辅料黏合剂的添加对调理猪排品质的影响

祝超智,南慧芳,李苗云,柳艳霞,崔文明,赵改名

(河南农业大学食品科学技术学院,河南郑州 450002)

我国是世界猪肉生产和消费的第一大国,猪肉是人们必需的主要副食品之一[1],它能够为人类提供优质蛋白质、必需脂肪酸、血红素和促进铁吸收的半胱氨酸,改善缺铁性贫血。且猪肉纤维较为细软,结缔组织较少,加工性能优越[2]。随着科学技术的不断发展,生产出健康、低成本的猪肉产品以满足市场的需要将成为可能[3]。调理猪排作为一种新型肉制品,不仅丰富了可供选择的猪肉产品,其加工制作流程也更方便快捷,还能使企业充分利用不同等级的原料肉,有效降低原料肉的营养成分损失。

调理猪排是借助机械外力或添加功能性辅料(酪蛋白酸钠、卡拉胶、大豆分离蛋白等)以提取肌肉纤维中的基质蛋白,并利用添加剂的粘合作用,使颗粒状肉和块状肉重新组合,经冷冻后直接出售或经预热处理保留或改变其组织结构的肉制品[4]。研究表明,向盐水火腿、香肠、鲑鱼等食品中添加转谷氨酰胺酶(TG)，能显著改善产品的质构性、保水性。此外,TG还可将游离氨基酸交联到蛋白质上,增强蛋白质的功能性[5-7]。酪蛋白酸钠是具有高乳化性、持水性、胶凝性及营养性于一体的优良天然多功能食品添加剂。卡拉胶与魔芋胶均为亲水性胶体,两者按一定的比例复配后,能够达到一种协同效应,产生各单体胶本身并不具有的特性[8]。冷鲜肉及肉制品生产过程中产生大量颗粒状肉和块肉,通过不同食品添加剂的作用,不仅可以提高肉的经济价值,也可利用添加剂的不同作用,提高产品的加工特性及营养价值。

因此,本研究采用TG、酪蛋白酸钠、复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)作为辅料添加入调理猪排,通过测定对调理猪排剪切力、离心损失、蒸煮损失、色差、水分含量、出品率、感官评定的影响,优化调理猪排粘合剂辅料的添加配比,为辅料黏合剂在调理猪排中的应用提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冷鲜猪颈背肉、黑胡椒、食盐、姜粉、酱油 食品级,双汇连锁店丰产路经七路店;TG 食品级,江苏无锡瑞阳生物有限公司;酪蛋白酸钠 食品级,蒙牛乳业有限公司;卡拉胶、魔芋胶、三聚磷酸钠、大豆分离蛋白、D-异抗坏血酸钠 食品级,河南金图试剂有限公司。

ALLEGRA-64A型高速冷冻离心机 BECKMAN Coulter;Turbo-smart水分仪 CEMcorporation;3000型沃-布剪切仪 BODINE-ELECTRIC-COMPANY;JA2CC3N型色彩色差计 KONTCAMINOLTA;T18基本型高速分散器 广州仪科实验室技术有限公司;HH-601A超级恒温水浴锅 金坛市国旺实验仪器厂;PHS-3C Precision型PH计 上海理达仪器厂;BD=HWS型恒温恒温箱 南京贝帝实验仪器有限公司;MJ-BL25C3型搅拌机 美的集团。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 原料肉→预处理→漂洗→沥水→配制腌制液(复配胶+三聚磷酸盐+食盐+酪蛋白酸钠等)→注射→滚揉腌制→静置→冷冻→切片→成品→贮藏→油煎熟制

1.2.2 调理猪排的制作 调理液的配制:用打浆机制作腌制液,先称取配方中的冰水(水温0～10 ℃),边搅拌(速度先低后高)边加入食盐、黑胡椒、食盐、姜粉、酱油、三聚磷酸钠、大豆分离蛋白、D-异抗坏血酸钠、酪蛋白酸钠或卡拉胶、魔芋胶或酪蛋白酸钠,时间大约2～3 min;

