低脂復(fù)合牛雜肉餅的研發(fā)及其品質(zhì)

王晶晶，韓玲，余群力，林娟，韓廣星，金錦偉，張新軍

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.山東綠潤食品有限公司，山東 臨沂 276000；3.青海五三六九生態(tài)牧業(yè)科技有限公司，青海 果洛 814000；4.寧夏華夏肉食品有限公司，寧夏 中衛(wèi) 755000)

我國是肉類消費(fèi)大國，僅2019年全國肉牛出欄就達(dá)4 534萬頭[1]，肉牛的養(yǎng)殖與屠宰加工一直以較快的速度增長.作為牛主要副產(chǎn)物的紅白臟器占畜體活重的8.47%，利用率卻不高[2].這些內(nèi)臟可以直接烹調(diào)食用，或加工成特色食品，或作為醫(yī)藥工業(yè)中生化制藥的原料.目前有關(guān)采用現(xiàn)代食品及科學(xué)技術(shù)研發(fā)牛副產(chǎn)物食品的研究還鮮見報(bào)道[3-4].牛副產(chǎn)物蛋白質(zhì)、脂肪含量高，礦物質(zhì)含量豐富[5-6].近年來牛肉餅因蛋白含量高、烹飪方式簡單快捷深受消費(fèi)者喜愛[7].目前對牛肉餅的研究主要是品質(zhì)與加工特性等方面，牛肉餅脂肪含量高，易出水出油，質(zhì)構(gòu)松散[8]，脂肪含量高加速牛肉餅蛋白氧化和理化性質(zhì)改變[9]，攝入過高脂肪會增加患心血管等疾病的風(fēng)險(xiǎn)[10].利用纖維素、蛋白質(zhì)、碳水化合物、模擬脂肪、膠體類等替代脂肪添加在肉餅中的應(yīng)用研究已成為畜類肉品加工研究的熱點(diǎn)[8].因此在不影響肉制品接受性的前提下，將牛副產(chǎn)物與牛肉復(fù)合，運(yùn)用脂肪替代物減少牛雜肉餅脂肪含量，不僅能改善牛肉餅的營養(yǎng)組成，開發(fā)出新型牛肉餅，而且還能提高牛副產(chǎn)物的利用價(jià)值，減輕動物源性廢棄物對環(huán)境的污染，延長我國畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，帶動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平和農(nóng)業(yè)綜合效益的全面提高.

作為脂肪替代物淀粉、卡拉膠、大豆分離蛋白(SPI)還具有提高黏結(jié)性、持水性、嫩度與增加出品率等作用[11].淀粉加入肉制品中可起到保水保油，增加制品黏結(jié)性，提高制品出品率，但是添加量過多又會影響產(chǎn)品色澤、口感、外觀等.卡拉膠目前已有應(yīng)用到各類肉餅加工中的報(bào)道，如Gao等[12]認(rèn)為在豬肉餅中加入一定量卡拉膠能提高嫩度，改善風(fēng)味.其他學(xué)者也發(fā)現(xiàn)卡拉膠加入牛肉餅中灰分與膽固醇變化顯著，應(yīng)用在肉餅包裝薄膜中也有顯著效果[13-14].SPI適量添加可以改善牛肉餅松散的結(jié)構(gòu)，SPI中的植物蛋白能改變動物性食物蛋白的氨基酸組成，還能增加豆香風(fēng)味[15].黏合酶谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(TG)主要應(yīng)用在碎肉粘合領(lǐng)域，能夠改善牛肉餅質(zhì)構(gòu)松散的問題，作用機(jī)制是通過催化蛋白質(zhì)分子間的交聯(lián)將非肉蛋白粘合到肉上.另外SPI與TG酶還有一定的交聯(lián)特性，能提高SPI營養(yǎng)價(jià)值，改善SPI的表面疏水性[16]，TG酶結(jié)合卡拉膠能改善牛肉的質(zhì)構(gòu)特性和保水性[17].目前有關(guān)牛雜肉餅中脂肪替代物的應(yīng)用還未見報(bào)道.

