紅酒牛排復(fù)合腌制劑配方優(yōu)化及風(fēng)味分析

查恩輝，王昱蘇，王 晗，張 振，黃云坡

（錦州醫(yī)科大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

近年來(lái)，隨著中西方飲食文化的深度融合，人們的飲食消費(fèi)觀念日益轉(zhuǎn)變，以牛排為代表的西方餐飲開(kāi)始走向我國(guó)家庭的餐桌。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)調(diào)理牛排的腌制劑配方、腌制方法、烹調(diào)熟制工藝等研究正處于蓬勃發(fā)展的階段[1]，主要集中在以蛋白酶為主的腌制劑配方優(yōu)化以及工藝參數(shù)研究。王永祥[2]以肉牛小黃瓜條為原料,采用單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),確定了調(diào)理牛排的最佳基礎(chǔ)配方為：鈉鹽替代比22%，嫩肉粉0.7%，大豆分離蛋白1.0%，淀粉3.0%。夏軍軍[3]采用木瓜蛋白酶結(jié)合滾揉腌制工藝對(duì)牛排進(jìn)行嫩化，嫩化后的牛排剪切力為1.75 kg，出品率為78.99%。李楊薇宇[4]以牛背最長(zhǎng)肌為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了預(yù)調(diào)理冷鮮牛排的最佳配方以及天然保鮮劑的最佳配比。付麗等[5]采用響應(yīng)面法對(duì)牛排進(jìn)行了無(wú)磷保水條件的優(yōu)化。袁登奎等[6]優(yōu)化得到芹菜味調(diào)理牛排腌制液配方為：食鹽0.60%，芹菜汁17.06%，芹菜香精1.95‰；同時(shí)優(yōu)化出最優(yōu)的加工工藝為：腌制時(shí)間14.55 h，腌制液比例為30.97%，滾揉時(shí)間4.69 h。在眾多研究中，以紅酒、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TGase）為主要成分的牛排腌制劑配方優(yōu)化鮮有研究，而應(yīng)用感官評(píng)分和電子舌主客觀相結(jié)合的方法對(duì)牛排風(fēng)味進(jìn)行分析，目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道。紅酒具有去腥除膻、軟化肌纖維、改善肉質(zhì)的作用。TGase通過(guò)共價(jià)交聯(lián)、導(dǎo)入胺、脫胺3種途徑使蛋白質(zhì)發(fā)生改性[7]，被廣泛應(yīng)用于提高蛋白的凝膠強(qiáng)度、彈性和保水性[8-10]。Ahhmed等[11]發(fā)現(xiàn)，TGase可以提高香腸的硬度和彈性。對(duì)雞胸肉餅的試驗(yàn)也表明，添加TGase產(chǎn)生的蛋白交聯(lián)可提高肉凝膠的持水性[12]。Nielsen等[13]發(fā)現(xiàn)在降低鹽/磷含量的同時(shí)添加TGase，并不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)，也不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的感官特性造成不良影響。

本試驗(yàn)以紅酒、TGase、食鹽、D-異抗壞血酸鈉為復(fù)合腌制劑，對(duì)牛排進(jìn)行腌制，以嫩度、熟肉率、感官品質(zhì)評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用Design Expert 10.0.7軟件的Box-Behnken法對(duì)腌制劑配方進(jìn)行優(yōu)化，確定紅酒牛排復(fù)合腌制劑最佳配方，同時(shí)旨在探索紅酒牛排復(fù)合腌制劑在牛排類產(chǎn)品中使用的合理用量及腌制時(shí)間，為牛肉新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

冷鮮牛背最長(zhǎng)肌、紅酒（長(zhǎng)城干紅），市售。

TGase、D-異抗壞血酸鈉，山東元泰生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀SA402電子舌，北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

牛背最長(zhǎng)肌→修整、切片（直徑約70 mm、厚度約10 mm的近似圓形）→與腌制劑混合→滾揉按摩（20 min）→腌制（4℃左右，腌制10 h）→4℃冷藏備用

1.2.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 食鹽添加量的篩選

固定紅酒、D-異抗壞血酸鈉、TGase的添加量分別為牛排質(zhì)量的20%、0.12%、0.2%，調(diào)整食鹽的添加量為牛排質(zhì)量的0.4%、0.8%、1.2%、1.6%，以未添加食鹽為對(duì)照，考察腌制劑中食鹽添加量對(duì)腌制牛排綜合評(píng)分的影響。

1.2.2.2 D-異抗壞血酸鈉添加量的篩選

固定食鹽、TGase、紅酒的添加量分別為牛排質(zhì)量的1.2%、0.2%、20%，調(diào)整D-異抗壞血酸鈉的添加量為牛排質(zhì)量的0.04%、0.08%、0.12%、0.16%，以未添加D-異抗壞血酸鈉為對(duì)照，考察腌制劑中D-異抗壞血酸鈉添加量對(duì)腌制牛排綜合評(píng)分的影響。

