红酒牛排复合腌制剂配方优化及风味分析

查恩辉，王昱苏，王 晗，张 振，黄云坡

（锦州医科大学食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121000）

近年来，随着中西方饮食文化的深度融合，人们的饮食消费观念日益转变，以牛排为代表的西方餐饮开始走向我国家庭的餐桌。目前，国内对调理牛排的腌制剂配方、腌制方法、烹调熟制工艺等研究正处于蓬勃发展的阶段[1]，主要集中在以蛋白酶为主的腌制剂配方优化以及工艺参数研究。王永祥[2]以肉牛小黄瓜条为原料,采用单因素和响应面优化试验,确定了调理牛排的最佳基础配方为：钠盐替代比22%，嫩肉粉0.7%，大豆分离蛋白1.0%，淀粉3.0%。夏军军[3]采用木瓜蛋白酶结合滚揉腌制工艺对牛排进行嫩化，嫩化后的牛排剪切力为1.75 kg，出品率为78.99%。李杨薇宇[4]以牛背最长肌为原料，通过单因素试验和正交试验，确定了预调理冷鲜牛排的最佳配方以及天然保鲜剂的最佳配比。付丽等[5]采用响应面法对牛排进行了无磷保水条件的优化。袁登奎等[6]优化得到芹菜味调理牛排腌制液配方为：食盐0.60%，芹菜汁17.06%，芹菜香精1.95‰；同时优化出最优的加工工艺为：腌制时间14.55 h，腌制液比例为30.97%，滚揉时间4.69 h。在众多研究中，以红酒、谷氨酰胺转氨酶（TGase）为主要成分的牛排腌制剂配方优化鲜有研究，而应用感官评分和电子舌主客观相结合的方法对牛排风味进行分析，目前国内尚未见报道。红酒具有去腥除膻、软化肌纤维、改善肉质的作用。TGase通过共价交联、导入胺、脱胺3种途径使蛋白质发生改性[7]，被广泛应用于提高蛋白的凝胶强度、弹性和保水性[8-10]。Ahhmed等[11]发现，TGase可以提高香肠的硬度和弹性。对鸡胸肉饼的试验也表明，添加TGase产生的蛋白交联可提高肉凝胶的持水性[12]。Nielsen等[13]发现在降低盐/磷含量的同时添加TGase，并不会影响产品的质构，也不会对产品的感官特性造成不良影响。

本试验以红酒、TGase、食盐、D-异抗坏血酸钠为复合腌制剂，对牛排进行腌制，以嫩度、熟肉率、感官品质评分为评价指标，利用Design Expert 10.0.7软件的Box-Behnken法对腌制剂配方进行优化，确定红酒牛排复合腌制剂最佳配方，同时旨在探索红酒牛排复合腌制剂在牛排类产品中使用的合理用量及腌制时间，为牛肉新产品开发提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

冷鲜牛背最长肌、红酒（长城干红），市售。

TGase、D-异抗坏血酸钠，山东元泰生物科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

TMS-PRO质构仪SA402电子舌，北京盈盛恒泰科技有限责任公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

牛背最长肌→修整、切片（直径约70 mm、厚度约10 mm的近似圆形）→与腌制剂混合→滚揉按摩（20 min）→腌制（4℃左右，腌制10 h）→4℃冷藏备用

1.2.2 单因素试验设计

1.2.2.1 食盐添加量的筛选

固定红酒、D-异抗坏血酸钠、TGase的添加量分别为牛排质量的20%、0.12%、0.2%，调整食盐的添加量为牛排质量的0.4%、0.8%、1.2%、1.6%，以未添加食盐为对照，考察腌制剂中食盐添加量对腌制牛排综合评分的影响。

1.2.2.2 D-异抗坏血酸钠添加量的筛选

固定食盐、TGase、红酒的添加量分别为牛排质量的1.2%、0.2%、20%，调整D-异抗坏血酸钠的添加量为牛排质量的0.04%、0.08%、0.12%、0.16%，以未添加D-异抗坏血酸钠为对照，考察腌制剂中D-异抗坏血酸钠添加量对腌制牛排综合评分的影响。

