楊寧寧，武 杰，馬 龍，徐夢(mèng)祥，楊國(guó)輝

(1.蚌埠學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠市豐牧牛羊肉制品有限責(zé)任公司，安徽 蚌埠 233000)

作為我國(guó)傳統(tǒng)的熟肉制品，醬鹵肉制品是將原料肉經(jīng)過(guò)處理，進(jìn)行預(yù)煮后，按照一定比例添加多種調(diào)味料及香辛料煮制而成。我國(guó)對(duì)醬鹵類(lèi)肉制品的需求量很大，每天的消費(fèi)量占傳統(tǒng)肉制品消費(fèi)總量的40%左右，約1.6萬(wàn)噸[1]。醬鹵是我國(guó)一種具有悠久歷史的傳統(tǒng)食物加工方法，被廣泛應(yīng)用于肉類(lèi)、蛋類(lèi)、豆制品等的制作過(guò)程中。經(jīng)過(guò)鹵制后的食物，具有色澤誘人、香味濃郁、汁液豐厚等特點(diǎn)，因而被廣大顧客所喜愛(ài)，也成為家常制作肉制品等常用的方法之一[2-5]。醬鹵牛肉經(jīng)過(guò)加熱鹵制處理，牛肉質(zhì)構(gòu)發(fā)生明顯變化，蛋白質(zhì)發(fā)生變性、降解等，產(chǎn)生很多風(fēng)味物質(zhì)，賦予醬鹵牛肉獨(dú)特的滋味[6-7]。經(jīng)過(guò)醬鹵后的牛肉不僅具有獨(dú)特的風(fēng)味，而且具有相當(dāng)誘人的色澤。色澤作為食品感官評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，會(huì)極大影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)食品的欲望[8-9]。然而，作為最常用的肉制品發(fā)色劑，亞硝酸鹽的不當(dāng)使用可能造成人體中毒，給健康帶來(lái)隱患。目前，研究發(fā)現(xiàn)多種天然色素對(duì)肉制品具有良好的著色效果[10-12]。其中，紅曲紅色素對(duì)蛋白質(zhì)及含蛋白質(zhì)較高的原料具有較好的著色能力[13-14]。葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯水解產(chǎn)生葡萄糖酸，葡萄糖酸可與牛肉蛋白質(zhì)中游離的-NH3發(fā)生酰胺化反應(yīng)，與-COOH進(jìn)行酯化反應(yīng)，通過(guò)化學(xué)交聯(lián)作用保持牛肉組織良好的質(zhì)構(gòu)，增加紅曲紅色素的著色能力。本文主要探討不同食品輔料和著色劑對(duì)醬鹵牛肉色澤固化的影響，利用響應(yīng)面法研究出不同食品輔料和著色劑在醬鹵牛肉制作時(shí)的最優(yōu)添加量，以此制作出色澤鮮亮，香味濃郁的醬鹵牛肉。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黃牛肉(蚌埠大潤(rùn)發(fā)超市購(gòu)買(mǎi))；醬油；紅曲紅色素(食品級(jí))；焦糖色素(食品級(jí))；葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯(食品級(jí))；亞硝酸鈉(食品級(jí))等。

1.2 儀器設(shè)備

FA214型萬(wàn)分之一電子天平；3 nh通用色差計(jì)；水浴鍋。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1醬鹵牛肉工藝流程

豆油4 kg，大蔥150 g，鮮姜100 g，大蒜50 g，食用鹽2.5 kg，丁香25 g，山奈100 g，大茴100 g，桂皮50 g，花椒100 g，胡椒25 g，草果50 g，熱水20 kg。首先將鍋燒熱加入準(zhǔn)備好的涼油，加熱至約60 ℃下入切好的蔥、姜、蒜，小火慢慢將蔥、姜、蒜煎至微黃發(fā)出香味，加入熱水，燒開(kāi)后下牛肉，然后加入料酒、鹽及其他調(diào)味料，先大火煮制20 min左右，再改小火保溫2 h。在此配料和鹵制工藝流程的基礎(chǔ)上分別加入醬油、紅曲紅色素、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯和亞硝酸鈉等食品輔料和著色劑來(lái)改善醬牛肉的色澤[15]。