1.2.2.3 紅酒添加量的篩選

固定食鹽、D-異抗壞血酸鈉、TGase的添加量分別為牛排質(zhì)量的1.2%、0.12%、0.2%，調(diào)整紅酒添加量為牛排質(zhì)量的10%、15%、20%、25%，以未添加紅酒為對(duì)照，考察腌制劑中紅酒添加量對(duì)腌制牛排綜合評(píng)分的影響。

1.2.2.4 TGase添加量的篩選

固定食鹽、D-異抗壞血酸鈉、紅酒添加量分別為牛排質(zhì)量的1.2%、0.12%、2.0%，調(diào)整TGase添加量為牛排質(zhì)量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，以未添加TGase為對(duì)照，考察腌制劑中TGase添加量對(duì)腌制牛排綜合評(píng)分的影響。

1.2.3 復(fù)合腌制劑配方響應(yīng)面優(yōu)化

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface experiments 單位：%

1.2.4 感官評(píng)價(jià)

腌制好的牛排煎制5分熟后，由評(píng)定小組成員（15人）對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)定。參照GB 2726—2016[14]并略作改動(dòng)，選取生牛排的色澤及熟牛排的風(fēng)味（氣味、滋味）、多汁性為感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[15-16]。

表2 紅酒牛排感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of red wine steak

1.2.5 嫩度和熟肉率評(píng)價(jià)

牛排嫩度和熟肉率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 紅酒牛排嫩度和熟肉率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Scoring criteria for tenderness and cooked meat rate of red wine steak

1.2.6 綜合評(píng)分

參照周秀麗等[17]和王紹順等[18]的方法，略作修改。紅酒牛排嫩度、熟肉率和感官品質(zhì)3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重見(jiàn)表4。

如圖5所示，基于流體力學(xué)理論，采用有限元方法，建立二維幾何模型來(lái)模擬毫秒激光對(duì)鋁板的打孔過(guò)程。為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，對(duì)模型提出如下假設(shè)：1) 將計(jì)算中涉及的流體作為不可壓縮牛頓流體處理；2) 將金屬蒸氣作為理想氣體處理，且對(duì)于入射的激光無(wú)影響；3) 鋁液的沸點(diǎn)不受其他因素影響。

表4 3項(xiàng)指標(biāo)的專家權(quán)重評(píng)定結(jié)果Table 4 Expert weight score results of three indexes

紅酒牛排綜合評(píng)分計(jì)算公式如下：

綜合評(píng)分（分）=0.30×嫩度評(píng)分+0.30×熟肉率評(píng)分+0.40×感官評(píng)分

1.2.7 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.7.1 嫩度

參照NY/T 1180—2006[19]中的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.7.2 熟肉率

腌制結(jié)束后取約100 g肉樣，然后將肉樣置于鍋內(nèi)煮沸30 min取出，4℃冰箱內(nèi)冷卻15~20 min后稱其質(zhì)量，計(jì)算熟肉率[20]，公式如下：

熟肉率（%）=煮后牛排質(zhì)量/煮前牛排質(zhì)量×100

1.2.8 風(fēng)味分析

1.2.8.1 電子舌分析

將牛排煎至五分熟后，制成肉糜，用電子舌進(jìn)行分析[21]。

1.2.8.2 主觀評(píng)價(jià)

選擇6位評(píng)價(jià)員（3男，3女，20～25歲），參照GB/T 10220—2012[22]中的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，總分60分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

表5 紅酒牛排風(fēng)味評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Score standard for the flavor of red wine steak

1.2.9 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖；利用SPSS 13.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)；采用Design Expert 10.0.7軟件的Box-Behnken進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合腌制劑配方單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖1~4可以看出，食鹽、D-異抗壞血酸鈉、TGase和紅酒添加量的不同均會(huì)對(duì)牛排的綜合評(píng)分產(chǎn)生影響，食鹽添加量為1.2%（圖1，綜合評(píng)分為32.65分）、D-異抗壞血酸鈉添加量為0.12%（圖2，綜合評(píng)分為32.15分）、紅酒添加量為20%（圖3，綜合評(píng)分為32.52分）、TGase添加量為0.30%（圖4，綜合評(píng)分為32.45分）時(shí)，紅酒牛排的綜合評(píng)分最高。因此選取食鹽添加量1.2%，D-異抗壞血酸鈉添加量0.12%，紅酒添加量20%，TGase添加量0.30%作為后續(xù)響應(yīng)面分析試驗(yàn)中的0水平數(shù)值。

