基于響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合型核桃牛肉脯加工工藝及其貨架期研究

摘要：牛肉脯作為一種傳統(tǒng)且受歡迎的休閑食品，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和食用價(jià)值。牛肉脯市場(chǎng)需求旺盛，其高附加值為相關(guān)企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。隨著居民生活水平的提高和對(duì)健康食品的重視，牛肉脯的市場(chǎng)份額不斷擴(kuò)大。生產(chǎn)牛肉脯不僅帶動(dòng)了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，而且促進(jìn)了加工、包裝和物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮。然而，傳統(tǒng)牛肉脯加工過(guò)程中存在標(biāo)準(zhǔn)化程度低、質(zhì)量參差不齊、添加劑使用不規(guī)范、食品安全隱患、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等問(wèn)題，這些不足不僅影響了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且對(duì)消費(fèi)者的健康和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了威脅。該研究基于此，將核桃作為輔助材料添加至牛肉脯中，不僅能夠增強(qiáng)牛肉脯的營(yíng)養(yǎng)成分，而且能開(kāi)發(fā)牛肉脯新產(chǎn)品，通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，為后續(xù)牛肉脯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。另外，食品安全問(wèn)題也是消費(fèi)者一直以來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，該研究通過(guò)分析核桃牛肉脯的貨架期來(lái)保證復(fù)合型核桃牛肉脯的食品安全。

關(guān)鍵詞：牛肉脯；加工工藝；響應(yīng)面；優(yōu)化；食品安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TS255.6""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）12-0143-06

Optimization of Processing Technology and Study on Shelf Life of Composite

Walnut and Beef Jerky Based on Response Surface Methodology

TAO Hui-jun1， LIU Qi-fu1， SHAO Huan-zheng1， LI Hong-jun1，

CHEN Shu-xing2，3

（1.Luohe Food Engineering Vocational University， Luohe 462300， China; 2.College of Food amp;

Bioengineering， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471003，

China; 3.Food Laboratory of Zhongyuan， Luohe 462300， China）

Abstract： As a traditional and popular snack food， beef jerky has significant economic and edible value. The market demand for beef jerky is strong， and its high added value has brought considerable economic benefits to related companies. With the improvement of residents' living standards and their emphasis on healthy food， the market share of beef jerky continues to expand. The production of beef jerky not only drives the development of the breeding industry， but also promotes the prosperity of related industrial chains such as processing， packaging and logistics. However， there are problems such as low standardization degree， uneven quality， irregular use of additives， food safety hazards and serious product homogeneity in the traditional beef jerky processing process. These deficiencies not only

affect the market competitiveness of products， but also pose a threat to consumers' health and the sustainable

development of the industry. Based on this， in this study， walnuts are added into beef jerky as the auxiliary materials， which not only enhances the nutrients of beef jerky， but also develops new beef jerky products. The processing technology of composite walnut and beef jerky is researched and optimized through response surface methodology， laying a foundation for the subsequent development of the beef jerky industry. In addition， food safety issue has always been a key issue for consumers. In this study， the shelf life of walnut and beef jerky is analyzed to ensure the food safety of composite walnut and beef jerky.

Key words： beef jerky; processing technology; response surface; optimization; food safety

收稿日期：2024-06-19

基金項(xiàng)目：2022年度河南省高等學(xué)校重大項(xiàng)目（2022-YYZD-15）；河南省社科聯(lián)2023年調(diào)研課題（SKL-2023-1118）；河南省教育系統(tǒng)創(chuàng)新項(xiàng)目（2023-DJXM-200）

作者簡(jiǎn)介：陶慧君（1975—），女，講師，研究方向：食品安全管理。

我國(guó)牛肉脯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求不斷增加，產(chǎn)品種類(lèi)和品牌日益豐富。近年來(lái)，隨著居民生活水平的提高和對(duì)健康食品的重視，牛肉脯作為高蛋白、低脂肪的休閑食品備受青睞。國(guó)內(nèi)各大食品企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入，改進(jìn)加工工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和口感［1-2］。然而，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，品牌效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，牛肉脯行業(yè)仍面臨標(biāo)準(zhǔn)化程度低、食品安全問(wèn)題等挑戰(zhàn)，亟需通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和嚴(yán)格監(jiān)管來(lái)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［3-4］。

