高良姜素、槲皮素对调理鸡排食用品质及杂环胺的影响

李美莹，李 琳，代媛媛，王昱苏，王柳岑，查恩辉

（锦州医科大学食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121000）

随着烧烤制品的消费比重在肉制品消费中的逐年攀升，烧烤制品的健康问题也变得与生活息息相关，烤制后形成的杂环胺成为烧烤制品中无法避而不谈的产物。杂环胺是肉品中的蛋白质通过美拉德等反应在高温条件下产生的一类有机物[1-5]，其具有致癌、遗传毒性、致突变作用等，对人体健康会造成很大不良影响[6-9]，近几年来人们对杂环胺的研究逐年深入，迄今为止已发现的杂环胺类物质有30余种[10-13]。如何减少烧烤制品中杂环胺的生成并使烧烤制品既安全健康又营养美味是近年来热门话题之一。

高良姜素，又名3,5,7-三羟基黄酮，为高良姜根中的提取物，包含该化学成分的代表植物还有雄花、大车前叶等，其易获得、易制取，为重要的天然抗氧化剂[14]。槲皮素是一种黄酮类物质，其来源广泛，主要存在于葡萄、荞麦等植物中，具有很好的抗氧化活性，近十年来对于槲皮素抗氧化活性的应用呈明显的上升趋势[15]。高良姜素与槲皮素因其抗氧化性可以有效减少美拉德反应中杂环胺的生成，从而使肉制品的安全品质得以提升[16-17]。

空气炸锅的工作原理是通过顶部烘烤装置加热空气，使锅内的密闭空间在短时间内形成循环热空气流，在快速蒸发食材表面水分的同时也能达到低温烤熟食材的目的，进而使食材产生外酥里嫩的口感[18]。

本试验选取鸡胸肉为原料，以空气炸锅烤制作为烹调方式，通过研究烤制时间、烤制温度、高良姜素添加量、槲皮素添加量对调理鸡排食用品质的影响，使用响应面法优化出最佳调理鸡排工艺配方，并对利用该工艺生产出的鸡排进行各项品质指标和安全性指标测试，其目的是为了研制出一款色泽金黄有光泽，香气扑鼻，口感鲜嫩多汁，安全、健康、营养的优质调理鸡排，为调理鸡排的工业化生产提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

鸡胸肉、花椒、八角、桂皮、料酒、精盐、玉米淀粉，购于辽宁锦州大商新玛特超市。

丙磺酸PRS固相萃取柱（500 mg/3 mL），C18固相萃取柱（500 mg/6 mL），色谱柱Waters Sunfire系列（C18柱25.0 mm×4.6 mm×5.0μm），0.22μm微孔滤膜，9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（Norhaman），1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚（Harman），甲醇、乙腈、高良姜素、槲皮素均为色谱纯，盐酸、氨水、乙酸乙酯、冰乙酸、乙胺、二氯甲烷、乙酸铵均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

Agilent1200型高效液相色谱仪配备荧光检测器，美国Agilent公司；BCD-258WLDPN冰箱，海尔集团有限公司；TMS-PRO质构仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；FA2004N电子天平，上海精密科学仪器有限公司；6828山本空气炸锅，余姚山本电器有限公司；JCY30A电饼铛，广东美的生活电器制造有限公司；KWS1530X-H7R电烤箱，广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；HR/T20MM立式冷冻离心机，湖南赫西仪器装备有限公司；PHS-3CpH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；85-2A数显恒温磁力搅拌器，金坛市科析仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

参照王赛等[19]和陈日新等[20]的方法并稍作修改，工艺流程如下：

鸡胸肉→修整、切片（约100 mm×100 mm×10 mm）→加料（食盐、料酒、复合香辛料、高良姜素、槲皮素）→滚揉（15 min）→腌制（4℃，静腌14 h）→打粉上浆（包裹淀粉液与面包糠）→熟制（空气炸锅烤制）→综合评定（嫩度、保水性、感官品质、安全性）

1.2.2 调理鸡排的单因素试验

试验中料酒、食盐、复合香辛料添加量为定量，分别为10%、1.8%、2%（其中花椒30%、八角30%、桂皮40%）。文中添加量均为某物质占鸡胸肉的质量分数。

对照组的熟制时间为15 min，熟制温度为160℃，不添加高良姜素和槲皮素。

1.2.2.1 高良姜素添加量的筛选

固定熟制时间为10 min，熟制温度为150℃，槲皮素添加量为0.002%，考察高良姜素添加量分别为0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%时对调理鸡排综合评价指数的影响。

1.2.2.2 槲皮素添加量的筛选

固定熟制时间为10 min，熟制温度为150℃，高良姜素添加量为0.002%，考察槲皮素添加量分别为0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%时对调理鸡排综合评价指数的影响。

