響應(yīng)面優(yōu)化添加拉絲蛋白制備包子餡

魏涵偉，張 釗，王才立，李翠芳，張兆興，劉忠平，王丁超

（山東嘉華生物科技股份有限公司，山東莘縣252400）

0 引言

包子作為我國(guó)南北方都非常受歡迎的傳統(tǒng)食品，已經(jīng)擁有1 800多年的歷史，不僅造型憨態(tài)可掬，且口感豐富，同時(shí)具有美好的寓意——團(tuán)團(tuán)圓圓、蒸蒸日上，因此是老百姓最常見的食物之一[1-2]。

相比較而言，北方地區(qū)的包子餡料主要包括肉餡和素餡，而現(xiàn)如今隨著疫情的肆虐和物價(jià)的不斷提高，導(dǎo)致的禽、肉、蛋類價(jià)格也在不斷增長(zhǎng)[3]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局報(bào)道，僅2020年一年的豬肉漲幅就超過100%，之前連續(xù)上漲19個(gè)月。雖然通過國(guó)家調(diào)控有了一部分的回落，但整體價(jià)格較去年和前年還是居高不下[4]。而素餡的包子不能夠完全覆蓋所有人的喜好，因此開發(fā)一種能夠擁有肉類口感風(fēng)味，以此來代替肉類，作為包子餡料，不僅能夠滿足人們對(duì)肉類的攝入需求，并且可以降低生產(chǎn)生活成本。

特別是近年來隨著人們對(duì)于健康綠色生活的需求，低膽固醇、低飽和脂肪酸成為新的營(yíng)養(yǎng)取向[5]。而植物蛋白相較于動(dòng)物蛋白這一優(yōu)勢(shì)十分顯著。普遍來說，植物蛋白中含有的氨基酸種類覆蓋了人體必需的8種氨基酸，并且植物中的一些黃酮類物質(zhì)也能在人體中發(fā)揮一定的生物活性，如調(diào)節(jié)人體的激素平衡、提高自身免疫力等。

大豆拉絲蛋白，是組織化大豆蛋白的一種，現(xiàn)在已有許多工業(yè)化規(guī)?；纳a(chǎn)。拉絲蛋白不僅有各式各樣的形狀，而且口感獨(dú)特，及其拉絲狀的結(jié)構(gòu)，能夠復(fù)刻肉類紋理結(jié)構(gòu)，給人一種食肉的愉悅感[6]。因此，近年來已有許多品牌的休閑食品開始以拉絲蛋白為原料，調(diào)制不同口味的小零食[7]。而試驗(yàn)旨在以一部分拉絲蛋白為原輔料，將其添加到包子的餡料中，制備肉餡包子，不僅降低生產(chǎn)成本，同時(shí)不影響其口感風(fēng)味。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

豬肉、蔥、姜、蒜、五香粉、雞精、味精、白砂糖、食鹽、生抽、老抽、蠔油等，市售；大豆拉絲蛋白，山東嘉華生物科技股份有限公司提供；低筋面粉，莘縣伊園面粉有限公司提供。

電子天平，慈溪紅鉆衡器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；離心脫水機(jī)，諸城市弘瑞和工業(yè)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；乳化機(jī)，匈牙利BRAUN儀器公司產(chǎn)品；發(fā)酵箱，中山卡爾電器有限公司產(chǎn)品；蘇泊爾蒸鍋、電磁爐，浙江蘇泊爾股份有限公司產(chǎn)品；質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)SMS公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

拉絲蛋白復(fù)水：稱取一定質(zhì)量的拉絲蛋白，充分復(fù)水至按壓沒有明顯硬芯，以轉(zhuǎn)速2 000 r/min離心1 min，稱質(zhì)量。復(fù)水后的柱狀和球狀拉絲蛋白，需經(jīng)過拆絲后備用；片狀拉絲蛋白，斬拌切碎后備用；顆粒狀的拉絲蛋白可直接備用。

