真空滾揉—超高壓制備調(diào)理雞胸肉的工藝優(yōu)化

許美玉 - 何 丹 宋洪波 - 唐道邦 - 黃 群

(1. 漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院，福建 漳州 363000；2. 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東 廣州 510610；4. 廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610)

調(diào)理雞胸肉是一類以雞胸肉為原料，經(jīng)適當(dāng)加工、包裝，可直接食用或食用前簡(jiǎn)單加工的新型、營(yíng)養(yǎng)、快捷的加工類食品[1]。調(diào)理雞胸肉類加工制品可改善冷凍雞胸肉的加工品質(zhì)，提高肉的保水性、嫩度，改善肉品色澤，增強(qiáng)肉品風(fēng)味。保水率[2-3]和蒸煮損失率[4]是調(diào)理肉制品的重要品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，與肉品多汁口感、嫩度、出品率等密切相關(guān)。磷酸鹽是目前最常用的提高肉制品保水性、降低蒸煮損失率的方法，但在肉制品中過(guò)多使用磷酸鹽會(huì)產(chǎn)生不良色澤和風(fēng)味，使肉質(zhì)粗糙，且對(duì)人體健康也有一定的危害[5]。針對(duì)上述問(wèn)題，低磷保水劑和無(wú)磷保水劑逐漸被應(yīng)用到肉制品中，常用的磷酸鹽替代物有：淀粉、碳酸氫鈉、海藻糖、檸檬酸鈉、食鹽、殼聚糖等。但李玉輝等[6]分析了全磷、低磷和無(wú)磷保水劑對(duì)雞胸肉保水率的影響，發(fā)現(xiàn)低磷和無(wú)磷保水劑在較低添加量時(shí)的保水率低于全磷保水劑，且磷酸鹽含量越少，其他保水劑使用劑量越大。因此，需尋求其他方法來(lái)降低肉制品磷酸鹽含量的同時(shí)，提高保水性，并改善肉制品品質(zhì)。

真空滾揉是調(diào)理肉制品加工中最常用的方法[7-8]，通過(guò)機(jī)械作用對(duì)肉進(jìn)行翻滾、摔打，從而縮短腌制時(shí)間，降低蒸煮損失率，提高保水率、食品品質(zhì)和感官品質(zhì)等[9-10]。超高壓技術(shù)因能夠有效克服傳統(tǒng)的熱加工方式處理食品所帶來(lái)的缺陷已被廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)。在肉制品加工過(guò)程中超高壓處理的運(yùn)用可以增強(qiáng)肉制品的凝結(jié)力和保水能力[11]。目前，尚未見(jiàn)關(guān)于采用真空滾揉和超高壓結(jié)合技術(shù)來(lái)改善調(diào)理雞胸肉制品保水性和品質(zhì)的研究報(bào)道。試驗(yàn)擬以保水率為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合考慮蒸煮損失率，探討該組合方法對(duì)調(diào)理雞胸肉品質(zhì)的影響，并運(yùn)用正交試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件，以期為調(diào)理雞胸肉制品在生產(chǎn)、加工行業(yè)中的應(yīng)用提供理論和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞胸肉(冷凍)：福建永輝超市，于-18 ℃保存；

食鹽：福建省鹽業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；

玉米淀粉、碳酸氫鈉：天津市鴻祿食品有限公司；

焦磷酸鈉：武漢聯(lián)德化學(xué)品有限公司；

亞硝酸鈉、抗壞血酸、五香粉、料酒、姜粉、白胡椒粉、大豆油、大豆分離蛋白、卡拉膠：食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

超高壓設(shè)備：HPP600 MPa/5 L型，包頭科發(fā)科技發(fā)展有限公司；

試驗(yàn)室用真空滾揉機(jī)：GR30型，諸城市恒順機(jī)械有限公司；

真空包裝機(jī)：DZQ400型，上海申越包裝機(jī)械制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

