王輝 楊君娜 陳文華等

摘 要：利用響應曲面法，對影響清真牛肉香腸感官品質、脂肪氧化和保質期的超高壓參數(shù)進行了試驗優(yōu)化設計，建立了各響應值的二次多項式數(shù)學模型，驗證了模型的有效性。結果表明：在處理壓力200～600MPa、保壓時間5～25min、處理溫度20～60℃的模型區(qū)間內，此3者均為影響感官品質和保質期的顯著影響因子，顯著順序為處理壓力>保壓時間>處理溫度，并得出超高壓處理清真牛肉香腸感官品質和保質期的最優(yōu)工藝參數(shù)：壓力473.59MPa，時間14.94min、溫度20℃。在此條件下清真牛肉香腸的硬度2785g、彈性0.6711、內聚力0.2871、咀嚼度673.8、硫代巴比妥酸還原值0.6888mg/100g，感官評價16.16，保質期26.34d。

關鍵詞：清真牛肉香腸；超高壓；響應曲面法；質構分析；感官評價；脂肪氧化；保質期

中圖分類號：TS251.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）11-0010-09

超高壓作為一項新型非熱加工技術，在肉制品低溫殺菌和延長貨架期[1-3]、鈍化酶類[4-6]及改善感官品質[7-9]等方面顯示出不可替代的優(yōu)越性。由于該技術的作用機理是單純的物理作用，能夠最大程度地保持肉制品原有的色香味型[5]，對產品不會造成顯著的影響[10]。目前，日本及歐美發(fā)達國家已實現(xiàn)了超高壓加工產業(yè)化，并將其應用于肉制品加工中，如切片火腿、帕爾馬火腿、西班牙風干火腿、色拉米香腸[11]、熟制雞肉等[12]。

清真食品是中華傳統(tǒng)飲食文化的一個重要組成部分，其中清真牛肉香腸是其中消費量最大的一種。目前該類香腸主要按照西式低溫熏煮香腸的加工方式生產[13]，但是由于在加工過程中熱處理水平較低，在包裝過程中容易被二次污染[14]，在真空包裝且有冷鏈保藏的條件下，2周左右也會出現(xiàn)腐敗的現(xiàn)象[15]。

本實驗為探索超高壓在熏煮香腸加工方面的應用，采用不同壓力、時間和溫度的組合處理清真牛肉香腸，通過響應曲面法進行試驗設計，研究超高壓處理對清真牛肉香腸的感官品質、脂肪氧化及保質期的影響，并優(yōu)化超高壓加工技術參數(shù)，為實際生產提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

清真牛肉香腸配方（kg）：牛肉80、雞皮20、味精0.3、食鹽2.2、亞硝酸鈉0.008、異抗壞血酸鈉0.1、磷酸鹽0.4、白糖2、香辛料0.4、紅曲0.3、淀粉5、大豆分離蛋白4、冰水40。

牛肉小黃瓜條購于北京御香苑集團公司；其他輔料均市購。

三氯乙酸、三氯甲烷、氯化鈉均為分析純 北京化學試劑公司；乙二胺四乙酸二鈉（生物技術級） 美國Amresco公司；2-硫代巴比妥酸（生化試劑） 國藥集團化學試劑有限公司；平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基（生物試劑） 北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠；月桂基硫酸鹽胰蛋白胨、煌綠乳糖膽鹽、結晶紫中性紅膽鹽瓊脂均為生化試劑 北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 儀器與設備

ABM-2組織粉碎機 日本日精株式會社；SCR20BC高速冷凍離心機 日本日立公司；UV/VIS-2800分光光度計 尤尼柯（上海）有限公司；TA.XT plus質構儀 英國Stable Micro System公司；HZQ-X100振蕩培養(yǎng)箱 哈爾濱東明醫(yī)療儀器廠；HPP600/15L高壓處理設備 包頭科發(fā)新型高技術食品機械有限責任公司；LA2-3A1生物安全柜 新加坡ESCO公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料修整→滾揉→絞碎→配料→斬拌乳化→灌腸→煙熏蒸煮→冷卻→真空包裝。

每根香腸（40±5）g，采用膠原蛋白腸衣，每包5根，真空包裝袋為聚酰胺/聚乙烯，20℃下包裝袋的透氧率為24cm3/（m2·d）。樣品制備后在4℃條件下貯藏備用。

