咖喱牦牛肉方便菜肴生产工艺优化

蒋子敬,郭训练,李文秀,周曙霞,宋大瑛,邢亚阁,车振明

(西华大学食品与生物工程学院粮油工程与食品安全四川省高等学校重点实验室,四川成都 610039)

近年来,方便食品行业发展迅速,方便菜肴作为方便食品中的一类配餐菜有着越来越大的市场需求。方便菜肴属于方便预制调理食品和软罐头食品的一种,目前在我国主要以传统中式菜肴为基础,采用特定的加工工艺进行生产、杀菌,在满足色香味和营养价值的同时能够保证一定的储存期,经过简单的复热后即可食用,方便快捷[1]。咖喱是一种由多种香料调配制成的酱料,最早源自印度,由于其含有的姜黄素具有改善消化系统、促进血液循坏和抗癌的作用,近年来被广泛地应用于传统菜肴的制作中[2]。牦牛肉具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇和多种氨基酸等特点,营养价值丰富,适合用于肉类加工[3]。咖喱牦牛肉作为一道中华菜肴结合了咖喱和牦牛肉这两种食材的优势,风味浓郁,香甜可口。

目前市面上的方便菜肴种类较少,有很多是传统作坊式或是依靠师傅经验操作而生产,没有标准化生产工艺流程,不利于工业化生产,同时也没有经过严格杀菌,保质期难以得到保证[4]。汪小禄[5]研究了软包装咖喱牛肉的杀菌工艺,但未对于配方和加工工艺进行研究。卢雪松等[6]研究了基于传统烹饪技术的方便菜肴泡椒猪肝粒的生产工艺。

王雪[7]研究了4种牛羊肉类方便菜肴的相关工艺,但其未经严格杀菌,采用冷藏方式储存。

本文采用高温调理杀菌技术结合软包装,在传统生产工艺的基础上,采用正交设计和响应面设计优化配方和工艺流程,生产出一种可常温保存、复热即食、品质较好的方便菜肴,旨在为方便菜肴工业化提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

牦牛肉 四川省成都市郫都区红光镇农贸市场,宰后8 h内冷鲜牦牛牛肋条肉5 kg;土豆、豌豆、西红柿、洋葱、苹果、咖喱粉、大蒜、牛奶、植物油、淀粉、盐 步步高超市。

MJ-BL25C36多功能搅拌机、C21-RH2102型多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司;BCD-649WE型冰箱 青岛海尔股份有限公司;全自动双层调理杀菌锅 诸城市鼎盛机械有限公司;XINGHE真空包装机 诸城市兴和机械有限公司;JY20002型电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;AR300+精密型红外测温仪 上海韬易实业有限公司;TA-XT Plus型物性质构仪 英国Stable Micro System公司;精密色差仪 深圳威福光电科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 咖喱酱的制作方法 将定量的苹果、西红柿、洋葱切块后加入大蒜片用多功能搅拌机进行预搅拌1 min,随后加入牛奶继续搅拌约2 min,得到搅拌汁。将植物油加热至约160 ℃后,加入咖喱粉进行翻炒(电磁炉功率800 W)30 s至出香味,加入搅拌汁继续翻炒约2 min待略微收汁后关火,分装咖喱酱备用[8]。

1.2.2 咖喱酱调味料配方正交实验 在前期预实验的基础上,进行7因素3水平正交实验设计,采用L18(37)正交实验表,以调味料成品的感官评分作为实验结果进行优化,正交实验因素水平表见表1。

表1 调料配方正交实验因素水平表Table 1 Orthogonal factor level table of seasoning formula

1.2.3 咖喱牦牛肉加工工艺

1.2.3.1 各种原辅料配比基本配方 按150 g/袋定量装袋,其中含牦牛肉30 g、土豆40 g、豌豆5 g、咖喱酱75 g(配比基于前期实验和成本控制考虑确定)。