肉預(yù)處理→真空滾揉腌制→真空包裝→超高壓處理→ 冷藏

1.3.2 雞胸肉預(yù)處理及樣品處理 將冷凍雞胸肉置于4 ℃ 冰箱解凍12 h，洗凈，去除表面脂肪和結(jié)締組織，并修整為5 cm×10 cm×2 cm長(zhǎng)條，4 ℃保存?zhèn)溆?。真空滾揉腌制前需要將腌制液充分混勻，真空滾揉過(guò)程中壓力保持0.06 MPa，試驗(yàn)中所有處理過(guò)的樣品均在4 ℃冰箱中冷藏。

1.3.3 低磷保水劑配比優(yōu)化的單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1) 焦磷酸鈉添加量：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液(食鹽1.5%、冰水20%、淀粉5.0%、碳酸氫鈉為1.2%，均以肉計(jì))一同放入滾揉機(jī)真空滾揉腌制30 min，壓力0.06 MPa，考察腌制液中焦磷酸鈉(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%)添加量對(duì)經(jīng)滾揉處理后的調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(2) 淀粉添加量：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液(食鹽1.5%、冰水20%、焦磷酸鈉0.20%、碳酸氫鈉為1.2%，均以肉計(jì))一同放入滾揉機(jī)真空滾揉腌制30 min，壓力0.06 MPa，考察腌制液中淀粉(1.0%，3.0%，5.0%，7.0%，9.0%)添加量對(duì)經(jīng)滾揉處理后的調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(3) 碳酸氫鈉添加量：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液(食鹽1.5%、冰水20%、焦磷酸鈉0.20%、淀粉5.0%，均以肉計(jì))一同放入滾揉機(jī)真空滾揉腌制30 min，壓力0.06 MPa，考察腌制液中碳酸氫鈉(0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%，1.8%)添加量對(duì)經(jīng)滾揉處理后的調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(4) 正交試驗(yàn)優(yōu)化：根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以保水率及蒸煮損失率為指標(biāo)，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)。

1.3.4 真空滾揉—超高壓處理工藝優(yōu)化

(1) 腌制液配比：焦磷酸鈉0.2%、淀粉0.7%、碳酸氫鈉1.5%、亞硝酸鈉0.02%、抗壞血酸0.05%、冰水20%、五香粉0.5%、食鹽1.5%、料酒2.0%、姜粉0.2%、白胡椒粉0.2%、大豆油2.5%、大豆分離蛋白1.0%、卡拉膠0.9%，均以肉重計(jì)。

(2) 真空滾揉時(shí)間：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液一同真空滾揉腌制，壓力為0.06 MPa。滾揉完成后將雞胸肉真空包裝，然后進(jìn)行超高壓處理，處理時(shí)間10 min，處理壓力100 MPa。考察真空滾揉時(shí)間(0，10，20，30，40，50 min)對(duì)調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(3) 超高壓處理壓力：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液一同真空滾揉腌制30 min，壓力為0.06 MPa。滾揉完成后將雞胸肉真空包裝，然后進(jìn)行超高壓處理10 min?？疾焯幚韷毫?50，100，150，200，250，300，400，500 MPa)對(duì)調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(4) 超高壓處理時(shí)間：將預(yù)處理后的雞胸肉稱重，與腌制液一同真空滾揉腌制30 min，壓力為0.06 MPa。滾揉完成后將雞胸肉真空包裝，然后進(jìn)行超高壓處理，處理壓力100 MPa?？疾旄邏禾幚頃r(shí)間(0，5，10，15，20，25 min)對(duì)調(diào)理雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響。

(5) 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化：在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析法中的Box-Behnken試驗(yàn)優(yōu)化制備調(diào)理雞胸肉的真空滾揉—超高壓處理工藝參數(shù)。

1.3.5 保水率測(cè)定 參照文獻(xiàn)[12]。

1.3.6 蒸煮損失率測(cè)定 將保水率測(cè)定后的雞胸肉分裝于真空袋，封口。煮制10 min(沸水)，冷卻后再濾干稱重，按式(1)計(jì)算蒸煮損失率。

(1)