1.2.2.3 红酒添加量的筛选

固定食盐、D-异抗坏血酸钠、TGase的添加量分别为牛排质量的1.2%、0.12%、0.2%，调整红酒添加量为牛排质量的10%、15%、20%、25%，以未添加红酒为对照，考察腌制剂中红酒添加量对腌制牛排综合评分的影响。

1.2.2.4 TGase添加量的筛选

固定食盐、D-异抗坏血酸钠、红酒添加量分别为牛排质量的1.2%、0.12%、2.0%，调整TGase添加量为牛排质量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%，以未添加TGase为对照，考察腌制剂中TGase添加量对腌制牛排综合评分的影响。

1.2.3 复合腌制剂配方响应面优化

表1 响应面试验因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface experiments 单位：%

1.2.4 感官评价

腌制好的牛排煎制5分熟后，由评定小组成员（15人）对其进行感官评定。参照GB 2726—2016[14]并略作改动，选取生牛排的色泽及熟牛排的风味（气味、滋味）、多汁性为感官评价指标，评分标准见表2[15-16]。

表2 红酒牛排感官评分标准Table 2 Sensory evaluation criteria of red wine steak

1.2.5 嫩度和熟肉率评价

牛排嫩度和熟肉率评分标准见表3。

表3 红酒牛排嫩度和熟肉率评分标准Table 3 Scoring criteria for tenderness and cooked meat rate of red wine steak

1.2.6 综合评分

参照周秀丽等[17]和王绍顺等[18]的方法，略作修改。红酒牛排嫩度、熟肉率和感官品质3项指标的权重见表4。

如图5所示，基于流体力学理论，采用有限元方法，建立二维几何模型来模拟毫秒激光对铝板的打孔过程。为简化计算过程，对模型提出如下假设：1) 将计算中涉及的流体作为不可压缩牛顿流体处理；2) 将金属蒸气作为理想气体处理，且对于入射的激光无影响；3) 铝液的沸点不受其他因素影响。

表4 3项指标的专家权重评定结果Table 4 Expert weight score results of three indexes

红酒牛排综合评分计算公式如下：

综合评分（分）=0.30×嫩度评分+0.30×熟肉率评分+0.40×感官评分

1.2.7 测定项目与方法

1.2.7.1 嫩度

参照NY/T 1180—2006[19]中的方法进行测定。

1.2.7.2 熟肉率

腌制结束后取约100 g肉样，然后将肉样置于锅内煮沸30 min取出，4℃冰箱内冷却15~20 min后称其质量，计算熟肉率[20]，公式如下：

熟肉率（%）=煮后牛排质量/煮前牛排质量×100

1.2.8 风味分析

1.2.8.1 电子舌分析

将牛排煎至五分熟后，制成肉糜，用电子舌进行分析[21]。

1.2.8.2 主观评价

选择6位评价员（3男，3女，20～25岁），参照GB/T 10220—2012[22]中的方法进行评价，总分60分，评分标准见表5。

表5 红酒牛排风味评分标准Table 5 Score standard for the flavor of red wine steak

1.2.9 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据分析及作图；利用SPSS 13.0软件进行方差分析和显著性检验；采用Design Expert 10.0.7软件的Box-Behnken进行响应面设计。

2 结果与分析

2.1 复合腌制剂配方单因素试验结果

由图1~4可以看出，食盐、D-异抗坏血酸钠、TGase和红酒添加量的不同均会对牛排的综合评分产生影响，食盐添加量为1.2%（图1，综合评分为32.65分）、D-异抗坏血酸钠添加量为0.12%（图2，综合评分为32.15分）、红酒添加量为20%（图3，综合评分为32.52分）、TGase添加量为0.30%（图4，综合评分为32.45分）时，红酒牛排的综合评分最高。因此选取食盐添加量1.2%，D-异抗坏血酸钠添加量0.12%，红酒添加量20%，TGase添加量0.30%作为后续响应面分析试验中的0水平数值。