本研究以牛肉、牛心、牛肝、牛胃為原料，通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面回歸設(shè)計(jì)，在低脂復(fù)合牛雜肉餅研發(fā)過程中以淀粉、卡拉膠、SPI和TG酶復(fù)配對低脂復(fù)合牛雜肉餅配方進(jìn)行優(yōu)化，以彈性和感官評分為評價(jià)指標(biāo)，篩選出最佳配比，研究低脂復(fù)合牛雜肉餅產(chǎn)品品質(zhì)，旨為低脂復(fù)合牛雜肉餅的實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉、牛心、牛肝、牛胃均采自青海百德食品有限公司檢疫合格的2歲肉牛，宰后排酸3～4 d的后腿肉，剔除筋膜、脂肪，-18 ℃冷凍備用；牛心、牛肝、牛胃宰后2～3 h內(nèi)去除表面脂肪、筋膜、結(jié)締組織及雜物后用潔凈保鮮袋密封，-18 ℃冰箱冷凍備用.

食鹽、味精、白砂糖、姜粉購自甘肅省蘭州市安寧區(qū)桃海市場；卡拉膠、SPI、TG酶、木瓜蛋白酶，臨沂山松生物制品有限公司；異抗壞血酸鈉，江西省德興市百德異VC鈉有限公司；淀粉，新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司；金龍魚大豆油，嘉里糧油(天津)有限公司；以上材料均為食品級.

硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、無水硫酸鈉，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；石油醚、硫酸、硼酸、95%乙醇，成都市科隆化學(xué)品有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

TS-22臺式絞肉機(jī)，諸城和義機(jī)械有限公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems公司；HX202T型電子天平，浙江慈溪市天東衡器廠；DZQ-420C型真空包裝機(jī)，泉州市安爾盛機(jī)械有限公司；Konica CR-10色差儀，柯尼卡美能達(dá)光電股份有限公司；SP-756P型紫外可見分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司.

1.3 低脂復(fù)合牛雜肉餅制作工藝流程

原料→預(yù)處理→低溫腌制→拌料→成型→冷凍→真空包裝→煎烤.

1.4 低脂復(fù)合牛雜肉餅操作要點(diǎn)

1.4.1 原料選擇 選取檢疫合格的優(yōu)質(zhì)原料牛肉、牛心、牛肝、牛胃.

1.4.2 預(yù)處理 牛肉解凍后，剔除脂肪、筋膜部分.心、肝解凍后剔去脂肪和軟組織，切成0.3 cm薄片浸泡入水，換水4 ℃浸泡4 h直至水清，瀝干水分；牛胃解凍后除去脂肪等雜質(zhì)清洗干凈.

牛肉餅：牛肉原料按照質(zhì)量比6∶4比例處理成約0.5 cm肉粒和牛肉糜，混合均勻.

復(fù)合牛雜肉餅：牛肉處理方式與牛肉餅相同，牛心、牛肝、牛胃絞碎成肉糜.將原料按照牛肉∶牛心∶牛肝∶牛胃=3.5∶4∶1.5∶1的質(zhì)量比混合均勻備用.

1.4.3 低溫腌制 配制腌制液(以占原料牛肉重量比例為基準(zhǔn))，稱取所需添加劑及所用的去離子水，配制好腌制液，加入按比例混合好的原料后，4 ℃下腌制4 h，每隔1 h翻轉(zhuǎn)一次，保證腌制均勻.

1.4.4 拌料 按照不同的口味稱取相應(yīng)的輔料與品質(zhì)改良劑，在腌制好的原料中加入輔料和品質(zhì)改良劑后，攪拌機(jī)中攪拌5 min，使其均勻混合，增強(qiáng)粘性.

