干制牛蹄筋的低壓漲發新工藝研究

董芝杰

（江蘇旅游職業學院，江蘇揚州225127）

牛蹄筋是牛腳掌部位的塊狀筋腱，新鮮牛蹄筋因不易運輸與儲存，通常將其脫水干制后保藏[1]。經干燥或脫水后的牛蹄筋，組織結構緊密，表面硬化，不符合食用的要求，需進行漲發加工[2]。目前，關于干制牛蹄筋的漲發方式有很多，較為常見的有油發[3]、水發[4-5]、堿發[6-7]、混合漲發等。相比其它漲發方式，水發更利于保留干制牛蹄筋中的營養成分[8]。

低壓技術因可有效保護原材料中的風味與營養物質而被廣泛運用于烹飪加工中，綜合現有文獻，有關干制牛蹄筋的低壓漲發工藝研究鮮有報道，更未見對其低壓漲發新工藝的優化。本試驗采用響應面分析法，研究壓力值、保壓時間、保壓溫度3 個主要因素對干制牛蹄筋漲發率的影響，以期為后續對干制牛蹄筋低壓漲發新工藝的深入研究提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干制牛蹄筋：廣州眾珍元貿易有限公司；濃硫酸（AR）、濃鹽酸（GR）、氫氧化鈉（AR）：中國恒利試劑廠；羥脯氨酸標準液（GR）：河北冀海生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Grant 低壓烹飪機：西班牙ICC 公司；YS24E 型壓力鍋：浙江蘇泊爾股份有限公司；BS210S（1/10000）電子分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；755S型紫外可見分光光度計：上海棱光技術有限公司；TG18G 臺式高速離心機：鹽城市凱特實驗儀器有限公司；ZDXS5 馬弗爐：深圳市中達電爐廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

洗凈干制牛蹄筋表面臟物，并剔除可見脂肪，晾干后稱重，于蒸餾水中浸泡24 h，瀝水待用。

1.3.2 低壓漲發

將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于低壓烹飪機中，并加入2 L 蒸餾水，通過控制壓力值、保壓時間、保壓溫度對蹄筋樣品進行低壓處理，待樣品完全膨脹飽滿軟糯時取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.3 高壓漲發

以高壓漲發牛蹄筋為比較組，其漲發方式具體如下，將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于高壓鍋中，在1.5 bar 壓力條件下漲發40 min 后取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.4 常壓漲發

以常壓漲發牛蹄筋為對照組，其漲發方式具體如下，將浸泡好的牛蹄筋真空包裝后置于蒸煮鍋中，中火燜煮70 min 后熄火取出，冷卻至室溫（20±2）℃，待用。

1.3.5 漲發率測定

分別稱取不同壓力處理條件下的牛蹄筋W1（g）置不同低壓環境中漲發，每隔一定時間撈出，待牛蹄筋兩頭垂下、軟糯時取出，用吸水紙吸干表面水分，稱重，記為W2（g）。

1.3.6 單因素試驗

試驗以牛蹄筋漲發率為考察指標，分別對壓力值、保壓時間、保壓溫度進行單因素試驗。在單因素的基礎上，根據Box-Benhnken 中心組合試驗設計原理[9]，設計三因素三水平的響應面試驗，利用響應面試驗結果，確定低壓環境下的最佳漲發條件。響應面試驗因素水平見表1。

表1 響應面試驗因素水平Table 1 Test surface level response factor

1.3.7 蛋白質含量的測定

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》采用凱式定氮法進行牛蹄筋中蛋白質含量的測定。

1.3.8 脂肪含量的測定

參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》采用酸水解法進行牛蹄筋中粗脂肪含量的測定。

1.3.9 水分含量的測定

參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》采用直接干燥法進行牛蹄筋中水分含量的測定。

1.3.10 膠原蛋白含量的測定

蹄筋中膠原蛋白含量的測定按照ChangHaijun 等[10]的方法進行。樣品經過消化后，消化液中羥脯氨酸含量測定按照GB 9695.23-2008《肉與肉制品中羥脯氨酸含量測定》進行。將測得的羥脯氨酸含量乘系數7.25換算為膠原蛋白含量。

1.3.11 鈣含量的測定

參照GB 5009.92-2016《食品安全國家標準食品中鈣的測定》采用乙二胺四乙酸滴定法進行牛蹄筋中鈣含量的測定。

1.3.12 感官評價

本試驗邀請相關專業人員組成10 人感官評定小組，采用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）確定評價指標的權重。品評環境模擬正常消費環境，無異味、無噪音、清靜。品評人員出入方便，并與制備區有明顯間隔，不受制備區樣品氣味的影響。室溫21 ℃～25 ℃，相對濕度為55%～65%，通氣性良好。品評人員為已經過食品感官培訓后的人員，其中男女各半，每次品評10 人參加，品評3 次。評價過程代碼由電腦隨機編碼。樣品采用圓形擺放，準備紙巾及飲用水，更換不同樣品時，品評間隙必須清漱口腔。每人每次分別從牛蹄筋的色澤、硬度、彈性、咀嚼性、風味等5 個方面對牛蹄筋進行感官評定[11-13]。具體評分標準如2 所示。

