混料设计优化肉糜脯水分调节剂配方研究

李月，姜秀丽，曹传爱，张帅，刘骞，*，孔保华，夏秀芳

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030；2.黑龙江省北大荒绿色健康食品有限责任公司，黑龙江佳木斯154007）

混料设计优化肉糜脯水分调节剂配方研究

李月1，姜秀丽2，曹传爱1，张帅1，刘骞1，*，孔保华1，夏秀芳1

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150030；2.黑龙江省北大荒绿色健康食品有限责任公司，黑龙江佳木斯154007）

以混合肉糜脯为研究对象，结合最优化混料设计（D-optimal Mixture Design）方法确定水分调节剂的最佳配比。研究结果表明：水分调节剂的最佳配比（以肉总重计）为：可得然胶0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。验证试验结果表明：添加水分调节剂的处理组相对于对照组来说，在保持水分活度基本不变（P＞0.05）的情况下，能够显著提高制品的水分含量和L*-值（P＜0.05），显著降低制品的剪切力（P＜0.05），提高制品的总体可接受性，（P＜0.05）使制品保持良好的嫩度和适宜的口感。同时，运用最优化混料设计方法得到的水分调节剂处理产品，测得的指标结果与理论预测值误差均在1%左右，说明该试验方法比较可靠，可以有效的应用到产品的设计与优化中。

混合肉糜脯；混料设计；水分调节剂

混合肉糜脯的加工工艺是在传统肉脯工艺的基础上进行改进，采用猪肉、鸡肉经斩拌后腌制、抹片、烘烤、压平切片、冷却包装而成[1]。克服了肉脯加工中切片和摊筛的困难，形成随意成型的肉糜肉脯，适合了工业化的生产，提高了原料肉的利用率[2]。水分作为混合肉糜脯中重要的组成成分，其水分分布和含量都会影响混合肉糜脯的风味及品质。混合肉糜脯经高温烘烤会产生持水力下降、肌纤维收缩，肉中液体流出等变化，而这些变化都与水分的损失密切相关[3]。与此同时，一些挥发性物质和芳香物质也会随着液体的流出而扩散到空气中，而且高温下容易发生氧化作用，导致混合肉糜脯口感欠佳、保水性变差、弹性不够、外表僵硬，储藏期容易发生脂肪酸败等缺点。因此，针对以上问题，有必要对混合肉糜脯的品质进行改良，以提高混合肉糜脯的各种品质。

水分调节剂可以改善水分分布，在水分活度基本不变的情况下适当提高产品的水分含量；又在一定程度上确保了产品在储藏期间的微生物安全性；而且具有分子量小、安全稳定、水溶性好、价格低等特点[4]，是提高肉干类制品品质的理想添加剂。近年来，虽然国内外有很多关于水分调节剂在肉制品中的应用研究报道，但应用在混合肉糜脯中的较少，而对于像可得然胶、甘油、玉米蛋白水解物这3种不同类型的物质共同作用于肉干类制品中的研究更是少之又少。甘油属于多羟基化合物，其羟基可以和水稳定结合而达到深度保湿的效果，是所有保水剂中效果最好的[5]。可得然胶常作为胶体类水分调节剂应用到肉制品中，能够促进对水分子的保持。而玉米蛋白水解物不仅能改善水分分布，达到保湿的效果，还可以起到抗氧化的作用[6]。

本文以混合肉糜脯为研究对象，分别添加甘油、可得然胶、玉米蛋白水解物3种物质，通过对模拟混合肉糜脯的水分含量、水分活度、剪切力、总体可接受性、L*-值（亮度值）、a*-值（红度值）、b*-值（黄度值）、T21（不易流动水）、T22（自由水）等多个指标进行综合评分，结合最优化设计（D-optimal Mixture Design）的试验方法，以综合评分为考察指标，优化3种物质的复配比例，选出综合评分较高的最佳配比。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜猪后腿肉、鸡胸肉、肥膘、食盐、酱油、味精、白糖、白酒、姜粉、白胡椒粉：哈尔滨市大润发超市；抗坏血酸和亚硝酸钠为食品级添加剂。

