傳統(tǒng)廣式烤鴨燙皮工藝中蛋白質(zhì)變性與品質(zhì)關(guān)系分析

楊海華，林進，鄭華,3*，吳湘衡，吳紹宗,3，郭宗林,3，林佳慧，黎梓杭，林捷,3

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州 510642）（2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣州都柏林國際生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510642）(3.畜禽產(chǎn)品精準加工與安全地方聯(lián)合工程研究中心，廣東廣州 510642)（4.廣東胡須皇食品有限公司，廣東惠州 516000）

傳統(tǒng)廣式烤鴨作為著名的粵菜之一，制作工藝流程主要為：原料鴨-吹氣-填料-燙皮-掛糖-晾皮-烤制[1]，品質(zhì)特點為皮脆、肉嫩[2]。廣式烤鴨作為烘烤類食品之一，其脆皮品質(zhì)主要與高溫使表皮內(nèi)部少量水分氣化膨脹有關(guān)[3]。而烤制前鴨皮水分含量的變化與燙皮過程中鴨皮蛋白質(zhì)的性質(zhì)變化緊密相關(guān)，主要由于鴨皮具有良好的導(dǎo)熱性[4]及豐富的膠原蛋白等蛋白質(zhì)[5]，當(dāng)熱處理溫度達到蛋白質(zhì)變性溫度范圍時，引起皮中蛋白質(zhì)發(fā)生熱聚集，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的變化，直接影響蛋白質(zhì)的功能特性，如持水性變化[6,7]，進而影響蛋白質(zhì)分子與水分的作用力。因此可通過燙皮過程誘導(dǎo)蛋白質(zhì)變性發(fā)生熱聚集，導(dǎo)致持水性降低，使烤制前鴨皮的含水量更易達到良好膨化效果的范圍，進而促進烤鴨脆皮品質(zhì)的形成。

然而近年來，關(guān)于烤鴨燙皮過程更多停留于表象觀察描述層面，即燙皮處理可達表皮收縮、皮層變厚效果[8]；關(guān)于烤鴨脆皮品質(zhì)的研究主要集中于烤制工藝環(huán)節(jié)，以蛋白質(zhì)變性角度對燙皮后鴨皮品質(zhì)特性及烤后脆皮品質(zhì)的變化關(guān)系缺少相關(guān)科學(xué)的論證說明[8-10]。因此研究燙皮工藝的蛋白質(zhì)變性機理對未來傳統(tǒng)廣式烤鴨的標準化生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。

本試驗以櫻桃谷鴨為研究對象，研究不同燙皮條件對鴨胚表皮特性的影響，測定燙皮工藝對燙皮損失率、晾皮水分損失率、色差、皮外觀、燙皮過程溫度變化、蛋白質(zhì)變性程度、顯微結(jié)構(gòu)等指標的影響，旨在從品質(zhì)方面、分子層面、顯微結(jié)構(gòu)方面對蛋白質(zhì)變性的角度解釋傳統(tǒng)廣式烤鴨燙皮工藝與烤鴨脆皮品質(zhì)的關(guān)系，為其燙皮工藝改良提供理論支持和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

47 d 日齡冷凍櫻桃谷鴨，購自廣東胡須皇食品有限公司；石油醚，廣州化學(xué)試劑廠；乙醇，國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

JK-8U 多路溫度測試儀，上海宙特電氣科技有限公司；DSC3000 差示掃描量熱儀，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司；NR20XE 色差計，深圳三恩馳科技有限公司；US4 數(shù)碼顯微鏡，深圳愛科學(xué)教育科技有限公司；HL-6B 遠紅外線燒烤爐，廣州電熱設(shè)備廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預(yù)處理選取47 d 冷凍櫻桃谷鴨，密封，4 ℃解凍24 h，解凍完全后，取帶皮鴨胸肉修整成長×寬：6 cm×4 cm的小塊。

1.3.2 燙皮工藝機理研究實驗流程

取平衡水分的帶皮鴨胸肉（皮水分含量31%±1%），分別在75、80、85、90、95 ℃的水中浸燙皮5 s；在90 ℃水中浸燙皮3、5、7、9、11 s；待燙皮結(jié)束后取出，在溫度（12±2）℃、風(fēng)速（1.5±0.2）m/s、濕度60%±2%環(huán)境進行晾皮操作，晾皮時間5 h，晾皮結(jié)束后180 ℃烘烤25 min。

1.3.3 燙皮損失率

參考陳春梅等[11]的方法，稍作修改。挑選處理好的鴨胸肉稱重（Ma）、燙漂，燙漂后擦干鴨皮表面水分并記錄質(zhì)量（Mb）。根據(jù)下面公式計算鴨皮燙皮損失率。