1.2.3.2 咖喱牦牛肉基本工艺流程 选用新鲜、肉质良好的冷鲜牦牛肉,清洗后切分为约1.5 cm×1 cm×1 cm的肉丁,4 ℃冰箱储藏备用;土豆选择新鲜、质地优良、无暗伤的的土豆;豌豆选择新鲜、饱满、大小均匀的豌豆。土豆、豌豆清洗好后,土豆去皮,切分为约1.5 cm×1.5 cm×2.0 cm的块状并浸泡于水中待用。按牦牛肉质量加入3%盐,3%淀粉后搅拌均匀待用。主料冷水下锅,升温到90 ℃保持2 min,辅料(土豆、豌豆)按90 ℃热水下锅、2 min进行预煮处理。将预处理后的原料加入其总质量50%的咖喱酱调味料混合均匀后置于4 ℃冰箱腌制2 h。按照150 g/袋分装入高温蒸煮袋(四层复合材料PET/NY/AL/CPP)并封口抽真空包装,真空度约95%。封口后的样品放入全自动双层水浴电蒸汽杀菌锅中高温调理(蒸煮),121 ℃杀菌15 min,其中升温程序为自动模式,蒸汽阀关闭温度80 ℃,上锅预热温度95 ℃。杀菌完成后进行冷水浴冷却,同时加反压,压力为0.12 MPa,使中心温度迅速降到40 ℃以下,冷却时间10 min。成品冷却后,经(37±2) ℃保温1周后,经商业无菌和金属检测合格后入库。

1.2.4 咖喱牦牛肉加工工艺单因素实验 单因素实验采用感官评价指标、质构指标和色差指标来评价咖喱牦牛肉的品质优劣。感官评分为得分高者为优。在TPA指标中,牦牛肉的硬度、回复性、咀嚼性等指标与其肌肉中肉的水分含量、蛋白质的变性和肌纤维的收缩等本身属性及相互作用相关,不同的处理方式使其发生不同的变化[9]。同时,一些指标之间相关性较强,硬度值(剪切力)越小,嫩度越佳;弹性、咀嚼性与回复性值越高,口感较好,肉质有嚼劲;粘着性和胶粘性越小,不容易粘牙,顺滑性好;凝聚性指标较复杂,应综合考虑。在色差值指标中,色差越小,说明不同处理对品质的影响较小,能够较好地保持食物原先的色泽。

1.2.4.1 预煮温度对咖喱牦牛肉品质的影响 在预煮时间2 min、腌制时间2 h、蒸煮时间15 min、调料添加量50%的条件下,考察不同预煮温度(60、70、80、90、100 ℃)对咖喱牦牛肉品质的影响。

1.2.4.2 预煮时间对咖喱牦牛肉品质的影响 在预煮温度90 ℃、腌制时间2 h、蒸煮时间15 min、调料添加量50%的条件下,考察不同预煮时间(0、1、2、3、4 min)对咖喱牦牛肉品质的影响。

1.2.4.3 腌制时间对咖喱牦牛肉品质的影响 在预煮温度90 ℃、预煮时间2 min、蒸煮时间15 min、调料添加量50%的条件下,考察不同腌制时间(0、1、2、3、4 h)对咖喱牦牛肉品质的影响。

1.2.4.4 蒸煮时间对咖喱牦牛肉品质的影响 在预煮温度90 ℃、预煮时间2 min、腌制时间2 h、调料添加量50%的条件下,考察不同蒸煮时间(5、10、15、20、25 min)对咖喱牦牛肉品质的影响。

1.2.4.5 调料添加量对咖喱牦牛肉品质的影响 在预煮温度90 ℃、预煮时间2 min、腌制时间2 h、蒸煮时间15 min的条件下,考察不同调料添加量(20%、30%、40%、50%、60%)对咖喱牦牛肉品质的影响。

1.2.5 Box-Behnken优化实验设计 在单因素实验的基础上,选取对咖喱牦牛肉品质有显著性影响的3个因素:预煮温度(A)、预煮时间(B)、蒸煮时间(C)进行3因素3水平响应面设计,以感官评分值作为响应值。实验因素水平见表2。根据表2中的方案进行实验,共进行17组实验(包括12组析因实验+5组中心实验)。