1.2 仪器与设备

JD500-2电子天平：沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；AL-104型精密电子天平：上海梅特勒-托利多仪器设备有限公司；DH-9070A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏设备有限公司；电烤箱：无锡市华达电子电器厂；ZE-6000电子色差仪：日本电色工业株式会社；Aqua Lab水分活度测定仪：美国Decagon公司；M-380型气调保鲜包装机：上海一恒科技有限公司；C-LM3型数显式肌肉嫩度仪：东北农业大学工程学院研制。

1.3 方法

1.3.1 混合肉糜脯加工工艺及操作要点

1.3.1.1 混合肉糜脯加工工艺

原料的选择与预处理→腌制→压平成型→烘干→高温烘烤→冷却真空包装→成品

1.3.1.2 混合肉糜脯操作要点

原料的选择与预处理：选取新鲜猪后腿肉、鸡胸肉，去皮、脂肪、筋腱等，切成小块。

腌制：按照5 kg总肉重猪肉与鸡肉之比为2∶1（质量比）的比例配制腌料配方。食盐66.6 g，亚硝酸钠0.3 g，浅色酱油 250 g，味精 10 g，糖 500 g，姜粉 15 g，白胡椒粉15 g，白酒50 g，抗坏血酸2.5 g，肥膘250 g，碎冰屑500 g；将猪肉、鸡肉与食盐和亚硝酸钠搅拌均匀，4℃腌制12 h。

压平成型：将肉放入斩拌机加其他辅料斩成肉糜；将斩拌好的肉糜均匀摊在已铺好烘烤纸（抹一层油）的烤盘上，抹片厚度为3 mm。

烘干：将铺好的肉糜放入恒温干燥箱内，烘干温度分别为 65、70、75 ℃，烘干时间分别为 1、2、3、4 h，每个样品烘干的中途需翻面。

高温烘烤：烤箱需预热5 min，将烘干后的肉糜以150℃烘烤5 min熟制。

包装：烘烤结束后，冷却，真空包装，即为混合肉糜脯成品。

1.3.2 D-最优混料设计优化食用胶添加量

采用Design Expert 8.0.5软件来确定水分调节剂的最佳配比。其中X1、X2、X3分别代表可得然胶、甘油、玉米蛋白水解物，占肉重总质量的6%，添加范围是：可得然胶（0.2%～0.6%）、甘油（0.5%～1.5%）、玉米蛋白水解物（1%～2%），试验设计如表1。

表1 D-最优混料试验设计方案Table 1 D-Optimal mixture design matrix

评定指标包括：水分含量、水分活度、剪切力、总体可接受性、L*-值、a*-值、b*-值、T21、T22。通过各成分对混合肉糜脯品质的影响筛选出最佳组合。

1.3.3 水分含量和水分活度测定

采用直接干燥法（GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》）测定样品水分含量，用智能型水分活度仪测定水分活度。

1.3.4 LF-NMR测定水分的动态分布（T2的测定）

参考Aursand等[7]的方法。将样品切成长2 cm、宽0.5 cm的肉条，放入圆筒状的玻璃试管中（直径1.8 cm，高度18 cm），在LF-NMR分析仪中进行横向驰豫时间（T2）的测定，质子共振频率为20 MHz，磁场强度为0.47 T。用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列测定样品中的T2，每个样品自动扫描16次，间隔时间为2 s。通过CONTIN软件对T2进行反演，得出每个样品的弛豫时间（T2b、T21、T22和 T23）及相对应的振幅（A2b、A21、A22和 A23）。