牛肉脯具有高蛋白、低脂肪的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，是消費(fèi)者喜愛(ài)的健康食品。牛肉脯中還富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和多種必需氨基酸，能夠增強(qiáng)體力，促進(jìn)肌肉生長(zhǎng)和修復(fù)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員和健身愛(ài)好者尤為適合［5-6］。通過(guò)研究?jī)?yōu)化牛肉脯加工工藝，能夠提升牛肉脯產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)保質(zhì)期、確保食品安全、提高生產(chǎn)效率、創(chuàng)新產(chǎn)品種類(lèi)以及推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展［7-8］。

核桃是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的堅(jiān)果，富含多種對(duì)人體有益的成分，尤其是不飽和脂肪酸和α-亞麻酸，能夠降低膽固醇水平，保護(hù)心血管健康［9-10］。另外，核桃中還含有維生素E，具有抗氧化作用，能夠延緩衰老，保護(hù)皮膚健康［11］。

與傳統(tǒng)牛肉脯相比，核桃復(fù)合牛肉脯具有多種優(yōu)點(diǎn)。首先，核桃復(fù)合牛肉脯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更豐富［12］。傳統(tǒng)牛肉脯主要提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和鐵元素，而加入核桃后，產(chǎn)品中增加了不飽和脂肪酸、維生素E、膳食纖維和多種礦物質(zhì)，能為消費(fèi)者提供更全面的營(yíng)養(yǎng)支持［13］。核桃中的α-亞麻酸有助于降低膽固醇水平，維生素E具有強(qiáng)抗氧化作用，有助于延緩衰老，保護(hù)心血管和皮膚健康［14］。其次，核桃復(fù)合牛肉脯在口感上更有層次感。核桃的香脆口感與牛肉的嚼勁相結(jié)合，能夠?yàn)橄M(fèi)者帶來(lái)更豐富的味覺(jué)體驗(yàn)，提高產(chǎn)品的吸引力［15］。此外，核桃的加入也使得牛肉脯的風(fēng)味更加獨(dú)特，適合更多消費(fèi)者的口味需求。最后，核桃復(fù)合牛肉脯迎合了現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。當(dāng)前消費(fèi)者越來(lái)越注重食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和天然成分，核桃復(fù)合牛肉脯的推出順應(yīng)了這一趨勢(shì)，具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力［16］。總而言之，核桃復(fù)合型牛肉脯在營(yíng)養(yǎng)、口感、保存、市場(chǎng)需求等方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

牛肉末、核桃、鹽、白糖、胡椒粉、姜粉、醬油、蠔油、抗壞血酸和磷酸鹽。

1.2 試驗(yàn)儀器

碎肉機(jī)、質(zhì)構(gòu)儀、恒溫干燥箱、食品烤箱和食品包裝機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)

以復(fù)合型核桃牛肉脯的感官評(píng)分和剪切力為指標(biāo)，分別研究不同的核桃添加量、烘干溫度、烘干時(shí)間和烤制溫度對(duì)牛肉脯品質(zhì)的影響。單因素試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

1.3.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯加工工藝進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，見(jiàn)表2。

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)

利用Box-Behnken響應(yīng)面中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，以復(fù)合型核桃牛肉脯的感官評(píng)分為響應(yīng)值，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得牛肉脯最佳加工工藝。

1.3.4 復(fù)合型核桃牛肉脯感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)20位具有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)員對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯的顏色、風(fēng)味、組織狀態(tài)和咀嚼性4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3［7-8］。

2 結(jié)果和討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 核桃添加量對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯品質(zhì)的影響

傳統(tǒng)的牛肉脯質(zhì)地堅(jiān)硬，不適合孩子和老人食用，在牛肉脯中添加適量的核桃能夠降低其剪切力［17］。

由圖1可知，隨著核桃添加量的增加，牛肉脯的剪切力不斷下降，主要是由于在牛肉脯中添加核桃后，破壞了牛肉脯肉糜之間的交互作用，形成了一些疏松的小孔，使得牛肉脯的口感更加鮮嫩。