表2 加工工艺响应面实验因素水平表Table 2 Response surface test factor level table of processing technology

1.2.6 相关指标测定方法

1.2.6.1 感官评定方法 采用评分法进行感官评定,以咖喱酱调味料和咖喱牦牛肉成品的色泽、风味、组织状态、口感、总体可接受性这五项指标为评价指标。请10位(5男5女)具有相关专业知识和经验的食品专业人员组成感官评定小组,向其明确感官评定实验的目的、意义及注意事项,按照感官评分细则进行打分,结果取平均值记[10]。评分细则见表3、表4。

表3 咖喱调味料感官评分标准表Table 3 Sensory score standard table of curry sauce

表4 咖喱牦牛肉感官评分标准表Table 4 Sensory score standard table of curry yak meat

1.2.6.2 质构特性测定方法 成品取出后将肉类单独取样,用质构仪进行测定。采用全质构(TPA)模式,P/0.5探头,高度校正25 mm,测前速度2 mm/s,测试速度1 mm/s,测后速度5 mm/s,压缩比例75%,触发力5 g,两次压缩之间时间间隔10 s,数据采集率200 PPS。每个指标测3个平行,结果取平均值[11]。由于TPA数据指标较多,且量纲不一,其结果先采用标准化处理后进行作图便于分析,标注出影响显著的指标(p<0.05),经标准化处理后的TPA值(无量纲)能够更加容易反映出不同处理组间的差异性。

1.2.6.3 色差值测定方法 用精密色差仪对加工前后的主料和辅料表面进行色度测量,每次测量3次取平均值。以ΔE值作为参考,比较不同处理对咖喱牦牛肉品质的影响。(ΔE2=ΔL2+Δa2+Δb2,其中L*为明度指数,L*=0表示为黑色,L*=100表示为白色;a*>0表示红色程度,a*<0表示绿色程度;b*>0表示黄色程度,b*<0表示蓝色程度)将ΔE作为反映品质变化指标,值越小表示品质越好,反之品质越差[12]。

1.3 成品质量指标检验方法

食盐含量根据GB 5009.42-2016进行检测,固形物含量根据QB 1007-1990进行检测,菌落总数根据GB 4789.2-2016进行检测,大肠菌群根据GB 4789.3-2010进行检测。

1.4 数据处理与作图

数据分析及处理采用IBM SPSS22.0软件进行单因素方差分析,LSD与Duncan检验,显著性水平为0.05。采用正交设计助手V3.1软件进行正交设计,采用Design-Expert 8.0.6.1软件进行响应面法优化设计,采用OriginPro 2017软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 调味料正交实验结果

咖喱酱调味料配方优化结果如表5所示,方差分析结果如表6所示。

表5 正交实验结果Table 5 Results of orthogonal test

表6 方差分析结果Table 6 Results of variance analysis

从直观分析结果和方差分析结果可以看出,对调味料影响大小的主次顺序为E>A>G>C>B>D>F,A、B、C、E、G对咖喱酱感官评分有显著影响(p<0.05)。可以得到的最佳组合是A2B3C2D1E2F2G3,即植物油、西红柿、洋葱、苹果、咖喱粉、大蒜、牛奶的添加量分别为30、60、50、30、15、10、250 g,此条件下得到的调味料感官评分理论值最高。在此基础上进行了最佳配方验证性实验,得到的咖喱酱调味料风味浓郁,香甜适度,组织形态较好,感官评分为88.6分。故验证成立,最佳配比为3∶6∶5∶3∶1.5∶1∶25。

2.2 加工工艺单因素实验结果

2.2.1 预煮温度对咖喱牦牛肉品质的影响 从图1A中可知,随着预煮温度的增加,咖喱牦牛肉感官评分呈先增加后减少的趋势。预煮温度低于80 ℃,得到的成品有较重的生味,菜质偏硬,不适口。

图1 预煮温度对感官评分和质构特性的影响Fig.1 Effect of precook temperature on sensory score and structure characteristics注：*表示差异显著(p<0.05)。图2～图5同。