猪排调理:将原料肉切成2 cm×2 cm×2 cm的肉块,称取2500 g预处理好的原料肉漂洗去除表面的淤血和脏物等;把洗干净的原料肉放在室温下控水处理2～4 min;注射配制好的腌制液,注射率为120%～130%;注射完成后,即进行滚揉处理,滚揉采用的是单向间歇式滚揉即加压滚揉、静置、真空滚揉、静置,不断循环的方式进行。滚揉温度为0～4 ℃,加压滚揉压强为0.25 MPa,滚揉时间40 min,其中每次真空滚揉8.3 min,静置62 s,共三次;滚揉结束后,将腌制好的原料肉装入直径为10 cm的肠衣中,在0～4 ℃冰箱中静置4 h;将静置好的原料肉送入-35 ℃的冷库中进行速冻定型,冷冻时间为9～12 h;将经速冻定型的原料肉按100 g、1 cm切片,切片后的产品即为调理猪排。

1.2.3 单因素实验 采用不同添加量的TG(0.30%、0.60%、0.90%)、酪蛋白酸钠(0%、0.10%、0.20%)、卡拉胶和魔芋胶1∶1的复配胶(0.10%、0.20%、0.30%)进行单因素实验。考察TG时,酪蛋白酸钠及复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)分别固定为0.10%、0.20%,考察酪蛋白酸钠时,TG及复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)分别固定为0.60%及0.20%,考察复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)时,TG及酪蛋白酸钠分别固定为0.60%及0.10%。通过单因素实验,考察各因素变量对调理猪排剪切力、离心损失、蒸煮损失、水分含量、色差、出品率、感官评定的影响。

1.2.4 响应面试验 在单因素实验的基础上,每个因素选取三个对感官评分影响较大的水平,建立三因素三水平的Box-Behnken组合实验,以感官评分为响应值,各因素的三个水平采用-1、0、1进行编码,如表1。

表1 响应面试验因素水平表Table 1 Facters and levels table ofthe response surface experiment

1.2.5 指标测定

1.2.5.1 色差分析 参考刘雯雯等[9]的方法进行修改,按照设备要求用取样器取样后，使用色彩色差计测定其色差。测定前将样品取出,切取肉样厚度为2.0 cm,用透氧保鲜膜包裹,放于4 ℃冰箱中30～60 min,取出后在室内正常光线下,选取3个点对肉样鲜切面进行测定。

1.2.5.2 水分含量的测定 测定水分含量时,先取试样1～2 g放在两张重叠的环氧玻璃纸的中间,把纸放在样品盘上,关闭样品室,按水分仪操作程序测定样品中水分的含量。

1.2.5.3 剪切力的测定 猪肉的嫩度以剪切力在时间上所做的功来表示,剪切力所做功越小,表明肉的嫩度越好。沿着生肉肌纤维走向将肉样切分为1 cm厚的小块,再将其切分为1 cm宽的肉柱,放在沃-布剪切仪的挂钩上进行测定[10],测定时切断肌纤维。

1.2.5.4 离心损失的测定 将冻藏的样品取出,在16～18 ℃下自然解冻至中心温度为0～4 ℃,肉样称重并记录重量W1,把称好的肉样放在滤纸上裹好放入离心管,对离心管进行配平,3000×g 条件下离心20 min,称取离心后的肉样并记录重量W2,按公式(1)计算离心损失。

式(1)

式中:X1为离心损失(%);W1为样品离心前质量(g);W2为离心后的质量(g)。

1.2.5.5 蒸煮损失的测定 参考 NY/T1080-2006 中测定肉嫩度的样品前处理方法。取肉样长宽高不小于2 cm×3 cm×3 cm 的整块肉样,剔除表面的筋、腱、膜及脂肪。取中心温度为0～4 ℃的肉样，称重并记录重量W1,用包装袋包裹,排除空气并密封好,放入80 ℃恒温水浴锅中加热,用电子温度记录仪测定肉样中心温度,中心温度达70 ℃时,记录所需时间t(用于测定加热速率),然后将肉样取出冷却至中心温度为0～4 ℃,用滤纸轻轻擦干肉块表面称量重量W2,按公式(2)计算蒸煮损失。

式(2)

式中:X1为蒸煮损失(%);W1为样品蒸煮前重量(g);W2为蒸煮后的重量(g)。

1.2.5.6 出品率的测定 将新鲜的猪肩颈肉经过预处理后称其重量计为W4,冷冻成型后称其重量计为W3[11]。出品率按公式(3)计算。

式(3)

式中:X2为出品率(%);W3为制品净质量(g);W4为生质量(g)。

1.2.5.7 感官评定 感官评定是以人的视觉、嗅觉、触觉、味觉等感觉为基础,对产品进行评价的方法[9]。邀请6位有经验的感官评定人员,分别对180 ℃煎制2 min的调理猪排的色泽、组织形态、香味、滋味、嫩度、总体可接受性进行评定,评判标准参照表2。

