涂抹型牛肝醬加工工藝研究

郭宗林，余群力*，韓玲，林梁，張文華，趙索南

1(甘肅農(nóng)業(yè)大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州，730070)2(甘肅祁連牧歌食品工業(yè)股份有限公司，甘肅 張掖，734000) 3(中衛(wèi)市夏華清真肉食品有限公司，寧夏 中衛(wèi)，751700)4(海北州畜牧獸醫(yī)科學研究所，青海 海北，810200)

我國是養(yǎng)牛大國，2015年末我國牛存欄數(shù)為10 578.04萬頭[1]。隨著我國養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，牛副產(chǎn)物產(chǎn)量也逐年增加，在屠宰過程中紅白臟器約占畜體重的8.47%[2-3]。牛肝是牛儲存養(yǎng)料的重要器官，牛肝中左旋肉堿、牛磺酸、谷胱甘肽、VA、VE及鐵的含量非常豐富，VA的含量遠超肉、奶、蛋、魚等制品[4-7]。已有研究表明牛肝中的活性物質(zhì)具有很重要的生理和保健功能[8-9]。牛肝中糖原和礦物質(zhì)含量豐富，其蛋白含量與牛肉的蛋白含量接近，且脂肪含量較低[10]。。

目前，國內(nèi)外對牛肝活性成分研究比較多。例如以牛肝為原料提取左旋肉堿，以牛肝為主要原料提取牛磺酸等[11-13]。而牛肝類食品目前在市場上銷售也很少。本研究采用經(jīng)檢疫合格的牛肝，經(jīng)過一系列加工工藝加工成為牛肝醬，用模糊數(shù)學法評判牛肝醬感官品質(zhì)，并對牛肝醬制作工藝進行優(yōu)化，為后期牛肝醬的工廠化生產(chǎn)與產(chǎn)品推廣提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設備

牛肝(采至陜西秦寶牧業(yè)有限公司)經(jīng)過檢疫合格的牛方可上屠宰生產(chǎn)線。牛肝采集后，將表面脂肪等物質(zhì)去除，并用保鮮膜將其包裹后，在-20 ℃下凍藏備用。奶粉、大豆蛋白、淀粉、卡拉膠、植物油均為食品級。

膠體磨(JMS-50型)，廊坊市冠通機械有限公司；電子天平(BSA224型)，賽多利斯科學儀器有限公司；組織搗碎機(JJ-2型)，金壇市新航儀器廠；數(shù)字式黏度計(NDJ-50型)，上海倫捷機電儀表有限公司；自動凱氏定氮儀(K9840型)，濟南海能儀器有限公司；索氏抽提裝置(NAI-CCQ-150S型)，上海允延儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(RE-52CS型)，鄭州市亞榮儀器有限公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 6890 GC-5973 MSD型)，美國Agilent公司；美的電磁灶(WT2116)。美的集團股份有限公司。

1.2 牛肝醬感官質(zhì)量評價

挑選30人(男女各15人)作為評價小組，牛肝醬分為5個級別，優(yōu)，良，中，差，極差。85～100分為優(yōu)，80～84分為良，75～79分為中，70～74分為差，65～69分為極差。評定標準見表1。

對牛肝醬質(zhì)量進行評價，因素集U={色澤，凝膠性，涂抹性，質(zhì)地，滋味}，權重集X={0.15，0.10，0.25，0.25，0.25}。評語集V={優(yōu)，良，中，差，極差}。第n個因素的為Rn={rn1，rn2，…，rnn}，U被認作為Rn的模糊子集，從因素n到該因素的結(jié)果Vn的隸屬度用rnn表示，同理可得到其余因素的R集。在得出R和X后，對其進行模糊數(shù)學變換:Y=X·R={e1，e2，e3，e4，e5}，分數(shù)矩陣由各等級區(qū)間的平均數(shù)構成，S={92.5，82，77，72，67}，計算可得出各個牛肝醬的最終得分W=Y·S。