牛肉的預(yù)處理→預(yù)煮→香料水的制備→鹵制→冷卻→成品[16]。

(1)牛肉的預(yù)處理：選用質(zhì)量較好的新鮮牛肉，經(jīng)修整后切分成大小合適的塊狀備用。

(2)預(yù)煮：將預(yù)處理后的牛肉放入冷水中，加水煮沸15 min左右，將牛肉中的血沫煮出后，撈出牛肉用冷水清洗干凈備用。

(3)香料水的制備：將香辛料包放入沸水中加熱熬煮1 h，冷卻備用。

(4)鹵制：預(yù)煮后的牛肉放入香料水中煮制，先大火煮制20 min，然后小火燜煮2 h。

(5)冷卻：放在室溫下靜置冷卻30 min。

(6)成品：對(duì)冷卻好的醬鹵牛肉進(jìn)行殺菌，包裝，成品。

1.3.2色度值測(cè)定

色差計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)白板校正，測(cè)定牛肉表面的L*(明度值)，a*(紅度值)和b*(黃度值)，每個(gè)樣品測(cè)定3個(gè)點(diǎn)，取其平均值[17]。

1.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)中，食品著色劑的基礎(chǔ)添加比例為：3%的醬油，0.03%的紅曲紅色素，0.03%的焦糖色素，0.2%的葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯，0.007%的亞硝酸鈉(以鮮牛肉的重量計(jì)為100%)。

1.4.1醬油的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

在上述基礎(chǔ)添加比例上，調(diào)整醬油的添加量分別為1%，3%，5%，10%，15%。按照上述工藝鹵制牛肉，觀察醬油的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響。

1.4.2紅曲紅色素添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

在上述基礎(chǔ)添加比例上，調(diào)整紅曲紅色素的添加量分別為0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%。按照上述工藝鹵制牛肉，觀察紅曲紅色素的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響。

1.4.3焦糖色素的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

在上述基礎(chǔ)添加比例上，調(diào)整焦糖色素的添加量分別為0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%。按照上述工藝鹵制牛肉，觀察焦糖色素的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響。

1.4.4葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

在上述基礎(chǔ)添加比例上，調(diào)整葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%。按照上述工藝鹵制牛肉，觀察葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響。

1.4.5亞硝酸鈉的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

在上述基礎(chǔ)添加比例上，調(diào)整亞硝酸鈉的添加量分別為0.001%，0.004%，0.007%，0.011%，0.015%。按照上述工藝鹵制牛肉，觀察亞硝酸鈉的添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響。

1.5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以醬油的添加量(A) 、紅曲紅色素的添加量(B)和焦糖色素的添加量(C)為3個(gè)因素，以牛肉色度值L*(X)、a*(Y)、b*(Z)為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 醬油添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

醬油的醬色是在釀造過(guò)程中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的酶促褐變和非酶褐變反應(yīng)產(chǎn)生的[18-19]。當(dāng)醬油的添加量較低時(shí)，醬牛肉顏色就會(huì)越淺。這是因?yàn)榈蜐舛鹊尼u油體態(tài)薄，粘度低，著色能力較差[20]。但醬油的添加量過(guò)高，牛肉的色澤會(huì)逐漸加深為黑褐色，感官評(píng)分會(huì)下降，同時(shí)也不利于成本的控制。由表1可以看出，隨著醬油添加量的增加，醬鹵牛肉的L*值、a*值和b*值均呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)醬油的添加量為3%時(shí)，鹵制出來(lái)的牛肉色澤最佳，L*值為29.18，a*值為23.26，b*值為26.01。

表1 醬油添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

2.2 紅曲紅色素添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

從表2可知，隨著紅曲紅色素用量的增加，牛肉的a*不斷升高，L*和b*緩慢增加后逐漸降低。紅曲紅色素對(duì)蛋白質(zhì)具有較好的著色性能，能夠提高牛肉制品的紅度值，提升產(chǎn)品的色澤度，但用量過(guò)多會(huì)降低肉制品的明度值，使醬鹵制品的感官評(píng)分下降，同時(shí)還會(huì)增加生產(chǎn)成本。由表2可知，當(dāng)紅曲紅色素的添加量為0.03%時(shí)，鹵制出來(lái)的牛肉色澤最佳，L*值為26.76，a*值為24.84，b*值為24.74。紅曲紅色素添加量的細(xì)微波動(dòng)會(huì)引起牛肉的紅度值a*值的較大變化，說(shuō)明紅曲紅色素的添加量對(duì)牛肉色澤的影響是顯著的。