從感官評(píng)分上來(lái)看，隨著核桃添加量的增加，牛肉脯的感官評(píng)分先升高后降低，牛肉具有一定的膻味，添加適量核桃能夠在一定程度上掩蓋牛肉脯的膻味，以增強(qiáng)牛肉脯的堅(jiān)果香味，此外，核桃中還含有一定的油脂，能夠增強(qiáng)牛肉脯的食用性。當(dāng)核桃添加量為30%時(shí)，牛肉脯的感官評(píng)分最高，為88分。隨著核桃添加量的繼續(xù)增加，牛肉脯的感官評(píng)分開(kāi)始逐漸降低。隨著核桃添加量的不斷增加，牛肉脯更容易出現(xiàn)焦糊的現(xiàn)象，風(fēng)味、口感也更粗糙。綜合考慮，選擇最佳核桃添加量為30%。

2.1.2 烘干溫度對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯品質(zhì)的影響

烘干能夠直接將牛肉脯中的水分去除，是牛肉脯加工過(guò)程中不可缺少的工藝［18］。

由圖2可知，隨著烘干溫度的不斷升高，牛肉脯的剪切力不斷升高，而其感官評(píng)分先升高后降低。當(dāng)烘干溫度為65 ℃時(shí)，牛肉脯的感官評(píng)分最高，為90分。當(dāng)烘干溫度超過(guò)70 ℃時(shí)，牛肉脯的剪切力快速上升，這是由于隨著烘干溫度的不斷升高，牛肉脯中的膠原蛋白開(kāi)始變性，肌肉纖維的收縮導(dǎo)致肉質(zhì)變硬，使得牛肉脯失水，剪切力增大。失去大量水分的牛肉脯其剪切力不斷增大，而后續(xù)經(jīng)過(guò)加工后易糊易焦。綜合考慮，選擇最佳烘干溫度為65 ℃。

2.1.3 烘干時(shí)間對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯品質(zhì)的影響

烘干時(shí)間對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯的水分含量影響很大，所以烘干時(shí)間與復(fù)合型核桃牛肉脯中的水分含量呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系［19］。

由圖3可知，隨著烘干時(shí)間的不斷增加，牛肉脯的剪切力不斷增大［19］，而牛肉脯的感官評(píng)分先升高后降低。當(dāng)烘干時(shí)間為4 h時(shí)，牛肉脯的感官評(píng)分最高，當(dāng)烘干時(shí)間小于4 h時(shí)，牛肉脯的含水量較高，且口感軟爛，不易成形。當(dāng)烘干時(shí)間大于4 h時(shí)，牛肉脯的剪切力增大，質(zhì)地干硬，感官評(píng)分開(kāi)始不斷下降。綜合考慮，選擇牛肉脯的最佳烘干時(shí)間為4 h。

2.1.4 烤制溫度對(duì)牛肉脯品質(zhì)的影響

烤制是牛肉脯熟化過(guò)程中的重要步驟，牛肉脯在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，進(jìn)而改善牛肉脯的風(fēng)味，而且添加核桃后，再經(jīng)過(guò)高溫烤制，其風(fēng)味更加濃郁。牛肉脯的烤制溫度不僅會(huì)影響其風(fēng)味，而且會(huì)對(duì)其剪切力產(chǎn)生明顯影響。

由圖4可知，隨著牛肉脯烤制溫度的升高，其感官評(píng)分先升高后降低，而牛肉脯的剪切力不斷升高，當(dāng)烤制溫度大于170 ℃時(shí)，其剪切力增加得更加明顯。綜合考慮，選擇牛肉脯的最佳烤制溫度為150 ℃。

2.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯的加工工藝（核桃添加量、烘干溫度、烘干時(shí)間和烤制溫度）進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)牛肉脯的感官評(píng)分進(jìn)行預(yù)測(cè)，牛肉脯響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

通過(guò)軟件Design-Expert對(duì)表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，得到感官評(píng)分與各因素的二次多項(xiàng)式回歸方程：感官評(píng)分Y=82.78+5.28A+0.52B+15.89C+3.69D+5.53AB+4.87AC+2.28AD－1.89BC－4.12BD+4.57CD+0.11A2+0.57B2+0.13C2+0.245D2。