表1 感官評價表Table 1 Sensory evaluation table

1.3 工藝優(yōu)化

1.3.1 單因素試驗設計

在牛肝醬加工過程中發(fā)現(xiàn)，清洗時間、打漿料液比對牛肝醬感官評分影響很大；不同品質(zhì)改良劑對牛肝醬的感官評分及黏度影響較大，因此本試驗分別考察牛肝清洗時間(1、1.5、2、2.5、3 h)、打漿料液比(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、3種品質(zhì)改良劑(雞油、植物油、大豆卵磷脂)(1%、2%、3%、4%、5%)對牛肝醬品質(zhì)的影響。

1.3.2 牛肝醬配方優(yōu)化

在前期單因素試驗的基礎上，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理，選取X1(大豆蛋白)、X2(雞油)、X3(卡拉膠添加量)為自變量，以牛肝醬Y1感官評分、Y2黏度為響應值設計3因素3水平響應面分析試驗，試驗因素及水平見表2。

表2 Box-Behnken試驗因素水平表Table 2 Box-Behnken test factor level table

1.4 營養(yǎng)成分及黏度測定方法

水分含量的測定：參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》；蛋白質(zhì)含量的測定：參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》；脂肪含量的測定：參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》。NDS-50數(shù)字式黏度計 測定牛肝醬的黏度。

1.5 揮發(fā)性風味物質(zhì)測定方法

揮發(fā)性風味物質(zhì)的測定參照馬騰臻等[15]方法并略作修改。取5 g牛肝醬置于含有10 g NaCl的15 mL香氣瓶中密封后，90 ℃水浴，頂空萃取30 min后，氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)檢測解吸5 min。

GC條件：OV1701色譜柱(50 m×0.2 mm，0.33 μm)；進樣口溫度220 ℃；升溫程序：初溫45 ℃保持5 min，以3 ℃/min升至180 ℃，保持5 min；載氣(He)流速0.8 mL/min；分流比20∶1。

MS條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度180 ℃；離子源溫度220 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z50～450。

1.6 脂肪酸測定方法

脂肪酸測定參照AVIS等[14]的方法并略作修改。準確稱取3.0 g牛肝醬，轉(zhuǎn)移至含有5 mL 14%的三氟化硼-甲醇溶液的50 mL圓底燒瓶中，經(jīng)90 ℃回流90 min，冰浴冷卻后，轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中。加入水和正己烷各9 mL，充分混合后，在常溫下以4 000 r/min離心10 min，收集正己烷相，再向離心管中加正己烷8 mL，重復上述步驟2次，將收集液合并。在40 ℃條件下減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干后，加入1 mL甲醇后，渦旋至全部溶解，經(jīng)0.22 μm有機濾膜過濾后，進GC-MS分析。

色譜(GC)條件：DB-23石英毛細管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃，升溫程序：初溫140 ℃，保持4 min，4 ℃min-1升溫至230 ℃，保持15 min；載氣(He)流速1 mLmin-1；進樣量：1 μL，分流比90∶1。

質(zhì)譜(MS)條件：電子轟擊離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，掃描范圍15～550 m/z，輔助溫度230 ℃。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPASS 8.5軟件進行數(shù)據(jù)方差分析；響應面試驗設計采用Design Expert 8.0進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 牛肝醬感官評分計算示例

以Box-Behnken設計中的1號牛肝醬為例，對其品質(zhì)進行評定，其結(jié)果如表3所示。Y=X·R=(0.15，0.10，0.20，0.25，0.30)。評定結(jié)果歸一化處理后，可以看出，20.70%的評價員認為是優(yōu)，33.30%的評價員認為是良，22.60%的評價者認為是中，12.22%的評價者認為差，4.5%的評價者認為是極差。因此1號牛肝醬的最終感官評分W=Y·S=(0.207，0.333，0.220，0.122，0.045)(92.5，82，77，72，67)=73.834

表3 Box-Behnken設計中1號牛肝醬感官評判結(jié)果Table 3 Box-Behnken No. 1 brovin liver paste sensory evaluation results

因素權重評分ⅠⅡⅢⅣⅤ色澤與氣味0.156(0.200)11(0.367)9(0.300)3(0.300)1(0.033)凝膠性0.19(0.300)8(0.267)9(0.300)3(0.300)1(0.033)涂抹型0.27(0.233)9(0.300)10(0.333)4(0.133)0(0.000)質(zhì)地0.256(0.200)11(0.367)7(0.233)5(0.167)2(0.067)滋味0.35(0.167)10(0.333)10(0.333)3(0.1)2(0.067)