图1 食盐添加量对牛排综合评分的影响Fig.1 Effect of adding amount of salt on the comprehensive score of steak

图2 D-异抗坏血酸钠添加量对牛排综合评分的影响Fig.2 Effect of adding amount of sodium D-isoascorbate on the comprehensive score of steak

图3 红酒添加量对牛排综合评分的影响Fig.3 Effect of adding amount of red wine on the comprehensive score of steak

图4 TGase添加量对牛排综合评分的影响Fig.4 Effect of adding amount of TGase on the comprehensive score of steak

2.2 复合腌制剂配方的响应面优化结果

2.2.1 响应面设计与结果

采用Box-Behnken方法进行4因素3水平试验，优化腌制剂的配方，试验设计方案及结果见表6。

2.2.2 模型的建立及方差分析

利用Design Expert 10.0.7统计软件中的Box-Behnken方法对表6中的数据进行二次回归拟合分析，得到二次多项回归模型方程为：

表6 Box-Behnken试验设计方案及结果Table 6 Box-Behnken test design and results

Y=33.10+0.47A+0.42B-0.16C+0.46D-0.093AB+0.16AC-0.15AD+0.32BC-0.067BD+0.41CD-2.06A2-1.61B2-1.09C2-0.56D2

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[23]。A、B、C、D系数的绝对值分别为0.47、0.42、0.16、0.46，即A＞D＞B＞C。由此可知，影响红酒牛排综合评分的因素排序为：食盐添加量＞TGase添加量＞D-异抗坏血酸钠添加量＞红酒添加量。

回归方程模型方差分析结果见表7。

由表7可知，模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P=0.073 7＞0.05），决定系数R2＝0.960 8，调整决定系数=0.921 6，说明有92.16%的试验符合本模型，该模型与试验的拟合度和可信度良好，可用于牛排腌制剂配方的理论预测。

表7 响应面回归模型的方差分析Table 7 Analysis of variance of response surface regression model

2.2.3 各因素响应面交互作用分析

Box-Behnken方法所得的响应曲面图在平面的投影即为等高线。如果等高线的形状为圆形，说明各因素之间的交互作用不显著；等高线形状为椭圆形，说明交互作用显著。因此，响应面的三维图可以直观地反映出各因素对牛排综合评分的影响[24]。食盐、D-异抗坏血酸钠、红酒、TGase添加量的交互作用对牛排综合评分的影响见图5~10。

由图5~10可以看出，各等高线均为椭圆形，说明各因素之间均存在较明显的的交互作用。模型预测腌制剂的最佳配方为：食盐添加量1.22%，D-异抗坏血酸钠添加量0.125%，红酒添加量20.13%，TGase添加量0.32%，牛排综合评分为33.24分。为了验证该模型的可靠性，结合试验实际可操作性，选择食盐添加量1.2%，D-异抗坏血酸钠添加量0.13%，红酒添加量20%，TGase添加量0.32%对牛排进行腌制，经过3次重复试验，牛排的综合评分平均值为33.40分，与响应面预测理论值（33.24分）非常接近，说明该方程预测结果与实际结果基本一致。由此可见，采用响应面法优化牛排腌制剂的配方具有一定的可行性。

图5 食盐与D-异抗坏血酸钠添加量的交互作用对牛排综合评分影响的响应面图Fig.5 Response surface diagram of interaction effects between salt and D-isoascorbate addition on comprehensive score

2.3 腌制时间对牛排风味的影响

2.3.1 电子舌对红酒牛排的滋味分析结果

将牛背最长肌切片后用优化的复合腌制剂于0~4℃冰箱中进行低温腌制，每2 h利用电子舌进行1次测定，同时进行滋味分析，结果如图11所示。

图6 食盐与红酒添加量的交互作用对牛排综合评分影响的响应面图Fig.6 Response surface diagram of interaction effects between salt and red wine addition on comprehensive score

图7 食盐与TGase添加量的交互作用对红酒牛排综合评分影响的响应面图Fig.7 Response surface diagram of interaction effects between salt and TGase addition on the comprehensive score