式中：

W——鴨皮燙皮損失率，%；

Ma——燙皮前鴨皮質(zhì)量，g；

Mb——燙皮后鴨皮質(zhì)量，g。

1.3.4 水分含量

參考GB5009.3-2016 食品中水分的測定直接干燥法。

1.3.5 含水率

參考楊博等[12]的方法。根據(jù)下面公式計算鴨皮含水率。

式中：

Wr——鴨皮含水率，%；

W0——鴨皮的初始含水率，%；

m0——初始時刻樣品的質(zhì)量，g；

mt——干燥至t時刻樣品的質(zhì)量，g。

1.3.6 晾皮水分損失率

記錄每小時水分含量，根據(jù)下面公式計算鴨皮晾皮水分損失率。

式中：

D——鴨皮晾皮水分損失率，%；

Hi——鴨皮在晾皮i時刻的含水率，%；

Hi+1——鴨皮在晾皮i+1 時刻的含水率，%。

1.3.7 色澤

參照高海燕等[13]的方法，將便攜式色差儀校準后，測定鴨皮的亮度值L*、紅度值a*、黃度值b*值。

1.3.8 皮厚度增加程度

參照董曉芳等[14]的方法，稍作修改。用游標卡尺測量鴨皮的厚度，根據(jù)公式4 計算鴨皮厚度增加程度。

式中：

Wt——鴨皮厚度增加程度，%；

Ti+1——鴨皮在燙皮結(jié)束后的厚度，mm；

Ti——燙皮前鴨皮的厚度，mm。

1.3.9 溫度

參考郭若妍等[15]的方法，稍作修改。把熱電偶的3 個溫度探頭分別插到鴨胸肉的皮表面、皮中間和皮底部，每隔1 s 記錄一次溫度，直至燙皮結(jié)束。以燙皮時間為橫坐標、溫度為縱坐標，繪制燙皮過程中皮表面、皮中間、皮底部的溫度變化曲線。

1.3.10 粗蛋白質(zhì)提取

參考譚佳等[16]的方法，稍作修改。將鴨皮絞碎成糜，每次試驗取4 g 鴨皮糜，按照按料液比1:1（g:mL）加入溶劑V石油醚:V乙醇=1:1，300 r/min均質(zhì)萃取2 次，3 min/次，每均質(zhì)3 min 換新的溶劑；處理完畢后室溫下風(fēng)干，-80 ℃條件預(yù)凍2 h，真空冷凍干燥制得鴨皮粗蛋白質(zhì)凍干粉。

1.3.11 蛋白質(zhì)變性程度

參考吳興閣[17]的方法，稍作修改，稱量5～10 mg粗蛋白凍干粉于專用鋁坩堝中，以空坩堝作為參照進行測量。樣品在20 ℃平衡1 min，升溫速率5 ℃/min，從20 ℃掃描到100 ℃。根據(jù)吸熱曲線計算出起始溫度（Tm）、變性溫度（Td）、熱變性熱焓（ΔH）。熱焓值ΔH的大小反映了蛋白質(zhì)的變性程度。計算樣品的變性溫度和焓變值。

1.3.12 顯微結(jié)構(gòu)

參考隋美麗等[18]的方法，稍作修改。使用數(shù)碼顯微鏡在40 倍條件下對鴨皮膨化后的結(jié)構(gòu)進行觀察并拍照記錄。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010、Origin 9.0 處理實驗數(shù)據(jù)并繪圖，用SPSS 19 統(tǒng)計分析軟件進行顯著性分析，每組試驗重復(fù)三次，結(jié)果用平均值±標準差形式來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同燙皮溫度對鴨皮表皮特性的影響

根據(jù)傳統(tǒng)粵菜師傅的烤鴨制作經(jīng)驗，鴨胚的燙皮時間為5 s 左右，實驗固定燙皮時間為5 s，測定燙皮前后鴨皮特性變化。分析不同燙皮溫度對鴨皮表皮特性的影響，結(jié)果如表1。

表1 燙皮水溫對鴨皮水分含量、色差和外觀的影響Table 1 Effect of scalding water temperature on moisture content,color difference and appearance of duck skin

