基于模糊數學和正交試驗法優化醬牛肉鹵制工藝

劉會彩,謝鳳艷,李東方

(1.許昌電氣職業學院,河南 許昌 461002;2.安陽學院,河南 安陽 455099)

我國作為肉類產品生產大國,每年肉類的生產量約占全世界的30%[1-2],我國的牛肉產量正逐年遞增[3-4],牛肉是僅次于豬肉和禽肉的第三大類肉制品,在我國的肉類產品市場中占據著重要地位[5]。醬牛肉是醬肉類的典型代表,富含營養物質,具有滋養脾胃和補中益氣等多種功效[6-7]。

國外的畜牧業發達,已經形成了較標準和規范的加工體系[8]。醬牛肉是我國傳統的肉類產品[9]。醬牛肉獨特的加工工藝(腌制和鹵制),賦予了其獨特的風味[10],使其區別于其他肉類產品。傳統的醬牛肉加工工藝需要大量的鹵制液,蒸煮時損失也較多,且出品率低,原料和調味品都易損失[11-12]。隨著現代食品科學的發展和進步,急需成熟穩定的醬牛肉加工工藝,以提高醬牛肉中的原料和調味品利用率[13]。

本研究基于此,采用單因素試驗、模糊數學和正交試驗對醬牛肉加工工藝進行研究,旨在獲得成熟高效的醬牛肉加工工藝。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

冷凍牛腱子肉、低鈉鹽、蝦殼、大筒骨、生姜、酒、辣椒、醬油、復合磷酸鹽、大豆分離蛋白、八角、茴香、桂皮、陳皮、甘草、山楂和月桂。

1.2 試驗儀器

攪拌器、電子天平、干燥箱、冰箱、絞肉機、培養箱、色差儀、分析儀和酸度計。

1.3 工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

原料的選擇→原料的預處理→牛肉的腌制→預煮→煮制→鹵制。

1.3.2 操作要點[13—15]

1.3.2.1 原料的選擇

選擇牛筋少的牛腱子肉,有利于感官評分的測定。

1.3.2.2 原料的預處理

將冷凍的牛腱子肉放于4 ℃的冰箱中,去除牛腱子肉上的雜質和筋膜,將血水清理干凈。

1.3.2.3 腌制

將食鹽和一些其他食品改良劑添加到牛腱子肉中,加入少量的復合磷酸鹽、大豆分離蛋白、迷迭香、茶多酚和維生素C等充分攪拌混勻,再加入醬油、花椒、辣椒、味精和白酒等一系列調味料,攪拌均勻后于4 ℃冰箱中腌制10 h。

1.3.2.4 預煮

將腌好的牛肉放入清水中,完全浸沒牛肉,煮10 min,將牛肉中多余的血水去除后將牛肉撈出,冷卻至室溫。

1.3.2.5 煮制

加入提前制作好的調味湯,將黃豆醬倒入湯中,待黃豆醬完全溶解后,將鹵牛肉放入鍋中,加入鹵料用大火煮制,再加入味精、食鹽、白糖和辣椒面,煮制后將其放入室溫中冷卻至20 ℃。

1.3.2.6 鹵制

待鹵制牛肉的湯自然冷卻至室溫后,再將牛肉放于鹵湯中煮沸,之后冷卻至室溫,最后獲得風味醇厚的鹵制牛肉。

1.4 試驗方法

1.4.1 單因素試驗

設計5個影響因素:迷迭香添加量、茶多酚添加量、維生素C添加量、復合磷酸鹽添加量和大豆分離蛋白添加量,單因素變量設計見表1。

表1 醬牛肉加工工藝設計

1.4.2 模糊數學矩陣建立

1.4.2.1 正交試驗水平設計

以單因素試驗結果為依據,以迷迭香添加量、茶多酚添加量、維生素C添加量和復合磷酸鹽添加量為變量因子,以醬牛肉模糊數學感官評分為指標,進行四因素三水平的正交試驗,對醬牛肉加工工藝進行優化。正交試驗水平設計見表2。

表2 正交試驗設計

1.4.2.2 因素集的設定

評價因素是指影響醬牛肉感官評分的因素集合,設因素集合為B=(B1,B2,B3,B4),4個影響因素B1,B2,B3和B4分別代表醬牛肉的硬度、黏性、咀嚼性和彈性。

感官評分根據模糊數學中的評語集進行,挑選10名(5男5女)專業人員進行評定,對醬牛肉的硬度、黏性、咀嚼性和彈性進行評價,每個評價指標的權重(X=25%)均相等,其感官評價標準見表3。

1.4.2.3 模糊矩陣及感官評分建立

由10名感官評價人員對各組產品進行感官評分,將每個因素獲得的等級次數除以總人數10,獲得每個產品的模糊矩陣A,每個矩陣中的An乘以權重,獲得每個小組的得分,即Y=B×An,得出各個模糊矩陣感官綜合得分,從而確定醬牛肉的最佳加工工藝。

2 結果和討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 迷迭香添加量對醬牛肉感官評分的影響

由圖1可知,隨著迷迭香添加量的逐漸增加,醬牛肉的感官評分先升高后降低,此外,隨著處理時間的增加,醬牛肉的感官評分也呈現升高的趨勢。當迷迭香添加量為0.8%、處理時間為36 h時,醬牛肉的感官評分為88分;當迷迭香添加量小于0.8%時,醬牛肉的感官評分隨著迷迭香添加量的增加而逐漸升高。當迷迭香添加量大于0.8%時,醬牛肉的感官評分呈現下降的趨勢。隨著處理時間的增加,醬牛肉的感官評分也逐漸升高。

