富含肌原纤维蛋白奶片的配方研究

张学全，刘玉青*，刘爱国

（1.漯河食品职业学院，河南 漯河 462300；2.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134）

奶片是以乳粉为主要原料，添加适量辅料，经混合、压片而制成的片状乳制品[1]。奶片作为一种休闲食品，可随身携带，食用方便，受到广大青少年消费者的喜爱[1]。目前国内外已开发的奶片制品有益生菌奶片[2-3]、膳食纤维奶片[4]、全蛋粉奶片[5]、戊聚糖奶片[6]、果蔬奶片[7-13]、新疆特色发酵奶片[14]、核桃复合奶片[15]、玫瑰茄粉奶片[16]等。而将肉蛋白（肌原纤维蛋白）与乳蛋白相结合的奶片鲜有报道。

肌原纤维蛋白又称结构蛋白质，是组成肌肉中肌原纤维的蛋白质，占人体总重量的8%～10%，对于维持机体内的渗透压平衡及调节体液有重要作用[1]。本研究采用环保的水析工艺从鸡胸肉中提取制得肌原纤维蛋白，去除了肉基质蛋白、血液、脂肪等对人体健康不利的成分，更有利于人体消化吸收。本试验以肌原纤维蛋白粉、脱脂奶粉、葡萄糖、低聚异麦芽糖等为原料制成一种新型的富含肌原纤维蛋白的奶片。通过模糊综合评价法和响应面试验确定奶片的最优配方。开发肌原纤维蛋白奶片对于拓展肌原纤维蛋白的应用范围、丰富奶片市场的种类有着积极的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡胸肉、脱脂奶粉：市售；葡萄糖：山东西王糖业有限公司；低聚异麦芽糖：河北佰品生物科技有限公司；硬脂酸镁（食品级）：安徽中旭生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

JYF-128绞肉机：山东省诸城市瑞恒食品机械厂；CH-100槽式混合机、V-10高效混合器、YK-60摇摆式颗粒机：常州市磐丰干燥设备有限公司；CWF-2501超微粉碎机：廊坊通用机械制造有限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司；XYP旋转式压片机：广州市旭朗机械设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

脱脂奶粉、肌原纤维蛋白粉、葡萄糖、低聚异麦芽糖→分别过筛→混合→制粒→干燥过筛→总混→压片→杀菌→包装→检验→成品

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 肌原纤维蛋白粉的制备

人工去除肉基质蛋白→绞肉机绞碎→水析提取→离心、过滤→加热干燥→粉碎→过筛→肌原纤维蛋白粉

将原料肉修去脂肪、碎骨、血污、筋腱、浮毛和异物等，切块后放入绞肉机绞制，并用篦子进一步将肉绞成肉糜状态。肉糜放入搅拌机中加清水反复水析，再将浆料在离心机中离心20 min，倾去上层血水混杂物、油脂等，用纱布包裹挤去多余水分，得到鸡肉蛋白质湿基。将鸡肉蛋白质湿基放入电热恒温干燥箱，在72℃条件下干燥至恒重得到鸡肉蛋白质干基。由于肌原纤维蛋白形成凝胶的能力高于其它动植物蛋白，故采用加热干燥使肌原纤维蛋白发生热变性，以降低其凝胶能力。最后经粉碎过筛后制得肌原纤维蛋白粉。

制得的肌原纤维蛋白粉经凯氏定氮法测定蛋白质含量为90%。

1.3.2.2 软材的制备

在槽型混合机中加入经过筛的脱脂奶粉、肌原纤维蛋白粉、葡萄糖、低聚异麦芽糖，搅拌5 min至完全混匀，再加入适量50%乙醇制成软材。乙醇的添加量应以手握软材能捏成团，用手指轻按能按散为宜。

1.3.2.3 湿粒、干粒的制备

将软材放入固定有14目不锈钢筛网的摇摆制粒机中制成湿粒。再将湿粒均匀摊放在托盘上送入电热鼓风干燥箱进行加热干燥，干燥时温度控制在60℃～65℃，加热干燥6 h～8 h。加热过程中注意翻动颗粒，干燥均匀。干粒经12目筛进行筛选。

1.3.2.4 总混、压片

将干粒和硬脂酸镁加入混合机中混合5 min，使干粒和硬脂酸镁混合均匀，然后用旋转压片机进行压片。

1.3.2.5 杀菌、包装

将压好的奶片进行紫外灯照射杀菌，时间为1 h。杀菌后的奶片经铝塑泡罩包装机进行包装[17]。

1.4 模糊综合评价

1.4.1 感官评定标准

选择10名专业人士对产品进行感官评分，并建立感官模糊综合评价体系。感官评价标准见表1。

表1 肌原纤维蛋白奶片的感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standard for myofibril milk tablets

