響應(yīng)面法優(yōu)化即食鴿胗制備工藝

李玉坤，陳海光* ，劉巧瑜，趙文紅，李湘鑾，陳艷欣，吳俊師

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣州 510225;2.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程創(chuàng)新研究院，廣州 510225)

20世紀(jì)80年代，我國肉鴿養(yǎng)殖最先起始于廣東省，之后不斷發(fā)展到全國各地。近年來，肉鴿的規(guī)模化養(yǎng)殖已得到快速發(fā)展，成為畜牧業(yè)中一個獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。數(shù)據(jù)顯示，2019年全國存欄產(chǎn)鴿約5000多萬對，年出欄乳鴿6億多羽，且有逐年增長的趨勢，這也帶動了肉鴿加工制品的發(fā)展。然而隨著鴿肉食用需求量日益加大，肉鴿開始養(yǎng)殖及宰割的工廠化，其鴿胗多被直接從鴿體內(nèi)摘除進(jìn)行粗加工或集中轉(zhuǎn)賣處理[1-3]。此情況會使肉鴿的附加值大大縮減，鴿胗的營養(yǎng)價值也就無法被充分利用[4]。

鴿胗，俗稱鴿腎，又叫鴿菌子，是一種食材，其體形小、質(zhì)脆嫩，味甘、性平、無毒，含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、鐵，用于膳食中有益胃、清神之功效[5-6]。一鴿一胗，鴿胗雖然質(zhì)脆，但存在體積小、加工少等問題，并不像雞爪、鴨脖那樣被大眾所熟知、食用[7]。關(guān)于鴿胗煮制加工的科學(xué)研究相對較少，工廠化加工生產(chǎn)基本為零[8-9]。因此，本實驗是在參考雞胗、鴨胗等烹飪傳統(tǒng)特色的條件下[10-11]，對傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行改良，結(jié)合“速食時代”下人們追求方便即食、均衡營養(yǎng)的休閑食品需求發(fā)展，從而改善即食鴿胗的綜合品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鴿胗：廣州良田鴿業(yè)有限公司；電子秤：上海先悅機(jī)電有限公司；真空包裝機(jī)：昌萬隆包裝機(jī)電有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器：上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 實驗方法

鴿胗的腌制主要用鹽水浸泡法。腌制是肉制品加工過程中一個重要的工藝環(huán)節(jié)，腌制可以抑制微生物的生長，防止肉的腐敗，并賦予肉制品良好的色澤[12]。通過腌制還可以改善肉制品的風(fēng)味，使產(chǎn)品產(chǎn)生獨(dú)特的風(fēng)味[13-14]。

1.2.1 即食鴿胗的工藝流程

鴿胗→預(yù)處理→去腥→腌制→烘干→包裝→滅菌成熟→冷藏保存。

1.2.2 操作要點(diǎn)

原料的選擇和預(yù)處理：選擇原料的外觀和相關(guān)的衛(wèi)生指標(biāo)必須符合要求的鴿胗[15]，清洗、晾干、包裝、冷凍，備用。

去腥：鴿胗屬于內(nèi)臟，具有腥膻味。采用室溫下3%姜鹽水法浸泡去腥30 min。

腌制和烘干：取鴿胗100 g，用300 mL腌制鹽水浸沒鴿胗，蓋上保鮮膜，在0～4 ℃條件下腌制。腌制后，將鴿胗逐個攤開呈鈴鐺式懸掛，在電熱鼓風(fēng)烘箱中進(jìn)行烘干。

滅菌成熟：在100～121 ℃，20～40 min等條件下高壓滅菌，旨在滅菌時達(dá)到熟制效果，避免二次加熱，軟化鴿胗。

1.2.3 單因素實驗

依據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，選擇腌制濃度、腌制時間、烘干溫度、烘干時間、滅菌保溫溫度、滅菌保溫時間設(shè)計單因素實驗，并且重復(fù)3次。