表2 紅曲紅色素添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

2.3 焦糖色素添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

由表3可以看出，隨著焦糖色素添加量的增加，醬鹵牛肉的L*、a*值呈先升高后降低的趨勢(shì)，焦糖色素的添加量為0.03%時(shí)，L*、b*值最大。隨著焦糖色素添加量的增加，醬鹵牛肉的b*值呈逐漸降低的趨勢(shì)，牛肉的黃度值逐漸下降。由表3可知，當(dāng)焦糖色素的添加量為0.03%時(shí)，L*值為30.32，a*值為26.53，b*值為21.76，醬鹵牛肉的色澤最佳。

表3 焦糖色素添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

2.4 葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

由表4可以看出，隨著葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯添加量的增加，醬鹵牛肉的L*值呈先升高后降低的趨勢(shì)，a*值呈緩慢上升的趨勢(shì)，b*值呈逐漸降低的趨勢(shì)。牛肉的色澤穩(wěn)定性主要是由色度值中a*值的變化體現(xiàn)，葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的添加量對(duì)醬鹵牛肉的色澤變化不明顯。

表4 葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

2.5 亞硝酸鈉添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

由表5可以看出，隨著亞硝酸鈉添加量的增加，醬鹵牛肉的L*值呈先緩慢降低后升高的趨勢(shì)，醬鹵牛肉的a*值變化不明顯，醬鹵牛肉的b*值變化較小。由此可知，亞硝酸鈉添加量對(duì)醬鹵牛肉的色澤影響較小。

表5 亞硝酸鈉添加量對(duì)醬鹵牛肉色澤的影響

2.6 響應(yīng)面分析

2.6.1Box-Behnken 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)分析單因素實(shí)驗(yàn)，以影響醬鹵牛肉色澤較大的因子作為自變量，以醬鹵牛肉的色度值L*(明度值)、a*(紅度值)、b*(黃度值)為響應(yīng)值[21]。采用 Box-Behnken Design(BBD)實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響醬鹵牛肉色澤的醬油添加量、紅曲紅色素添加量、焦糖色素添加量三個(gè)主要因素進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，以醬油添加量(%)、紅曲紅色素添加量(%)、焦糖色素添加量(%)為自變量，分別用A，B，C表示，并以-1，0，1分別代表每個(gè)自變量的相應(yīng)水平，以醬鹵牛肉的色度值L*(明度值)、a*(紅度值)、b*(黃度值)為響應(yīng)值，最終得到各因素水平值與編碼值見(jiàn)表6。將各因素的水平值依次輸入Design Expert軟件中，按照BBD實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到表7，記錄每組因素組合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平編碼表

表7 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

2.6.2主效應(yīng)分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，利用軟件Design Expert進(jìn)行回歸擬合，可得到以L*值為函數(shù)的二次多項(xiàng)式回歸方程：

Y=34.89+0.31A-1.72B-1.53C+2.66AB+2.08AC+0.49BC-1.18A2-0.47B2-3.43C2

該多項(xiàng)式中各項(xiàng)系數(shù)的絕對(duì)值大小反映出各響應(yīng)因素對(duì)產(chǎn)品L*(明度值)的影響程度，各因素影響程度大小順序?yàn)椋杭t曲紅色素添加量(B)>焦糖色素添加量(C)>醬油添加量(A)。為進(jìn)一步確定回歸方程的有效性，運(yùn)用Design Expert軟件對(duì)上述回歸方程進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表8。