（1）包子皮配方。低筋面粉500 g，干酵母5 g，溫水300 g和白砂糖3 g?；靹蚝笕喑晒饣鎴F(tuán)，置于發(fā)酵箱中35℃發(fā)酵2 h。

（2）包子餡配方。豬肉80 g，大豆拉絲蛋白20 g，蔥30 g，生姜5 g，大蒜2g，食用油5g，生抽3 g，老抽2 g，蠔油3 g，五香粉3 g，雞精1 g，味精1 g，食鹽3 g，糖2 g；稱好后，直接置于乳化機(jī)中，低速斬拌均勻后，緩慢增加至高速斬拌3～5 s，呈肉餡狀。

（3）取餡料30 g與面皮30 g，包成包子，包好的包子于籠屜中醒發(fā)15 min，冷水上鍋，水燒開后，大火蒸30 min，關(guān)火后燜3～5 min出鍋。

1.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 空白對(duì)照組的設(shè)定

以不添加拉絲蛋白的純?nèi)怵W包子作為空白對(duì)照組，輔料添加量及具體操作如1.2試驗(yàn)方法所述。感官評(píng)分100分為滿分，與純?nèi)怵W相比，其他添加拉絲蛋白的試驗(yàn)組分別進(jìn)行感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)特性的檢測(cè)。

1.3.2 不同形狀拉絲蛋白的選擇

拉絲蛋白根據(jù)形狀與生產(chǎn)工藝的差別，分別有碎、柱、片、球幾種形狀，各自代號(hào)分別為C、Z、P。分別稱取相同質(zhì)量不同形狀的拉絲蛋白（具體形狀如下表所示），以1.2試驗(yàn)方法制成包子餡。蒸熟后與空白對(duì)照組進(jìn)行包子餡感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)評(píng)測(cè)。

1.3.3 大豆拉絲蛋白的蛋白含量對(duì)于包子口感的影響

分別取蛋白含量為50%，60%，70%的充分復(fù)水后的拉絲蛋白，與豬肉混勻，按照上述試驗(yàn)方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對(duì)比空白組、試驗(yàn)組的感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)評(píng)測(cè)的結(jié)果。

1.3.4 大豆拉絲蛋白的添加量對(duì)于包子口感的影響

分別添加5%，10%，15%，20%的充分復(fù)水后的拉絲蛋白，與豬肉混勻后，按照1.2所述試驗(yàn)方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對(duì)比空白組、試驗(yàn)組的感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)評(píng)測(cè)的結(jié)果。

1.3.5 大豆拉絲蛋白保水率對(duì)于包子口感的影響

分別取保水率為140%，180%，220%，260%的大豆拉絲蛋白，與豬肉混勻后，按照1.2所述試驗(yàn)方法斬拌，制成包子餡，蒸熟后對(duì)包子餡進(jìn)行感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)評(píng)測(cè)。

1.3.6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以大豆拉絲蛋白的蛋白含量（A）、大豆拉絲蛋白添加量（B）、大豆拉絲蛋白的保水率（C）為變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值（R）。通過Design Expert 10軟件，設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)。

響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.3.7 大豆拉絲蛋白保水率的測(cè)定

取一定質(zhì)量的拉絲蛋白，稱取干質(zhì)量m1，稱質(zhì)量后于蒸餾水中浸泡復(fù)水，浸泡至按壓沒有硬芯后取出，離心機(jī)以轉(zhuǎn)速2 000 r/min離心3 min，稱取濕重m2，重復(fù)3組取平均值。保水率計(jì)算公式如下：

1.3.8 包子餡料的感官評(píng)定

隨機(jī)選取20名具備相關(guān)專業(yè)素質(zhì)的感官品評(píng)人員，進(jìn)行包子餡料的感官品評(píng)，先經(jīng)培訓(xùn)建立視覺、嗅覺、味覺及口感的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[8]。根據(jù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)包子餡進(jìn)行打分，滿分100分。

感官品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.9 包子餡料的質(zhì)構(gòu)評(píng)測(cè)

以不添加拉絲蛋白的純?nèi)怵W作為空白對(duì)照，對(duì)比添加拉絲蛋白的硬度、咀嚼度、彈性、回復(fù)性等指標(biāo)，以期找到最接近于純?nèi)怵W的工藝參數(shù)。

