 范圍內(nèi)，牛蹄筋的漲發(fā)率隨著壓力的增大而減小，可能是在此壓力范圍內(nèi)蛋白質(zhì)的吸水膨脹性有所減弱導(dǎo)致。在壓力值為0.5 bar時(shí)，牛蹄筋的漲發(fā)率達(dá)最大值354%。因此，壓力值選擇0.5 bar 為宜。

圖1 壓力值對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響Fig.1 Effect of pressure on rising incidence of dried beef tendon

2.1.2 保壓時(shí)間對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設(shè)備中，設(shè)定壓力值為 0.6 bar，在 85 ℃條件下分別漲發(fā) 60、70、80、90、100、110 min，比較不同保壓時(shí)間下干制牛蹄筋的漲發(fā)率見圖2。

圖2 保壓時(shí)間對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響Fig.2 Holding pressure time on rising incidence of dried beef tendon

由圖2 可知，在60 min 到100 min 內(nèi)，隨著保壓時(shí)間的延長，牛蹄筋的漲發(fā)率也隨之增大。保壓時(shí)間超過100 min，蛋白質(zhì)吸水膨脹能力下降，牛蹄筋的漲發(fā)率也有所減小。不同保壓時(shí)間下牛蹄筋漲發(fā)率有顯著差異（P<0.05），表明保壓時(shí)間對(duì)牛蹄筋漲發(fā)率有顯著影響。當(dāng)保壓時(shí)間為100 min 時(shí)，牛蹄筋漲發(fā)率達(dá)最大值336%。因此，保壓時(shí)間以選擇100 min 為宜。

2.1.3 保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設(shè)備中，設(shè)定壓力值為 0.6 bar，分別在 65、70、75、80、85、90 ℃條件下漲發(fā)90 min，比較不同保壓溫度下干制牛蹄筋的漲發(fā)率見圖3。

圖3 保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率的影響Fig.3 Holding pressure temperature on rising incidence of dried beef tendons

由圖3 可知，隨著保壓溫度的升高，牛蹄筋的漲發(fā)率呈先增大后緩慢減小的趨勢(shì)。在保壓溫度為65 ℃到80 ℃范圍內(nèi)，牛蹄筋的漲發(fā)率隨保壓溫度的升高而增大。超過80 ℃后，蛋白質(zhì)的膨脹吸水能力有所下降，導(dǎo)致漲發(fā)率緩慢減小。在保壓溫度為80 ℃時(shí)，牛蹄筋的漲發(fā)率達(dá)最大值327%。因此，保壓溫度選擇80 ℃為宜。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化模型的建立與顯著性分析

綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，見表3。并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，見表4。得到以漲發(fā)率（Y）為響應(yīng)值，自變量為壓力（X1）、保壓時(shí)間（X2）、保壓溫度（X3）的多元二次回歸方程：

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 3 Response surface results

表4 試驗(yàn)結(jié)果的回歸分析Table 4 Regression analysis of test results

由表4 可知，回歸模型的P<0.000 1，具有高度的顯著相關(guān)性，且方程失擬項(xiàng)不顯著（P>0.05），相關(guān)系數(shù)R2=0.979 7，表明該模型具有極顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且與實(shí)際情況擬合較好，試驗(yàn)誤差小，能較好地反映牛蹄筋漲發(fā)率與各個(gè)因素之間的關(guān)系。此外，設(shè)定的3個(gè)單因素對(duì)牛蹄筋的漲發(fā)率均有極顯著影響（P<0.01）。同時(shí)，保壓時(shí)間與保壓溫度的交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響（P<0.05）。所有的因素二次項(xiàng)均為極顯著統(tǒng)計(jì)水平，進(jìn)一步表明設(shè)定的3 個(gè)因素對(duì)牛蹄筋的漲發(fā)率具有重要的曲面影響。各因素對(duì)漲發(fā)率的影響主次順序?yàn)閄1（壓力值）>X2（保壓時(shí)間）>X3（保壓溫度）。

2.3 顯著交互作用項(xiàng)分析

壓力值和保壓時(shí)間對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面曲線見圖4。

圖4 壓力值和保壓時(shí)間對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface plot of dwell pressure and dwell time of dried beef tendons

壓力值和保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面曲線見圖5。

圖5 壓力值和保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface plot of dwell pressure and temperature of dried beef tendons

保壓時(shí)間和保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面曲線見圖6。

圖6 保壓時(shí)間和保壓溫度對(duì)干制牛蹄筋漲發(fā)率影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plot of dwell time and temperature of dried beef tendons