由表1 分析可知，隨著燙皮溫度的升高，鴨皮的燙皮損失率和晾皮水分損失率均呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢，但90 ℃和95 ℃處理間差異不顯著（P＞0.05），說明90～95 ℃蛋白質(zhì)變性程度接近，與Muhammad等[19]沸水處理帶皮鴨胸肉發(fā)現(xiàn)蒸煮損失率增大的規(guī)律一致。不同溫度浸燙前后，鴨皮的亮度值（L*）值均低于浸燙前鴨皮，其中75～85 ℃燙皮處理后L*值呈顯著減小趨勢（P＜0.05），90～95 ℃則相反；75～80 ℃浸燙處理后鴨皮的紅度值（a*）低于浸燙前鴨皮，90～95 ℃則相反；燙皮后鴨皮黃度值（b*）均高于燙皮前，其中90～95 ℃燙皮后鴨皮b*值變化值顯著高于75～85 ℃（P＜0.05）。整體而言，90～95 ℃沸水處理后鴨皮的L*、a*、b*值比浸燙前鴨皮的色差值存在明顯差異。

由表1 與圖1 可知，隨著燙皮溫度升高，皮收縮程度和皮厚度增加程度均呈現(xiàn)增大的趨勢，這與表皮水分、色差呈現(xiàn)的規(guī)律一致。不同燙皮溫度導(dǎo)致皮收縮程度及皮厚增加程度存在一定差異，其中75～85 ℃皮收縮程度和皮厚增加程度整體變化較小，在90～95 ℃條件下變化較大且程度接近，說明90～95 ℃使鴨皮達到蛋白質(zhì)性質(zhì)發(fā)生明顯變化的條件。

圖1 不同燙皮溫度條件下鴨皮效果圖Fig.1 Effect of different skin scalding temperatures on duck skin

2.2 不同燙皮溫度對蛋白質(zhì)變性程度的影響

不同燙皮溫度對鴨皮不同部位溫度的整體變化規(guī)律相似，由圖2a 可知，不同燙皮溫度處理組間，鴨皮表面溫度整體呈現(xiàn)快速上升后穩(wěn)定的趨勢，75 ℃燙皮5 s 時達72.03 ℃、80 ℃達到76.16 ℃、85 ℃達到82.33 ℃、90 ℃達到88.00 ℃、95 ℃達到91.87 ℃。由圖2b 可知，燙皮過程中，鴨皮中心溫度持續(xù)上升，燙皮5 s 時的最終溫度分別為35.73、38.73、42.47、45.93、51.37 ℃；所有溫度均顯著低于鴨皮表面溫度。由圖2c 可知，鴨皮皮下（與鴨肉黏連處）在不同溫度浸燙5 s 時，最終溫度分別達到34.00、35.50、38.57、42.00 ℃。由圖2d 可知，在20～100 ℃間，除溫度初始時的加熱峰外，只存在一個峰值，說明在此溫度區(qū)間鴨皮粗蛋白質(zhì)中只發(fā)生一種蛋白質(zhì)變性。由數(shù)據(jù)分析可知，此鴨皮粗蛋白質(zhì)的變性溫度約為40.55 ℃，結(jié)合查閱相關(guān)文獻可知，一般畜禽皮膠原的變性溫度為40 ℃左右[20-22]，由于鴨皮中含有豐富的膠原蛋白，且變性溫度接近此溫度范圍，因此可推斷此蛋白質(zhì)變性溫度近似于鴨皮中膠原蛋白質(zhì)的變性溫度。

圖2 不同燙皮溫度對鴨皮不同部位溫度的影響及鴨皮粗蛋白DSC 曲線Fig.2 Effect of different blanching temperatures on the temperature of different parts of the duck skin and the DSC curve of duck skin crude protein

鴨皮蛋白質(zhì)主要存在于鴨皮真皮層，即鴨皮的中間部分[5]，結(jié)合上述不同燙皮溫度對鴨皮中間部分溫度變化可知，當(dāng)浸燙時間5 s，75～80 ℃浸燙終溫均小于40.55 ℃，85 ℃只在第5 秒時溫度超過40.55 ℃，90～95 ℃均在3 s 后溫度超過40.55 ℃達到膠原蛋白變性溫度，說明在90～95 ℃時大部分膠原蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致性質(zhì)的變化。這與上述（表1）燙皮損失率、晾皮過程中水分損失率，色差值變化、感官評價規(guī)律一致，能夠從蛋白質(zhì)變性層面解釋傳統(tǒng)燙皮處理中色差值的變化、皮層收縮程度及厚度變化與蛋白質(zhì)變性存在緊密的聯(lián)系。90 ℃與95 ℃水溫燙皮對鴨皮的各項指標影響差異不顯著，為了進一步探究不同燙皮時間對蛋白質(zhì)變性程度的影響，選擇90 ℃作為進一步探究的條件。