將蒸熟后的包子餡室溫放置冷卻，取出后切成3 cm×3 cm×3 cm的方塊，備用。測(cè)定包子餡質(zhì)構(gòu)探頭型號(hào)為P/50平底柱形探頭，一次下降速率2 mm/s，二次下降速率為1 mm/s，壓縮至體積的50%。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

以上試驗(yàn)都進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值。響應(yīng)面用軟件Design Expert 10進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其余用Origin 9進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同形狀的拉絲蛋白制備包子餡料結(jié)果分析

由于不同形狀拉絲蛋白的制作工藝有所不同，因此在口感及理化性質(zhì)上有所差別。所以，對(duì)比添加不同形狀的大豆拉絲蛋白，制成的包子餡料有哪些方面的不同。將復(fù)水后經(jīng)過處理的拉絲蛋白分別與豬肉、調(diào)味料混勻，斬拌至餡狀，包成包子。觀察到斬拌后包子餡料的狀態(tài)沒有明顯差別，蒸熟后對(duì)照純?nèi)怵W的包子進(jìn)行感官品評(píng)。

添加不同形狀拉絲蛋白的包子餡料的感官品質(zhì)結(jié)果見表3。

表3 添加不同形狀拉絲蛋白的包子餡料的感官品質(zhì)結(jié)果

將蒸熟后的餡料取出，降至室溫后，通過質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定肉餡的咀嚼度、回復(fù)性、彈性等指標(biāo)，得到具體結(jié)果。

添加不同型號(hào)拉絲蛋白的包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果見圖1。

圖1 添加不同型號(hào)拉絲蛋白的包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

經(jīng)過感官品評(píng)的得分，5000Z最終呈現(xiàn)出較好的口感。其中，不同型號(hào)的拉絲蛋白經(jīng)過混合、斬拌后都能夠充分混合均勻，且沒有明顯的豆腥味，其中5000P有輕微滲油的情況，5000C、5000Z在形態(tài)和口味上差別不明顯，但是口感上5000C的口感偏散，經(jīng)對(duì)比可知5000Z的口感更接近于純?nèi)怵W的口感，結(jié)構(gòu)緊實(shí)有彈性。同時(shí)，通過質(zhì)構(gòu)儀檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)顯示，柱狀即5000Z的拉絲蛋白較三者有最佳的硬度、彈性和咀嚼度，與純?nèi)怵W最為接近。由于原料配比的差別導(dǎo)致物料擠壓膨化過程中所受剪應(yīng)力有所不同，在變溫、變壓的條件下形成的結(jié)構(gòu)有所差別，以至于影響到包子餡的口感和結(jié)構(gòu)[9]。由此可見，柱狀的拉絲蛋白有較高的可接受度。

2.2 添加不同蛋白含量的拉絲蛋白制備包子餡料結(jié)果分析

不同蛋白含量的拉絲蛋白，應(yīng)用價(jià)值有所不同，同時(shí)在質(zhì)構(gòu)、口感上也有所差別，可知蛋白含量越高的拉絲蛋白產(chǎn)品的口感越好，更具咀嚼感，且結(jié)構(gòu)致密、口感緊實(shí)，但是蛋白含量高的拉絲蛋白相應(yīng)的市場(chǎng)價(jià)格比較高。此外，對(duì)比了口感和質(zhì)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)。

添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果見表4。測(cè)定質(zhì)構(gòu)特性，將得到的具體結(jié)果繪制成柱狀圖。添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果見圖2。

表4 添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果

圖2 添加不同蛋白含量拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

由圖2可知，蛋白含量越高，包子餡料的感官評(píng)分越高，同時(shí)高蛋白含量的包子餡料也具有較好的硬度、彈性和咀嚼度。主要在于大豆蛋白質(zhì)擠壓膨化過程中，在溫度場(chǎng)、剪切場(chǎng)、壓力場(chǎng)及水、油的聯(lián)合作用下，由天然的球狀聚集態(tài)，重組成為纖維狀蛋白質(zhì)[10]，因此越高蛋白含量的拉絲蛋白，能夠形成更多的纖維狀結(jié)構(gòu)，能夠支撐起拉絲蛋白的骨架，因而制成的包子餡具有更佳的質(zhì)構(gòu)。但是，從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，蛋白含量高的拉絲蛋白造價(jià)較高，只應(yīng)用于填充包子餡料不夠經(jīng)濟(jì)適用。且通過與空白組的對(duì)照，發(fā)現(xiàn)蛋白含量達(dá)到60%時(shí)就有相近的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。因此，綜合考慮選用蛋白含量為60%拉絲蛋白，有較好的口感同時(shí)可有效降低成本。