單因素實驗初始條件：腌制濃度2%、腌制時間6 h、烘干溫度60 ℃、烘干時間3 h、滅菌保溫溫度120 ℃、滅菌保溫時間20 min，在此基礎(chǔ)上依次變換下列各因素水平：腌制濃度(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)；腌制時間(2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 h)；烘干溫度(40.0，50.0，60.0，70.0，80.0 ℃)；烘干時間(1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 h)；滅菌保溫溫度(100.0，110.0，121.0 ℃)；滅菌保溫時間(20.0，30.0，40.0 min)。

1.3 即食休閑鴿胗的感官評價方法

選10名感官評定人員,對即食鴿胗產(chǎn)品的外觀、氣味、質(zhì)構(gòu)、口感、滋味進(jìn)行綜合評分，滿分為100分，相關(guān)評定標(biāo)準(zhǔn)見表1，最后取其平均值并記錄數(shù)據(jù)。感官評價細(xì)則見表1。

表1 感官評價細(xì)則Table 1 The sensory evaluation standard

1.4 即食鴿胗加工工藝優(yōu)化及響應(yīng)面實驗設(shè)計

在單因素實驗的基礎(chǔ)上選取腌制濃度(A)、烘干溫度(B)和烘干時間(C)三因素三水平進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計因素水平，見表2。

表2 響應(yīng)面實驗設(shè)計因素與水平Table 2 The factors and levels of response surface experiment design

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件得出實驗數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，用SPSS軟件處理得到顯著性差異分析，選取Design-Expert 8.0.7軟件設(shè)計和處理響應(yīng)面分析實驗數(shù)據(jù)[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 即食鴿胗腌制條件的確定

2.1.1 腌制濃度的確定

采用濕腌法腌制，鹽水的濃度分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%(W/W)，實驗結(jié)果見表3。

表3 腌制濃度對即食鴿胗感官評價的影響Table 3 Effect of curing concentration on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表3可知，當(dāng)鹽水濃度為2.0%時，各項指標(biāo)分?jǐn)?shù)均達(dá)到最高值；超過2.0%時，分值會降低，細(xì)胞處于飽和狀態(tài)，鹽水不會繼續(xù)進(jìn)入鴿胗內(nèi)，而濃度過高會使鴿胗過分入味，從而整個鴿胗會過咸，蓋住了鴿胗原有的特殊風(fēng)味。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)[17-18]，鹽攝入量過高會損害人體機(jī)能，國家大健康趨勢也向大眾推廣普及低鹽食品。因此，聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，確定即食鴿胗的最佳腌制濃度為2.0%。

2.1.2 腌制時間的確定

選擇腌制時間為2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 h，研究腌制時間對即食鴿胗的影響，見表4。

表4 腌制時間對即食鴿胗感官評價的影響Table 4 Effect of curing time on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表4可知，當(dāng)腌制時間為6 h時，即食鴿胗的感官評價總分值最高，品質(zhì)最佳。隨著腌制時間的增長，腌制時漂淡部分肉色，鴿胗外觀呈健康生肉色，但熟制后并無較明顯區(qū)別，均為淺褐色。而氣味分值也隨著腌制時間的增加而逐漸增大，鹽水會致使鴿胗內(nèi)的血水浸出，腥味物質(zhì)會被浸出，使消費(fèi)者較愿意接受，再聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，即食鴿胗的最佳腌制時間選擇6.0 h。

2.2 即食鴿胗烘干條件的確定

2.2.1 烘干溫度的確定

選取烘干溫度為40.0，50.0，60.0，70.0，80.0 ℃，研究烘干溫度對即食鴿胗的影響，見表5。

表5 烘干溫度對即食鴿胗感官評價的影響Table 5 Effect of drying temperature on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表5可知，當(dāng)烘干溫度為60.0 ℃時，即食鴿胗的感官評價總分值最高，品質(zhì)最佳。溫度過高容易使鴿胗水分過度蒸發(fā)，大量油脂滲出，表皮焦黑變脆，影響外觀和口感。隨著溫度升高，鴿胗外觀從灰白色變?yōu)闇\褐色再變?yōu)楹稚詈蟪霈F(xiàn)焦黑色，且氣味會從略有腥味到醇正協(xié)調(diào)，最后出現(xiàn)焦味，蓋住了鴿胗的特有風(fēng)味，致使整個感官評分波動十分明顯。因此，聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，即食鴿胗的最佳烘干溫度為60.0 ℃。