2.3 不同燙皮時間對鴨皮表皮特性的影響

由表2 分析可知，隨著燙皮時間的延長，鴨皮的燙皮損失率呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢，其中在3～9 s 過程中顯著上升（P＜0.05），9 s 和11 s 處理間差異不顯著（P＞0.05）；鴨皮的晾皮水分損失率整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中在3～7 s 時呈現(xiàn)上升趨勢，7～11 s 則相反。3～9 s 燙皮處理后鴨皮的L*值低于浸燙前鴨皮，而11 s 則相反，可能是過長時間高溫促使鴨皮脂肪細胞破裂，溢出表面，導(dǎo)致對光的折射能力上升[23]；不同時間浸燙前后，鴨皮的a*、b*值均高于浸燙前鴨皮，其中3～7 s 燙皮處理后a*、b*值均呈現(xiàn)增大趨勢，7～11 s 則相反；整體而言，3～11 s 處理后鴨皮的L*、a*、b*值比浸燙前鴨皮的色差值存在明顯差異。

表2 90 ℃水溫燙皮對鴨皮水分、色差和外觀的影響Table 2 Effect of scalding at 90 ℃ on moisture,color difference and appearance of duck skin

表3 不同燙皮時間處理的鴨皮粗蛋白質(zhì)變溫性度和吸熱量Table 3 Temperatures and heat absorption of crude protein of duck skin treated with different scalding times

由表2 與圖3 可知，隨著燙皮時間的延長，皮收縮程度和皮厚度增加程度呈現(xiàn)先增大后穩(wěn)定的趨勢，其中3～5 s 時皮收縮程度和皮厚度增加程度整體較小，7 s 時皮收縮程度和厚度增加程度比5 s 時增大，在7～11 s時皮收縮程度與厚度增加程度接近，說明7 s 燙皮時間已經(jīng)使鴨皮蛋白質(zhì)變性程度達到穩(wěn)定的程度。

圖3 不同燙皮時間條件下鴨皮效果圖Fig.3 Effect of different scalding times on duck skin

2.4 不同燙皮時間對蛋白質(zhì)變性程度的影響

由圖4a 可知，隨著燙皮時間的延長，鴨皮表面溫度整體呈現(xiàn)快速上升后穩(wěn)定的趨勢，鴨皮中間、底部溫度整體呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。由鴨皮中間部分溫度變化可知，當(dāng)燙皮時間為5 s 時，溫度已超過蛋白質(zhì)變性溫度（40.55 ℃）；隨著時間的延長，蛋白質(zhì)的變性程度變大。蛋白質(zhì)變性程度變大即蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)伸展，分子間熱聚集程度加大，進而對水分子的作用力減小，形成聚集體堵塞細胞空隙；當(dāng)熱聚集程度達到形成凝膠結(jié)構(gòu)時，對水分子的束縛力得以增大，而當(dāng)凝膠結(jié)構(gòu)破壞時，對水分子的束縛力減小，這與上述（表2）表皮特性呈現(xiàn)的規(guī)律一致。由于11 s 時皮內(nèi)溫度達65 ℃，說明此條件容易導(dǎo)致皮下脂肪液化，與上述11 s 時色差值的變化規(guī)律一致，因此11 s 時為過度浸燙的條件，不利于后續(xù)廣式烤鴨的制備。由圖4b 可知，在20～100 ℃間，除溫度開始升高時的加熱峰外，不同處理組間的DSC 曲線均只出現(xiàn)一個峰值，與上述鴨皮粗蛋白質(zhì)（對照組）的DSC 曲線規(guī)律相似。試驗表明，90 ℃-7 s 的鴨皮粗蛋白質(zhì)變性溫度高于其他組，說明燙皮時間7 s 時，鴨皮粗蛋白質(zhì)熱聚集程度較大，形成較緊密的結(jié)構(gòu)。90 ℃-9 s 的變性溫度顯著低于90 ℃-5 s、90 ℃-7 s，說明較長的燙皮時間，導(dǎo)致鴨皮粗蛋白質(zhì)形成的凝膠結(jié)構(gòu)部分破壞，使得凝膠強度下降，從而產(chǎn)生蛋白質(zhì)的變性溫度降低的結(jié)果[24,25]，與上述（表2）晾皮水分損失率的規(guī)律一致。這也與Thitima 等[26]的發(fā)現(xiàn)一致，高溫導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，凝膠強度下降，進而與水分子的結(jié)合能力減弱。整體而言，燙皮程度使蛋白質(zhì)產(chǎn)生不同程度的熱聚集狀態(tài)，與表皮特性、表皮收縮程度及皮厚度的增加程度存在緊密的關(guān)系。

圖4 鴨皮不同部位在的升溫曲線及不同燙皮時間處理的鴨皮粗蛋白質(zhì)DSC 曲線Fig.4 Temperature rise curves of different parts of the duck skin and DSC curves of crude protein of duck skin treated with different blanching times

