楚炎沛 ，孔令會 ，楊曉泉 ，邢曉陽 ，黃富軍 ，3

（1.廣東匯香源生物科技股份有限公司，廣東 廣州 510663；2.華南理工大學(xué)，廣東 廣州 510640；

3.佛山海天調(diào)味食品股份有限公司，廣東 佛山 528000）

基于響應(yīng)面分析法優(yōu)化米糠多糖在牛肉醬品質(zhì)體系中的應(yīng)用

楚炎沛1，2，孔令會1，楊曉泉2，邢曉陽1，黃富軍2，3

（1.廣東匯香源生物科技股份有限公司，廣東 廣州 510663；2.華南理工大學(xué)，廣東 廣州 510640；

3.佛山海天調(diào)味食品股份有限公司，廣東 佛山 528000）

以牛肉醬的黏度和乳化穩(wěn)定性為指標(biāo)，基于響應(yīng)面分析，優(yōu)化米糠多糖與黃原膠、單甘酯等傳統(tǒng)乳化穩(wěn)定劑在牛肉醬中的協(xié)同增效作用.結(jié)果表明：3.89%米糠多糖與3.00%黃原膠和0.23%單甘酯復(fù)合使用時(shí)，牛肉醬可獲得較大的黏度，最大黏度值為6 561.8 mPa·s-1；5.00%米糠多糖與0.75%黃原膠和0.20%單甘酯復(fù)合使用時(shí)，牛肉醬可得到最佳的乳化穩(wěn)定性，表面油水析出物僅0.95 g，不足離心物總質(zhì)量（50 g）的2%.

米糠多糖；牛肉醬；品質(zhì)體系；響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型

0 前言

作為生命物質(zhì)的組成成分之一，多糖廣泛參與細(xì)胞的各種生命現(xiàn)象以及生理活性的調(diào)節(jié)，具有多種生物學(xué)功能.米糠多糖是一種不同于淀粉的酸性多糖，存在于潁果皮層里，與一般均聚糖不同，它是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雜聚糖，由木糖、甘露糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖和葡萄糖等組成[1]，主要由 α-1，6糖苷鍵連接的葡萄糖構(gòu)成，包括RBSP、RBS30、RBS60和RBS84個(gè)組分，它們與碘反應(yīng)均不顯藍(lán)色，與蒽酮試劑均呈陽性反應(yīng)，在不同溶劑中，米糠多糖的旋光度不同[1-4].米糠中無氮浸出物占33%～56%，主要為淀粉、纖維素和半纖維素，其中一部分半纖維素構(gòu)成了水溶性米糠多糖.關(guān)于米糠多糖的提取、純化及結(jié)構(gòu)研究、生物活性研究進(jìn)展及應(yīng)用研究常見諸于各大學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)論文集中.

近年來，國內(nèi)學(xué)者十分重視米糠多糖的研究與產(chǎn)品開發(fā)，把提高米糠的綜合利用水平、積極開發(fā)米糠多糖、米糠蛋白、米糠營養(yǎng)油、膳食纖維等作為重點(diǎn)發(fā)展方向.江南大學(xué)、江蘇大學(xué)等對米糠多糖的提取、純化、功能研究及應(yīng)用等做了大量的工作，目前所做的研究主要集中在提取、純化、測定方法、組分分離、結(jié)構(gòu)分析等方面，也有部分涉及到功能和應(yīng)用研究[5-9].米糠多糖除了具有一般膳食纖維所具有的功能外，還具有乳化及乳化穩(wěn)定性的功能，這些功能還沒有在食品領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用研究.米糠多糖具有良好的生物活性及營養(yǎng)保健功能，具有免疫增強(qiáng)、抗菌等多種生物學(xué)效應(yīng)，可作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑、品質(zhì)改良劑添加到面粉、焙烤食品、飲料、調(diào)味醬等食品中，不但可改善和提高這些食品的流變學(xué)特性、口感等，還可以大大提升傳統(tǒng)食品的營養(yǎng)和保健價(jià)值.因此，米糠多糖具有良好的應(yīng)用前景.在此，作者借助響應(yīng)面分析法探討米糠多糖在牛肉醬品質(zhì)體系穩(wěn)定性方面的作用，以優(yōu)化傳統(tǒng)的調(diào)味醬品質(zhì)體系.

1 材料和方法

1.1 材料

米糠多糖：自制；黃原膠：河北大地生物科技有限公司；單甘酯：丹尼斯克（中國）有限公司；變性淀粉：國民淀粉化學(xué)（上海）有限公司；白砂糖，鹽，色拉油，復(fù)合酶制劑：市售.

1.2 設(shè)備和儀器

FL403型分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FA25型高剪切分散乳化機(jī)：上海弗魯克流體機(jī)械制造公司；JB90—D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)：上海標(biāo)本模型廠；LXJ—11B型低速離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；NDJ—5S型數(shù)字式黏度計(jì)：上海精天電子儀器有限公司；HWS12型電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；30—6S型高壓均質(zhì)機(jī)：上海東華機(jī)械有限公司.