1.3.2 樣品高壓處理

根據(jù)設計，將樣品在20～60℃條件下分別以200～600MPa處理5～25min，處理時間不包括升、卸壓時間。傳壓介質為水，水溫由溫控系統(tǒng)控制，升壓速度為4MPa/min，降壓為瞬時卸壓，保壓期間波動壓力不大于5%，處理結束后，樣品于4℃條件下冷卻備用。每組樣品設3個平行肉樣，并設控制組樣品。

1.3.3 質構分析

測定使用物性測試儀進行，測定方法采用質構剖面分析法（texture profile analysis，TPA）。參數(shù)設置：測試前速度2.0mm/s、測試速度1.0mm/s、測試后速度1.0mm/s、樣品壓縮比75%、兩次壓縮中停頓時間為5s，探頭類型P50，樣品規(guī)格1.5cm高的圓柱體，測定時環(huán)境溫度25℃。測定結果取硬度、彈性、內聚力、咀嚼度4個指標。

1.3.4 脂肪氧化的測定

采用硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）法檢測[16]。稱取10g樣品，用組織破碎機充分絞碎后，置于100mL三角燒瓶中，加入50mL質量濃度為7.5g/100mL三氯乙酸溶液（含有質量濃度為0.1g/100mL乙二胺四乙酸二鈉），在4℃條件下振搖30min。所得樣液經雙層濾紙過濾2次，取5mL濾液與5mL 0.02mol/L的2-硫代巴比妥酸溶液混合于50mL離心管中，混合液在90℃水浴條件下保持40min，取出后以流水冷卻至室溫?；旌弦?000×g離心5min，取5mL上清液與5mL三氯甲烷混合振蕩，待樣品分層后，取上層有機相進行在532nm和600nm處進行比色，記錄吸光度。每個樣品設3個平行樣測定，TBARS值按照以下公式計算：

式中：TBARS為硫代巴比妥酸還原值/（mg/100g）；A532及A600分別為丙二醛與2-硫代巴比妥酸的反應產物在532nm和600nm處的最大和最小吸光度；155為丙二醛在532nm處的毫摩爾消光系數(shù)。

1.3.5 感官評定

本實驗感官評定按照SB/T10279—2008《熏煮香腸》[17]進行，采用雙盲法進行檢驗，即對樣品進行密碼隨機編號（本研究采用3位隨機數(shù)字）。評定分數(shù)采用1～7分制，1分最低，7分最高。每次評定由每個評定人員單獨進行不同樣品評定之間用溫水漱口。感官指標包括：外觀、色澤、組織狀態(tài)、風味。

1.3.6 保質期測定

保質期為樣品在4℃低溫條件下，其微生物指標符合國標GB 2726—2005《熟肉制品衛(wèi)生標準》[18]相關規(guī)定的保藏時間。具體操作方法參考國標GB4789.2—2010《菌落總數(shù)測定》[19]和GB4789.3—2010《大腸菌群計數(shù)》[20]進行。

1.4 響應曲面法試驗設計

采用Box-Behnken 三因素三水平的響應曲面設計方法，以處理壓力、保壓時間和處理溫度3個因子為自變量，分別表示為x1、x2、x3，確定各試驗因子取值范圍為200～600MPa、5～25min和20～60℃，分別以X1、X2、X3來表示，并以1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平，按方程xi=（Xi-X0）/ΔX對自變量進行編碼，其中xi為自變量的編碼值，Xi為自變量的真實值，X0為試驗中心點處自變量的真實值，ΔX為自變量的變化步長，試驗中自變量因素編碼及水平見表1。

以超高壓處理清真牛肉香腸的硬度、彈性、內聚力、咀嚼度、脂肪氧化、感官評價及保質期為響應值（Yn），分別進行二次多項回歸方程擬合及優(yōu)化分析，預測模型響應值由最小二乘法擬合的二次多項方程表示：

Yn=B0+B1x1+B2x2+B3x3+B12x1x2+B13x1x3+B23x2x3+B11x12+B22x22+B33x32

式中：Yn為各檢測項目的響應值，B0為常數(shù)項；B1、B2、B3分別為線性系數(shù)；B13、B13、B23分別為交互項系數(shù)；B11、B22、B33為二次項系數(shù)，需進行至少17組試驗來求得各響應值方程的各項系數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用統(tǒng)計軟件Design Expert V8.0.6（Stat-Ease Inc.， Minneapolis， MN， USA.）進行試驗設計與數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 響應曲面法優(yōu)化試驗的設計方案與試驗結果