2.2 牛肝醬制作條件優(yōu)化

2.2.1 加工工藝條件優(yōu)化

由圖1-A可知，隨清洗時間延長，牛肝醬感官評分逐漸增大，這可能由于牛肝中殘留的血被洗出，使牛肝醬顏色呈現(xiàn)亮白色，且牛肝醬的肝臭味降低；時間過長，牛肝表層組織松散，并且出現(xiàn)異味，降低牛肝醬的接受度，同時還會延長產(chǎn)品制作時間，故清洗時間為2 h最佳。在圖1-B中隨著料液比的增大，牛肝醬感官評分先增大后減小，當料液比較低時，牛肝醬呈水滴狀，難以涂抹，易擴散，當達到6∶1時，牛肝醬易涂抹且涂層均勻，繼續(xù)增大發(fā)現(xiàn)，涂層均勻，但涂抹困難。故料液比為6∶1最佳。

圖1 清洗時間(A)和料液比(B)對牛肝醬感官評分的影響Fig.1 Effect of cleaning time (A) and ratio of water (B) on bovine liver paste

2.2.2 品質(zhì)改良劑篩選

在圖2中，同一條件下，3種品質(zhì)改良劑(雞油、植物油、大豆卵磷脂)都不添加時牛肝醬濃稠程度較差，口感、風味較差，但隨著3種品質(zhì)改良劑添加量增加，感官評分均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，而黏度在3種改良劑達到3%時，均已超過20 Pa·s，已經(jīng)超過了最佳黏度范圍。

圖2 不同改良劑對牛肝醬品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different conditioners on the quality of bovine liver paste

植物油和大豆卵磷脂添加量在3%時，牛肝醬的風味一般，且有少量的水滲出。當雞油添加量在3%時，牛肝醬的感官品質(zhì)最好，且風味濃郁，這可能是雞油通過Maillard反應產(chǎn)生濃郁的香氣[16]，且口感、凝膠形態(tài)和涂抹性俱佳。

2.2.3 牛肝醬配方優(yōu)化

通過響應面法優(yōu)化牛肝醬配方。結(jié)合相關文獻[17-19]并對各因素進行單因素試驗，選擇大豆蛋白添加量、雞油添加量、卡拉膠添加量為自變量，以牛肝醬感官評分和黏度值為響應值，進行響應面優(yōu)化試驗。實驗方案與結(jié)果見表4。

表4 Box-Behnken試驗設計及其響應值Table 4 Box-Behnken design matrix and response valuesfor the yieldand purity of phycoerythrin from laver

運用Design-ExpertV8.0軟件得出感官評分和黏度與大豆蛋白添加量、雞油添加量和卡拉膠添加量之間的相互關系。試驗所得數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合后，獲得Y1(感官評分)與Y2(黏度)對自變量X1(大豆蛋白添加量)、X2(雞油添加量)和X3(卡拉膠添加量)的關系為：

(1)

(2)

Y1和Y2方程的有效性利用分析軟件進行進一步分析，結(jié)果見表5，表6。

表5 牛肝醬感官評分和黏度擬合多元二次方程模型的方差分析Table 5 Analysis of variance for each term in the fitted quadraticpolynomial models for phycoerythrin yield and purity

續(xù)表5

模型項目系數(shù)評估標準誤差方差和均方差F值p值X21Y1-5.9150.356147.315147.315275.686<0.000 1Y2-1.7580.14813.01313.013140.828<0.000 1X22Y1-9.1650.356353.673353.673661.865<0.000 1Y2-2.6330.14829.19029.190315.902<0.000 1X23Y1-9.4900.356379.200379.200709.639<0.000 1Y2-2.7830.14832.61132.611352.921<0.000 1

表6 多元回歸模型方差分析表Table 6 Analysis of variance (ANOVA) for the quadratic polynomial models

