基于响应面分析法优化米糠多糖在牛肉酱品质体系中的应用

楚炎沛 ，孔令会 ，杨晓泉 ，邢晓阳 ，黄富军 ，3

（1.广东汇香源生物科技股份有限公司，广东 广州 510663；2.华南理工大学，广东 广州 510640；

3.佛山海天调味食品股份有限公司，广东 佛山 528000）

基于响应面分析法优化米糠多糖在牛肉酱品质体系中的应用

楚炎沛1，2，孔令会1，杨晓泉2，邢晓阳1，黄富军2，3

（1.广东汇香源生物科技股份有限公司，广东 广州 510663；2.华南理工大学，广东 广州 510640；

3.佛山海天调味食品股份有限公司，广东 佛山 528000）

以牛肉酱的黏度和乳化稳定性为指标，基于响应面分析，优化米糠多糖与黄原胶、单甘酯等传统乳化稳定剂在牛肉酱中的协同增效作用.结果表明：3.89%米糠多糖与3.00%黄原胶和0.23%单甘酯复合使用时，牛肉酱可获得较大的黏度，最大黏度值为6 561.8 mPa·s-1；5.00%米糠多糖与0.75%黄原胶和0.20%单甘酯复合使用时，牛肉酱可得到最佳的乳化稳定性，表面油水析出物仅0.95 g，不足离心物总质量（50 g）的2%.

米糠多糖；牛肉酱；品质体系；响应面数学模型

0 前言

作为生命物质的组成成分之一，多糖广泛参与细胞的各种生命现象以及生理活性的调节，具有多种生物学功能.米糠多糖是一种不同于淀粉的酸性多糖，存在于颍果皮层里，与一般均聚糖不同，它是一种结构复杂的杂聚糖，由木糖、甘露糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖等组成[1]，主要由 α-1，6糖苷键连接的葡萄糖构成，包括RBSP、RBS30、RBS60和RBS84个组分，它们与碘反应均不显蓝色，与蒽酮试剂均呈阳性反应，在不同溶剂中，米糠多糖的旋光度不同[1-4].米糠中无氮浸出物占33%～56%，主要为淀粉、纤维素和半纤维素，其中一部分半纤维素构成了水溶性米糠多糖.关于米糠多糖的提取、纯化及结构研究、生物活性研究进展及应用研究常见诸于各大学术期刊和学术论文集中.

近年来，国内学者十分重视米糠多糖的研究与产品开发，把提高米糠的综合利用水平、积极开发米糠多糖、米糠蛋白、米糠营养油、膳食纤维等作为重点发展方向.江南大学、江苏大学等对米糠多糖的提取、纯化、功能研究及应用等做了大量的工作，目前所做的研究主要集中在提取、纯化、测定方法、组分分离、结构分析等方面，也有部分涉及到功能和应用研究[5-9].米糠多糖除了具有一般膳食纤维所具有的功能外，还具有乳化及乳化稳定性的功能，这些功能还没有在食品领域得到广泛的应用研究.米糠多糖具有良好的生物活性及营养保健功能，具有免疫增强、抗菌等多种生物学效应，可作为营养强化剂、品质改良剂添加到面粉、焙烤食品、饮料、调味酱等食品中，不但可改善和提高这些食品的流变学特性、口感等，还可以大大提升传统食品的营养和保健价值.因此，米糠多糖具有良好的应用前景.在此，作者借助响应面分析法探讨米糠多糖在牛肉酱品质体系稳定性方面的作用，以优化传统的调味酱品质体系.

1 材料和方法

1.1 材料

米糠多糖：自制；黄原胶：河北大地生物科技有限公司；单甘酯：丹尼斯克（中国）有限公司；变性淀粉：国民淀粉化学（上海）有限公司；白砂糖，盐，色拉油，复合酶制剂：市售.

1.2 设备和仪器

FL403型分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；FA25型高剪切分散乳化机：上海弗鲁克流体机械制造公司；JB90—D型强力电动搅拌机：上海标本模型厂；LXJ—11B型低速离心机：上海安亭科学仪器厂；NDJ—5S型数字式黏度计：上海精天电子仪器有限公司；HWS12型电热恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；30—6S型高压均质机：上海东华机械有限公司.

1.3 方法

1.3.1 牛肉酱的制备

牛肉酱是以酶解肉膏为呈味底物，经过后期的调配熬制得到的一种调味酱，其盐含量在15%左右，并含有12%以上的脂肪，是调味酱中典型的高盐高脂体系的代表[10].工艺路线为：原料肉→清洗→绞碎→匀浆→水解→过滤→浓缩→调配匀浆→灭菌→检验→成品.其中，在调配匀浆阶段分别加入相应质量分数的待测试分析的物料组合，继续后续的工序，冷却至室温，获得体系均一稳定的牛肉酱样品.