2.3 添加不同添加量的拉絲蛋白制備包子餡料結(jié)果分析

拉絲蛋白的添加量與口感有最為直接的影響，基本上呈現(xiàn)添加量越大，口感越差的趨勢(shì)。通過將純?nèi)怵W兒的設(shè)置為空白對(duì)照，對(duì)比添加了拉絲蛋白的包子餡料的口感及其他各項(xiàng)指標(biāo)。

不同添加量拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果見表5。

表5 不同添加量拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果

測(cè)定包子餡的質(zhì)構(gòu)特性，得到的具體結(jié)果繪制成柱狀圖。

不同添加量拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果見圖3。

圖3 不同添加量拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

由圖3可知，添加量5%時(shí)，各個(gè)感官品評(píng)指標(biāo)基本與純?nèi)獾牟顒e不大，當(dāng)添加量增加到10%時(shí)，包子餡的口感基本與純?nèi)忾_始有所差別，對(duì)比純?nèi)飧杏X口感有點(diǎn)松散，不夠緊致；且添加量再增加，無論是口感還是質(zhì)構(gòu)儀測(cè)得的硬度、咀嚼度都有明顯改變。因此，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和包子餡料的口感等因素，選擇的最佳添加量10%。

2.4 添加不同保水率的拉絲蛋白制備包子餡料結(jié)果分析

拉絲蛋白的保水率是與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤的最直接因素，保水率的大小往往取決于拉絲蛋白的生產(chǎn)工藝，通過工藝參數(shù)的調(diào)整，可以得到不同保水率的拉絲蛋白。同時(shí)，一般保水率較低的拉絲蛋白的口感普遍偏硬，但是加熱后變形程度較大，穩(wěn)定性稍差；而較好保水率的拉絲蛋白則相反[11]。通過將不同的保水率的拉絲蛋白分別制成包子餡，進(jìn)行感官品評(píng)。

添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果見表6。

表6 添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的感官品評(píng)結(jié)果

測(cè)定質(zhì)構(gòu)特性，得出的數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖。

添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果見圖4。

圖4 添加不同保水率拉絲蛋白包子餡料的質(zhì)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果

由圖4可知，保水率越高的拉絲蛋白對(duì)于油、水分的吸收情況越好，與肉餡混拌得更加均勻，口感更加致密緊湊，對(duì)料汁的吸收更好。因此，在口味上也呈現(xiàn)出保水率越高的拉絲蛋白包子餡料的口味更豐富厚重。質(zhì)構(gòu)儀檢測(cè)出的結(jié)果顯示，保水率為220%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到最優(yōu)；之后再隨著保水率的增加，硬度、咀嚼度、彈性及回復(fù)性指標(biāo)增加不再明顯，甚至稍有下降。綜合考慮，選用保水率為220%的拉絲蛋白制作包子餡料，不僅有較好的風(fēng)味且口感甚佳。

經(jīng)過以上試驗(yàn)，確定選用形狀為柱狀的拉絲蛋白經(jīng)過復(fù)水、拆絲，與豬肉混拌均勻，加上調(diào)味料，斬成肉餡，制成包子。通過單因素試驗(yàn)，對(duì)比出拉絲蛋白的蛋白含量為60%，添加量為10%，保水率為220%時(shí)得到的包子餡的口感最佳，而且有較好的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，在此條件下制備包子餡，經(jīng)過感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定得到具體結(jié)果。

單因素試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果見表7。

表7 單因素試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

2.5 響應(yīng)面優(yōu)化制備包子餡料試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)置拉絲蛋白的蛋白含量、拉絲蛋白的添加量和拉絲蛋白的保水率3個(gè)因素，以Box-behnken（BBD）設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，用Design Expert進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