表2 漲發牛蹄筋感官評分標準Table 2 Sensory evaluation criteria of swelling beef tendon

1.4 數據處理

所有數據用平均值±標準差表示。采用Design-Expert 8.0.5 軟件進行響應面分析，采用SPSS 16.0 軟件對結果數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 壓力值對干制牛蹄筋漲發率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設備中，設定壓力值分別為 0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 bar，在 85 ℃條件下漲發90 min，比較不同壓力值下干制牛蹄筋的漲發率見圖1。

由圖1 可知，不同壓力對牛蹄筋的漲發率有較大影響。隨著壓力的增加，牛蹄筋的漲發率呈先增大后減小趨勢。在0.2 bar 到0.5 bar 范圍內，牛蹄筋的漲發率不斷增大。在0.5 bar 到0.7 bar 范圍內，牛蹄筋的漲發率隨著壓力的增大而減小，可能是在此壓力范圍內蛋白質的吸水膨脹性有所減弱導致。在壓力值為0.5 bar時，牛蹄筋的漲發率達最大值354%。因此，壓力值選擇0.5 bar 為宜。

圖1 壓力值對干制牛蹄筋漲發率的影響Fig.1 Effect of pressure on rising incidence of dried beef tendon

2.1.2 保壓時間對干制牛蹄筋漲發率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設備中，設定壓力值為 0.6 bar，在 85 ℃條件下分別漲發 60、70、80、90、100、110 min，比較不同保壓時間下干制牛蹄筋的漲發率見圖2。

圖2 保壓時間對干制牛蹄筋漲發率的影響Fig.2 Holding pressure time on rising incidence of dried beef tendon

由圖2 可知，在60 min 到100 min 內，隨著保壓時間的延長，牛蹄筋的漲發率也隨之增大。保壓時間超過100 min，蛋白質吸水膨脹能力下降，牛蹄筋的漲發率也有所減小。不同保壓時間下牛蹄筋漲發率有顯著差異（P<0.05），表明保壓時間對牛蹄筋漲發率有顯著影響。當保壓時間為100 min 時，牛蹄筋漲發率達最大值336%。因此，保壓時間以選擇100 min 為宜。

2.1.3 保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率的影響

將處理好的牛蹄筋置于低壓設備中，設定壓力值為 0.6 bar，分別在 65、70、75、80、85、90 ℃條件下漲發90 min，比較不同保壓溫度下干制牛蹄筋的漲發率見圖3。

圖3 保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率的影響Fig.3 Holding pressure temperature on rising incidence of dried beef tendons

由圖3 可知，隨著保壓溫度的升高，牛蹄筋的漲發率呈先增大后緩慢減小的趨勢。在保壓溫度為65 ℃到80 ℃范圍內，牛蹄筋的漲發率隨保壓溫度的升高而增大。超過80 ℃后，蛋白質的膨脹吸水能力有所下降，導致漲發率緩慢減小。在保壓溫度為80 ℃時，牛蹄筋的漲發率達最大值327%。因此，保壓溫度選擇80 ℃為宜。

2.2 響應面優化模型的建立與顯著性分析

綜合單因素試驗結果，采用Design-Expert 8.0.5軟件進行試驗設計，見表3。并對試驗結果進行回歸分析，見表4。得到以漲發率（Y）為響應值，自變量為壓力（X1）、保壓時間（X2）、保壓溫度（X3）的多元二次回歸方程：

表3 響應面試驗設計結果Table 3 Response surface results

表4 試驗結果的回歸分析Table 4 Regression analysis of test results

由表4 可知，回歸模型的P<0.000 1，具有高度的顯著相關性，且方程失擬項不顯著（P>0.05），相關系數R2=0.979 7，表明該模型具有極顯著的統計學意義，且與實際情況擬合較好，試驗誤差小，能較好地反映牛蹄筋漲發率與各個因素之間的關系。此外，設定的3個單因素對牛蹄筋的漲發率均有極顯著影響（P<0.01）。同時，保壓時間與保壓溫度的交互作用對試驗結果有顯著影響（P<0.05）。所有的因素二次項均為極顯著統計水平，進一步表明設定的3 個因素對牛蹄筋的漲發率具有重要的曲面影響。各因素對漲發率的影響主次順序為X1（壓力值）>X2（保壓時間）>X3（保壓溫度）。

2.3 顯著交互作用項分析

壓力值和保壓時間對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面曲線見圖4。

圖4 壓力值和保壓時間對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面圖Fig.4 Response surface plot of dwell pressure and dwell time of dried beef tendons

壓力值和保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面曲線見圖5。

圖5 壓力值和保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面圖Fig.5 Response surface plot of dwell pressure and temperature of dried beef tendons