圖1 食鹽添加量對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響Fig.1 Effect of adding amount of salt on the comprehensive score of steak

圖2 D-異抗壞血酸鈉添加量對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響Fig.2 Effect of adding amount of sodium D-isoascorbate on the comprehensive score of steak

圖3 紅酒添加量對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響Fig.3 Effect of adding amount of red wine on the comprehensive score of steak

圖4 TGase添加量對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響Fig.4 Effect of adding amount of TGase on the comprehensive score of steak

2.2 復(fù)合腌制劑配方的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果

采用Box-Behnken方法進(jìn)行4因素3水平試驗(yàn)，優(yōu)化腌制劑的配方，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表6。

2.2.2 模型的建立及方差分析

利用Design Expert 10.0.7統(tǒng)計(jì)軟件中的Box-Behnken方法對(duì)表6中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸擬合分析，得到二次多項(xiàng)回歸模型方程為：

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 6 Box-Behnken test design and results

Y=33.10+0.47A+0.42B-0.16C+0.46D-0.093AB+0.16AC-0.15AD+0.32BC-0.067BD+0.41CD-2.06A2-1.61B2-1.09C2-0.56D2

回歸方程中各項(xiàng)系數(shù)絕對(duì)值的大小直接反映各因素對(duì)響應(yīng)值的影響程度[23]。A、B、C、D系數(shù)的絕對(duì)值分別為0.47、0.42、0.16、0.46，即A＞D＞B＞C。由此可知，影響紅酒牛排綜合評(píng)分的因素排序?yàn)椋菏雏}添加量＞TGase添加量＞D-異抗壞血酸鈉添加量＞紅酒添加量。

回歸方程模型方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，模型極顯著（P＜0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.073 7＞0.05），決定系數(shù)R2＝0.960 8，調(diào)整決定系數(shù)=0.921 6，說(shuō)明有92.16%的試驗(yàn)符合本模型，該模型與試驗(yàn)的擬合度和可信度良好，可用于牛排腌制劑配方的理論預(yù)測(cè)。

表7 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Table 7 Analysis of variance of response surface regression model

2.2.3 各因素響應(yīng)面交互作用分析

Box-Behnken方法所得的響應(yīng)曲面圖在平面的投影即為等高線。如果等高線的形狀為圓形，說(shuō)明各因素之間的交互作用不顯著；等高線形狀為橢圓形，說(shuō)明交互作用顯著。因此，響應(yīng)面的三維圖可以直觀地反映出各因素對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響[24]。食鹽、D-異抗壞血酸鈉、紅酒、TGase添加量的交互作用對(duì)牛排綜合評(píng)分的影響見(jiàn)圖5~10。

由圖5~10可以看出，各等高線均為橢圓形，說(shuō)明各因素之間均存在較明顯的的交互作用。模型預(yù)測(cè)腌制劑的最佳配方為：食鹽添加量1.22%，D-異抗壞血酸鈉添加量0.125%，紅酒添加量20.13%，TGase添加量0.32%，牛排綜合評(píng)分為33.24分。為了驗(yàn)證該模型的可靠性，結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際可操作性，選擇食鹽添加量1.2%，D-異抗壞血酸鈉添加量0.13%，紅酒添加量20%，TGase添加量0.32%對(duì)牛排進(jìn)行腌制，經(jīng)過(guò)3次重復(fù)試驗(yàn)，牛排的綜合評(píng)分平均值為33.40分，與響應(yīng)面預(yù)測(cè)理論值（33.24分）非常接近，說(shuō)明該方程預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果基本一致。由此可見(jiàn)，采用響應(yīng)面法優(yōu)化牛排腌制劑的配方具有一定的可行性。

圖5 食鹽與D-異抗壞血酸鈉添加量的交互作用對(duì)牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface diagram of interaction effects between salt and D-isoascorbate addition on comprehensive score

2.3 腌制時(shí)間對(duì)牛排風(fēng)味的影響

2.3.1 電子舌對(duì)紅酒牛排的滋味分析結(jié)果

將牛背最長(zhǎng)肌切片后用優(yōu)化的復(fù)合腌制劑于0~4℃冰箱中進(jìn)行低溫腌制，每2 h利用電子舌進(jìn)行1次測(cè)定，同時(shí)進(jìn)行滋味分析，結(jié)果如圖11所示。

圖6 食鹽與紅酒添加量的交互作用對(duì)牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface diagram of interaction effects between salt and red wine addition on comprehensive score

圖7 食鹽與TGase添加量的交互作用對(duì)紅酒牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.7 Response surface diagram of interaction effects between salt and TGase addition on the comprehensive score

圖8 D-異抗壞血酸鈉與紅酒添加量的交互作用對(duì)紅酒牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface diagram of interaction effects between red wine and sodium D-isoascorbate addition on the comprehensive score