表2 调理猪排感官评定标准(分)Table 2 Criteria for sensory evaluation of prepared pork steaks(score)

1.3 数据处理

实验数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差异法分析(LSD),软件为SPSS 16.0。根据单因素实验结果,进行Box-Behnken设计,软件为Design Expert 8.0.6。

2 结果与分析

2.1 TG添加量对调理猪排品质的影响

2.1.1 TG添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性的影响 由表3可知,TG添加量对剪切力无显著影响(p>0.05),但对离心损失、蒸煮损失有一定影响。随着TG添加量的增多,离心损失呈现增大趋势,蒸煮损失呈现下降后上升的趋势。添加适量的TG能减少调理猪排的失水率,是因为TG促进了肌原纤维蛋白之间的交联作用,催化形成的凝胶有牢固的空间网络,能包容大量水分,提高了产品的保水率[12-15],但随着TG添加量的增加,蒸煮损失有上升趋势,主要是因为蛋白质底物质量浓度是一定的,虽然TG浓度增大,但是蛋白质底物质量浓度没有相应增大,所以不能促进更多蛋白质分子的交联,蒸煮损失、离心损失也就没有显著性的减少[16]。

表3 TG添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性的影响Table 3 Effect of TG on color,yield and water-holding capacity of prepared pork steaks

2.1.2 TG添加量对调理猪排感官评分的影响 由表4可知,TG的对色泽、组织形态、滋味、总体可接受性不存在显著性差异(p>0.05),添加量为0.60%及0.90%时可以显著提高香味得分(p<0.05)。TG添加量为0.60%时,嫩度得分最高。

表4 TG添加量对调理猪排感官评定的影响(分)Table 4 Effect of TG on sensory evaluation of prepared pork steaks(score)

结合表3,由于在添加量为0.6%时,离心损失、蒸煮损失最低,即保水性最强,而加酶量高于0.60%时,失水率呈现上升的趋势,为保证产品的质地与成本效益,即TG的最优添加量为0.60%。

2.2 酪蛋白酸钠添加量对调理猪排品质的影响

2.2.1 酪蛋白酸钠添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性的影响 由表5可知,随着酪蛋白酸钠添加量的增加,在0～0.20%的范围内,调理猪排的离心损失逐渐下降,添加量为0.20%时,离心损失最小(p<0.05)。当酪蛋白酸钠添加量为0.20%时,调理猪排的色泽发生明显变化,亮度值下降,红度值明显增加。研究表明,酪蛋白酸钠与卡拉胶、转谷氨酰胺酶复配时会显著提高食品的保水性,保水性的提高有利于食用品质包括色泽的保持,减少色素在加工过程中的损失[17]。

表5 酪蛋白酸钠添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性的影响Table 5 Effect of sodium caseinate on color,yield and water-holding capacity of prepared pork steaks

2.2.2 酪蛋白酸钠添加量对调理猪排感官评分的影响 由表6可知,酪蛋白酸钠添加量对调理猪排组织形态、香味、嫩度有一定影响,随着酪蛋白酸钠添加量的增加,在0～0.20%的范围内,调理猪排的各评分及总分基本上处于先上升后下降的趋势,在添加量为0.10%时,取得最高分。虽然酪蛋白酸钠添加量越大,保水性越好,而保水性会影响原料肉的成本和最终产品的组分和风味[18-19],但结合到产品的外观及感官评定的结果,选择酪蛋白酸钠的最优添加量为0.10%。

表6 酪蛋白酸钠添加量对调理猪排感官评分的影响(分)Table 6 Effect of sodium caseinate on sensory evaluation of prepared pork steaks(score)

2.3 复配胶添加量对调理猪排品质的影响

2.3.1 复配胶添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性食用品质的影响 由表7可知,随着复配胶添加量的增加,调理猪排的离心损失、蒸煮损失都呈现下降趋势,产品出品率呈现增加趋势。这是因为,魔芋胶具有增稠性吸水性等功能特性,可与卡拉胶复配形成紧密缠绕联接的胶束,该胶束可与蛋白质形成更为紧密的三维网状结构[20-21],因此能更好地改善调理猪排的保水性、弹性等特性。

表7 复配胶添加量对调理猪排色泽、出品率、保水性的影响Table 7 Effect of mixed gum on color,yield and water-holding capacity of prepared pork steaks