2.2.2 烘干時間的確定

選取烘干時間為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 h，研究烘干時間對即食鴿胗的影響，見表6。

表6 烘干時間對即食鴿胗感官評價的影響Table 6 Effect of drying time on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表6可知，當(dāng)烘干時間為3.0 h時，即食鴿胗的感官評價總分值最高，品質(zhì)最佳。當(dāng)烘干溫度一定時，時間過短，鴿胗殘留水分過多，會影響保存；時間過長會失水過多，口感、滋味略差。因此，聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，即食鴿胗的最佳烘干時間為3.0 h。

2.3 即食鴿胗滅菌條件的確定

滅菌[19-20]是為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和延長保質(zhì)期，但同時也不能忽略滅菌條件對產(chǎn)品綜合感官的影響。在殺菌的同時實現(xiàn)肉質(zhì)的熟制，使肉質(zhì)富有嚼勁，避免了焯水或煮制等其他加工工藝使肉質(zhì)松軟。

2.3.1 滅菌保溫溫度的確定

選取滅菌保溫溫度為100.0，110.0，121.0 ℃，研究滅菌保溫溫度對即食鴿胗的影響，見表7。

表7 滅菌保溫溫度對即食鴿胗感官評價的影響Table 7 Effect of sterilization temperature on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表7可知，當(dāng)滅菌保溫溫度為121.0 ℃時，即食鴿胗的感官評價總分值最高，品質(zhì)最佳。隨著保溫溫度的升高，質(zhì)構(gòu)、口感、總分的分值逐漸遞增，質(zhì)構(gòu)變化從松軟到緊實，口感變化從無回彈性到Q彈爽口。主要是因為高壓殺菌時，肉質(zhì)迅速鎖住水分，保持緊實的狀態(tài)，促使口感更好。殺菌溫度過低，則導(dǎo)致殺菌不徹底，對后續(xù)保存也有重要的影響。因此，聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，確定即食鴿胗的最佳滅菌保溫溫度為121.0 ℃。

2.3.2 滅菌保溫時間的確定

選取滅菌保溫時間為20，30，40 min，研究滅菌保溫時間對即食鴿胗的影響，見表8。

表8 滅菌保溫時間對即食鴿胗感官評價的影響Table 8 Effect of sterilization time on sensory evaluation of instant pigeon gizzard

由表8可知，當(dāng)滅菌保溫時間為20.0 min時，即食鴿胗的感官評價總分值最高，品質(zhì)最佳。隨著保溫時間的延長，質(zhì)構(gòu)、口感、總分的分值逐漸降低，質(zhì)構(gòu)變化從緊實到松軟，口感變化從Q彈爽口到無回彈性。主要是因為高壓殺菌時，保溫越久，鴿胗被泡的時間越長；再者從成熟之后取出放涼的時間隨之延長，導(dǎo)致二次泡軟，最終失去鴿胗本身的脆嫩性。因此，聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)，綜合大眾接受度、經(jīng)濟(jì)成本、可操作性等因素考慮，即食鴿胗的最佳滅菌保溫時間為20 min。

2.4 響應(yīng)面設(shè)計實驗結(jié)果

2.4.1 回歸模型的建立及顯著性檢驗

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，選取腌制濃度(A)、烘干溫度(B)和烘干時間(C)三因素三水平設(shè)計Box-Benhnken中心組合實驗。根據(jù)響應(yīng)面設(shè)計進(jìn)行了17組實驗，分析方案與結(jié)果見表9。

表9 Box-Behnken設(shè)計方案及響應(yīng)值結(jié)果Table 9 Box-Behnken design scheme and response value results

續(xù) 表

利用Design-Expert 8.0.7軟件對表9中實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，分析獲得以即食鴿胗制品的感官評價總分為響應(yīng)值的回歸方程：