由表8可知，模型的F=10.37，P=0.0028<0.01，證明實(shí)驗(yàn)所選用的二次模型具有極顯著性。失擬項(xiàng)F=26.23，P=0.5124>0.05，失擬不顯著，結(jié)果表明該回歸方程與實(shí)測(cè)值的擬合度較好。模型中一次項(xiàng)醬油添加量(A)的影響是不顯著的(P>0.05)，紅曲紅色素(B)的影響是極顯著的(P<0.01)、焦糖色素(C)的影響是顯著的。在交互項(xiàng)中，只有因素A、B之間的交互影響是極顯著(P<0.01)，即紅曲紅色素和醬油的綜合作用對(duì)醬牛肉的明度值影響較大。在所選的各因素水平范圍內(nèi)，按照對(duì)結(jié)果的影響順序：B>C>A，即紅曲紅色素添加量>焦糖色素添加量>醬油添加量。

表8 回歸模型方差分析

表9中該模型的決定系數(shù)R2為93.02%，說(shuō)明該模型能解釋93.02%響應(yīng)值的變化，校正后為84.05%，說(shuō)明方程擬合較好，并且變異系數(shù)為3.89，表明實(shí)驗(yàn)的精確度高，可靠性強(qiáng)。所以，該回歸方程可用來(lái)對(duì)醬鹵牛肉色澤固化中的L*(明度值)進(jìn)行優(yōu)化。

表9 回歸模型參數(shù)

利用軟件Design Expert進(jìn)行回歸擬合，可得到以a*值為函數(shù)的二次多項(xiàng)式回歸方程：

Y=20.15+0.37A+1.01B-1.84C+2.24AB+1.46AC-0.04BC-0.96A2-1.12B2-1.44C2

該多項(xiàng)式中各項(xiàng)系數(shù)的絕對(duì)值大小反映出各響應(yīng)因素對(duì)產(chǎn)品a*(紅度值)的影響程度，由多項(xiàng)式可知，各因素影響程度大小順序?yàn)椋航固巧靥砑恿?C)>紅曲紅色素添加量(B)>醬油添加量(A)。

為進(jìn)一步確定回歸方程的有效性，運(yùn)用Design Expert軟件對(duì)上述回歸方程進(jìn)行方差分析，見(jiàn)表10所示。

表10 回歸模型方差分析

續(xù)表

由表10可知，模型的F=8.72，P=0.0047<0.01，證明實(shí)驗(yàn)所選用的二次模型具有極顯著性。失擬項(xiàng)F=0.6878，P=0.6050>0.05，失擬不顯著，結(jié)果表明該回歸方程與實(shí)測(cè)值的擬合度較好。模型中一次項(xiàng)醬油添加量(A)的影響是不顯著的(P>0.05)，紅曲紅色素添加量(B)的影響是顯著的(P<0.05)，焦糖色素(C)的影響是極顯著的(P<0.01)。在交互項(xiàng)中，只有因素A、B之間的交互影響是極顯著的(P<0.01)，即紅曲紅色素和醬油的綜合作用對(duì)醬牛肉的紅度值影響也較大。在所選的各因素水平范圍內(nèi)，按照對(duì)結(jié)果的影響順序：C>B>A，即焦糖色素添加量>紅曲紅色素添加量>醬油添加量。

表11中，該模型的決定系數(shù)R2為91.81%，說(shuō)明該模型能解釋91.81%響應(yīng)值的變化，校正后為81.29%，說(shuō)明方程擬合較好，并且變異系數(shù)為5.63，表明實(shí)驗(yàn)的精確度高，可靠性強(qiáng)。所以，該回歸方程可用來(lái)對(duì)醬鹵牛肉色澤固化中的a*(紅度值)進(jìn)行優(yōu)化。

表11 回歸模型參數(shù)

2.6.3響應(yīng)面分析

在圖1-圖3中，醬油添加量(A)和紅曲紅色素添加量(B)、醬油添加量(A)和焦糖色素添加量(C)兩組對(duì)應(yīng)的等高線呈扁平或橢圓狀，且響應(yīng)曲面比較陡峭，響應(yīng)值變化較大，表明這兩組因素間的交互作用比較大；紅曲紅色素添加量(B)和焦糖色素添加量(C)等高線接近圓形，響應(yīng)曲面相對(duì)比較平緩，說(shuō)明因素間交互作用較弱。