1.2.2.3 熟制时间的筛选

固定熟制温度为150℃，高良姜素添加量为0.002%，槲皮素添加量为0.002%时，考察熟制时间分别为5、10、15、20、25 min时对调理鸡排综合评价指数的影响。

1.2.2.4 熟制温度的筛选

固定熟制时间为10 min，高良姜素添加量为0.002%，槲皮素添加量为0.002%时，考察熟制温度分别为140、150、160、170、180℃时对调理鸡排综合评价指数的影响。

1.2.3 响应面优化试验

根据单因素试验结果，选取调理鸡排熟制时间、熟制温度、高良姜素添加量和槲皮素添加量为自变量，以鸡排综合评价指数为响应值进行响应面试验优化设计，采用Design-Expert10软件中的Box-Behnken Design进行4因素3水平试验，响应面试验设计水平编码见表1。

表1 Box-Behnken响应面试验因素及水平编码表Table 1 Box-Behnken factors and levelscodingof response surface experiment

1.2.4 测定项目与方法

1.2.4.1 剪切力

参照NY/T 1180—2006[21]中规定的方法进行测定。

1.2.4.2 失水率

参照王喆等[22]的方法稍作改动并测定。取质量为m1（g）的调理鸡排生样，将其用空气炸锅进行熟制。将熟制后的调理鸡排样品冷却至室温，记录质量m2（g），失水率计算公式如下：

1.2.4.3 杂环胺含量

（1）标准曲线

参考盖圣美等[23]的方法并稍作改动。参考郑多多等[24]的方法进行甲醇-盐酸溶液和甲醇-氨水溶液的配制。

（2）样品前处理

提取：将调理鸡排样品剁碎成泥，取2.00 g样品于烧杯中，加入10 mL乙酸乙酯，1 mL氨水，1 mL乙胺，用磁力搅拌器搅拌样液5 min，使其充分混匀，再将混匀后的液体换装至50 mL离心管中，以10 000 r/min离心15 min，复提两次，取上清液合并备用。

净化：按照郑多多等[24]的前处理方法进行处理并稍作改动，过0.22μm微孔滤膜，以备高效液相色谱上样使用。

（3）高效液相色谱检测条件

流动相A为乙腈，B为0.05 mol/L乙酸铵缓冲溶液（用冰乙酸调pH值至3.40）；等度洗脱，A∶B=20%∶80%，流速1.00 mL/min；柱温30℃，运行时间8 min，进样量20μL，激发波长300 nm，发射波长440 nm。

1.2.5 调理鸡排的评价标准

调理鸡排品质评价的最终结果采用综合评价指数的方法进行评定[25-27]。

1.2.5.1 调理鸡排感官品质评分标准

参照GB/T 22210—2008[28]，感官评定小组由11位相关专业人士组成，由于食品的感官品质主要包括视觉品质、嗅觉品质和味觉品质，所以对调理鸡排的感官评定选取色泽、气味、风味和咀嚼性作为评价项[26-27]，评分标准见表2。

表2 感官品质评分标准Table 2 Sensory qualitiesrating criteria

1.2.5.2 调理鸡排安全性评分标准

调理鸡排的安全性评价以杂环胺含量为标准进行评定。

安全性评分标准（满分10分）：当杂环胺Norharman含量≥20.0μg/kg且Harman含量≥10.0μg/kg时为安全性较差，评分为0～5分；当杂环胺Norharman含量＜20.0μg/kg且Harman含量＜10.0μg/kg时为安全性较好，评分为6～10分。

1.2.5.3 调理鸡排嫩度评分标准

嫩度评分标准（满分10分）：当鸡肉剪切力为15.0～19.0 N（包括19.0 N）或剪切力大于等于23.0 N时，评分为0～5分；当鸡肉剪切力为19～23.0 N时，评分为6～10分。

1.2.5.4 调理鸡排保水性评分标准

保水性评分标准（满分10分）：当鸡肉的汁液流失率小于等于10.0%或大于等于14.0%时，评分为0～5分；当鸡肉汁液流失率为10%～14.0%时，评分为6～10分。

1.2.5.5 调理鸡排综合评价指数

综合评价指数由感官品质、安全性（杂环胺含量）、嫩度（剪切力）、保水性（汁液流失率）4项指标拟合而成，其能够客观地反映肉制品的品质和安全性。

综合评价指数的权重确定为专家评分法，即请5位食品行业相关专家对4个指标（感官品质、安全性、嫩度、保水性）的重要度进行评分（总分为100分），最终确定4项指标的权重系数（见表3），从而得出综合评价指数公式[25]。综合评价指数=0.35×感官品质评分+0.40×安全性评分+0.15×嫩度评分+0.10×保水性评分

