王晶晶，韓玲，余群力，林娟，韓廣星，金錦偉，張新軍

(1.甘肅農業(yè)大學食品科學與工程學院，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)

我國是肉類消費大國，僅2019年全國肉牛出欄就達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.作為牛主要副產物的紅白臟器占畜體活重的8.47%，利用率卻不高[2].這些內臟可以直接烹調食用，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.目前有關采用現(xiàn)代食品及科學技術研發(fā)牛副產物食品的研究還鮮見報道[3-4].牛副產物蛋白質、脂肪含量高，礦物質含量豐富[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者喜愛[7].目前對牛肉餅的研究主要是品質與加工特性等方面，牛肉餅脂肪含量高，易出水出油，質構松散[8]，脂肪含量高加速牛肉餅蛋白氧化和理化性質改變[9]，攝入過高脂肪會增加患心血管等疾病的風險[10].利用纖維素、蛋白質、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用研究已成為畜類肉品加工研究的熱點[8].因此在不影響肉制品接受性的前提下，將牛副產物與牛肉復合，運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物的利用價值，減輕動物源性廢棄物對環(huán)境的污染，延長我國畜牧業(yè)產業(yè)鏈，帶動農業(yè)產業(yè)化水平和農業(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，增加制品黏結性，提高制品出品率，但是添加量過多又會影響產品色澤、口感、外觀等.卡拉膠目前已有應用到各類肉餅加工中的報道，如Gao等[12]認為在豬肉餅中加入一定量卡拉膠能提高嫩度，改善風味.其他學者也發(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構，SPI中的植物蛋白能改變動物性食物蛋白的氨基酸組成，還能增加豆香風味[15].黏合酶谷氨酰胺轉氨酶(TG)主要應用在碎肉粘合領域，能夠改善牛肉餅質構松散的問題，作用機制是通過催化蛋白質分子間的交聯(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)價值，改善SPI的表面疏水性[16]，TG酶結合卡拉膠能改善牛肉的質構特性和保水性[17].目前有關牛雜肉餅中脂肪替代物的應用還未見報道.

本研究以牛肉、牛心、牛肝、牛胃為原料，通過單因素試驗及響應面回歸設計，在低脂復合牛雜肉餅研發(fā)過程中以淀粉、卡拉膠、SPI和TG酶復配對低脂復合牛雜肉餅配方進行優(yōu)化，以彈性和感官評分為評價指標，篩選出最佳配比，研究低脂復合牛雜肉餅產品品質，旨為低脂復合牛雜肉餅的實際生產提供理論依據與技術指導.

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內去除表面脂肪、筋膜、結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，成都市科隆化學品有限公司.

1.2 儀器與設備

TS-22臺式絞肉機，諸城和義機械有限公司；TA.XT Plus質構儀，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，泉州市安爾盛機械有限公司；Konica CR-10色差儀，柯尼卡美能達光電股份有限公司；SP-756P型紫外可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司.

1.3 低脂復合牛雜肉餅制作工藝流程

原料→預處理→低溫腌制→拌料→成型→冷凍→真空包裝→煎烤.

1.4 低脂復合牛雜肉餅操作要點

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

1.4.2 預處理 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清洗干凈.

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

復合牛雜肉餅：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)，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翻轉一次，保證腌制均勻.

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

1.4.5 成型冷凍 將拌好的牛肉糜壓制成牛肉餅后轉移至腌制間，在4 ℃下反應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 取冷凍低脂復合牛雜肉餅室溫下解凍4 h，200℃煎烤5 min.

1.5 感官評價

參考國標GB/T 16291.1-2012感官分析選拔、培訓與管理評價員一般導則第1部分：優(yōu)選評價員[18]標準，選拔10名專業(yè)感官評價員對低脂復合牛雜肉餅進行感官評價，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×風味+0.2×口感

表1 感官評分表

1.6 響應面試驗設計

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行單因素試驗.根據單因素試驗結果，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)為響應值，用Design-Expert 8.0進行響應面試驗設計.試驗各因素與水平見表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.使用取樣器在冷卻至室溫的低脂復合牛雜肉餅中心制備樣品(d=16 mm，h=10 mm)，測定低脂復合牛雜肉餅的彈性.質構儀參數(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)據采集速率為220 pps，每組樣品重復測試3次，取平均值.

1.8 營養(yǎng)品質測定

以牛肉餅作為對照組，低脂復合牛雜肉餅作為試驗組，測定相應品質指標.水分、蛋白質、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，每個樣品重復測定3次，取平均值.

1.9 色度值測定

利用色度計對低脂復合牛雜肉餅切面進行色澤指數(shù)的測定.

1.10 出品率測定

出品率的測定公式：

(1)

式中：m1，煎烤后的低脂復合牛雜肉餅質量，g；m2，原料牛肉和牛副產物的質量，g.