1.3.4 颜色测定

参考Banout等[8]的方法。用白色标准版进行测量校准，分别获得L*-值（亮度值）、a*-值（红度值）、b*-值（黄度值）3种反射颜色参数。

1.3.5 剪切力

参考André等[9]的方法并略作改动，将样品修整为长3cm、宽0.7cm，在数显式肌肉嫩度仪上以10mm/min的速度测量。

1.4 统计分析

每个试验重复3次，结果表示为平均值±标准差。数据统计分析采用Statistix 8.1（分析软件，St Paul，MN）软件包中Linear Models程序进行，差异显著性（P＜0.05）分析使用Tukey HSD程序，采用Sigmaplot 11.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同水分调节剂对产品水分含量、水分活度、不易流动水和自由水含量的影响

最优混料设计中试验数据的回归系数和相关性见表2。

如表2所示，X1X2X3对水分含量产生负面影响，X1、X2、X3对水分含量存在正面的影响，具有较高系数的X2X3的相互作用对水分含量有着更高的正效应。根据结果可看出，水分活度与水分含量之间存在着正相关，对水分含量显示积极作用的组分，对水分活度的效果也类似。在长时间的加热过程中，水分从表面大量蒸发，因此水分含量减少、水分活度降低。这与Sosa-Morales等[10]研究的高温加热会造成猪肉水分含量的减少和增加脂肪的摄入结论相类似。通过表2还可以看出，对于弛豫时间T21来说，X2X3会对它有负面的影响，而其他的组成对T21均有积极的作用。X1X2、X2X3、X1X3对 T22存在负面影响，单个组成 X1、X2、X3对T22有积极的作用，具有较高系数的X1X2X3的相互作用对T22有着更高的正效应。

表2 最优混料设计中试验数据的回归系数和相关性Table 2 Regression coefficients and correlation for the adjusted model to experimental data in D-optimal mixtures design

2.2 不同水分调节剂对产品L*-值、a*-值、和b*-值的影响

如表2所示，X2X3降低了产品的L*-值、b*-值，而其他组成均增加了产品的L*-值和b*-值，X1X3的相互作用对a*-值产生了负面影响，其他组成对a*-值存在正面的影响。负责肉颜色的主要蛋白是肌红蛋白，还会受到非肉成分在内的其他因素的影响。在本试验中颜色主要受到不同成分之间相互作用的影响，3种成分的加入提高了产品的保水性，含水量增加，增大了光散射的强度，从而L*-值增加[11]。

2.3 不同水分调节剂对产品剪切力和总体可接受性的影响

由表 2 可知，X1、X2、X3及组合 X1X2X3对剪切力参数显示正系数，而 X1X2、X2X3、X1X3组合显示负系数，说明剪切力参数在减少。由表2还可知，X1X2X33个成分相互作用产生的系数要比单个组成X1、X2、X3的系数小，表明3种物质的相互作用可有效保持产品中的水分，降低产品的硬度。由表2可知，X2X3、X1X3中两种成分的相互作用对产品的总体可接受性存在负面影响，3个成分的组合X1X2X3具有较高的正系数，可以赋予产品更高的可食性。

2.4 水分调节剂的配比优化

基于本试验需要最大的水分含量和总体可接受性，剪切力的范围在20 N～27 N之间等因素，复合水分调节剂的最佳配方的合意性图如图1所示。

图1 最佳配方的合意性图Fig.1 Desirability plot for optimum formulation

由图1可知，复合水分调节剂的最佳配比为：可得然胶0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。由图1还可知，3种配比的合意性为1，有关研究发现：当合意值在0.8～1之间时，产品质量可以被接受，并且是优秀的；当合意值低于0.63时，说明产品质量较差；而该值低于0.37时，认为产品是不可接受的[12]。