1.3.2 黏度的测定

体态是牛肉酱体系的重要指标，黏度是衡量体态的量化指标，直接反映产品的体态均匀情况，牛肉酱理想的粘度值为6 000 mPa·s-1.采用NDJ—5S数字式黏度计，在25℃条件下，30 s后读取黏度值.

1.3.3 乳化稳定性的测定

采用离心沉淀法，准确称取50 g酱料样品至50 mL带刻度的离心管中，以3 000 r/min离心15 min，牛肉酱的稳定性以离心后悬浮在离心管中表面的乳化状液层的质量表示，质量越接近0，则该体系越稳定，反之稳定性越差.

1.4 数学模型的建立及试验方案设计

选定米糠多糖、黄原胶、单甘酯作为增稠乳化稳定剂进行多因素多水平的优化组合.尽管这些物料的使用在一般情况下并不受添加量的限制，但过量添加会造成本增加，这里根据相关国家标准对每种因变量确定出一个合适的添加范围：最高使用量和最低使用量，然后确定各种因变量的中间值和幅值（见表1），其中，中间值与幅值之和是最高添加量，中间值与幅值之差是最低添加量.

响应面数学模型：Y=b0+b1×X1+b2×X2+b3×X3+b11×（X1×X1）+b22×（X2×X2)+b33×（X3×X3）+b12×(X1×X2)+b13×（X1×X3)+b23×（X2×X3），使用特定的Matlab软件，在输入相应的因素和水平之后，软件自动生成试验编号、系统号、对应的物料组合，根据物料组合制备相应的牛肉酱，进一步测定各自的黏度和乳化稳定性值，结果见表2.

表1 因变量的选择

表2 试验组合方案及结果

2 结果与讨论

经过试验得到添加各种乳化稳定剂组合后的牛肉酱，测试其黏度和乳化稳定性后，把表2的结果输入响应面软件系统，并根据实际情况输入一定的限制条件后，生成如图1、图2的图形.

在限制黄原胶用量不超过2.3%、3种因素总使用量小于5%的前提下，图1反映了3种因素对牛肉酱黏度的影响及取值结果，中间实线条表示黏度的变化（上下两条虚线是黏度的波动范围），从变化趋势可知，黄原胶X2对黏度的影响较大；单甘酯X3对黏度的影响不大且不影响黄原胶X2的性能；米糠多糖X1含量增加后，虽然黏度变化也不大，但是它的需求量比较多，说明它能影响到黄原胶的性能.例如，在保持黄原胶用量2.30%，单甘酯用量0.15%不变的情况下，调整米糠多糖的用量到2.40%时，软件生成的粘度值是6 056.60mPa·s-1，该值小于添加2.55%米糠多糖时的黏度值6 067.10mPa·s-1.

综上可知，黄原胶含量越高，黏度值越大，是黏度的主要影响因素；米糠多糖有助于黏度值的增加，与黄原胶起协同增效作用；单甘酯对黏度几乎无影响.

图1 3种因素对牛肉酱黏度的影响

图2 3种因素对牛肉酱乳化稳定性的影响

在限制米糠多糖用量不超过3.1%、3种因素总使用量小于5%的前提下，图2反映了3种因素对牛肉酱乳化稳定性的影响.从图2可看出，表示乳化稳定性变化的中间实线条随着米糠多糖X1含量的增大而降低，说明米糠多糖含量越高，乳化稳定性数值越小，牛肉酱越稳定.另外2个变量黄原胶X2和单甘酯X3所对应的实线条变化趋势不明显，但若黄原胶X2的量由1.64%减少 0.14个单位，即为1.5%，米糠多糖和单甘酯的含量仍分别为3.1%和0.26%，这时的乳化稳定性为2.04 g，大于调整前的乳化稳定性2.01 g.若单甘酯X3的量减少0.06个单位，即为0.20%，米糠多糖和黄原胶的含量仍分别为3.1%和1.64%，这时得到乳化稳定性为2.07 g，该数值大于前面调整米糠多糖时所得的乳化稳定性数值2.04 g.说明：在保持米糠多糖用量不变的前提下，无论是降低黄原胶的用量，还是降低单甘酯的使用量，反映乳化稳定性的数值均会增加，乳化稳定性变差.

综上可知，黄原胶、单甘酯与米糠多糖起协同增效作用，尤其是单甘酯含量越高，乳化稳定性数值越小，牛肉酱越稳定.

经过以上响应面分析，主要考察牛肉酱的黏度和乳化稳定性，经过软件系统自动计算后，所得最大黏度和最佳乳化稳定性时的各种组分的组合列于表3.其中，在乳化稳定性最佳时，离心后悬浮于离心管中的乳化状液层质量为0.95 g，占总离心物质量（50 g）的 1.9%.