较高的预煮温度(80～100 ℃)能够使菜肴预熟,对于牦牛肉有除腥、熟化、改善口感的作用,对于辅料有预制熟化、漂烫护色的作用[13]。从图1B可以看出,随着温度的增加,牦牛肉的硬度、弹性、胶粘性、回复性均有显著性改变(p<0.05)。当温度处于60～90 ℃时,各项指标处于上升趋势,达到90 ℃左右时略微下降。这是由于牦牛肉中的肌原纤维蛋白和胶原蛋白在升温过程中变性收缩导致的硬化,即肉质的熟化,其质构得到改善,肉质的弹性与咀嚼性得到增强。当温度达到90 ℃以后,由于胶原蛋白在高温下的凝胶化现象使胶原纤维溶解度增加,起到了润滑的作用,会产生肉质的部分嫩化,但过高的温度会导致肌蛋白的严重收缩和肌纤维的部分断裂,使肉的品质下降[14]。从表7可知,牦牛肉的色差值随温度的增加而显著增加,说明经过预煮对肉质有熟化作用。而土豆、豌豆的色差值则显著降低(p<0.05),说明高温漂烫能够起到较好的护色作用。故选取预煮温度为90 ℃进行后续实验。

表7 预煮温度对色泽变化的影响Table 7 Effect of precook temperature on color change

2.2.2 预煮时间对咖喱牦牛肉品质的影响 从图2A中可知,随着预煮时间的增加,感官评分先增加后减少。当预煮时间为0 min(即不采取预煮处理)时,成品中的牦牛肉会有生味,并且容易黏成块,菜类也会有较大生味,变得十分生硬,总体可接受性低。预煮时间约为2 min左右时,菜肴成型较好,成熟度适宜,较为软烂可口。当预煮时间大于2 min时,牦牛肉较老,不易嚼烂,菜类则会过于软烂,成型较差。从图2B可知,随着预煮时间的增加,牦牛肉的硬度、粘着性、弹性、胶粘性、咀嚼性均有显著性改变(p<0.05)。当预煮时间为0 min时,牦牛肉虽然硬度较低,但粘着性强,弹性和咀嚼性均较低,成熟度不够,影响口感。预煮时间超过2 min后,牦牛肉各项指标趋于平缓,但时间过长还是会造成牦牛肉的质构下降,同时熟化程度过高不利于后续加工。这是由于预煮时间小于2 min,肌纤维蛋白的收缩变性和结缔组织热变性导致了肉的硬度增加和成熟,之后肌蛋白和结缔组织的热变性和收缩会显著变慢,导致了肉质构的缓慢变化[15]。从表8可知,随着预煮时间增加,色差值显著增加(p<0.05)。这可能是因为在加热过程中,肉中的淤血被充分释放以及高铁肌红蛋白变性而造成的亚铁血红素被取代或释放使色度a值减小,L值增加,色差值增大[16]。土豆、豌豆的色差值在预煮1 min后便显著降低(p<0.05),说明了高温漂烫能通过破坏叶绿素水解酶等氧化物酶的作用来达到护色的目的[17],使食物保持原有的鲜艳色泽。在2 min以后,色差值降低变得不显著(p>0.05),说明过长时间的漂烫作用护色效果提升不大。综合考虑,选择预煮时间2 min进行后续实验。

表8 预煮时间对色泽变化的影响Table 8 Effect of precook time on color change

图2 预煮时间对感官评分和质构特性的影响Fig.2 Effect of precook time on sensory score and structure characteristics