式中：

A——蒸煮損失率，%；

m1——雞胸肉測(cè)定保水率后的重量，g；

m2——雞胸肉冷卻后用濾干后的重量，g。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 將最佳工藝肉樣切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm方塊狀。質(zhì)構(gòu)測(cè)定參照張立彥等[13]的方法并適當(dāng)修改。參數(shù)條件為：TPA模式，探頭型號(hào)為P/36R，壓縮比40%，測(cè)前速度2.00 mm/s，測(cè)中速度1.00 mm/s，測(cè)后速度5.00 mm/s，兩次下壓間隔時(shí)間為5.0 s，觸發(fā)力Auto-5 g，數(shù)據(jù)獲取速率200 s-1。選用硬度、凝聚性、彈性、咀嚼性、回復(fù)性、膠黏性等參數(shù)評(píng)價(jià)不同壓力處理后雞胸肉樣品的質(zhì)構(gòu)特性。每個(gè)樣品進(jìn)行6次重復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 7.05(多重比較用Fisher LSD法)和origin 2018對(duì)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，以不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。所有試驗(yàn)進(jìn)行3次平行。

2 結(jié)果與分析

2.1 低磷保水劑配比優(yōu)化

2.1.1 焦磷酸鈉添加量的確定 由圖1可知，隨著焦磷酸鈉添加量的增加，雞胸肉保水率和蒸煮損失率先上升后下降；當(dāng)焦磷酸鈉添加量為0.20%時(shí)，雞胸肉保水率最高；當(dāng)焦磷酸鈉添加量為0.10%時(shí)，雞胸肉蒸煮損失率最高。試驗(yàn)中雞胸肉保水率的變化趨勢(shì)與孟宇竹等[14]研究結(jié)果類似。蒸煮損失率的下降可能是焦磷酸鈉的使用可以改善調(diào)理雞胸肉蛋白質(zhì)與水的結(jié)合能力[15]。綜上，焦磷酸鈉的添加量為0.20%較宜。

圖1 焦磷酸鈉添加量對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.1.2 淀粉添加量的確定 由圖2可知，隨著淀粉添加量的增加，雞胸肉保水率和蒸煮損失率先上升后下降；當(dāng)?shù)矸厶砑恿繛?.0%時(shí)，雞胸肉保水率最高；當(dāng)?shù)矸厶砑恿繛?.0%時(shí)，雞胸肉蒸煮損失率最高；當(dāng)?shù)矸厶砑恿坑?.0%增加到7.0%時(shí)，保水率下降無(wú)顯著性差異，蒸煮損失率下降顯著。淀粉的流動(dòng)性較差，過(guò)量加入可能會(huì)影響顆粒的流動(dòng)性，造成保水率降低[16]，因此當(dāng)?shù)矸厶砑恿砍^(guò)5.0%后保水率下降。綜上，淀粉的較適添加量為7.0%。

圖2 淀粉添加量對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.1.3 碳酸氫鈉添加量的確定 由圖3可知，隨著碳酸氫鈉添加量的增加，雞胸肉的保水率隨碳酸氫鈉添加量的增加先上升后下降，雞胸肉的蒸煮損失率逐漸降低；當(dāng)碳酸氫鈉添加量為1.2%時(shí)，雞胸肉保水率最高；當(dāng)碳酸氫鈉添加量為0.3%時(shí)，雞胸肉蒸煮損失率最高。綜上，碳酸氫鈉的較適添加量為1.2%。

圖3 碳酸氫鈉添加量對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.1.4 低磷保水劑配比優(yōu)化 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定焦磷酸鈉、淀粉、碳酸氫鈉的添加量見(jiàn)表1。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

由表2可知，最優(yōu)水平為A2B2C3，即焦磷酸鈉0.20%、淀粉7.0%、碳酸氫鈉1.5%。此條件下的保水率為(24.46±0.70)%，蒸煮損失率為(11.15±0.49)%。恰為表2中保水率最高的試驗(yàn)組，因此選擇低磷保水劑最優(yōu)配方為焦磷酸鈉0.20%、淀粉7.0%、碳酸氫鈉1.5%。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.2 真空滾揉—超高壓處理工藝優(yōu)化