2.5 水分调节剂最佳工艺条件的预测及验证

各指标理论预测值见图2。

验证试验结果表明，利用混料设计得到的水分调节剂的最佳搭配比例处理产品，测得的指标结果分别为水分含量30.60%、水分活度0.828、剪切力20.54 N、总体可接受性 8.10 分、L*-值 36.09、a*-值 14.03、b*-值 14.80、T21为 8.33 ms、T22为 57 ms，这与理论预测值（如图2所示）水分含量31.04%、水分活度0.837、剪切力20.35 N、总体可接受性8.17分、L*-值36.48、a*-值13.95、b*-值 14.95、T21为 8.46 ms、T22为 55.98 ms相差均在1%左右，因此用混料设计方法分析得到了水分调节剂的最佳工艺条件是可靠的，可以用于实践。

2.6 添加水分调节剂对混合肉糜脯品质的影响

图2 各指标理论预测值Fig.2 The theoretical predictions of optimum formulation

表3 添加水分调节剂的样品与未添加水分调节剂的样品各项指标对比表Table 3 Comparison of the indexes of the samples add with moisture regulator and without adding moisture regulator

由表3可知：添加水分调节剂的试验组相对于空白对照组来说，在保持水分活度基本不变（P＞0.05）的情况下，能够显著提高混合肉糜脯的水分含量和L*-值（P＜0.05），显著降低剪切力（P＜0.05），从而显著提高了混合肉糜脯的总体可接受性（P＜0.05），使混合肉糜脯保持良好的嫩度和适宜的口感。杨姗姗[13]用甘油、山梨醇和海藻糖作为水分调节剂添加到鸡肉糜脯中，在相同水分活度的条件下，均可提高水分含量，并提高产品的出品率；在品质改善方面，甘油除了水分增加之外在适当的浓度下能够降解蛋白质从而降低硬度；在储藏过程中，添加水分调节剂的处理组的TBARS值要低于对照组，说明3种物质还有抑制脂质氧化的作用。李丹辰等[14]将不同比例的可得然胶添加到鱼丸中，发现可得然胶的添加量越高，鱼丸的色泽、持水性越好，说明可得然胶可以改善鱼丸的品质特性。玉米蛋白水解物属于蛋白降解类水分调节剂，可以与肉制品中的蛋白质相互作用，起到一定的持水效果。沈忱等[15]将花生粉水解得到水解物添加到香肠中，研究结果表明：花生粉水解物能够降低香肠的水分活度，而且4.5%的添加量产生的效果等同于1%食盐产生的效果。石丽梅[16]将玉米蛋白水解物添加到中式香肠中，研究其对中式香肠的抗氧化性和风味品质的影响。研究结果表明：添加量为2%的水解物具有较强的抗氧化性，并且其添加量越高抗氧化性越强，而且对香肠的品质特性无显著影响。

3 结论

本文结合最优化设计（D-optimal Mixture Design）确定了混合肉糜脯的水分调节剂，其最佳比例（以肉总重计）为：可得然胶0.42%、甘油1.15%、玉米蛋白水解物1.93%。同时，验证试验结果表明：添加水分调节剂的处理组相对于空白对照组来说，在保持水分活度基本不变的情况下，可以增加制品的水分含量和L*-值，降低制品的剪切力，提高了制品的总体可接受性，使制品保持良好的嫩度和适宜的口感。混料设计有利于调节产品配方比例，提高试验精确性，所述方法对于其他混料配方设计研究亦具有一定的指导作用。

[1] 蒋爱民,苏蔽珊,白星君,等.鸡肉脯加工工艺的改进[J].肉类研究,1991(4):26-29

[2] 杨敏,张建华.猪肉脯的研制[J].农产品加工,2009(11):13-15

[3] Walsh H,Martins S,O'Neil E E,et al.The effects of different cooking regimes on the cook yield and tenderness of non-injected and injection enhanced for science equarter beef muscles[J].Meat Science,2010,84(3):444-448

[4] Sloanae,Wletzkopt,Labuzatp.Predietion of water activity lowdng abilityoffoodhumectantsat highAw[J].Joumal ofFoodSeienee,1976,41(3):532-535