2.2.3 腌制时间对咖喱牦牛肉品质的影响 从图3A中可知,随着腌制时间的增加,感官评分先增加后趋于平缓。腌制时间为0 min(即不腌制直接继续加工)时,成品菜肴入味感较差。随着静腌时间的增加,肉菜的入味感有所改善,对于牦牛肉的嫩度也有一定的改善,不过当腌制时间超过2 h,腌制效果显得不明显。与不腌制样品相比，不同腌制时间下样品的感官评分没有明显差异。从图3B可知,腌制时间的增加对于牦牛肉的硬度和粘着性显著性影响(p<0.05),但是对于其他指标无显著性影响(p>0.05)。这可能是在腌制过程中,调味料中的盐由于离子偶极和氢键作用降低了多肽链的硬度或强度从而导致的肌肉嫩度增加[18]。同时,调味酱经过一定时间的附着有可能会增加牦牛肉的粘着性而并非其本身的粘着性增加。当腌制时间超过2 h,各项TPA指标均无显著性差异(p>0.05)。从表9结果可以看出,不采取腌制的样品组与腌制组有显著性差异(p<0.05),当腌制时间超过2 h后,肉类色差值已无显著性差异(p>0.05),菜类总体变化偏小。综合考虑,选取腌制时间为2 h进行后续实验。

图3 腌制时间对感官评分和质构特性的影响Fig.3 Effect of curing time on sensory score and structure characteristics

表9 腌制时间对色泽变化的影响Table 9 Effect of curing time on color change

2.2.4 蒸煮时间对咖喱牦牛肉品质的影响 从图4A中可知,随着蒸煮时间的增加,感官评分先增加后减少,在15 min时有最大值。高温蒸煮不仅是一个调理烹饪菜肴的过程,也是一个杀菌的过程。蒸煮时间小于10 min时,成品菜肴有一定的生味,且杀菌强度达不到要求,货架期较短[19]。蒸煮时间过长,会引起肉质和菜质的过分软烂,也可能会产生一定的高温蒸煮味。同时,长时间的高温会破坏食物色泽,风味等,过度消耗营养物质。从图4B可以看出,牦牛肉各项指标呈现先增加后减小的趋势,牦牛肉的嫩度先降低后增加。这可能是由于蒸煮时间在10～15 min之前,肌原纤维热变性而聚集收缩导致嫩度有所降低,随着时间的延长,肌动球蛋白的脱水收缩和肌间胶原蛋白的收缩形成的弹性聚合物使得嫩度有所增加[20]。但长时间的蒸煮会影响牦牛肉的适口性、咀嚼性以及造成汁液流失过多影响营养价值。表10结果也表明,蒸煮时间的增加会显著破坏食物的色泽,蒸煮时间超过20 min,色差值达到最大。这是由于高温破坏了食物表面的色素和一些酶类,导致色素流失和颜色加深。故选取蒸煮时间为15 min进行后续实验。

图4 蒸煮时间对感官评分和质构特性的影响Fig.4 Effect of cooking time on sensory score and structure characteristics

表10 蒸煮时间对色泽变化的影响Table 10 Effect of cooking time on color change

2.2.5 调料添加量对咖喱牦牛肉品质的影响 从图5A中可知,随着调料添加量的增加,感官评分先增加后略微降低。当添加量过低,成品菜肴的风味会有一定的缺失,同时组织形态不佳,肉质菜质较干瘪。当添加量为50%左右时,菜肴成型较好,风味浓郁,可接受性强。从图5B结果可以看出,调料添加量只对牦牛肉的粘着性和胶粘性有显著性影响(p<0.05),随着添加量的增大而增大。这是由于调料酱附着于牦牛肉表面过多而引起的质构变化。对牦牛肉嫩度并无显著性影响(p>0.05)。从表11中可知,随着调料添加量的增加,菜肴色泽总体无显著性变化(p>0.05)。调味料的加入主要用于增加风味以及改善组织形态,添加量在50%以后,对总体品质无明显影响(p>0.05),从实际生产考虑,选择调料添加量为50%进行后续实验。

图5 调料添加量对感官评分和质构特性的影响Fig.5 Effect of seasonings addition on sensory score and structure characteristics

表11 调料添加量对色泽变化的影响Table 11 Effect of seasonings addition on color change

2.3 响应面法优化加工工艺

响应面实验结果如表12所示,回归方程方差分析如表13所示。

表12 响应面分析实验结果Table 12 Results of response surface test

表13 回归方程方差分析Table 13 ANOVA of regression equation

模型中A、B、C、AC、BC、A2、B2、C2影响极显著(p<0.01),AB影响显著(p<0.05)。各因素对影响主次顺序为:蒸煮时间(C)>预煮温度(A)>预煮时间(B)。响应值Y对预煮温度(A)、预煮时间(B)、蒸煮时间(C)(实际值)的二次多项式回归方程为:

