基于混料回歸設計優化牛肝腸的工藝配方

尉　瑩,余群力,*,馬婭俊,吳　婷,金現龍,于春起

(1.甘肅農業大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅天瑪生態食品科技股份有限公司,甘肅甘南 747300;3.河北福成五豐食品股份有限公司,河北廊坊 065200)

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基于混料回歸設計優化牛肝腸的工藝配方

尉瑩1,余群力1,*,馬婭俊1,吳婷1,金現龍2,于春起3

(1.甘肅農業大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅天瑪生態食品科技股份有限公司,甘肅甘南 747300;3.河北福成五豐食品股份有限公司,河北廊坊 065200)

應用混料回歸設計優化以牛肝為主要原料制備牛肝腸的復合香辛料配方。考察了復合香辛料中三種原料不同質量分數:料酒(30%～100%),生姜粉(0%～70%),I+G(0%～70%)中不同組合對牛肝腸感官品質的影響,建立原料配方與感官品質之間的回歸模型,利用感官評價方法篩選最佳的復合香辛料配方。根據混料設計得到的優選牛肝腸配方進行產品質構優化實驗。結果表明:復合香辛料總質量分數為5%(以肝重計)時,其中料酒質量分數69.1%、生姜粉質量分數18.3%、呈味核苷酸二鈉(I+G)質量分數12.6%,卡拉膠添加量0.6%,大豆分離蛋白添加量4.5%,淀粉添加量6%,在此配方下所得牛肝腸產品口感細膩,整體風味良好。

混料設計,牛肝腸,感官評價

隨著肉牛養殖業和加工業的快速發展,牛副產物的產量急劇增大[1]。從我國目前畜產品加工現狀來看,肉牛屠宰后產生的內臟等除一部分作為原料直接上市,一部分初級加工成飼料、肥料外,很大一部分都被排放或者丟棄了[2]。牛肝是肉牛屠宰后的主要副產物之一,牛肝含有豐富的脂溶性維生素和L-肉堿、牛磺酸、肝素鈉、谷胱甘肽等活性物質,這些活性物質已有研究表明具有重要的生理功能[3]。中國素有偏好食用內臟的飲食習慣,適量食用牛肝能預防貧血,抗衰老防氧化,還能預防癌癥的發生[4]。目前市場上以牛肝為主要原料生產加工的產品種類較少,將牛肝加工成牛肝腸則是牛肝綜合利用的方法之一。

但由于牛肝腥味較重,打漿后肝異味和腥味更明顯,導致其營養和經濟價值沒有得到充分體現。因此在動物肝臟利用過程中,去腥尤為重要。謝章斌等[5]采用復合風味蛋白酶改善鵝肝醬風味,效果顯著。張玉青等[6]通過添加雞肉、β-環糊精和檸檬酸從而減弱鴨肝的腥味。丁輝等[7]使用新鮮洋蔥榨汁和葡萄酒,利用生物酶對蛋白進行分解,從而改善鵝肝醬風味。目前針對鴨肝及鵝肝加工過程中去腥的研究報道較多,而對牛肝加工過程中添加復合香辛料去腥工藝鮮有報道。

表1　混料設計因素水平表

本實驗以牛肝為主要原料,以特定工藝制備牛肝腸。結合食品感官評價對牛肝腸復合香辛料(料酒、生姜粉、呈味核苷酸二鈉(I+G))進行混料回歸設計,研究3種香辛料之間的交互作用,確定復合香辛料的最佳配比,從而使生產的牛肝腸具有更好的口感風味及品質,滿足人們的需求。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

牛肝采自陜西秦寶牧業發展有限公司,牛肝采集后去除表面脂肪、筋腱及結締組織,采用保鮮膜包裝,在-20 ℃下保存備用；料酒、生姜粉、淀粉購于蘭州市安寧區桃海市場；I+G、卡提膠、大豆分離蛋白購于臨沂山松生物制品有限公司。

QD-II型灌腸機諸城和義機械有限公司;JJ-2型組織搗碎機浙江金壇市杰瑞爾電器有限公司;HX202T型電子天平浙江慈溪市天東衡器廠;DJ1C-60型增力電動攪拌器浙江金壇市奔騰電子有限公司;DZ-500/2S型真空包裝機河南鄭州恒興食品機械有限公司;TA.XT Plus質構儀英國Stable Micro Systems公司;Testo205型便攜式pH計浙江杭州匯爾儀器設備有限公司;CR-10型色差計廣東廣州市科會儀器有限公司。