圖9 D-異抗壞血酸鈉與TGase添加量的交互作用對(duì)紅酒牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.9 Response surface diagram of interaction effects between sodium D-isoascorbate and TGase addition on the comprehensive score

圖10 紅酒與TGase添加量的交互作用對(duì)紅酒牛排綜合評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.10 Response surface diagram of interaction effects between red wine and TGase addition on the comprehensive score

由圖11可以看出，電子舌的9種傳感器對(duì)不同腌制時(shí)間的牛排樣品均有響應(yīng)，其中酸味、咸味以及豐富度3個(gè)傳感器信號(hào)隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)響應(yīng)值逐漸增大，其中酸味的響應(yīng)值增加得最為明顯，這可能是由于隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)，紅酒被氧化程度加深而導(dǎo)致，所以紅酒腌制牛排時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。甜味、鮮味為先增大后減小，甜味響應(yīng)值在8 h達(dá)到最大，8 h后減小，鮮味響應(yīng)值在6 h達(dá)到最大，隨后減小，原因可能是隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)，紅酒氧化產(chǎn)生的酸感使甜味和鮮味降低。澀味回味的響應(yīng)值為負(fù)值，說(shuō)明樣品味覺(jué)指標(biāo)小于修正的基準(zhǔn)，這里不作分析?？辔?、澀味、苦味回味的傳感器信號(hào)對(duì)牛排樣品的響應(yīng)值幾乎沒(méi)有影響。造成這種差異的主要原因可能與不同腌制時(shí)間的牛排溶出的水溶性呈味成分含量不同有關(guān)，也就是說(shuō)牛排的風(fēng)味除了與腌制劑有關(guān)，還與腌制時(shí)間有關(guān)。

圖11 不同腌制時(shí)間的紅酒牛排滋味指標(biāo)雷達(dá)圖Fig.11 Radar chart for taste index of red wine steak with different pickling time

2.3.2 紅酒牛排風(fēng)味的主觀評(píng)定結(jié)果

電子舌的分析結(jié)果只能看出腌制不同時(shí)間的牛排樣品滋味的差異性，無(wú)法判定最佳的腌制時(shí)間。因此，本試驗(yàn)還進(jìn)行了牛排樣品風(fēng)味的感官分析，以對(duì)樣品的風(fēng)味品質(zhì)做出更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 紅酒牛排風(fēng)味主觀評(píng)定結(jié)果Table 8 Subjective evaluation results for red wine steak flavor

從得分情況來(lái)看，牛排腌制的最佳時(shí)間是6 h，此時(shí)的牛排肉香中有濃郁的紅酒香氣且無(wú)明顯膻味，咸淡適中，牛排鮮香可口。腌制0 h的牛排得分最低，牛肉香氣淡，膻味較重，幾乎沒(méi)有紅酒的甜香，此時(shí)腌制劑還沒(méi)有與牛肉充分融合，說(shuō)明腌制劑對(duì)牛排風(fēng)味的改善有重要的影響。腌制2~4 h的牛排均具有明顯的膻味，酒香不明顯，8~10 h的牛排無(wú)明顯膻味，但是紅酒的味道較重，掩蓋了牛肉的香氣，尤其是腌制至10 h時(shí)，牛排已經(jīng)有了明顯的酸味，這一結(jié)果與電子舌的測(cè)定結(jié)果一致原因，可能是隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)，紅酒發(fā)生了氧化反應(yīng)生成了紅酒醋。綜上所述，紅酒牛排復(fù)合腌制劑腌制牛排最佳時(shí)間為6 h。

3 結(jié)論

以綜合評(píng)分為響應(yīng)值，采用Box-Behnken方法設(shè)計(jì)優(yōu)化牛排腌制劑的配方為：1.2%食鹽，0.13%D-異抗壞血酸鈉，20%紅酒，0.32%TGase，腌制牛排的綜合評(píng)分為33.40分。用優(yōu)化后的腌制劑腌制牛排，并對(duì)腌制不同時(shí)間的的牛排進(jìn)行風(fēng)味分析，電子舌結(jié)果顯示：隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)，酸味、咸味以及豐富度3個(gè)傳感器信號(hào)響應(yīng)值也隨之增大，甜味、鮮味響應(yīng)值先增大后減小，苦味、澀味、苦味回味的傳感器信號(hào)響應(yīng)值幾乎不受腌制時(shí)間的影響。牛排風(fēng)味的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：牛排腌制最佳時(shí)間為6 h，此時(shí)的牛排咸淡適中、嫩滑鮮香、肉香中伴有濃郁的酒香。本研究的配方安全、健康，有助于相關(guān)牛排腌制劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，為肉制品加工提供一定的理論支持。