1.11 試驗數(shù)據分析

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

由圖1-A可知，在淀粉添加量1%～3%時，顯著影響低脂復合牛雜肉餅的彈性(P<0.05)，隨淀粉添加量的增加，低脂復合牛雜肉餅彈性更好，曲線相對斜率更大；當?shù)矸厶砑恿看笥?%時，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%時感官評分值最好，當?shù)矸厶砑又荡笥?%時感官評分開始下降.

由圖1-B可知，在試驗范圍內隨著卡拉膠添加量的增加，低脂復合牛雜肉餅彈性相應增加，在卡拉膠添加量大于0.6%時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，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%時感官評分值與彈性隨SPI添加量變化的曲線到達峰值.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%范圍內對彈性影響顯著(P<0.05)，添加量超過0.6%時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，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 響應面試驗結果

2.2.1 Box-Behnken試驗結果及模型的建立 通過響應面法優(yōu)化脂肪替代物與黏合劑配方，結合單因素試驗結果，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)進行4因素3水平的Box-Behnken響應面分析試驗，以感官評分(Y)為響應值，試驗設計及結果見表3.運用Design-Expert 8.0對表中的數(shù)據進行擬合，得到感官評分(Y)與4個因子A、B、C、D的關系為：

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 試驗設計及其響應值

表4 低脂復合牛雜肉餅感官評分回歸模型方差分析

2.2.3 響應面試驗結果及驗證 根據響應面試驗可以得出各因素在低脂復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測值為19.605 5.為證實該配方添加后對低脂復合牛雜肉餅品質改良的效果，對得到的最佳復配配方進行驗證試驗，做10次平行試驗求平均值，最終得到的感官評分為19.56，與預測值19.605 5非常接近.證明本試驗模型能夠較好地反映脂肪替代物與黏合劑對低脂復合牛雜肉餅感官評分的影響.

2.3 營養(yǎng)品質測定結果

低脂復合牛雜肉餅(B)與牛肉餅(A)營養(yǎng)指標結果見表5，低脂復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 低脂復合牛雜肉餅營養(yǎng)品質測定結果

2.4 質構和出品率測定結果

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

表6 低脂復合牛雜肉餅質構及出品率測定結果

2.5 色度值測定結果

由表7可知，實驗組紅度值與黃度值小于對照組，亮度值大于對照組，低脂復合牛雜肉餅色澤略遜于對照組.

表7 低脂復合牛雜肉餅色度值測定結果

3 討論

通過單因素試驗及響應面試驗優(yōu)化結果表明，低脂復合牛雜肉餅中淀粉添加量過多會導致口感綿軟，咀嚼性變差，3.18%添加量最好.但是也有學者研究得出添加復配淀粉15%時肉餅彈性最好，這可能是由于試驗所選用淀粉種類不同，因為直鏈淀粉含量會影響淀粉分子交聯(lián)形成的凝膠網絡結構[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構的凝膠，這種分子結構能有效增加肉餅持水性[23].在試驗范圍內隨著卡拉膠的添加量增加，低脂復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致低脂復合牛雜肉餅咀嚼口感變差[24-25]，同時伴有不良風味的產生[26].

SPI的添加賦予低脂復合牛雜肉餅獨特的豆香味，同時隨著添加量的增加影響產品口感：一方面SPI的可溶性水解物會破壞牛雜肉餅質構，使低脂復合牛雜肉餅繩狀交聯(lián)網絡結構不連續(xù)，口感松散細碎；另一方面SPI的不溶性聚集體能提高肉糜彈性，誘導形成連續(xù)質密的網絡結構[27].

TG酶添加量對復合牛雜肉餅的質構影響較大，隨著TG酶添加量的增加，酶與蛋白質交聯(lián)反應促進了產品質構緊實度.當TG酶添加量超過適宜用量時，由于酶缺少反應底物或酶的作用已達到最佳，因此對于低脂復合牛雜肉餅的質構品質及感官評價影響較小，本試驗TG酶添加量對產品品質的影響與段茂華等[28]研究結果一致.

本試驗多元回歸模型變異系數(shù)(CV)=0.37%，變異系數(shù)表示試驗的精確度，數(shù)值越大試驗的可靠性越差[29].本試驗模型能夠準確分析和預測脂肪替代物配方對低脂復合牛雜肉餅的感官評分值的影響，預測值與試驗值具有很高的相關度[30-31].最終制得產品水分含量高，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，卡拉膠的雙螺旋結構、TG酶與SPI共同作用能增加保水性[16,26]，同時這些脂肪替代物還能改善肉餅的彈性與回復性，并對最終制品的色度也會產生影響.脂肪替代物一定程度上改善了復合牛雜肉餅的品質，降低了成本.

4 結論

低脂復合牛雜肉餅更符合現(xiàn)代人對健康飲食的需求，根據單因素試驗與Box-Behnken響應面試驗設計得出：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%時感官評分預最好.在此條件下制得的低脂復合牛雜肉餅產品品質最好，蛋白含量較高，脂肪含量低，彈性、回復性好，出品率高.與傳統(tǒng)牛肉餅相比，低脂復合牛雜肉餅營養(yǎng)價值更高，是一種有利于人體健康的牛副產物新產品.