1.4.5 成型冷凍 將拌好的牛肉糜壓制成牛肉餅后轉(zhuǎn)移至腌制間，在4 ℃下反應(yīng)4 h后迅速放入-30 ℃冷凍間，冷凍成型.

1.4.6 真空包裝 真空包裝后封口，封口要求平整無漏氣、美觀無褶皺.

1.4.7 煎烤 取冷凍低脂復(fù)合牛雜肉餅室溫下解凍4 h，200℃煎烤5 min.

1.5 感官評價(jià)

參考國標(biāo)GB/T 16291.1-2012感官分析選拔、培訓(xùn)與管理評價(jià)員一般導(dǎo)則第1部分：優(yōu)選評價(jià)員[18]標(biāo)準(zhǔn)，選拔10名專業(yè)感官評價(jià)員對低脂復(fù)合牛雜肉餅進(jìn)行感官評價(jià)，參考鄺吉衛(wèi)等[19]與王浩田等[20]的方法并略作修改.感官評分表見表1.計(jì)算公式如下：

感官評分=0.2×色澤+0.2×外觀形態(tài)+0.2×組織狀態(tài)+0.2×風(fēng)味+0.2×口感

表1 感官評分表

1.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以卡拉膠添加量、TG酶添加量、淀粉添加量和SPI添加量為自變量，以彈性和感官評分為因變量進(jìn)行單因素試驗(yàn).根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以卡拉膠添加量(A)、TG酶添加量(B)、淀粉添加量(C)和SPI添加量(D)為自變量，感官評分(Y)為響應(yīng)值，用Design-Expert 8.0進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì).試驗(yàn)各因素與水平見表2.

表2 Box-Behnken因素水平表

1.7 TPA測定

參考Barbut等[21]的方法并加以改進(jìn).使用取樣器在冷卻至室溫的低脂復(fù)合牛雜肉餅中心制備樣品(d=16 mm，h=10 mm)，測定低脂復(fù)合牛雜肉餅的彈性.質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)如下：探頭型號P/35，測定模式選擇下壓距離，測前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度1 mm/s，下壓距離為樣品原始高度的75%.數(shù)據(jù)采集速率為220 pps，每組樣品重復(fù)測試3次，取平均值.

1.8 營養(yǎng)品質(zhì)測定

以牛肉餅作為對照組，低脂復(fù)合牛雜肉餅作為試驗(yàn)組，測定相應(yīng)品質(zhì)指標(biāo).水分、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分含量的測定分別參考GB5009.3-2016、GB5009.5-2016、GB5009.6-2016、GB5009.4-2016，每個樣品重復(fù)測定3次，取平均值.

1.9 色度值測定

利用色度計(jì)對低脂復(fù)合牛雜肉餅切面進(jìn)行色澤指數(shù)的測定.

1.10 出品率測定

出品率的測定公式：

(1)

式中：m1，煎烤后的低脂復(fù)合牛雜肉餅質(zhì)量，g；m2，原料牛肉和牛副產(chǎn)物的質(zhì)量，g.

1.11 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖1-A可知，在淀粉添加量1%～3%時(shí)，顯著影響低脂復(fù)合牛雜肉餅的彈性(P<0.05)，隨淀粉添加量的增加，低脂復(fù)合牛雜肉餅彈性更好，曲線相對斜率更大；當(dāng)?shù)矸厶砑恿看笥?%時(shí)，隨淀粉添加量增加彈性略有下降，但仍然比添加量小于2%的高.淀粉的添加量對于感官評分值的影響總體也是先上升后下降的趨勢.在淀粉添加量為3%時(shí)感官評分值最好，當(dāng)?shù)矸厶砑又荡笥?%時(shí)感官評分開始下降.

由圖1-B可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)隨著卡拉膠添加量的增加，低脂復(fù)合牛雜肉餅彈性相應(yīng)增加，在卡拉膠添加量大于0.6%時(shí)對彈性的影響不顯著(P>0.05).感官評分在卡拉膠添加量0.4%～0.6%時(shí)，隨著卡拉膠添加量的增加，感官評分值升高.