表3 各项指标的专家权重评定结果Table 3 Expert weight score results of each indicator

1.2.6 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理与分析，SPSS26.0软件进行方差分析和显著性检验，Origin 2018进行绘图。每组试验均重复3次以上，结果以±s表示。

2 结果与分析

2.1 杂环胺标准曲线的绘制

两种杂环胺（HAAs）的荧光高效液相色谱检测图谱如图1所示。由图1可以看出，两种杂环胺分离效果明显，峰形良好，无拖尾现象。

图1 两种杂环胺标准品HPLC-FLD检测谱图Fig.1 HPLC-FLDchromatograms of two heterocyclic amine standards

以Harman、Norharman两种杂环胺的质量浓度x（mg/L）为横坐标，峰面积y为纵坐标，绘制标准曲线，得到2种杂环胺的线性范围、回归方程及其决定系数（R2）（见表4）。

表4 两种杂环胺线性范围、回归方程及相关系数Table4 Linear range,regression equation and correlation coefficient of two heterocyclic amines

如表4所示，杂环胺Harman、Norharman含量（均为0.1～500μg/L）在检出限范围内，回归方程的决定系数均大于0.995 0，具有良好的线性关系，说明回归方程符合实际检测需要。

2.2 调理鸡排工艺配方的单因素试验结果

由图2～5可以看出，烤制时间、烤制温度、高良姜素添加量和槲皮素添加量均对调理鸡排的综合评价指数有很大影响。

图2 高良姜素添加量对调理鸡排综合评价指数的影响Fig.2 Effects of galangin additions on comprehensiveevaluation indices of prepared chicken steaks

随着高良姜素添加量和槲皮素添加量的不断增加，烤制时间的延长，烤制温度的升高，调理鸡排的综合评价指数呈先上升后下降的趋势。当高良姜素添加量为0.002%（图2），槲皮素添加量为0.002%（图3）烤制时间为10 min（图4），烤制温度为150℃（图5）时，调理鸡排的综合评价指数均达到最高值，分别为18.9、19.1、18.7、18.9。故选取烤制时间10 min，烤制温度150℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%为调理鸡排响应面优化分析试验中的0水平。

图3 槲皮素添加量对调理鸡排综合指数的影响Fig.3 Effectsof quercetin additions on comprehensive evaluation indices of prepared chicken steaks

图4 熟制时间对调理鸡排综合评价指数的影响Fig.4 Effects of cookingtime on comprehensive evaluation indices of prepared chicken steaks

图5 熟制温度对调理鸡排综合评价指数的影响Fig.5 Effectsof cooking temperatures on comprehensive evaluation indicesof prepared chicken steaks

2.3 调理鸡排的响应面优化试验

2.3.1 调理鸡排的响应曲面法优化试验的设计方案及结果

根据单因素试验结果，以熟制时间（A）、熟制温度（B）、高良姜素添加量（C）和槲皮素添加量（D）为影响因素，以综合评价指数为响应值，采用Design-Expert 10软件中Box-behnken进行4因素3水平响应面优化试验，试验设计与结果见表5。

2.3.2 调理鸡排的模型建立及显著性检验

利用响应面软件Design-Expert 10对表5中的数据进行多元回归分析，得到调理鸡排综合评价指数（Y）对熟制时间（A）、熟制温度（B）、高良姜素添加量（C）和槲皮素添加量（D）的回归方程为：Y=19.02-0.35A-0.25B-0.32C-0.38D-0.75AB-1.01AC-1.08AD-1.11BC-0.55BD-1.37CD-1.20A2-1.03B2-0.93C2-1.11D2,该方程方差分析结果和显著性检验见表6。

表5 Box-Behnken试验设计方案与结果Table 5 Box-Behnken experimental design scheme and results

通过试验数据对该响应面模型进行方差分析，回归方程中各项系数绝对值的大小直接反映各因素对响应值的影响程度[25]，根据F值可以判断4个因素对综合评价指数的影响大小顺序为：D＞A＞C＞B，即槲皮素添加量＞熟制时间＞高良姜素添加量＞熟制温度。

回归方程中的显著性用F检验判定[25]。由表6可知，模型的F值为40.68，P＜0.01，说明该模型为极显著，失拟项不显著，拟合优度为97.60%（R2＝0.976 0），调整拟合优度所以在被研究的回归区域内，该回归方程具有良好的拟合度和可信度，试验误差小，且自变量与响应值之间具有较好的线性关系，因此使用该回归方程能够对综合评价指数进行可靠地预测，该回归方程可用于调理鸡排工艺的响应面优化试验的理论推测。

由表6可知，试验中4个因素的一次项偏回归系数均具有显著性，其中因素B（熟制温度）的偏回归系数显著（P＜0.05），说明熟制温度对加工鸡排综合评价指数具有显著影响；A、C、D的偏回归系数极显著，P值分别为0.000 9、0.002 1、0.000 5，说明熟制时间、高良姜素添加量、槲皮素添加量对加工鸡排综合评价指数具有极显著影响。