保壓時間和保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面曲線見圖6。

圖6 保壓時間和保壓溫度對干制牛蹄筋漲發率影響的響應面圖Fig.6 Response surface plot of dwell time and temperature of dried beef tendons

圖4 反映壓力值和保壓時間對牛蹄筋漲發率影響，當保壓溫度為85 ℃，保壓時間不變時，隨著壓力值的增加，牛蹄筋漲發率呈增大后減小趨勢。壓力不變時，隨著保壓時間的延長，牛蹄筋漲發率同樣呈先增大后減小趨勢，與單因素結果相符。圖5 反映壓力值和保壓溫度對牛蹄筋漲發率影響，由兩者的交互作用可知，當保壓時間為90 min，保壓溫度不變時，隨著壓力值的增加，牛蹄筋的漲發率呈先增大后減小趨勢。壓力不變時，隨著保壓溫度的升高，牛蹄筋漲發率呈先增大后減小趨勢。圖6 反映保壓時間和保壓溫度對牛蹄筋漲發率影響，當壓力值為0.6 bar，保壓溫度不變時，隨著保壓時間的延長，牛蹄筋漲發率呈先增大后減小趨勢。保壓時間不變時，隨著保壓溫度的增加，牛蹄筋漲發率呈先增大后減小趨勢，變化幅度較為緩和。回歸模型分析顯示保壓時間和保壓溫度的交互作用對牛蹄筋漲發率影響顯著（P<0.05），表明二者交互作用較明顯，也與響應曲面坡度較大相符。

2.4 驗證性試驗

為了檢驗響應面法優化結果的可行性，采用得到的最佳工藝條件進行牛蹄筋低壓漲發的驗證性試驗，同時考慮實際操作過程中的便利，將最優條件調整為：壓力值0.5 bar，保壓時間103 min，保壓溫度82 ℃，在此條件下進行3 次平行試驗，得到牛蹄筋的漲發率為385.34%，與模型預測理論值386.90%僅相差1.56%。

2.5 低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋品質指標的影響

2.5.1 低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋營養成分的影響

低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋感官品質的影響見表5。

表5 低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋主要營養成分的影響Table 5 Effects of low pressure and high pressure swell on the main nutrients of beef tendon

以常壓漲發（1.0 bar，70 min）為對照，經高壓漲發（1.5 bar，40 min）、低壓漲發（0.5 bar，103 min）后的干制牛蹄筋中主要營養成分的變化如表5 所示。高壓漲發的牛蹄筋粗蛋白含量最低7.02%，顯著低于低壓漲發組（P<0.05），可能因為在高壓環境下漲發，一定程度上促進了牛蹄筋粗蛋白中的水溶性部位的溶解。高壓漲發的牛蹄筋脂肪也較低壓漲發損失較多，兩者差異顯著（P<0.05）。低壓漲發組的牛蹄筋水分含量最高70.48%，主要由于低壓環境會造成牛蹄筋細胞內部空氣膨脹，氣壓恢復后，壓力差使得牛蹄筋細胞內部空氣收縮的同時會吸收更多的水分所致。膠原蛋白含量的高低是衡量牛蹄筋營養價值的重要指標之一[14]，低壓漲發的牛蹄筋膠原蛋白含量最高13.07%，進一步顯示低壓環境更利于對牛蹄筋中膠原蛋白的保護。不同漲發壓力對牛蹄筋中的鈣含量并無顯著影響（P>0.05），主要因為牛蹄筋中的鈣以堿性生物鈣的形式存在，在中性、堿性環境下較為穩定。

2.5.2 低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋感官品質的影響

低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋感官品質的影響見圖7。

圖7 低壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋感官品質的影響Fig.7 Effects of low pressure and high pressure swell on sensory quality of beef tendon

由圖7 可知，不同漲發方式對牛蹄筋的感官品質有顯著影響（P<0.05），低壓漲發的牛蹄筋表現出更好的色澤、風味及質構特性，感官評分高達85.16。相比常壓漲發，高壓漲發牛蹄筋也表現出較好的感官品質，且與低壓漲發無顯著差異（P>0.05）。

3 結論

本研究結合低壓烹飪技術，應用響應面法得出低壓漲發牛蹄筋的最佳工藝條件：壓力值（X1）為0.5 bar，保壓時間（X2）為 103 min，保壓溫度（X3）為 82 ℃，漲發率（Y）高達386.90%。同時在最佳低壓漲發工藝條件下，比較了傳統常壓漲發與高壓漲發對牛蹄筋營養成分與感官品質的影響，結果顯示利用低壓技術對干制牛蹄筋進行漲發處理可有效避免高溫溶脹帶來的諸多弊端，低壓漲發對牛蹄筋的營養成分與感官品質均具有良好的保護作用，也進一步表明采用響應面分析法優化得到的工藝參數準確可靠，實用性較強。