由圖1-C可知，SPI添加量對感官評分及彈性的影響均為先上升后下降的趨勢.SPI添加量在1.5%時(shí)感官評分值與彈性隨SPI添加量變化的曲線到達(dá)峰值.感官評分除了在0.5%與2.5%的SPI添加量下數(shù)值接近，其余梯度感官評分相互差異顯著(P<0.05).

由圖1-D可知，TG酶的添加量在0.2%～0.6%范圍內(nèi)對彈性影響顯著(P<0.05)，添加量超過0.6%時(shí)對彈性的影響先略有上升又略有下降，但影響不顯著(P>0.05).TG酶對感官評分的影響與對彈性的影響趨勢相似，在添加量到0.6%時(shí)，感官評分值出現(xiàn)最大值.

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05).Different lowercase letters indicate significant differences(P<0.05).圖1 淀粉(A)、卡拉膠(B)、SPI(C)和TG酶(D)對低脂復(fù)合牛雜肉餅彈性和感官評分的影響Figure 1 Effects of starch (A)，carrageenan (B)，SPI (C) and TGase (D) on the elasticity and sensory score of low fat compound beef patties

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果及模型的建立 通過響應(yīng)面法優(yōu)化脂肪替代物與黏合劑配方，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取淀粉添加量(A)、卡拉膠添加量(B)、SPI添加量(C)和TG酶添加量(D)進(jìn)行4因素3水平的Box-Behnken響應(yīng)面分析試驗(yàn)，以感官評分(Y)為響應(yīng)值，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3.運(yùn)用Design-Expert 8.0對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到感官評分(Y)與4個因子A、B、C、D的關(guān)系為：

感官評分值(Y)=19.53+0.13A+0.38B-0.084C+0.23D-0.010AB-0.032AC-0.027AD+5.000E-003BC+1.000E-002BD-0.015CD-0.35A2-0.83B2-0.99C2-0.62D2

表3 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其響應(yīng)值

表4 低脂復(fù)合牛雜肉餅感官評分回歸模型方差分析

2.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及驗(yàn)證 根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)可以得出各因素在低脂復(fù)合牛雜肉餅中的最佳使用量為：淀粉添加量3.18%，卡拉膠添加量0.65%，SPI添加量1.48%，TG酶添加量0.64%，在此條件下感官評分預(yù)測值為19.605 5.為證實(shí)該配方添加后對低脂復(fù)合牛雜肉餅品質(zhì)改良的效果，對得到的最佳復(fù)配配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，做10次平行試驗(yàn)求平均值，最終得到的感官評分為19.56，與預(yù)測值19.605 5非常接近.證明本試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蜉^好地反映脂肪替代物與黏合劑對低脂復(fù)合牛雜肉餅感官評分的影響.

2.3 營養(yǎng)品質(zhì)測定結(jié)果

低脂復(fù)合牛雜肉餅(B)與牛肉餅(A)營養(yǎng)指標(biāo)結(jié)果見表5，低脂復(fù)合牛雜肉餅水分含量高，蛋白含量高，粗脂肪含量低，灰分含量高，比對照組更健康營養(yǎng).

表5 低脂復(fù)合牛雜肉餅營養(yǎng)品質(zhì)測定結(jié)果

2.4 質(zhì)構(gòu)和出品率測定結(jié)果

由表6可得，低脂復(fù)合牛雜肉餅彈性、回復(fù)性及出品率優(yōu)于對照組，黏著性、咀嚼性較對照組低.

表6 低脂復(fù)合牛雜肉餅質(zhì)構(gòu)及出品率測定結(jié)果

2.5 色度值測定結(jié)果

由表7可知，實(shí)驗(yàn)組紅度值與黃度值小于對照組，亮度值大于對照組，低脂復(fù)合牛雜肉餅色澤略遜于對照組.