表6 回归方程方差分析表Table 6 ANOVA table of regression equation

在二次项偏回归系数中，所有系数都具极显著性（P＜0.01），交互项中AB、AC、AD、BC、BD、CD的P值均小于0.01，表明A和B、A和C、A和D、B和C、B和D、C和D的交互作用对响应值的影响均极显著。

2.3.3 调理鸡排的响应曲面分析图

调理鸡排的响应曲面图见图6～11。由6可知，随着熟制时间的增加，熟制温度对综合评价指数的影响先缓慢升高再急剧降低，曲面有十分明显的弧度，说明熟制时间和熟制温度交互作用对综合评价指数的影响较大。由图8、图9可知，在相同熟制温度与熟制时间的条件下，综合评价指标随着高良姜素添加量的增加呈现缓慢上升和下降趋势，梯度变化明显。由图7、图10可知，保持熟制温度和熟制时间不变，随着槲皮素添加量的增加，综合评价指数先缓慢上升再小幅度下降。由图11可知，综合评价指标随着高良姜素添加量和槲皮素添加量的增加快速升高再急剧下降，曲面明显，有明显的峰值。

图6 熟制时间与熟制温度的响应面曲线图Fig.6 Response surface curve of maturation time and maturation temperatures

图7 熟制时间与槲皮素添加量的响应面曲线图Fig.7 Response surface curveof maturation time and quercetin additions

图8 熟制时间与高良姜素添加量的响应面曲线图Fig.8 Response surfacecurve of maturation time and galangin additions

图9 熟制温度与高良姜素添加量的响应面曲线图Fig.9 Response surface curve of maturation temperaturesand galangin additions

图10 熟制温度与槲皮素添加量的响应面曲线图Fig.10 Response surface curve of cooked temperatures and quercetin additions

图11 高良姜素添加量与槲皮素添加量的响应面曲线图Fig.11 Responsesurfacecurveof galangin additionsand quercetin additions

2.3.4 加工鸡排的最佳基础配方的确定

根据响应面回归模型，通过Design-Expert 10软件求解方程，得到调理鸡排最佳工艺配方为：熟制时间10.45 min，熟制温度145.88℃，高良姜素添加量0.002 3%，槲皮素添加量0.001 9%，在上述条件下由该模型优化预测得到的调理鸡排综合评价指数为18.86。

为验证响应面优化模型的可靠性，采用优化后的配方结果，并结合具体实际生产需要稍作改动，调整为熟制时间10 min，熟制温度145℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%，经过3次重复试验，实际得到的调理鸡排综合评价指数平均值为18.83，与响应面回归模型预测的理论值18.86非常接近，该回归模型方程的预测结果与实际生产的结果相吻合，拟合程度高，说明通过响应面法优化得到的调理鸡排工艺配方在实际生产中具有极高的可行性。

2.4 调理鸡排质量指标的测定结果分析

空白对照组调理鸡排剪切力、失水率、感官评分和杂环胺Norharman与Harman的平均值分别为24.3 N、14.52%、32.0分和25.70μg/kg与10.89μg/kg。

调理鸡排物性指标测定结果为：剪切力23.2 N，失水率13.25%，感官评分32.5分；杂环胺Norharman与Harman含量分别为20.96μg/kg与7.39μg/kg。由以上结果可知，调理鸡排的理化指标良好。

3 结论

本研究通过单因素试验结合Box-Behnken响应面设计优化试验对调理鸡排的工艺配方进行优化，确定最佳调理鸡排工艺配方为：熟制时间10 min，熟制温度145℃，高良姜素添加量0.002%，槲皮素添加量0.002%（料酒、食盐、复合香辛料添加量为定量，分别为10%、1.8%、2%（其中花椒30%、八角30%、桂皮40%）。

通过和对照组对比可知，在不添加高良姜素与槲皮素的条件下，对照组调理鸡排综合评分为13.60（杂环胺Norharman与Harman含量的平均值分别为25.70μg/kg与10.89μg/kg）。工艺优化后的调理鸡排综合评价指数平均值为18.83（杂环胺Norharman与Harman含量分别为20.96μg/kg与7.39μg/kg），可以看出高良姜素与槲皮素的添加对杂环胺具有抑制效果，可明显提高调理鸡排的的安全性。应用此配方制作的调理鸡排色泽金黄，具有独特的鸡肉香味，鸡排汁液饱满，肉质鲜嫩紧致，且安全营养。其中添加的抗氧化剂（高良姜素、槲皮素）在多种植物中均含有，易于制取且价格低廉，既适合工业化生产又符合当今社会安全肉制品的消费理念。其为今后工业化生产安全性与营养性兼备的调理鸡排提供了有效的理论依据。