2.2.1 真空滾揉時(shí)間 由圖4可知，真空滾揉時(shí)間逐漸增加到30 min，雞胸肉保水率呈上升趨勢(shì)，然后顯著下降(P<0.05)。真空滾揉后(10 min)與對(duì)照組(0 min)相比，保水率顯著增加(P<0.05)。雞胸肉蒸煮損失率隨真空滾揉時(shí)間的增加而上升。真空滾揉時(shí)間10 min與對(duì)照組相比，蒸煮損失率顯著增加(P<0.05)。綜合保水率及蒸煮損失率，選擇真空滾揉時(shí)間30 min較為適宜。

圖4 真空滾揉腌制時(shí)間對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.2.2 超高壓壓力 由圖5可知，超高壓處理能夠提高調(diào)理雞胸肉的保水率(P<0.05)，壓力為200 MPa時(shí)保水率達(dá)最大值，與對(duì)照組相比保水率增加了4.27%。冷雪嬌等[17]研究表明，超高壓處理(150 MPa) 20 min能夠顯著改善雞胸肉的持水性。Lakshmanan等[18]研究得出了相似的結(jié)論，在壓力150 MPa下對(duì)鮭魚(yú)進(jìn)行處理能顯著提高其保水性。過(guò)高的壓力處理對(duì)肉制品中已經(jīng)形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有破壞作用，導(dǎo)致水分從原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中析出，表現(xiàn)出蒸煮損失率的增加[19]。綜合保水率及蒸煮損失率，選擇壓力為200 MPa。

圖5 超高壓壓力對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.2.3 超高壓時(shí)間 由圖6可知，隨著超高壓處理時(shí)間的延長(zhǎng)，雞胸肉保水率先上升后下降，蒸煮損失率呈上升趨勢(shì)；當(dāng)超高壓處理時(shí)間為10 min時(shí)，保水率達(dá)最佳，此時(shí)蒸煮損失率較低。綜合保水率及蒸煮損失率，選擇超高壓時(shí)間10 min為宜。

圖6 超高壓時(shí)間對(duì)雞胸肉保水率和蒸煮損失率的影響

2.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定真空滾揉時(shí)間、超高壓時(shí)間及壓力的各項(xiàng)參數(shù)水平(見(jiàn)表3)。通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)真空滾揉—超高壓制備工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果

表3 因素水平編碼

(1) 回歸方程的建立及顯著性檢驗(yàn)：利用Design-Expert 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，所得回歸方程：

Y=13.69+0.32A-0.71B-0.21C-0.47AB+0.86AC+1.48BC-1.59A2-2.54B2-2.73C2。

(2)

保水率回歸模型極顯著(P<0.001)。由方差分析結(jié)果(表5)可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)各因素對(duì)保水性影響的排序?yàn)椋撼邏簤毫?真空滾揉時(shí)間>超高壓處理時(shí)間。該擬合模型的R2為0.995 7，校正系數(shù)為0.990 2，二者均大于0.9，失擬項(xiàng)P=0.308 9>0.05，說(shuō)明該模型擬合程度較好，試驗(yàn)誤差小，能夠使用該模型分析并預(yù)測(cè)真空滾揉—超高壓制備工藝對(duì)雞胸肉保水性變化的情況。

表5 二次回歸模型的方差分析?