1.2牛肝腸產品的制備

1.2.1工藝流程牛肝→預處理(解凍、沖洗、切塊)→腌制→打漿→過濾→添加輔料→攪拌→灌裝→蒸煮→冷卻→成品

1.2.2工藝操作要點原料的預處理:將冷凍的牛肝置于4 ℃溫度下緩慢解凍,然后用清水將牛肝中的血沖洗干凈,再將牛肝均勻切分成小塊,除去牛肝組織中的血管、結締組織及其他粘附物;腌制:以牛肝重計,按比例加入已稱好的腌料,混合均勻,置于0～4 ℃的冰箱內腌制24 h;打漿:將腌制好的牛肝放入組織搗碎機中絞成糜狀;過濾:用40目濾布過濾絞好的牛肝,去除牛肝組織中的結締組織及粘附物;混料:按照要求和比例添加輔料,邊加邊攪拌均勻,以免影響牛肝腸的風味;灌裝:將混料后的糜狀牛肝裝入灌腸機內,采用天然腸衣進行灌裝。在灌裝過程中需注意在腸衣上扎孔,避免腸體破裂;蒸煮:將灌裝好的牛肝腸采用水煮法進行熟化,在水溫升至90 ℃左右時將牛肝腸下鍋煮制,然后使水溫在85 ℃左右保持30 min,注意水溫不能太低或太高,否則易導致煮不熟或爆腸;冷卻及包裝:將冷卻至室溫的牛肝腸采用真空包裝進行,而后置于0～4 ℃環境內保藏。

1.3復合香辛料單因素實驗

牛肝腸配料中,設定復合香辛料總質量分數為5%(以牛肝重計)。

1.3.1料酒質量分數對牛肝腸配方的影響料酒質量分數為0、30%、50%、70%、100%時,生姜粉質量分數為20%,I+G質量分數為10%,考察料酒質量分數對牛肝腸配方的影響。

1.3.2生姜粉質量分數對牛肝腸配方的影響料酒質量分數為1.3.1中最佳添加量,生姜粉質量分數為0、30%、50%、70%、100%,I+G質量分數為10%,考察生姜粉質量分數對牛肝腸配方的影響。

1.3.3I+G質量分數對牛肝腸配方的影響料酒質量分數為1.3.1中最佳添加量,生姜粉質量分數為1.3.2中最佳添加量,I+G質量分數為0、30%、50%、70%、100%,考察I+G質量分數對牛肝腸配方的影響。

1.4混料設計

運用Design-Expert 8.05b軟件中的混料(Mixture)設計,對牛肝腸的配方進行設計優化。根據單因素實驗結果,按軟件給出的10組不同香辛料比例進行混合。通過軟件分析不同組合與牛肝腸產品感官品質之間的關系,選擇最優的香辛料組合。實驗因素水平見表1。

1.5復合香辛料總濃度對牛肝腸感官品質的影響

取牛肝腸復合香辛料總質量分數為3%、4%、5%、6%、7%(以肝重計),其中料酒質量分數、生姜粉質量分數、I+G質量分數均為混料設計最優值,按照工藝流程混料,灌裝,蒸煮成型,制作出牛肝腸進行感官評價,篩選出最優復合香辛料總質量分數。

1.6配方優化

由于牛肝打漿混料后組織稀松,不易灌裝,從而導致牛肝腸成品不易成型,切面松散。因此在混料設計配方的基礎上,通過添加淀粉、大豆分離蛋白和卡拉膠對牛肝腸質構進行優化。

1.6.1卡拉膠添加量對牛肝腸產品質構的影響卡拉膠添加量為0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%時,大豆分離蛋白添加量為4.5%,淀粉添加量為6%,考察卡拉膠添加量對牛肝腸質構的影響。

1.6.2大豆分離蛋白添加量對牛肝腸產品質構的影響大豆分離蛋白添加量為0、1.5%、3%、4.5%、6%、7.5%時,卡拉膠添加量為1.6.1中最佳添加量,淀粉添加量為6%,考察大豆分離蛋白添加量對牛肝腸質構的影響。