1.3 方法

1.3.1 牛肉醬的制備

牛肉醬是以酶解肉膏為呈味底物，經(jīng)過后期的調(diào)配熬制得到的一種調(diào)味醬，其鹽含量在15%左右，并含有12%以上的脂肪，是調(diào)味醬中典型的高鹽高脂體系的代表[10].工藝路線為：原料肉→清洗→絞碎→勻漿→水解→過濾→濃縮→調(diào)配勻漿→滅菌→檢驗(yàn)→成品.其中，在調(diào)配勻漿階段分別加入相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的待測試分析的物料組合，繼續(xù)后續(xù)的工序，冷卻至室溫，獲得體系均一穩(wěn)定的牛肉醬樣品.

1.3.2 黏度的測定

體態(tài)是牛肉醬體系的重要指標(biāo)，黏度是衡量體態(tài)的量化指標(biāo)，直接反映產(chǎn)品的體態(tài)均勻情況，牛肉醬理想的粘度值為6 000 mPa·s-1.采用NDJ—5S數(shù)字式黏度計(jì)，在25℃條件下，30 s后讀取黏度值.

1.3.3 乳化穩(wěn)定性的測定

采用離心沉淀法，準(zhǔn)確稱取50 g醬料樣品至50 mL帶刻度的離心管中，以3 000 r/min離心15 min，牛肉醬的穩(wěn)定性以離心后懸浮在離心管中表面的乳化狀液層的質(zhì)量表示，質(zhì)量越接近0，則該體系越穩(wěn)定，反之穩(wěn)定性越差.

1.4 數(shù)學(xué)模型的建立及試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

選定米糠多糖、黃原膠、單甘酯作為增稠乳化穩(wěn)定劑進(jìn)行多因素多水平的優(yōu)化組合.盡管這些物料的使用在一般情況下并不受添加量的限制，但過量添加會造成本增加，這里根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對每種因變量確定出一個(gè)合適的添加范圍：最高使用量和最低使用量，然后確定各種因變量的中間值和幅值（見表1），其中，中間值與幅值之和是最高添加量，中間值與幅值之差是最低添加量.

響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型：Y=b0+b1×X1+b2×X2+b3×X3+b11×（X1×X1）+b22×（X2×X2)+b33×（X3×X3）+b12×(X1×X2)+b13×（X1×X3)+b23×（X2×X3），使用特定的Matlab軟件，在輸入相應(yīng)的因素和水平之后，軟件自動(dòng)生成試驗(yàn)編號、系統(tǒng)號、對應(yīng)的物料組合，根據(jù)物料組合制備相應(yīng)的牛肉醬，進(jìn)一步測定各自的黏度和乳化穩(wěn)定性值，結(jié)果見表2.

表1 因變量的選擇

表2 試驗(yàn)組合方案及結(jié)果

2 結(jié)果與討論

經(jīng)過試驗(yàn)得到添加各種乳化穩(wěn)定劑組合后的牛肉醬，測試其黏度和乳化穩(wěn)定性后，把表2的結(jié)果輸入響應(yīng)面軟件系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際情況輸入一定的限制條件后，生成如圖1、圖2的圖形.

在限制黃原膠用量不超過2.3%、3種因素總使用量小于5%的前提下，圖1反映了3種因素對牛肉醬黏度的影響及取值結(jié)果，中間實(shí)線條表示黏度的變化（上下兩條虛線是黏度的波動(dòng)范圍），從變化趨勢可知，黃原膠X2對黏度的影響較大；單甘酯X3對黏度的影響不大且不影響黃原膠X2的性能；米糠多糖X1含量增加后，雖然黏度變化也不大，但是它的需求量比較多，說明它能影響到黃原膠的性能.例如，在保持黃原膠用量2.30%，單甘酯用量0.15%不變的情況下，調(diào)整米糠多糖的用量到2.40%時(shí)，軟件生成的粘度值是6 056.60mPa·s-1，該值小于添加2.55%米糠多糖時(shí)的黏度值6 067.10mPa·s-1.

綜上可知，黃原膠含量越高，黏度值越大，是黏度的主要影響因素；米糠多糖有助于黏度值的增加，與黃原膠起協(xié)同增效作用；單甘酯對黏度幾乎無影響.

圖1 3種因素對牛肉醬黏度的影響

圖2 3種因素對牛肉醬乳化穩(wěn)定性的影響

在限制米糠多糖用量不超過3.1%、3種因素總使用量小于5%的前提下，圖2反映了3種因素對牛肉醬乳化穩(wěn)定性的影響.從圖2可看出，表示乳化穩(wěn)定性變化的中間實(shí)線條隨著米糠多糖X1含量的增大而降低，說明米糠多糖含量越高，乳化穩(wěn)定性數(shù)值越小，牛肉醬越穩(wěn)定.另外2個(gè)變量黃原膠X2和單甘酯X3所對應(yīng)的實(shí)線條變化趨勢不明顯，但若黃原膠X2的量由1.64%減少 0.14個(gè)單位，即為1.5%，米糠多糖和單甘酯的含量仍分別為3.1%和0.26%，這時(shí)的乳化穩(wěn)定性為2.04 g，大于調(diào)整前的乳化穩(wěn)定性2.01 g.若單甘酯X3的量減少0.06個(gè)單位，即為0.20%，米糠多糖和黃原膠的含量仍分別為3.1%和1.64%，這時(shí)得到乳化穩(wěn)定性為2.07 g，該數(shù)值大于前面調(diào)整米糠多糖時(shí)所得的乳化穩(wěn)定性數(shù)值2.04 g.說明：在保持米糠多糖用量不變的前提下，無論是降低黃原膠的用量，還是降低單甘酯的使用量，反映乳化穩(wěn)定性的數(shù)值均會增加，乳化穩(wěn)定性變差.