图8 D-异抗坏血酸钠与红酒添加量的交互作用对红酒牛排综合评分影响的响应面图Fig.8 Response surface diagram of interaction effects between red wine and sodium D-isoascorbate addition on the comprehensive score

图9 D-异抗坏血酸钠与TGase添加量的交互作用对红酒牛排综合评分影响的响应面图Fig.9 Response surface diagram of interaction effects between sodium D-isoascorbate and TGase addition on the comprehensive score

图10 红酒与TGase添加量的交互作用对红酒牛排综合评分影响的响应面图Fig.10 Response surface diagram of interaction effects between red wine and TGase addition on the comprehensive score

由图11可以看出，电子舌的9种传感器对不同腌制时间的牛排样品均有响应，其中酸味、咸味以及丰富度3个传感器信号随着腌制时间的延长响应值逐渐增大，其中酸味的响应值增加得最为明显，这可能是由于随着腌制时间的延长，红酒被氧化程度加深而导致，所以红酒腌制牛排时间不宜过长。甜味、鲜味为先增大后减小，甜味响应值在8 h达到最大，8 h后减小，鲜味响应值在6 h达到最大，随后减小，原因可能是随着腌制时间的延长，红酒氧化产生的酸感使甜味和鲜味降低。涩味回味的响应值为负值，说明样品味觉指标小于修正的基准，这里不作分析。苦味、涩味、苦味回味的传感器信号对牛排样品的响应值几乎没有影响。造成这种差异的主要原因可能与不同腌制时间的牛排溶出的水溶性呈味成分含量不同有关，也就是说牛排的风味除了与腌制剂有关，还与腌制时间有关。

图11 不同腌制时间的红酒牛排滋味指标雷达图Fig.11 Radar chart for taste index of red wine steak with different pickling time

2.3.2 红酒牛排风味的主观评定结果

电子舌的分析结果只能看出腌制不同时间的牛排样品滋味的差异性，无法判定最佳的腌制时间。因此，本试验还进行了牛排样品风味的感官分析，以对样品的风味品质做出更准确的评价，评价结果见表8。

表8 红酒牛排风味主观评定结果Table 8 Subjective evaluation results for red wine steak flavor

从得分情况来看，牛排腌制的最佳时间是6 h，此时的牛排肉香中有浓郁的红酒香气且无明显膻味，咸淡适中，牛排鲜香可口。腌制0 h的牛排得分最低，牛肉香气淡，膻味较重，几乎没有红酒的甜香，此时腌制剂还没有与牛肉充分融合，说明腌制剂对牛排风味的改善有重要的影响。腌制2~4 h的牛排均具有明显的膻味，酒香不明显，8~10 h的牛排无明显膻味，但是红酒的味道较重，掩盖了牛肉的香气，尤其是腌制至10 h时，牛排已经有了明显的酸味，这一结果与电子舌的测定结果一致原因，可能是随着腌制时间的延长，红酒发生了氧化反应生成了红酒醋。综上所述，红酒牛排复合腌制剂腌制牛排最佳时间为6 h。

3 结论

以综合评分为响应值，采用Box-Behnken方法设计优化牛排腌制剂的配方为：1.2%食盐，0.13%D-异抗坏血酸钠，20%红酒，0.32%TGase，腌制牛排的综合评分为33.40分。用优化后的腌制剂腌制牛排，并对腌制不同时间的的牛排进行风味分析，电子舌结果显示：随着腌制时间的延长，酸味、咸味以及丰富度3个传感器信号响应值也随之增大，甜味、鲜味响应值先增大后减小，苦味、涩味、苦味回味的传感器信号响应值几乎不受腌制时间的影响。牛排风味的主观评价结果显示：牛排腌制最佳时间为6 h，此时的牛排咸淡适中、嫩滑鲜香、肉香中伴有浓郁的酒香。本研究的配方安全、健康，有助于相关牛排腌制剂的开发和应用，为肉制品加工提供一定的理论支持。