1.6.3淀粉添加量對牛肝腸產品質構的影響淀粉添加量為0、2%、4%、6%、8%、10%時,卡拉膠添加量為1.6.1中最佳添加量,大豆分離蛋白添加量為1.6.2中最佳添加量,考察淀粉添加量對牛肝腸質構的影響。

1.7感官評價

參考GB/T 20712-2006及相關文獻[8-9]制定感官評分標準。感官評價小組由10位經過培訓的食品科學與工程專業學生對產品進行評定。對樣品進行密碼編號(采用3位隨機數字),每次評定由每個評定成員單獨進行,相互不接觸交流,樣品評定之間用清水漱口。從牛肝腸的組織狀態、色澤、風味、口感及總體接受度五項指標進行產品評分。每項滿分20分,共計100分,進行評價及分數匯總,取平均值,作為感官的綜合評分。感官評定標準如表2所示。

表2　牛肝腸感官評分標準表

1.8產品品質測定

1.8.1pH測定使用Testo205型便攜式pH計,用干凈濾紙吸干產品表面殘留水分,隨機對產品三個不同部位的新鮮切口進行pH測定并取平均值。

1.8.2色澤測定用CR-10型色差儀測定產品色澤,讀取亮度(L*)、紅色度(a*)和黃色度(b*),每個樣品測定3次,結果以平均值表示。

1.8.3TPA測定采用TA.XT Plus 物性測試儀對產品做TPA分析。將制取的牛肝腸成品切成長2 cm,直徑2.5 cm的圓柱體[10],試樣3份,實驗結果以3份樣品測定的平均值表示。

測試條件:采用“二次壓縮(TPA)”模式,探頭型號:P/50;測前速度:4.0 mm/s;測試速度:6.0 mm/s;測后速度:6.0 mm/s;壓縮比例:40%;兩次壓縮中間停頓:5.0 s;觸發力:5 g。本研究中選取硬度、彈性、咀嚼性和凝聚性4個參數作為分析指標[11]。

1.9數據處理

實驗結果為3次平行實驗的平均值。采用Design-Expert 8.05b統計軟件中Mixture Simplex Centriod進行混料實驗設計和回歸分析;采用Microsoft Excel 2010進行圖表處理。

2　結果與分析

2.1單因素實驗

料酒香味濃郁、滋味醇和,具有除腥祛膻和提香增鮮的作用,是動物性食材烹飪和加工的必需調味品[12]。由圖1可知,料酒對牛肝腸品質有較大影響。不添加料酒時,牛肝腸產品風味單一,并且腥味較重。隨著料酒質量分數的增大,牛肝腸感官評分也隨之升高。當料酒質量分數為30%～100%時,產品的感官評分均顯著的高于未添加料酒的產品(p<0.05)。因此,選擇料酒質量分數范圍為30%～100%,在此范圍內牛肝腸感官評分較高。本研究所得出的結論與賀峰等[13]的研究結果類似。賀峰等在研制風味鴨肝醬時,通過添加香辛料去除鴨肝腥味,使得產品具有豐郁的肝香味。

生姜多用于對動物性原料的烹飪加工過程中,主要起到去腥、抑臭、增香及形成特殊味型等作用[14]。由圖1可以看出,當生姜粉質量分數在50%左右時,牛肝腸感官評分較高,且顯著的高于質量分數為70%和100%時產品的感官評分(p<0.05)。在生姜粉質量分數為50%時牛肝腸無腥味且牛肝特有香味突出,整體風味達到相對最佳。生姜等香辛料可以遮蓋原料的腥膻等影響風味的異味,減緩具有異味的揮發酸生成和揮發速度,并賦予肉制品獨特誘人的風味[15]。當生姜粉質量分數大于70%時,牛肝腸感官評分降低。當生姜粉質量分數為100%時,產品感官評分顯著的低于質量分數為70%時的感官評分(p<0.05),這可能是由于生姜粉辛味太重,掩蓋了牛肝腸特有的風味。因此,生姜粉質量分數范圍選擇為0%～70%。