圖1 醬油添加量和紅曲紅色素添加量交互作用對(duì)L*影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖2 醬油添加量和焦糖色素添加量交互作用對(duì)L*影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖3 紅曲紅色素添加量和焦糖色素添加量交互作用對(duì)L*影響的響應(yīng)面和等高線圖

在圖4-圖6中，醬油添加量(A)和紅曲紅色素添加量(B)、醬油添加量(A)和焦糖色素添加量(C)兩組對(duì)應(yīng)的等高線呈扁平或橢圓狀，且響應(yīng)曲面比較陡峭，響應(yīng)值變化較大，表明這兩組因素間的交互作用較強(qiáng)；紅曲紅色素添加量(B)和焦糖色素添加量(C)等高線接近圓形，響應(yīng)曲面相對(duì)比較平緩，說(shuō)明因素間交互作用較弱。

圖4 醬油添加量和紅曲紅色素添加量交互作用對(duì)a*影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖5 醬油添加量和焦糖色素添加量交互作用對(duì)a*影響的響應(yīng)面和等高線圖

圖6 紅曲紅色素添加量和焦糖色素添加量交互作用對(duì)a*影響的響應(yīng)面和等高線圖

2.6.4優(yōu)化及驗(yàn)證

通過(guò)回歸模型的預(yù)測(cè)，得到色澤最佳的醬鹵牛肉的理論配方為醬油添加量(A)3.0832%，紅曲紅色素添加量(B)0.0336%，焦糖色素添加量(C)0.0301%，模型預(yù)測(cè)值為L(zhǎng)*(明度值)為34.2873，a*(紅度值)為20.4416，b*(黃度值)為21.3707。為驗(yàn)證上述模型的可靠性，在上述最優(yōu)條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)后，實(shí)際測(cè)得的平均色度值為L(zhǎng)*為34.89、a*為19.96、b*為20.98，與對(duì)應(yīng)條件下的模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，相對(duì)誤差分別僅是L*值為1.76%、a*值為2.36%、b*值為1.25%。說(shuō)明基于響應(yīng)面法得出的最佳配方準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值。一般市售醬牛肉外部色澤范圍為L(zhǎng)*27-35、a*7-12、b*13-20[16]，本試驗(yàn)優(yōu)化得到的醬牛肉紅度值比市售醬牛肉偏高一點(diǎn)，色澤更加飽滿誘人。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)影響醬鹵牛肉色澤的食品輔料和著色劑：醬油、紅曲紅色素、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯、亞硝酸鈉進(jìn)行篩選比較，得出醬油、紅曲紅色素和焦糖色素會(huì)對(duì)醬鹵牛肉的色澤產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)回歸模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明對(duì)于醬鹵牛肉的L*(明度值)各因素影響程度大小順序?yàn)椋杭t曲紅色素添加量(B)>焦糖色素添加量(C)>醬油添加量(A)；對(duì)于醬鹵牛肉a*(紅度值)的各因素影響程度大小順序?yàn)椋航固巧靥砑恿?C)>紅曲紅色素添加量(B)>醬油添加量(A)。通過(guò)優(yōu)化驗(yàn)證，醬鹵牛肉色澤固化的最優(yōu)配方添加量為：醬油添加量(A)為3.0832%、紅曲紅色素添加量(B)為0.0336%、焦糖色素添加量(C)為0.0301%。經(jīng)此配方制出的醬鹵牛肉風(fēng)味獨(dú)特，滋味醇厚，色澤鮮亮誘人。目前，關(guān)于紅曲紅色素的研究主要集中在香腸、腌肉及臘肉制品的護(hù)色工藝優(yōu)化中，在醬鹵牛肉制品色澤固化的應(yīng)用相對(duì)較少。汪永[22]等人研究表明殼聚糖和阿拉伯膠等多糖可以提高紅曲紅色素對(duì)鹵煮牛肉的著色效果。本文主要研究了紅曲紅色素與醬油、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的協(xié)同作用對(duì)醬鹵牛肉制品色澤的影響，結(jié)果將為今后醬鹵牛肉制品的色澤固化研究奠定基礎(chǔ)。