圖4 反映壓力值和保壓時(shí)間對(duì)牛蹄筋漲發(fā)率影響，當(dāng)保壓溫度為85 ℃，保壓時(shí)間不變時(shí)，隨著壓力值的增加，牛蹄筋漲發(fā)率呈增大后減小趨勢(shì)。壓力不變時(shí)，隨著保壓時(shí)間的延長，牛蹄筋漲發(fā)率同樣呈先增大后減小趨勢(shì)，與單因素結(jié)果相符。圖5 反映壓力值和保壓溫度對(duì)牛蹄筋漲發(fā)率影響，由兩者的交互作用可知，當(dāng)保壓時(shí)間為90 min，保壓溫度不變時(shí)，隨著壓力值的增加，牛蹄筋的漲發(fā)率呈先增大后減小趨勢(shì)。壓力不變時(shí)，隨著保壓溫度的升高，牛蹄筋漲發(fā)率呈先增大后減小趨勢(shì)。圖6 反映保壓時(shí)間和保壓溫度對(duì)牛蹄筋漲發(fā)率影響，當(dāng)壓力值為0.6 bar，保壓溫度不變時(shí)，隨著保壓時(shí)間的延長，牛蹄筋漲發(fā)率呈先增大后減小趨勢(shì)。保壓時(shí)間不變時(shí)，隨著保壓溫度的增加，牛蹄筋漲發(fā)率呈先增大后減小趨勢(shì)，變化幅度較為緩和?；貧w模型分析顯示保壓時(shí)間和保壓溫度的交互作用對(duì)牛蹄筋漲發(fā)率影響顯著（P<0.05），表明二者交互作用較明顯，也與響應(yīng)曲面坡度較大相符。

2.4 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)響應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)果的可行性，采用得到的最佳工藝條件進(jìn)行牛蹄筋低壓漲發(fā)的驗(yàn)證性試驗(yàn)，同時(shí)考慮實(shí)際操作過程中的便利，將最優(yōu)條件調(diào)整為：壓力值0.5 bar，保壓時(shí)間103 min，保壓溫度82 ℃，在此條件下進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)，得到牛蹄筋的漲發(fā)率為385.34%，與模型預(yù)測(cè)理論值386.90%僅相差1.56%。

2.5 低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.5.1 低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋營養(yǎng)成分的影響

低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋感官品質(zhì)的影響見表5。

表5 低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋主要營養(yǎng)成分的影響Table 5 Effects of low pressure and high pressure swell on the main nutrients of beef tendon

以常壓漲發(fā)（1.0 bar，70 min）為對(duì)照，經(jīng)高壓漲發(fā)（1.5 bar，40 min）、低壓漲發(fā)（0.5 bar，103 min）后的干制牛蹄筋中主要營養(yǎng)成分的變化如表5 所示。高壓漲發(fā)的牛蹄筋粗蛋白含量最低7.02%，顯著低于低壓漲發(fā)組（P<0.05），可能因?yàn)樵诟邏涵h(huán)境下漲發(fā)，一定程度上促進(jìn)了牛蹄筋粗蛋白中的水溶性部位的溶解。高壓漲發(fā)的牛蹄筋脂肪也較低壓漲發(fā)損失較多，兩者差異顯著（P<0.05）。低壓漲發(fā)組的牛蹄筋水分含量最高70.48%，主要由于低壓環(huán)境會(huì)造成牛蹄筋細(xì)胞內(nèi)部空氣膨脹，氣壓恢復(fù)后，壓力差使得牛蹄筋細(xì)胞內(nèi)部空氣收縮的同時(shí)會(huì)吸收更多的水分所致。膠原蛋白含量的高低是衡量牛蹄筋營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一[14]，低壓漲發(fā)的牛蹄筋膠原蛋白含量最高13.07%，進(jìn)一步顯示低壓環(huán)境更利于對(duì)牛蹄筋中膠原蛋白的保護(hù)。不同漲發(fā)壓力對(duì)牛蹄筋中的鈣含量并無顯著影響（P>0.05），主要因?yàn)榕Ｌ憬钪械拟}以堿性生物鈣的形式存在，在中性、堿性環(huán)境下較為穩(wěn)定。

2.5.2 低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋感官品質(zhì)的影響

低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋感官品質(zhì)的影響見圖7。

圖7 低壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋感官品質(zhì)的影響Fig.7 Effects of low pressure and high pressure swell on sensory quality of beef tendon

由圖7 可知，不同漲發(fā)方式對(duì)牛蹄筋的感官品質(zhì)有顯著影響（P<0.05），低壓漲發(fā)的牛蹄筋表現(xiàn)出更好的色澤、風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)特性，感官評(píng)分高達(dá)85.16。相比常壓漲發(fā)，高壓漲發(fā)牛蹄筋也表現(xiàn)出較好的感官品質(zhì)，且與低壓漲發(fā)無顯著差異（P>0.05）。

3 結(jié)論

本研究結(jié)合低壓烹飪技術(shù)，應(yīng)用響應(yīng)面法得出低壓漲發(fā)牛蹄筋的最佳工藝條件：壓力值（X1）為0.5 bar，保壓時(shí)間（X2）為 103 min，保壓溫度（X3）為 82 ℃，漲發(fā)率（Y）高達(dá)386.90%。同時(shí)在最佳低壓漲發(fā)工藝條件下，比較了傳統(tǒng)常壓漲發(fā)與高壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋營養(yǎng)成分與感官品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示利用低壓技術(shù)對(duì)干制牛蹄筋進(jìn)行漲發(fā)處理可有效避免高溫溶脹帶來的諸多弊端，低壓漲發(fā)對(duì)牛蹄筋的營養(yǎng)成分與感官品質(zhì)均具有良好的保護(hù)作用，也進(jìn)一步表明采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，實(shí)用性較強(qiáng)。