2.3.2 复配胶添加量对调理猪排感官评定的影响 由表8可知,复配胶含量对组织形态、滋味、嫩度有一定影响。随着复配胶添加量的增加,调理猪排的组织状态、香味、滋味、嫩度及总分都呈现先上升后下降的趋势,在添加量为0.20%时取得最高分。因此,复配胶的最优添加量为0.20%。

表8 复配胶添加量对调理猪排感官评分的影响(分)Table 8 Effect of mixed gum on sensory evaluation of prepared pork steaks(score)

2.4 响应面试验结果

根据单因素实验结果,由Design-Expert 8.0.6统计分析软件设计出的实验方案及结果如表9所示。采用Design-Expert 8.0.6统计软件对所得数据进行回归分析,回归分析结果见表10。对各因素回归拟合后,得到回归方程:

表10 回归模型方差分析Table 10 Analysis of variance of regression equation

表9 响应面试验设计及结果Table 9 Design and results of response surface experiment

感官得分=54.33+0.13A-0.75 B-1.13C+1.50AC-1.75BC-1.38B2-7.13C2

由方差分析可知,回归方程模型极显著(p<0.0001),决定系数(R2)为0.96,说明该模型拟合良好,失拟项不显著(p>0.05),说明模型显著,所得方程与实际拟合中非正常误差小,可用该方程对实验结果进行分析。回归方程各项的方差分析表明,C、AC、BC、B2均达到显著水平(p<0.05),C2达到极显著水平(p<0.01),A、B、AB、A2不显著(p>0.05)。回归方程一次项系数绝对值的大小,决定了各因素对响应值影响的主次顺序为复配胶、酪蛋白酸钠、TG。

注：*表示显著(p<0.05);**表示极显著(p<0.01)。2.5响应面分析与优化

图1(a)所示为固定酪蛋白酸钠添加量为零水平,TG与复配胶对感官得分的交互作用。由图1可知,随着复配胶的添加量的增加,感官得分呈现先上升后下降的趋势,TG对调理猪排的感官得分没有显著性影响,但TG和复配胶之间交互作用显著,说明同时添加TG和复配胶比单独添加这两类添加物可使感官得分有更大程度的提高,同时酪蛋白酸钠和复配胶之间交互作用显著,这也说明同时添加酪蛋白酸钠和复配胶比单独添加这两类添加物可使感官得分有更大程度的提高。且复配胶添加后,感官得分的上升幅度明显高于TG及酪蛋白酸钠,说明复配胶对感官得分的影响较大。而TG与酪蛋白酸钠复配后对结果影响不显著。

图1 TG(A)、酪蛋白酸钠(B)和复配胶(C)对调理猪排感官得分影响的响应曲面图Fig.1 Response surface plots of TG enzyme(A),sodium caseinate(B)and mixed gum(C)on sensory score of prepared pork steaks

2.6 验证实验

Design-Expert 8.0.6软件对试验的优化结果为转谷氨酰胺酶添加量为0.705%、酪蛋白酸钠添加量为0.072%、复配胶添加量为0.213%时,预测模型的感官得分为53.436。结合实际操作情况,将条件修正为转谷氨酰胺酶添加量为0.7%、酪蛋白酸钠添加量为0.07%、复配胶添加量为0.21%,在此条件下进行3次实验,得到的结果分别为55.54±0.42,与预测值53.436差异不大,说明建立的模型可以很好地预测调理猪排的辅料添加量。

3 结论

本文研究了转谷氨酰胺酶(TG)、酪蛋白酸钠(SC)、复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)对调理猪排品质的影响。单因素实验结果表明,TG添加量为0.60%时,保水性及感官评分最高,酪蛋白酸钠添加量为0.10%,复配胶(卡拉胶和魔芋胶1∶1)添加量为0.20%时,既能保证适宜的嫩度与保水性,感官得分也最高。采用响应面试验对调理猪排辅料黏合剂的添加量进行优化,建立了感官评定得分的回归模型,由该模型优化的调理猪排辅料添加量为TG添加量为0.70%、酪蛋白酸钠添加量为0.07%、复配胶添加量为0.21%,此时感官得分为55.54,与模型预测结果相近,进一步验证了该模型的可靠性。本研究不仅调理猪排的辅料添加提供了可行的方案,也证实了以猪肉为原料进行深度加工可以改善产品的感官品质,提高其附加值,丰富国内的肉制品种类,推动我国肉制品加工工业的的发展。