I+G可增強肉類原味,強化肉類香味,抑制不良氣味,且有調節食品滋味,濃重持久的良好作用[16]。由圖1可知,I+G質量分數范圍為0%～70%時,牛肝腸感官評分較高,均顯著的高于質量分數為100%時產品的感官評分(p<0.05)。當I+G質量分數繼續增大時,牛肝腸咸味過大,導致感官品質有所下降。因此,I+G質量分數范圍選擇為0%～70%。

表4　牛肝腸混料實驗回歸方程的方差與顯著性分析

圖1　料酒、生姜粉及I+G質量分數對產品感官評分的影響Fig.1　The effect of cooking wine,ginger powder and I+G on sensory quality of beef liver sausage

注:*表示差異顯著(p<0.05);**表示差異極顯著(p<0.01)。

2.2混料設計回歸模型的建立及分析

表3　牛肝腸混料設計及結果

在混料設計中,各因素的變化對指標的影響作用可以在響應曲面上描述。在實驗中,料酒、生姜粉和I+G三者的交互作用下,對產品感官品質的作用如圖2所示。由圖2可知,三角響應曲面圖為一曲面,說明三者間具有一定的交互作用。料酒、生姜粉和I+G這三因素間的交互作用趨勢比較明顯(p<0.05),該結果與表4的方差分析結果一致。由三角曲面圖可知,當料酒占有較大比例且固定不變時,感官評分隨I+G質量分數的增大呈現先增大后減小的趨勢。當生姜粉占有較大比例且固定不變時,隨著料酒質量分數的增大,產品感官評分亦增大,當料酒質量分數為70%時,產品的感官評分最高,而后隨其質量分數的降低,產品感官評分下降。當I+G或料酒占有較大比例且固定不變時,感官評分隨生姜粉質量分數的增大呈先上升后下降的趨勢。

圖2　三種配料配比對產品感官分數影響的響應曲面圖Fig.2　Response surface of the effects of differentproportions of three kinds of ingredients on quality score

根據三角響應曲面結果,經Design Expert 8.05b軟件優化得到牛肝腸的最佳配方為:料酒質量分數69.1%,生姜粉質量分數18.3%,I+G質量分數12.6%,在此配方下產品感官評分為77.9914。

2.3復合香辛料總濃度對牛肝腸感官品質的影響

根據感官評分標準表得出牛肝腸評分值,結果見表5。結果表明,復合香辛料總質量分數為5%時,牛肝腸品質最好。

表5　復合香辛料總濃度對牛肝腸感官品質的影響

2.4配方優化

如圖3(A)所示,隨著卡拉膠添加量的增大,牛肝腸的硬度先上升后下降,在添加量為0.9%時硬度最大。卡拉膠可以和蛋白質的極性末端發生反應,所以會不同程度地把鹽溶蛋白和脂肪有機結合在所形成的凝膠網絡中[17]。因此,添加卡拉膠后產品的硬度增大,但又不是持續增大,這可能是因為隨著卡拉膠添加量的增大,其良好的持水能力表現出來或者濃度增加引起鹽溶蛋白的聚集和反應[18],從而導致產品硬度有所降低。當卡拉膠添加量為0.6%時,產品的彈性較好,Ayadi等[19]研究發現卡拉膠在加熱時表現出充分的凝膠化,將其添加到肉制品中,可保持制品中大量水分,且具有良好的彈性和韌性。而后隨著卡拉膠添加量的增大,產品的彈性變小。Jarmoluk[20]認為隨著卡拉膠添加量的增加,產品凝膠彈性呈現下降的趨勢。此研究結果與本實驗所得結論一致。因此可以看出適量的卡拉膠可以改善牛肝腸的質構。綜合考慮,選擇卡拉膠添加量為0.6%。

圖3　卡拉膠、大豆分離蛋白及淀粉添加量對產品質構的影響Fig.3　The effect of carrageenan(A),soybean proteinisolate(B)and starch(C)on TPA of beef liver sausage

如圖3(B)所示,牛肝腸的硬度及彈性隨大豆分離蛋白添加量的增大而呈現先增大后減小的趨勢。大豆分離蛋白優良的口感和持水性以及凝膠性能夠賦予肉制品切片彈性及脆嫩性,添加量的大小對肉制品的風味、口感、結構起著重要作用。添加量小會造成產品風味不協調、達不到增香的效果,而使用量過大會造成產品豆腥味過濃、口感發硬等不良現象[21]。當大豆分離蛋白的添加量為4.5%時,產品的硬度最大,彈性較好。因此,大豆分離蛋白添加量為4.5%。