圖1 迷迭香添加量對醬牛肉感官評分的影響

2.1.2 茶多酚添加量對醬牛肉感官評分的影響

由圖2可知,茶多酚的添加量對醬牛肉的感官評分存在影響,隨著茶多酚添加量的增加,醬牛肉的感官評分呈現先升高后降低的趨勢。當茶多酚添加量為0.7%、處理時間為48 h時,醬牛肉的感官評分最高,為91分。當茶多酚添加量小于0.7%時,醬牛肉的感官評分隨茶多酚添加量的增加而逐漸升高。當茶多酚添加量大于0.7%時,醬牛肉的感官評分隨茶多酚添加量的增加而逐漸降低。而隨著處理時間的增加,醬牛肉的感官評分呈現先升高后逐漸保持穩定的趨勢。

2.1.3 維生素C添加量對醬牛肉感官評分的影響

由圖3可知,隨著維生素C添加量的逐漸增加,醬牛肉的感官評分呈現先升高后降低的趨勢,當維生素C添加量小于0.7%時,醬牛肉的感官評分隨著維生素C添加量的增加而逐漸升高。當維生素C添加量大于0.7%時,醬牛肉的感官評分隨著維生素C添加量的增加而呈現下降的趨勢,隨著處理時間逐漸增加,醬牛肉的感官評分逐漸升高。

圖3 維生素C添加量對醬牛肉感官評分的影響

2.1.4 復合磷酸鹽添加量對醬牛肉感官評分的影響

在腌制醬牛肉的過程中,醬牛肉的嫩度與持水能力的高低對醬牛肉的感官評分存在很重要的影響。在腌制過程中,一定量的復合磷酸鹽能夠改善醬牛肉的嫩度,使醬牛肉的感官評分升高。

由圖4可知,復合磷酸鹽添加量在0.1%～0.5%范圍內,隨著復合磷酸鹽添加量的增加,醬牛肉的感官評分變化呈現先升高后降低的趨勢。當復合磷酸鹽添加量小于0.2%時,醬牛肉的感官評分呈現升高的趨勢。隨著復合磷酸鹽的持續增加,醬牛肉的感官評分呈現下降的趨勢。這是由于當醬牛肉中的水分含量達到一定范圍值時,醬牛肉的含水量增加得越來越慢,從而影響了醬牛肉的品質。

圖4 復合磷酸鹽添加量對醬牛肉感官評分的影響

2.1.5 大豆分離蛋白添加量對醬牛肉感官評分的影響

在醬牛肉制作過程中,為了提高醬牛肉的出品率,常常使用一些植物蛋白和多糖來替代脂肪,從而獲得較高的感官評分,在醬牛肉中添加大豆分離蛋白,能夠吸收醬牛肉中多余的脂肪,同時能減少鹵牛肉中脂肪的流失。當大豆分離蛋白添加量小于0.4%時,醬牛肉的感官評分隨著大豆分離蛋白添加量的增加而逐漸升高;當大豆分離蛋白添加量為0.2%～0.6%時,醬牛肉的感官評分基本保持穩定;當大豆分離蛋白添加量大于0.6%時,醬牛肉的感官評分呈現逐漸下降的趨勢。所以醬牛肉最佳的大豆分離蛋白添加量取值范圍為0.2%～0.6%。

2.2 模糊數學感官評定及模糊矩陣建立

根據單因素試驗,設計四水平三因素正交表,選擇10名感官評分人員對醬牛肉的硬度、黏性、咀嚼性和彈性進行感官評定,模糊數學感官評價表見表4。

表4 模糊數學感官評價結果

將表4中各個影響因素的感官評分結果除以總人數,獲得模糊矩陣:

由表5可知醬牛肉在硬度、黏性、咀嚼度和彈性4個方面的感官評價結果,將感官評定的優、良、中、差分別定為90,80,60,40分,從而計算出醬牛肉的感官評分。

表5 模糊數學綜合感官評價結果

2.3 正交試驗結果及分析

根據對醬牛肉的4個評語(優、良、中、差)賦值,獲得醬牛肉正交試驗的感官評分,見表6。

表6 正交試驗結果和分析

由表6可知,9組試驗中第7組的感官評分最高,為83分,此時醬牛肉的最佳加工工藝為迷迭香添加量0.8%、茶多酚添加量0.6%、大豆分離蛋白添加量0.4%、維生素C添加量0.8%和復合磷酸鹽添加量0.2%。由極差R可知,各個影響因素的排序為A>D>C>B,即迷迭香添加量>復合磷酸鹽添加量>維生素C添加量>茶多酚添加量,迷迭香添加量是醬牛肉感官評分的最重要影響因素。

3 小結

一些畜牧業發達的國家,對于肉類產品的生產工藝和流程研究也較先進,大部分產業均已經實現規模化和標準化生產,在很多方面均實現了工業化。醬牛肉是我國的傳統食品,傳統的醬牛肉鹵制工藝需要消耗大量的時間,且缺乏合適的生產標準,本研究基于此,采用單因素試驗、模糊數學和正交試驗對醬牛肉加工工藝進行研究,研究結果表明,醬牛肉最佳加工工藝為迷迭香添加量0.8%、茶多酚添加量0.6%、大豆分離蛋白添加量0.4%、維生素C添加量0.8%和復合磷酸鹽添加量0.2%,此時醬牛肉的感官評分為83分。