Y=+87.60+2.75A+7.25B+2.75C+0.50AB-2.50AC-1.00BC-6.05A2-8.05B2-9.55C2。

表10 即食鴿胗工藝參數(shù)回歸模型方差分析和顯著性檢驗結(jié)果Table 10 Analysis of variance and significance test results of regression model for processing parameters of instant pigeon gizzard

由表10可知，分析判斷影響即食鴿胗感官品質(zhì)的因素從高到低的次序為：烘干溫度(B)>烘干時間(C)>腌制濃度(A)。

2.4.2 各因素交互作用分析

圖1 腌制濃度(A)和烘干時間(C)交互作用的響應(yīng)面圖及等高線圖Fig.1 Response surface and contour map of interaction between curing concentration (A)and drying time (C)

圖2 腌制濃度(A)和烘干溫度(B)交互作用的響應(yīng)面圖及等高線圖Fig.2 Response surface and contour map of interaction between curing concentration (A)and drying temperature (B)

圖3 烘干溫度(B)和烘干時間(C)交互作用的響應(yīng)面圖及等高線圖Fig.3 Response surface and contour map of interaction between drying temperature (B)and drying time (C)

由圖1～圖3可知，腌制濃度和烘干時間的交互作用十分顯著，腌制濃度和烘干溫度的交互作用略顯著而烘干溫度和烘干時間的交互作用較顯著，因此腌制濃度、烘干溫度和烘干時間對即食鴿胗感官品質(zhì)的影響不是簡單的線性關(guān)系，具有交互作用。

通過Design-Expert 8.0.7軟件分析得到，在實驗的因素水平范圍內(nèi)預(yù)測即食鴿胗加工工藝的最佳條件為：腌制濃度2.11%、烘干溫度64.51 ℃、烘干時間3.09 h，在此條件下即食鴿胗感官總分可達(dá)89.7分。考慮實驗操作的可控性和便利性，將工藝參數(shù)的最佳條件修正為：腌制濃度2.1%、烘干溫度64.5 ℃、烘干時間3.0 h。在此條件下進(jìn)行3次驗證性實驗，測得的鴿胗感官總分的均值為88.5分，與理論預(yù)測值89.7分的相對誤差很小，證明此模型對即食鴿胗加工實際情況進(jìn)行了較真實的擬合，回歸方程對即食鴿胗感官總分進(jìn)行的分析和預(yù)測均非常可靠。此條件所加工得到的即食鴿胗咸淡適宜、口感脆嫩、鮮香、有韌性，是人們追求的一種優(yōu)質(zhì)休閑產(chǎn)品。

3 結(jié)論與展望

單因素實驗結(jié)果表明，腌制濃度、腌制時間、烘干溫度、烘干時間、滅菌保溫溫度、滅菌保溫時間6個因素中，除腌制時間、滅菌溫度和滅菌時間對即食鴿胗外觀、氣味有顯著影響外，其余3個因素只對即食鴿胗個別感官項目有顯著影響。即食鴿胗的最佳加工條件為：腌制濃度2.0%、腌制時間6.0 h、烘干溫度60.0 ℃、烘干時間3.0 h、滅菌保溫溫度121.0 ℃、滅菌保溫時間20.0 min。

響應(yīng)面分析結(jié)果表明，影響即食鴿胗產(chǎn)品質(zhì)量的主次因素為烘干溫度(B)>烘干時間(C)>腌制濃度(A)。且即食鴿胗最優(yōu)加工條件為：腌制濃度2.1%、烘干溫度64.5 ℃、烘干時間3.0 h；此時鴿胗感官評價總分為88.5分，產(chǎn)品咸淡適宜、口感脆嫩、鮮香、有韌性。

本研究重點(diǎn)對即食鴿胗的加工條件進(jìn)行探究，通過工藝改良，探索出即食鴿胗的最佳加工條件，從而實現(xiàn)研制大眾喜歡的即食鴿胗休閑產(chǎn)品的創(chuàng)想，也為即食鴿胗休閑產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)做了技術(shù)鋪墊。