綜上可知，黃原膠、單甘酯與米糠多糖起協(xié)同增效作用，尤其是單甘酯含量越高，乳化穩(wěn)定性數(shù)值越小，牛肉醬越穩(wěn)定.

經(jīng)過以上響應(yīng)面分析，主要考察牛肉醬的黏度和乳化穩(wěn)定性，經(jīng)過軟件系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算后，所得最大黏度和最佳乳化穩(wěn)定性時(shí)的各種組分的組合列于表3.其中，在乳化穩(wěn)定性最佳時(shí)，離心后懸浮于離心管中的乳化狀液層質(zhì)量為0.95 g，占總離心物質(zhì)量（50 g）的 1.9%.

表3 最大黏度/乳化穩(wěn)定性時(shí)各種組分的組合

從表3可知，各種組分對于牛肉醬的黏度和乳化穩(wěn)定性的影響不相同，因而可進(jìn)一步根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的需要，將所期望的黏度和乳化穩(wěn)定性輸入響應(yīng)面軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)可生成一個(gè)新的預(yù)測物料組合，可以此作為中間值，選定上下兩個(gè)量做對照試驗(yàn)后，進(jìn)一步驗(yàn)證、調(diào)整和確認(rèn)各組分的添加量.另外，可在響應(yīng)面軟件系統(tǒng)中輸入各種原料的價(jià)格，通過系統(tǒng)的計(jì)算，可以得到各種組合的成本，同時(shí)如果輸入各種成本和所需要的目標(biāo)黏度和乳化穩(wěn)定性，也可以得到相應(yīng)的物料組合.這樣，借助響應(yīng)面系統(tǒng)通過有限的試驗(yàn)，可以獲取無數(shù)的相關(guān)信息，并可以很快地找到所需要的物料組合，不但大大提高試驗(yàn)的效率和科學(xué)性，而且也可獲得以米糠多糖為核心原料，可應(yīng)用于各種不同物料系統(tǒng)的各種試驗(yàn)方案.

3 結(jié)論

在富含油脂和鹽分的牛肉醬品質(zhì)體系中，以米糠多糖為核心原料的復(fù)合品質(zhì)穩(wěn)定劑，在其體態(tài)穩(wěn)定方面有著顯著的效果.根據(jù)響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型分析結(jié)果可知，當(dāng)3.89%米糠多糖與3.00%黃原膠和0.23%單甘酯復(fù)配使用時(shí)，牛肉醬體系可獲得較大的黏度，最大黏度值為6 561.8 mPa·s-1；當(dāng) 5.00%米糠多糖與0.75%黃原膠和0.20%單甘酯復(fù)配使用時(shí)，牛肉醬體系具有最佳的穩(wěn)定性，表面油水析出物僅為0.95 g，不足離心物總質(zhì)量（50 g）的2%.

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OPTIMIZATION OF APPLICATION OF RICE BRAN POLYSACCHARIDES IN BEEF PASTE QUALITY SYSTEM BASED ON RSA

CHU Yan-pei1，2， KONG Ling-hui1， YANG Xiao-quan2，XING Xiao-yang1， HUANG Fu-jun2，3

（1.Guangdong H-BIO Biotech Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,China；2.South China University of Technology,Guangzhou 510640,China；3.Foshan Haitian Flavouring&Food Co.,Ltd.,Foshan 528000,China）

Taking the viscosity and the emulsion stability of beef paste as indexes,the paper studied the cooperative synergistic effects of rice bran polysaccharides and traditional emulsification stabilizers,such as xanthan gum and glycerin monostearate,in the beef paste based on response surface analysis(RSA).The results showed that the beef paste had a larger viscosity when 3.89%rice bran polysaccharides,3.00%xanthan gum and 0.23%glycerinmonostearate were added into the beef paste,and themaximal viscosity was 6 561.8 mPa·s-1;the beef paste had the optimal emulsion stability when 5.00%rice bran polysaccharides,0.75%xanthan gum and 0.20%glycerin monostearate were added into the beef paste;and the surface precipitate was only 0.95 g,which was smaller than 2%the grossweight(50 g).

rice bran polysaccharide； beef paste； quality system； response surface analysis(RSA)

TS201.2

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.013

1673-2383（2011）06-0063-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.013.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011-12-20 03:01:44PM

2011-06-30

廣東省重大科技專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)項(xiàng)目（2009A080209001）

楚炎沛（1971-），女，河南鄭州人，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)楣任锸称坊瘜W(xué)、烘焙食品科學(xué)、食品配料與添加劑.