[5] 汪学荣,邓尚贵,阐建全.嫩化型牛肉干的研制[J].肉类工业,2006(6):23-25

[6] Li Y,Kong B,Liu Q,et al.Improvement of the emulsifying and oxidative stability of myofibrillar protein prepared oil-in-water emulsions by addition of zein hydrolysates[J].Process Biochemistry,2017,53:116-124

[7] Aursand I G,Gallart-Jornet L,Erikson U,et al.Water distribution in brine salted cod (Gadus morhua)and Salmon (Salmo salar):A low-field1H NMR study[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(15):6252-6260

[8] Banout J,Kucerov I,Marek S.Using a double-pass solar drier for jerky drying[J].Energy Procedia,2012,30:738-744

[9] André B,Annika B,Pingen S,et al.Low temperature,long time treatment of porcine M.longissimus thoracis et lumborum in a combi steamer under commercial conditions[J].Meat Science,2015,110:230-235

[10]Sosa-Morales M E,Orzuna-Espíritu R,Vélez-Ruiz J.Mass,thermal and quality aspects of deep-fat frying of pork meat[J].JournalofFood Engineering,2006,77(3):731-738

[11]Aigster A,Duncan S E,Conforti F D,et al.Physicochemical properties and sensory attributes of resistant starch-supplemented granola bars and cereals[J].LWT-Food Science and Technology,2011,44(10):2159-2165

[12]Li J Y,Yeh A I.Effects of starch properties on rheological characteristics of starch/meat complexes[J].Journal of Food Engineering,2003,57(3):287-294

[13]杨珊珊.鸡肉糜脯加工工艺以及品质改善的研究[D].广州:华南理工大学,2010

[14]李丹辰,陈丽娇,洪佳敏,等.可得然胶对鱼丸品质的影响[J].河南工业大学学报,2014,35(2):85-88

[15]沈忱.酸酶水解脱脂花生粉制取持水剂的研究[J].中国粮油学报,2001,16(5):36-39

[16]石丽梅.玉米蛋白水解物对中式香肠的氧化稳定性的影响研究[D].无锡:江南大学,2008

Mixture Design for Formulation Optimization of Water Regulator of Mixed Minced Meat Slices

LI Yue1，JIANG Xiu-li2，CAO Chuan-ai1，ZHANG Shuai1，LIU Qian1，*，KONG Bao-hua1，XIA Xiu-fang1
（1.College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China；（2.Heilongjiang Beidahuang Green Health Food CO.，LTD.，Jiamusi 154007，Heilongjiang，China）

The mixed minced meat slices preserved as the research object，combined with the optimization of mixture design （D-optimal Mixture Design）method to determine the optimum ratio of water regulator.The results showed that the optimum ratio of water regulator（total weight of meat）was 0.42%，glycerin 1.15%，and corn protein hydrolysate 1.93%.The test results showed that：the treatment group added water regulator compared with the control group，while maintaining the water activity unchanged （P ＞ 0.05）cases，could significantly improve the moisture content and L*-value of the products（P＜0.05），significantly reduce the shear stress of the products（P ＜ 0.05），improve the overall product acceptability（P ＜ 0.05）of the product to maintain good tenderness and suitable taste.At the same time，water regulator treatment products obtained using optimal regulator mixture design method，prediction index of the measured results and the theoretical value of error was about 1%，indicating that the test method is reliable and can be effectively applied to the design and optimization of products.

mixed minced meat slices；mixture design；water regulator

2017-07-31

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.014

黑龙江省重大应用技术研究与开发计划项目（GA15B302）；国家自然科学基金面上项目（31671788）；东北农业大学“学术骨干”项目（16XG18）

李月（1993—），女（汉），硕士研究生，研究方向：畜产品加工。

*通信作者：刘骞（1981—），男（汉），教授，博士生导师，博士，研究方向：畜产品加工。