BBD中心組合試驗(yàn)結(jié)果見表8，感官評(píng)分方差分析結(jié)果見表9。

表8 BBD中心組合試驗(yàn)結(jié)果

表9 感官評(píng)分方差分析結(jié)果

根據(jù)表8和表9的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Design Expert擬合出三元二次方程具體如下：

根據(jù)方差分析可以得出模型具有較高的顯著性（p<0.01），失擬項(xiàng)=0.856 3>0.05（不顯著），表明回歸方程對(duì)于包子餡料感官評(píng)分的實(shí)際情況擬合度較高。決定系數(shù)（R）2和調(diào)整決定系數(shù)（R2Ad）j分別是0.961 3，0.911 6，說明模型擬合良好，可以作為優(yōu)化添加拉絲蛋白制備包子餡料的模型；變異系數(shù)（CV）為1.84%，說明模型的重現(xiàn)性好[12]；綜上，該模型可用于預(yù)測(cè)拉絲蛋白包子餡料制備的最優(yōu)條件。通過分析p值可以得出，B、AC、BC、A2、B2、C2項(xiàng)達(dá)到了極顯著水平（p<0.01）；A項(xiàng)達(dá)到了顯著水平（p<0.05），其余項(xiàng)均為不顯著（p>0.05）；由F值的大小可以推斷出，對(duì)于感官評(píng)分的影響依次是B>A>C。

各因素交互作用對(duì)包子餡感官評(píng)分的影響見圖5。

由圖5可知，各因素交互作用對(duì)于包子餡料的感官品評(píng)得分的影響。其中，二維等高線越接近于橢圓形或者馬蹄形、3D響應(yīng)曲面越陡峭說明交互作用越明顯，反之則說明交互作用對(duì)于感官評(píng)分的影響越不明顯[13]。由圖5可知，蛋白含量和保水率的交互作用對(duì)于包子餡料的感官評(píng)分的影響最為顯著。其中，拉絲蛋白的蛋白含量和保水率都是評(píng)價(jià)拉絲蛋白質(zhì)量的重要指標(biāo)，說明這2項(xiàng)對(duì)于制備包子餡也有重要影響，對(duì)包子餡的口感質(zhì)構(gòu)影響顯著，其中較高的蛋白含量和較好保水率的拉絲蛋白制成的包子餡料具備較好的感官接度。因此，選擇高質(zhì)量的拉絲蛋白是制作包子餡料的重要基礎(chǔ)[14-17]。通過Design Expert軟件預(yù)測(cè)得出，在拉絲蛋白蛋白含量為60.50%，添加量為11.71%，保水率為220.77%時(shí)有最佳的感官評(píng)分87.57分。

圖5 各因素交互作用對(duì)包子餡感官評(píng)分的影響

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)2.5得出的最佳條件，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，調(diào)整出最佳的制備添加拉絲蛋白包子餡料的條件為拉絲蛋白的蛋白含量60%，拉絲蛋白添加量12%，保水率220%。在此條件下制備拉絲蛋白包子餡料，進(jìn)行感官品評(píng)和質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定其質(zhì)構(gòu)性質(zhì)。

響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)見表10。

表10 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)

試驗(yàn)驗(yàn)證得出最優(yōu)的拉絲蛋白添加條件下制備的包子餡料感官評(píng)分為89分，與預(yù)測(cè)值相近，說明該模型與實(shí)際情況擬合度良好，合理可靠。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，得出在拉絲蛋白的蛋白含量為60%，拉絲蛋白的添加量為12%，保水率為220%的條件下，制備的肉包子口感豐富、質(zhì)構(gòu)良好，口味不遜色于純?nèi)怵W的包子。經(jīng)過試驗(yàn)可以得出制備添加拉絲蛋白的包子餡料，不僅能夠有效降低生產(chǎn)成本，同時(shí)不影響原本肉餡包子的口感和口味，也在營(yíng)養(yǎng)方面通過拉絲蛋白的加入減少了飽和脂肪酸、膽固醇的含量。為工廠化生產(chǎn)添加拉絲蛋白的包子、速凍包子的規(guī)?；a(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。