1.4.2 确定评价因素集U和评语集V

评价因素集U是由产品的感官评价指标外观状态、口感、风味、质地4个因素构成，即U=｛外观状态U1，口感 U2，风味 U3，质地 U4}。评语集 V 按优、良、中、差 4 个等级评定，即 V=｛优 V1，良 V2，中 V3，差 V4}[18]。

1.4.3 确定权重集X

权重集由各评价因素的权重系数构成，各评价因素的权重分别为外观状态（0.2）、口感（0.3）、风味（0.3）、质地（0.2），即 X={0.2，0.3，0.3，0.2}。

1.4.4 模糊综合评判

感官因素综合评判的结果是由向量X和矩阵R合成，设产品感官因素综合评判的结果向量为Y，则Y=X×R[18]。

经10位感官评定人员研究决定出如下等级系数H1=100，H2=90，H3=80，H4=70，从而求出感官评分值S，S=ΣYjHi，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m[19]。

1.5 单因素试验

按照肌原纤维蛋白奶片的基本配方，固定其它原辅料的添加量，分别研究奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5）、葡萄糖添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、低聚异麦芽糖添加量（5%、10%、15%、20%、25%）对奶片感官评分的影响。重复试验3次，并对试验结果进行综合评定判定等级。

1.6 响应面试验

在单因素试验基础上，以奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比（A）、葡萄糖添加量（B）、低聚异麦芽糖添加量（C）为因素，感官评分为指标进行三因素三水平中心组合设计（见表2），采用Design Expert 8.0.6对试验数据进行分析并预测最佳工艺参数。

表2 Box-Behnken设计试验因素与水平Table 2 Factors and levels in Box-Behnken design

1.7 主要理化指标及微生物指标的检测

1.7.1 主要理化指标检测

按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》采用凯氏定氮法测定奶片中蛋白质含量；按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》采用直接干燥法测定水分含量。

1.7.2 微生物指标检测

分别按照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》、GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》、GB 4789.10—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》、GB 4789.4—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》检测肌原纤维蛋白奶片中的细菌菌落总数、大肠菌群、金黄色葡萄球菌以及沙门氏菌。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 奶粉与肌原纤维蛋白粉质量比的确定

奶粉与肌原纤维蛋白粉相结合能提高奶片中蛋白质的含量，但二者的不同质量比对奶片的感官评分影响较大，其影响结果见图1。

图1 奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比对奶片感官评分的影响Fig.1 Effect of mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder on the sensory score of milk tablets

由图1可知，随着肌原纤维蛋白粉添加量的增加，奶粉添加量的减少，奶片的感官评分呈现先上升后下降的趋势，当奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比为8∶2时，感官评分最高。这是由于肌原纤维蛋白粉添加量过低时，奶片的奶香味太浓，肌原纤维蛋白粉的风味不突出，蛋白质含量低。而当肌原纤维蛋白粉添加量过高时，肌原纤维蛋白奶片的硬度及紧密度较差，食后粘牙，口感不好。因此，初步确定奶粉与肌原纤维蛋白粉的最佳质量比为8∶2。

2.1.2 葡萄糖添加量的确定

葡萄糖作为一种天然的甜味剂，很容易被人体吸收，是人体新陈代谢不可缺少的营养物质。其不同添加量对奶片感官评分的影响见图2。

图2 葡萄糖添加量对奶片感官评分的影响Fig.2 Effect of glucose addition on sensory score of milk tablets

由图2可以看出，随着葡萄糖添加量的增加，肌原纤维蛋白奶片的感官评分呈现先上升后下降的趋势，当葡萄糖添加量为25%时，奶片的感官评分最高。葡萄糖添加量过低，奶片的甜味太淡；葡萄糖添加量过高，则奶片的甜味较高。因此，初步确定葡萄糖的添加量为25%。

2.1.3 低聚异麦芽糖添加量的确定

研究表明，以糊精、淀粉等作为奶片的填充剂时，奶片糊口感较重，不宜采用，而采用功能性低聚异麦芽糖作为填充剂，不仅可以使产品达到良好口感和风味的要求，还使产品具有抗龋齿和改善肠胃功能的作用[9]。因此本试验采用低聚异麦芽糖，低聚异麦芽糖添加量对奶片感官评分的影响见图3。

图3 低聚异麦芽糖添加量对奶片感官评分的影响Fig.3 Effect of isomaltose oligosaccharide supplemental level on sensory score of milk tablets