由表5可知，模型的P值=0.000 2，具有極顯著性，表明該模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的分析意義。失擬項(xiàng)的P值代表真實(shí)值和預(yù)測(cè)值之間的差異程度，P=0.157 3gt;0.05，說(shuō)明沒(méi)有失擬因素存在，感官評(píng)分模型和實(shí)際感官評(píng)分的擬合度較高。F值表示相關(guān)變量對(duì)響應(yīng)值的影響大小，即F值越大，該因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大。由F值可以看出，各因素對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)镃gt;Agt;Dgt;B，即烘干時(shí)間gt;核桃添加量gt;烤制溫度gt;烘干溫度。

2.3 響應(yīng)面和等高線分析

為了更加精確地獲得復(fù)合型核桃牛肉脯的最佳加工工藝，通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，烘干時(shí)間和核桃添加量、烘干時(shí)間和烤制溫度、烤制溫度和核桃添加量的交互作用對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯感官評(píng)分的影響極顯著。通過(guò)軟件Design-Expert對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯的感官評(píng)分進(jìn)行分析，獲得復(fù)合型核桃牛肉脯的最佳加工工藝為核桃添加量30.12%、烘干溫度64.88 ℃、烘干時(shí)間4.13 h、烤制溫度153.27 ℃，此時(shí)牛肉脯的感官評(píng)分為97.36分。為了操作方便，將復(fù)合型核桃牛肉脯的加工工藝修改為核桃添加量30%、烘干溫度65 ℃、烘干時(shí)間4 h、烤制溫度150 ℃，此時(shí)復(fù)合型核桃牛肉脯的感官評(píng)分為96分。

2.4 復(fù)合型核桃牛肉脯貨架期感官評(píng)分的變化

感官評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)食品最直接的方法，特別是對(duì)一些風(fēng)味不穩(wěn)定的食物，能夠通過(guò)感官評(píng)分研究食品風(fēng)味的穩(wěn)定性。

由圖6可知3種不同溫度條件下復(fù)合型核桃牛肉脯感官評(píng)分的變化情況，隨著貯藏時(shí)間的增加，復(fù)合型核桃牛肉脯的感官評(píng)分逐漸降低，隨著貯藏溫度的升高，復(fù)合型核桃牛肉脯感官評(píng)分下降的速度逐漸加快。當(dāng)貯藏溫度為60 ℃時(shí)，復(fù)合型核桃牛肉脯的貨架期低于80 d；當(dāng)貯藏溫度為50 ℃時(shí)，復(fù)合型核桃牛肉脯的貨架期低于120 d；當(dāng)貯藏溫度為40 ℃時(shí)，復(fù)合型牛肉脯的貨架期高于140 d。復(fù)合型牛肉脯貯藏過(guò)程中，其感官評(píng)分與酯類(lèi)物質(zhì)的氧化程度相關(guān)，所以，隨著貯藏溫度的升高，牛肉脯的貯藏期逐漸縮短。

3 小結(jié)

食品安全是食品加工工藝的核心問(wèn)題［20］。通過(guò)研究復(fù)合型核桃牛肉脯的加工工藝，可以制定出科學(xué)合理的生產(chǎn)流程和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，減少微生物污染和有害物質(zhì)的產(chǎn)生，確保產(chǎn)品的安全性和健康性，避免食品安全問(wèn)題的發(fā)生。此外，通過(guò)對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，能夠提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于企業(yè)而言，高效的生產(chǎn)工藝不僅能提高產(chǎn)品的市場(chǎng)供應(yīng)量，而且能增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本研究通過(guò)正交試驗(yàn)和響應(yīng)面法對(duì)復(fù)合型核桃牛肉脯加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，獲得復(fù)合型核桃牛肉脯的最佳加工工藝為核桃添加量30%、烘干溫度65 ℃、烘干時(shí)間4 h、烤制溫度150 ℃，此時(shí)牛肉脯的感官評(píng)分為96分。另外，通過(guò)對(duì)不同溫度條件下復(fù)合型核桃牛肉脯的貨架期進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著貯藏溫度的升高，復(fù)合型牛肉脯的貨架期逐漸縮短。如需延長(zhǎng)復(fù)合型核桃牛肉脯的貨架期，則要將其保存在低溫的環(huán)境下。

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