表7 低脂復(fù)合牛雜肉餅色度值測定結(jié)果

3 討論

通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果表明，低脂復(fù)合牛雜肉餅中淀粉添加量過多會導(dǎo)致口感綿軟，咀嚼性變差，3.18%添加量最好.但是也有學(xué)者研究得出添加復(fù)配淀粉15%時(shí)肉餅彈性最好，這可能是由于試驗(yàn)所選用淀粉種類不同，因?yàn)橹辨湹矸酆繒绊懙矸鄯肿咏宦?lián)形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[22]，從而影響食品彈性.

加熱溶解后的卡拉膠形成有雙螺旋結(jié)構(gòu)的凝膠，這種分子結(jié)構(gòu)能有效增加肉餅持水性[23].在試驗(yàn)范圍內(nèi)隨著卡拉膠的添加量增加，低脂復(fù)合牛雜肉餅的彈性越好，但感官評分先升高后降低，這可能是由于卡拉膠添加量過高會導(dǎo)致低脂復(fù)合牛雜肉餅咀嚼口感變差[24-25]，同時(shí)伴有不良風(fēng)味的產(chǎn)生[26].

SPI的添加賦予低脂復(fù)合牛雜肉餅獨(dú)特的豆香味，同時(shí)隨著添加量的增加影響產(chǎn)品口感：一方面SPI的可溶性水解物會破壞牛雜肉餅質(zhì)構(gòu)，使低脂復(fù)合牛雜肉餅繩狀交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)，口感松散細(xì)碎；另一方面SPI的不溶性聚集體能提高肉糜彈性，誘導(dǎo)形成連續(xù)質(zhì)密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[27].

TG酶添加量對復(fù)合牛雜肉餅的質(zhì)構(gòu)影響較大，隨著TG酶添加量的增加，酶與蛋白質(zhì)交聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)緊實(shí)度.當(dāng)TG酶添加量超過適宜用量時(shí)，由于酶缺少反應(yīng)底物或酶的作用已達(dá)到最佳，因此對于低脂復(fù)合牛雜肉餅的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)及感官評價(jià)影響較小，本試驗(yàn)TG酶添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響與段茂華等[28]研究結(jié)果一致.

本試驗(yàn)多元回歸模型變異系數(shù)(CV)=0.37%，變異系數(shù)表示試驗(yàn)的精確度，數(shù)值越大試驗(yàn)的可靠性越差[29].本試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌驕?zhǔn)確分析和預(yù)測脂肪替代物配方對低脂復(fù)合牛雜肉餅的感官評分值的影響，預(yù)測值與試驗(yàn)值具有很高的相關(guān)度[30-31].最終制得產(chǎn)品水分含量高，蛋白含量高，粗脂肪含量低，比對照組營養(yǎng)更豐富.這可能是脂肪替代物中SPI能提高牛肉餅蛋白含量，卡拉膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)、TG酶與SPI共同作用能增加保水性[16,26]，同時(shí)這些脂肪替代物還能改善肉餅的彈性與回復(fù)性，并對最終制品的色度也會產(chǎn)生影響.脂肪替代物一定程度上改善了復(fù)合牛雜肉餅的品質(zhì)，降低了成本.

4 結(jié)論

低脂復(fù)合牛雜肉餅更符合現(xiàn)代人對健康飲食的需求，根據(jù)單因素試驗(yàn)與Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出：淀粉添加量3.18%，卡拉膠添加量0.65%，SPI添加量1.48%，TG酶添加量0.64%時(shí)感官評分預(yù)最好.在此條件下制得的低脂復(fù)合牛雜肉餅產(chǎn)品品質(zhì)最好，蛋白含量較高，脂肪含量低，彈性、回復(fù)性好，出品率高.與傳統(tǒng)牛肉餅相比，低脂復(fù)合牛雜肉餅營養(yǎng)價(jià)值更高，是一種有利于人體健康的牛副產(chǎn)物新產(chǎn)品.