(2) 響應(yīng)面分析及優(yōu)化：根據(jù)回歸模型，得到相應(yīng)的等高線和響應(yīng)面見(jiàn)圖7～9。由圖7可知，雞胸肉保水率隨壓力(150～200 MPa)的增加而上升，而當(dāng)壓力超過(guò)200 MPa時(shí)保水率呈下降趨勢(shì)。此外，經(jīng)真空滾揉(20～30 min)—超高壓處理后雞胸肉的保水率較未經(jīng)處理組的高，說(shuō)明此范圍內(nèi)超高壓和真空滾揉對(duì)保水率的影響有一定的協(xié)同作用。而真空滾揉30～40 min內(nèi)，在真空滾揉的基礎(chǔ)上，再經(jīng)超高壓處理后保水率反而下降，可能原因是雞胸肉經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間真空滾揉，組織較為松散，在高壓下失水增加。

圖7 真空滾揉腌制時(shí)間和壓力對(duì)雞胸肉保水率的影響

由圖8可知，超高壓處理時(shí)間在5～10 min內(nèi)，保水率呈上升趨勢(shì)，超過(guò)10 min時(shí)雞胸肉的保水率下降趨勢(shì)明顯。真空滾揉腌制時(shí)間在20～30 min內(nèi)，保水率顯著增加，超過(guò)30 min時(shí)緩慢下降。

圖8 真空滾揉腌制時(shí)間和超高壓時(shí)間對(duì)雞胸肉保水率的影響

由圖9可知，超高壓處理時(shí)間在5～10 min內(nèi)，保水率呈上升趨勢(shì)，但超過(guò)10 min時(shí)下降趨勢(shì)明顯；壓力在150～200 MPa內(nèi)，雞胸肉保水率呈上升趨勢(shì)，但超過(guò)200 MPa時(shí)下降趨勢(shì)明顯。

圖9 壓力和超高壓時(shí)間對(duì)雞胸肉保水率的影響

通過(guò)軟件分析得到的最佳工藝條件為：真空滾揉時(shí)間31.08 min、超高壓壓力191.50 MPa、超高壓時(shí)間9.66 min，此條件下雞胸肉保水率達(dá)13.77%?？紤]到實(shí)際情況對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：真空滾揉時(shí)間為31 min、壓力為190 MPa、超高壓處理時(shí)間為10 min。在此條件進(jìn)行驗(yàn)證，平均保水率為13.69%，其相對(duì)誤差低于1%?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)響應(yīng)面分析法得到的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，最佳工藝條件具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 調(diào)理雞胸肉質(zhì)構(gòu)分析

真空滾揉—超高壓技術(shù)制備調(diào)理雞胸肉最佳工藝條件下的質(zhì)構(gòu)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，與只經(jīng)過(guò)滾揉工藝處理相比，真空滾揉—超高壓處理增加了雞胸肉的彈性、黏聚性、膠著性，減少了咀嚼性和硬度，使雞胸肉嫩度更好，口感更佳。滾揉通過(guò)機(jī)械力將肉摔打、翻滾，使肉肌纖維斷裂、空隙變大，肌細(xì)胞損傷，蛋白質(zhì)溶解加快，從而降低肉制品硬度，提高彈性[21]、黏聚性、膠著性，改善肉嫩度[10]。超高壓能促進(jìn)肉制品中的蛋白質(zhì)分解，顯著改善肉制品嫩度，并隨著壓力的增加，肉品硬度下降[22]。綜上，真空滾揉和超高壓結(jié)合的方法可使調(diào)理肉制品具有較好的質(zhì)構(gòu)。

表6 滾揉—超高壓制備調(diào)理雞胸肉質(zhì)構(gòu)分析

3 結(jié)論

試驗(yàn)以冷凍雞胸肉為原料，以保水率和蒸煮損失率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)和響應(yīng)面分析，獲得真空滾揉結(jié)合超高壓制備調(diào)理雞胸肉的最佳工藝：焦磷酸鈉0.2%、淀粉7.0%、碳酸氫鈉1.5%、真空滾揉時(shí)間31 min、超高壓處理時(shí)間10 min、壓力190 MPa。超高壓處理組和對(duì)照組相比，保水率有顯著性增長(zhǎng)，優(yōu)化結(jié)果顯示最優(yōu)保水率為13.69%，說(shuō)明超高壓技術(shù)能提高調(diào)理雞胸肉的保水性。后期將對(duì)滾揉結(jié)合超高壓技術(shù)改善調(diào)理雞胸肉保水性和品質(zhì)的機(jī)理進(jìn)行研究。