由圖3(C)可知,隨著淀粉添加量的增大,牛肝腸的硬度先上升后下降。適量的淀粉可以改善牛肝腸產品的質構,這是由于在蒸煮過程中,淀粉和肉蛋白形成的蛋白質復合物會分解產生凝膠化淀粉,進而改善產品的綜合品質[22]。當淀粉添加量為6%時,牛肝腸的硬度最大,而后隨淀粉添加量的增大而減小。牛肝腸的彈性隨淀粉添加量的增加而增大,在淀粉添加量為6%時,產品的彈性較好,而后隨淀粉添加量的繼續增大,產品彈性減小。這可能是由于過量的淀粉會吸收過多的水分,導致牛肝腸硬度下降,咀嚼性變差,粉感加重。

2.5驗證實驗

得到優化配方后再作驗證實驗,按照最優配比,復合香辛料總質量分數為5%(以肝重計),其中料酒質量分數69.1%、生姜粉質量分數18.3%、I+G質量分數12.6%,卡拉膠添加量為0.6%,大豆分離蛋白添加量為4.5%,淀粉添加量為6%,按照工藝流程混料,灌裝,蒸煮成型,制作出牛肝腸進行感官評價。做3組平行實驗,經評定后可得感官評價得分為78。對最終優化后的產品進行品質測定。最終產品硬度為1755.322 N、彈性為0.731、咀嚼性為1314.612、凝聚性為0.578,pH為5.81,L*值為37.3,a*值為10.1,b*值為8.3。在此配方下所得產品口感細膩,切片性好,風味濃郁,無腥味異味。

3　結論

通過混料設計對復合香辛料中的料酒、生姜粉以及I+G的配比進行了優化,建立了各成分配方與產品感官品質之間的回歸模型。研究結果表明:復合香辛料總質量分數為5%(以肝重計),其中料酒質量分數69.1%、生姜粉質量分數18.3%、I+G質量分數12.6%,卡拉膠添加量為0.6%,大豆分離蛋白添加量為4.5%,淀粉添加量為6%，產品的感官評分為78。在此配方下制得的牛肝腸產品鮮香味濃郁,無腥味且牛肝特有香味突出,整體風味良好。

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Mixture regression design for formulation optimization of a beef liver sausage

YU Ying1,YU Qun-li1,*,MA Ya-jun1,WU Ting1,JIN Xian-long2,YU Chun-qi3

(1.Food Science and Engineering Department of Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Gansu Tianma Shengtai Food Technology Co.,Ltd.,Gannan 747300,China;3.Hebei Fortune Ng Fung Food Co.,Ltd.,Langfang 065200,China)

The objective of this experiment was to use mixture design to optimize the formulation of beef liver sausage. The effect of different proportions of cooking wine(30%～100%),ginger powder(0%～70%),I+G(0%～70%)on sensory quality of beef liver sausage was investigated,and the regression model between formulations and sensory quality was established. The sensory evaluation method was used to select the optimum compound spice formula of beef liver sausage. According to optimized components of beef liver sausage,the texture of the product optimized experiments was subjected. The result showed that cooking wine was 69.1%,ginger powder was 18.3%,I+G was 12.6%,carrageenan was 0.6%,soybean separation protein content was 4.5%,starch content was 6%,in which the total content of three compositions in the beef liver was 5%. With the optimal formula,the beef liver sausage tasted fine and smoot,it overall flavor was good.

mixture design;beef liver sausage;sensory evaluation

2016-03-24

尉瑩(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：動物性食品營養與工程，E-mail：yuying9275@126.com。

余群力(1962-)，男，教授，研究方向：動物性食品營養與工程，E-mail：yuqunlihl@163.com。

國家公益性行業(農業)科研專項經費資助項目(201203009)；甘肅省科技重大專項(143NKDP020)；國家現代農業(肉牛牦牛)產業技術體系資助(CARS-38)。

TS251.9

B

1002-0306(2016)18-0277-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.044