表3 最大黏度/乳化稳定性时各种组分的组合

从表3可知，各种组分对于牛肉酱的黏度和乳化稳定性的影响不相同，因而可进一步根据目标产品的需要，将所期望的黏度和乳化稳定性输入响应面软件系统，系统可生成一个新的预测物料组合，可以此作为中间值，选定上下两个量做对照试验后，进一步验证、调整和确认各组分的添加量.另外，可在响应面软件系统中输入各种原料的价格，通过系统的计算，可以得到各种组合的成本，同时如果输入各种成本和所需要的目标黏度和乳化稳定性，也可以得到相应的物料组合.这样，借助响应面系统通过有限的试验，可以获取无数的相关信息，并可以很快地找到所需要的物料组合，不但大大提高试验的效率和科学性，而且也可获得以米糠多糖为核心原料，可应用于各种不同物料系统的各种试验方案.

3 结论

在富含油脂和盐分的牛肉酱品质体系中，以米糠多糖为核心原料的复合品质稳定剂，在其体态稳定方面有着显著的效果.根据响应面数学模型分析结果可知，当3.89%米糠多糖与3.00%黄原胶和0.23%单甘酯复配使用时，牛肉酱体系可获得较大的黏度，最大黏度值为6 561.8 mPa·s-1；当 5.00%米糠多糖与0.75%黄原胶和0.20%单甘酯复配使用时，牛肉酱体系具有最佳的稳定性，表面油水析出物仅为0.95 g，不足离心物总质量（50 g）的2%.

［1］李传普，丁升艳，陈安国.米糠多糖的开发及应用［J］.饲料工业，2007，28（13）：55-57.

［2］赵倩，熊善柏，劭小龙，等.米糠多糖的提取及其性质和结构［J］.中国粮油学报，2008，23（3）：4-7.

［3］Omid Pourah，Feridoun Salak Asghari，Hiroyuki Yoshida.Sub-critical water treatment of rice bran to produce valuable materials［J］.Food Chemistry，2009，115（1）：1-7.

［4］邹强.米糠多糖分离提取工艺的研究［D］.成都：西华大学，2007.

［5］梁丹霞，顾霞敏，许海丹.米糠多糖的提取及其含量的测定［J］.科学技术与工程，2010，13（5）：3194-3196.

［6］陈星，李义，陈文典，等.米糠水溶性多糖提取工艺的研究［J］.中国饲料，2007（3）：39-42.

［7］王莉，陈正行，张兵.不同方法提取米糠多糖工艺的优化研究［J］.食品科学，2007，28（4）：112-116.

［8］王梅，赵凤敏，刘威，等.米糠多糖的提取、分析及应用［J］.中国食物与营养，2010（2）：40-42.

［9］俞兰苓，刘友明，全文琴，等.几种米糠多糖提取工艺的比较［J］.粮油食品科技，2006，14（6）：18-20，23.

［10］DBJ440100/T 33－2009，固态（酱）调味品卫生规范广州市地方技术规范［S］.

OPTIMIZATION OF APPLICATION OF RICE BRAN POLYSACCHARIDES IN BEEF PASTE QUALITY SYSTEM BASED ON RSA

CHU Yan-pei1，2， KONG Ling-hui1， YANG Xiao-quan2，XING Xiao-yang1， HUANG Fu-jun2，3

（1.Guangdong H-BIO Biotech Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,China；2.South China University of Technology,Guangzhou 510640,China；3.Foshan Haitian Flavouring&Food Co.,Ltd.,Foshan 528000,China）

Taking the viscosity and the emulsion stability of beef paste as indexes,the paper studied the cooperative synergistic effects of rice bran polysaccharides and traditional emulsification stabilizers,such as xanthan gum and glycerin monostearate,in the beef paste based on response surface analysis(RSA).The results showed that the beef paste had a larger viscosity when 3.89%rice bran polysaccharides,3.00%xanthan gum and 0.23%glycerinmonostearate were added into the beef paste,and themaximal viscosity was 6 561.8 mPa·s-1;the beef paste had the optimal emulsion stability when 5.00%rice bran polysaccharides,0.75%xanthan gum and 0.20%glycerin monostearate were added into the beef paste;and the surface precipitate was only 0.95 g,which was smaller than 2%the grossweight(50 g).

rice bran polysaccharide； beef paste； quality system； response surface analysis(RSA)

TS201.2

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.013

1673-2383（2011）06-0063-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.013.html

网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM

2011-06-30

广东省重大科技专项产业共性技术项目（2009A080209001）

楚炎沛（1971-），女，河南郑州人，硕士，高级工程师，研究方向为谷物食品化学、烘焙食品科学、食品配料与添加剂.