注：***表示差異極顯著，(p<0.01)。

2.2.4 最佳加工條件及驗證

運用Design-Expert V8.0軟件，得出牛肝醬制作最佳工藝條件。即大豆蛋白添加量(質(zhì)量分數(shù))為3.3%、雞油添加量(質(zhì)量分數(shù))為2.86%、卡拉膠添加量(質(zhì)量分數(shù))0.19%。在此條件下試驗所得牛肝醬的感官評分為91.89分，黏度為18.48 Pa·s。考慮到操作的可行性，最優(yōu)提取參數(shù)調(diào)整為大豆蛋白添加量(質(zhì)量分數(shù))為3.3%、雞油添加量(質(zhì)量分數(shù))為2.9%、卡拉膠添加量(質(zhì)量分數(shù))為0.2%。代入擬合方程，計算得出牛肝醬感官評分為90.63分，黏度為17.67 Pa·s。與理論值非常接近。

2.3 理化成分、揮發(fā)性風味物質(zhì)及脂肪酸含量

目前市售鵝肝醬蛋白含量約為12%，脂肪含量約為30%。本試驗所得牛肝醬蛋白質(zhì)含量比鵝肝醬高約40%，脂肪含量低約60%，這可能與2種產(chǎn)品加工過程中所添加的原料與配料有關。牛肝醬中蛋白質(zhì)含量高，脂肪含量低，是一種健康營養(yǎng)類食品。

牛肝醬在加工過程中受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)主要來自于蛋白質(zhì)、美拉德反應、脂質(zhì)氧化和硫胺素降解等，其主要產(chǎn)物為醛、酮、烴、酸、醇、羧酸、酯等揮發(fā)性香氣物質(zhì)[21]。由表8可知，牛肝醬中共有44種揮發(fā)性風味物質(zhì)被檢測，分別為醇類、醛類、烴類、酮類、酸類、酯類、芳香類、醚類。牛肝醬中酸類物質(zhì)占總揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量最高，達到36.99%，牛肝醬中風味含量最高的為辛酸，達到了11.64%。

表7 牛肝醬理化成分Table 7 Physical and chemical compositions of bovineliver paste

圖4 牛肝醬揮發(fā)性化合物總離子流圖Fig.4 Total ion flow diagram of volatile compoundsin bovine liver paste

表8 牛肝醬風味物質(zhì)成分Table 8 volatile flavor compounds of bovine liver paste

對于醇類揮發(fā)性物質(zhì)來說由于其閾值較高，總體上對風味貢獻不大，除非其濃度較高[22]。牛肝醬中檢測出的1-辛烯-3-醇相對含量較大，且閾值較低，對牛肝醬的風味有一定的影響。酯類化合物是由低級飽和脂肪酸和飽和脂肪醇形成的酯，可以賦予產(chǎn)品特殊香氣[23]。在牛肝醬中共檢測到8種酯類化合物，占總揮發(fā)性成分的15.31%。其中癸酸乙酯含量最高達到6.83%。

由表9可知，牛肝醬中共檢測出17種脂肪酸。其中飽和脂肪酸(SFA)有7種。15-甲基十五烷比例最大。單不飽和脂肪酸(MUPA)有3種，MUPA中油酸(C18∶1)含量最為豐富，研究表明，MUPA對于預防心血管疾病具有重要意義，特別是油酸，它具有降低人體膽固醇水平的效果，并對預防動脈粥樣硬化具有一定效果。多不飽和脂肪酸(PUFA)有7種，以亞油酸(LA)、α-亞麻酸(ALA)和花生四烯酸(AA)的含量較為豐富，分別達到了15.31%、2.51%和1.97%。

表9 牛肝醬脂肪酸組成Table 9 Fatty acid composition of bovine liver paste

3 結(jié)論

根據(jù)單因素試驗得，牛肝醬制作時的工藝條件為：料液比6∶1、清洗時間2 h、品質(zhì)改良劑選擇雞油。通過Box-Behnken響應面試驗設計得到了牛肝醬配料的大豆蛋白、雞油、卡拉膠最優(yōu)配比(質(zhì)量分數(shù))分別為：3.3%、2.9%、0.2%。此條件下，驗證實驗得牛肝醬感官評分為90.67分，黏度為17.67 Pa·s。通過驗證實驗所得實際值與模型預測值接近。所得牛肝醬是一種高蛋白低脂肪健康營養(yǎng)類食品；共檢測出44種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，其中以酸類物質(zhì)含量最高；脂肪酸共有17種，其中飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸含量豐富。