適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)熱聚集程度增大能夠使得蛋白質(zhì)分子形成緊密結(jié)構(gòu)，質(zhì)構(gòu)特性增加，有利于形成烘烤類產(chǎn)品的脆皮結(jié)構(gòu)[27]。孫慧娟等[28]研究燙皮溫度對魚皮品質(zhì)的影響時所發(fā)現(xiàn)，隨著燙皮溫度適當(dāng)升高，魚皮整體熱收縮程度增大、厚度增加，烤制后魚皮的脆度增大。為了進一步分析蛋白質(zhì)自聚集程度及水分含量與廣式烤鴨鴨皮品質(zhì)的關(guān)系，選擇90 ℃-7 s 和90 ℃-9 s 作為進一步探究的條件。

2.5 不同鴨皮蛋白質(zhì)熱聚集程度對膨化程度的影響

由表4 可知，隨晾皮時間的延長，90 ℃-7 s 和90 ℃-9 s 處理組的水分含量在0～1 h 時顯著下降（P＜0.05），1～5 h 時整體呈緩慢下降趨勢，說明在該燙皮程度下，均可達到晾皮失水的目的。結(jié)合圖5a、5b 可知，不同處理條件的鴨皮在晾皮3 h后表皮均形成干燥、無明顯水滴附著表面的狀態(tài)，此時鴨皮水分含量為21%～22%；膨化后結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)為相似的變化，可形成蜂窩孔洞結(jié)構(gòu)，這與隋美麗等[18]的烤鴨表皮膨化結(jié)構(gòu)一致。其中90 ℃-7 s在3 h（含水量22.01%）與燙皮90 ℃-9 s 在4 h（含水量20.52%）的皮纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)開始撕裂破壞，形成的孔洞結(jié)構(gòu)接近，說明蛋白質(zhì)熱聚集程度較大均有利于烤制后形成膨化松散的鴨皮結(jié)構(gòu)，而且熱聚集程度較大且未形成凝膠結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)變性狀態(tài)比形成凝膠結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)變性狀態(tài)更利于滿足鴨皮膨化所需的條件。

圖5 不同條件處理后鴨皮的不同水分含量及膨化效果圖Fig.5 Plots of different moisture contents and puffing effect of duck skin after treatment with different conditions

表4 不同處理組在不同晾皮時間中的水分含量Table 4 Moisture content of different treatment groups at different skin drying times

燙皮程度決定鴨皮蛋白變性程度，從而影響晾皮效果；鴨皮蛋白變性程度和含水量共同影響鴨皮烤制時的膨化程度。90 ℃-7 s 和90 ℃-9 s 處理后，當(dāng)水分含量分別為27.96%～22.83%、27.96%～20.52%時，膨化后皮的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由緊密狀態(tài)逐漸形成松散狀態(tài)；當(dāng)水分含量分別為22.01%～19.22%、20.52%～19.72%時，膨化后皮的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)歷“纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)逐漸破裂，形成較大孔洞結(jié)構(gòu)-纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)完全破裂，形成較大、松散孔洞結(jié)構(gòu)”的變化。這與膨化食品中孔洞結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律一致[29]。這也說明當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)熱聚集程度較大時，鴨皮的水分含量對于膨化結(jié)構(gòu)的形成具有重要的影響作用。

3 結(jié)論

分析燙皮水溫度、燙皮時間，結(jié)合燙皮過程中鴨皮溫度的變化及DSC 數(shù)據(jù)，顯示鴨皮燙皮質(zhì)量與蛋白質(zhì)變性熱聚集的程度緊密相關(guān)，與鴨皮表皮特性的變化規(guī)律一致；燙皮的程度要求其中心溫度超過40.5 ℃。同時，研究也表明，燙皮結(jié)束后鴨皮蛋白質(zhì)的變性熱聚集程度及鴨皮水分含量與形成烤后鴨皮膨化結(jié)構(gòu)存在直接的聯(lián)系；當(dāng)鴨皮內(nèi)蛋白質(zhì)處于熱聚集程度較大且不形成凝膠時，即使鴨皮水分含量較高（22.01%）也可形成孔洞結(jié)構(gòu)，而鴨皮內(nèi)蛋白質(zhì)處于存在凝膠結(jié)構(gòu)的狀態(tài)時水分含量則要求更低。因此，廣式烤鴨鴨皮脆化與膨化的核心是控制燙皮后鴨皮中蛋白質(zhì)處于變性聚集狀態(tài)及此狀態(tài)下皮的水分含量。