由图3可以看出，随着低聚异麦芽糖添加量的增加，奶片的感官评分逐渐提高，当添加量达到15%时，感官评分最高，继续增加添加量，奶片的感官评分出现下降趋势。因此，初步确定低聚异麦芽糖的添加量为15%。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 回归方程的建立与分析

采用Box-Benhnken进行试验设计，以奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比、葡萄糖的添加量、低聚异麦芽糖的添加量为自变量，以感官评分为响应值，使用Design Expert 8.0.6进行三因素三水平响应面分析，试验设计及结果见表3，方差分析结果见表4。

表3 Box-Benhnken试验设计及响应结果Table 3 Box-Benhnken experiment design and response results

续表4 回归模型方差分析Continue table 4 Regression model analysis of variance

由表4可以看出，该回归模型P＜0.000 1，方程模型极显著。失拟项P=0.254 1＞0.05不显著，对模型有利，说明该模型选择恰当；该模型的R2=0.989 7，R2Adj=0.976 4，仅有2.36%的变异不能被该回归模型解释，说明该模型拟合性好，试验误差小；CV值为1.26%，说明该模型输出的数据精确度较高；信噪比=23.339＞4，证明本试验设计具有可行性。根据回归系数，得到二次多元回归方程为：Y=92.84－2.57A－0.34B－2.54C－3.90AB＋1.30AC＋2.18BC－3.38A2－8.66B2－6.01C2。

由表4方差结果可知，对肌原纤维蛋白奶片感官评分影响的大小顺序为奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比＞低聚异麦芽糖添加量＞葡萄糖添加量。一次项A、C和二次项A2、B2、C2对感官评分均为极显著影响，交互项AB、BC对感官评分影响极显著，AC影响显著，而一次项B对感官评分影响不显著。

2.2.2 各因素交互作用分析

利用Design Expert8.0.6软件，分析各因素的交互作用对肌原纤维蛋白奶片的感官评分的影响情况，结果见图4～图6。

图4 奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比和葡萄糖添加量的响应面Fig.4 Response surface of the mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder and the amount of glucose added

图5 奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比和低聚异麦芽糖添加量的响应面Fig.5 Response surface of the mass ratio of milk powder to myofibrillar protein powder and the amount of isomaltose oligosaccharide added

图6 葡萄糖添加量和低聚异麦芽糖添加量的响应面Fig.6 Response surface of glucose and isomaltose oligosaccharides

由图4～图6可见，奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比和葡萄糖添加量的响应曲面及葡萄糖添加量和低聚异麦芽糖添加量的响应曲面均陡峭，等高线呈马鞍形或椭圆形，且等高线密集，说明两组之间的交互作用均极显著。奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比和低聚异麦芽糖的响应曲面较陡，等高线比较密集，说明这两个因素之间的交互作用较显著，与表4方差分析结果一致。

2.2.3 最佳条件的确定和模型的验证

运用软件选出肌原纤维蛋白奶片的最佳配方：奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比为4.14∶1、葡萄糖添加量为25.26%、低聚异麦芽糖添加量为13.74%，感官评分理论值为93.74分。为方便操作，将最优配方修正为：奶粉与肌原纤维蛋白粉质量比4∶1、葡萄糖添加量25%、低聚异麦芽糖添加量14%。根据最佳配方进行3次验证试验，取其平均值，得到肌原纤维蛋白奶片的感官评分为93.4分，与理论值基本一致。

2.3 主要理化指标及微生物指标检测结果

理化指标：水分含量为3.9%，蛋白质含量为25.2%，符合DBS 15/009-2019《食品安全地方标准奶片》规定。

微生物指标：细菌菌落总数＜500 00 CFU/g；大肠菌群＜10 CFU/g；金黄色葡萄球菌和沙门氏菌未检出。微生物指标符合DBS 15/009-2019《食品安全地方标准奶片》规定。

3 结论

以鸡胸肉提取的肌原纤维蛋白粉、脱脂奶粉、葡萄糖、低聚异麦芽糖等为原料，以感官评分为指标，通过模糊综合评价和响应面试验，对肌原纤维蛋白奶片的配方进行优化，确定其最佳配方为奶粉与肌原纤维蛋白粉的质量比为4∶1、葡萄糖添加量25%、低聚异麦芽糖添加量14%。此最佳配方制得的肌原纤维蛋白奶片感官评分为93.4分，达到了优秀等级，与理论计算值的误差为0.36%，表明该模型拟合度好，优化效果明显。该产品结合了乳蛋白和肌原纤维蛋白的双重营养，大大提高了蛋白质含量，具有良好的市场开发前景。