采用統(tǒng)計軟件Design Expert進行設計并優(yōu)化出的17組試驗安排以及試驗結果見表2。

2.2 回歸模型建立、方差分析及系數(shù)顯著性分析

采用統(tǒng)計軟件Design Expert對表2試驗數(shù)據(jù)進行二元回歸擬合，分別獲得硬度（Y1）、彈性（Y2）、內聚力（Y3）、咀嚼度（Y4）、脂肪氧化（Y5）、感官評價（Y6）及保質期（Y7）對編碼自變量處理壓力、保壓時間和處理溫度的二次多項式模型方程：

從回歸模型方程系數(shù)顯著性檢驗表4中可知，一次項x1（壓力）、x2（時間）、x3（溫度）對于清真牛肉香腸的硬度、彈性、內聚力、咀嚼度、脂肪氧化、感官評價及保質期的影響均極顯著（P<0.0001）；二次項x12對清真牛肉香腸的硬度、彈性、內聚力、咀嚼度、感官評價的影響極顯著（P<0.01），對脂肪氧化的影響顯著（P<0.05），x22對各指標的影響均極顯著（P<0.01），x32對于清真牛肉香腸的彈性、咀嚼度、脂肪氧化的影響均極顯著（P<0.01），對內聚力的影響顯著（P<0.05）；交互項x1x2對清真牛肉香腸的彈性、內聚力、脂肪氧化及保質期的影響均極顯著（P<0.01），對硬度、咀嚼度和感官評價的影響顯著（P<0.05），x1x3對清真牛肉香腸的硬度、彈性、脂肪氧化的影響極顯著（P<0.01），對內聚力、咀嚼度、感官評價、保質期的影響顯著（P<0.05），x2x3對清真牛肉香腸的咀嚼度和保質期的影響顯著（P<0.05）。

2.3 超高壓處理清真牛肉香腸質構的響應面分析

2.3.1 超高壓處理清真牛肉香腸硬度的響應面分析

2.3.2 超高壓處理清真牛肉香腸彈性的響應面分析

通過對以上響應曲面的分析可知，超高壓處理能夠有效地延長清真牛肉香腸的微生物保質期，改善香腸的質構指標，但會促進產品的脂肪氧化，對感官品質的影響也逐漸增強。其中處理壓力是影響清真牛肉香腸質構、脂肪氧化和保質期的最主要因素，其后為保壓時間和溫度。對于質構分析中硬度和內聚力的影響，都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，而彈性和咀嚼度則呈現(xiàn)先降后升的情況。隨著壓力、時間和溫度的升高，保質期明顯延長，由此也導致脂肪氧化的加劇和感官品質的惡化。通過Design Expert統(tǒng)計軟件分別對質構、感官評價、脂肪氧化及保質期進行分析，在600MPa、18min和34.19℃條件下，質構分析中的4個指標達到最好的狀態(tài)；在597.15MPa、24.94min和33.44℃條件下，保質期可達到47.21d；在200MPa、5min和40℃條件下，TBARS值為0.4371mg/100g；在201.40MPa、5.85min和22.82℃條件下，感官評價達到19.45。對清真牛肉香腸的試驗結果進行硬度、彈性、內聚力、咀嚼度、TBARS值、感官評價和保質期等7項指標聯(lián)合最優(yōu)求解，獲得最優(yōu)超高壓加工參數(shù)：處理壓力為473.59MPa、處理時間為14.94min、保壓溫度為20℃，此時7項指標分別為：硬度2785g，彈性0.6711，內聚力0.2871，咀嚼度673.8；TBARS值0.6888mg/100g，感官評價16.16，保質期26.34d。

3 結 論

3.1 將響應曲面分析法中的Box-Behnken模式應用于清真牛肉香腸超高壓處理參數(shù)的優(yōu)化分析，建立并驗證了各相應響應值的回歸方程及其有效性。

3.2 數(shù)據(jù)表明：在處理壓力、保壓時間和處理溫度是超高壓處理影響清真牛肉香腸質構、感官評價、脂肪氧化及保質期的顯著相應因子，分析表明在試驗設計區(qū)間內，自變量因子的顯著順序為處理壓力>保壓時間>處理溫度。

3.3 綜合優(yōu)化得出超高壓處理清真牛肉香腸的最優(yōu)工藝參數(shù)：處理壓力473.59MPa、處理時間14.94min、保壓溫度20℃。在此條件下，得出香腸的各響應值：硬度2785g，彈性0.6711，內聚力0.2871，咀嚼度673.8；感官評價16.16，TBARS值0.6888mg/100g，保質期26.34d。

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