Y=-846.40000+17.53125A+51.47500B+15.42250C-0.20500AB-0.076500AC-0.62000BC-0.090625A2-6.68750B2-0.27250C2

根据二次回归模型绘制响应曲面图如图6～图8所示。从图中可以直观地看出各因素对响应值的影响。

图6 预煮温度与预煮时间对感官评分影响的响应曲面图Fig.6 Response surfaceFigure of precook temperature and precook time effects on sensory sore

图7 预煮温度与蒸煮时间对感官评分影响的响应曲面图Fig.7 Response surfaceFigure of precook temperature and cooking time effects on sensory sore

图8 预煮时间与蒸煮时间对感官评分影响的响应曲面图Fig.8 Response surfaceFigure of precook time and cooking time effects on sensory sore

从图6～图8可以看出,预煮温度、预煮时间、蒸煮时间对咖喱牦牛肉方便菜肴的感官品质具有显著性影响。AB、AC、BC的等高线均呈椭圆形,说明交互作用显著。随着温度、时间的增加,感官评分呈现先增加后减少的趋势。同时,两两交互作用的响应曲面为凸面,故响应值有极大值[21]。根据对二次多项式回归方程进行求导计算,得到各因素的最佳水平值为:A=88.84,B=1.85,C=13.72,即预煮温度88.84 ℃,预煮时间1.85 min,蒸煮时间13.72 min。此时得到的响应值具有极大值为:Y=85.7827。根据优化结果同时考虑到可操作性和实际生产条件,调整最佳工艺为预煮温度88.80 ℃,预煮时间1.85 min,蒸煮时间13.70 min进行验证性实验。得到的结果为:Y=86.2,即感官评分为86.2分,在此条件下,得到的质构测定结果:硬度为(2848.038±118.336) g,粘着性为(-10.532±0.148) g,弹性为(0.696±0.144) g,凝聚性为(0.275±0.032) g,胶粘性为(608.183±20.426) g,咀嚼性为(556.385±29.324) g,回复性为(0.129±0.008) g,牦牛肉硬度(剪切力)较低,具有较好的嫩度,较高的弹性与咀嚼性,同时粘着性与胶粘性较低,不易黏牙,总体口感较好。得到的色差测定结果:牦牛肉为1.802±0.034,土豆为4.624±0.089,豌豆为1.874±0.096,色差值较小,较好地保留了原有色泽。实际优化结果与模型方程预测值偏差不大,说明该模型可靠,利用响应面法优化咖喱牦牛肉加工工艺具有较好的实用价值。

2.4 成品质量指标检验

经过对方便菜肴咖喱牦牛肉成品的检验结果如下:感官上具有相应的色泽和滋味,无异味,无可见杂质。食盐含量(以NaCl计)为2.2 g/100 g,固形物含量为52%,菌落总数为3×102CFU/g,大肠菌群为未检出,符合相关标准,准予入库储藏。

3 结论

本文基于方便菜肴咖喱牦牛肉的工业化生产工艺进行了相关研究。利用正交实验优化了咖喱调味料配方,得到了最佳配比为:植物油∶西红柿∶洋葱∶苹果∶咖喱粉∶大蒜∶牛奶=3∶6∶5∶3∶1.5∶1∶25。采用单因素实验和响应面实验优化了加工工艺,得到的最佳工艺为预煮温度88.80 ℃,预煮时间1.85 min,腌制时间2 h,蒸煮时间13.70 min,调料添加量50%。成品菜肴配比为:牦牛肉添加量20%,辅料添加量30%。在此基础上得到了品质较好的咖喱牦牛肉菜肴成品,其食盐含量<3.5 g/100 g,固形物含量约为50%,菌落总数N<1×103CFU/g,大肠菌群未检出,符合相关标准,同时感官评分达到86.2分,为传统菜肴工业化生产提供了参考和依据。

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