劉 暢，劉敦華

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川750021）

近年來，隨著人們生活水平的提高，對肉品的食用方式趨于多樣化，并逐漸向生鮮、半生食方向發(fā)展。小包裝生鮮羊肉為經(jīng)過保鮮劑、保水劑、調(diào)料、輔料等的腌制處理，包裝，超高壓處理后在4℃冷鏈下保藏的方便食品。超高壓技術(shù)（ultra-high pressure processing，UHP，100～1000MPa）是一項食品加工領(lǐng)域新技術(shù)。若將生鮮羊肉這樣的生食先經(jīng)超高壓處理，再簡單加熱食用不但沒有改變原生鮮風(fēng)味，還大大提高了食用安全性[1]，改善了肉品嫩度[2-3]。

傳統(tǒng)提高肉制品保水性的方法是向肉制品中添加復(fù)合磷酸鹽。但是過量使用磷酸鹽，會對肉制品品質(zhì)特性產(chǎn)生不良影響、并且會影響人體健康。李勇等[4]提出用高壓處理技術(shù)，可使香腸降低用鹽量（包括磷酸鹽用量），仍能得到持水性和凝膠性良好的產(chǎn)品。并且，大豆分離蛋白結(jié)構(gòu)松弛，遇水膨脹，有很強(qiáng)的吸水性能，可以改變?nèi)庵破返慕M織特性，穩(wěn)定產(chǎn)品的得率。

本實(shí)驗研究一種低磷酸鹽生鮮羊肉產(chǎn)品，應(yīng)用超高壓技術(shù)和大豆分離蛋白，降低了磷酸鹽的使用量，并且保證了產(chǎn)品具有良好的食用品質(zhì)和感官品質(zhì)。采用不同的壓力—保水劑組合，對生鮮羊肉的失水率進(jìn)行響應(yīng)面分析，所測失水率包括了超高壓處理后的汁液溶出量和羊肉的離心損失，得出最佳壓力—保水劑組合，以期對超高壓處理的生鮮羊肉產(chǎn)品的安全品質(zhì)控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寧夏鹽池鮮羊肉 市售；焦磷酸鈉（SPP）、三聚磷酸鈉（STP）、大豆分離蛋白（SPI）、氯化鈉 均為食品級。

HPP.L3-600/2型超高壓設(shè)備 天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；TDL-5-A型臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠制造；HH.SY21-Ni型恒溫水浴鍋 北京長源實(shí)驗設(shè)備廠；AL204型電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DZ-400/2E型單室真空包裝機(jī) 上海兆發(fā)機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 原料肉處理 羊肉剔除可見脂肪和結(jié)締組織，切成約30mm×10mm×20mm的肉塊，分別將20g SPP、STP溶于100mL去離子水，配制成10%的溶液，放置于水浴鍋中加速磷酸鹽溶解，待冷卻至室溫且磷酸鹽不析出的情況下，采用注射器注射的方式[5]分別把實(shí)驗所需的不同含量SPP和STP溶液注入羊肉中，注射后在常溫下以人工方式輕輕拍打10min左右。SPI分別用去離子水（1g大豆分離蛋白：5mL去離子水）濕潤，攪拌均勻成糊狀，均勻地涂抹于肉塊表面。

1.2.2 羊肉失水率的測定 失水率的測定參考低速離心法[6]，因需測定超高壓處理后的汁液溶出率，先在真空包裝袋底部放入一定量濾紙，羊肉制品經(jīng)單一或復(fù)合保水劑處理后，置于感應(yīng)量為0.0001g的天平上稱重m1，放入加濾紙的真空包裝袋中，真空包裝機(jī)抽真空并且封口，測定三種保水劑影響失水率的單因素實(shí)驗直接將包裝袋放入離心管中，經(jīng)1500r/min、離心10min，超高壓壓力單因素實(shí)驗和響應(yīng)面實(shí)驗先經(jīng)超高壓處理（不同壓力、10℃、保壓時間10min）后，再離心處理，取出包裝袋內(nèi)的羊肉，再次稱重m2，按照式（1）計算失水率。

式中：X為失水率，%；m1為包裝前肉的質(zhì)量，g；m2為離心后肉的質(zhì)量，g。

1.2.3 單因素實(shí)驗 選取STP、SPP、SPI、超高壓壓力4因素進(jìn)行單因素實(shí)驗。以不添加保水劑并且不經(jīng)超高壓處理的羊肉產(chǎn)品為空白對照。

按食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 2760-2011[7]的用量規(guī)定，復(fù)合磷酸鹽使用時以磷酸鹽計，不得超過5g/kg。實(shí)驗中單一磷酸鹽的添加量為小于0.35%肉質(zhì)量。保水劑單因素實(shí)驗為只添加一種保水劑不超高壓處理的條件下測定羊肉失水率變化，超高壓壓力單因素實(shí)驗為只進(jìn)行超高壓處理不加保水劑的條件下測定羊肉失水率變化。STP和SPP的添加水平（按肉重計）分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%。SPI添加水平（按肉重計）分別為2%、3%、4%、5%、6%、7%。

表1 因素水平編碼表Table 1 Factors and levels for Box-Behnken design

超高壓處理壓力在不影響羊肉感官品質(zhì)的前提下，壓力水平為100、150、200、250、300、350MPa。

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗 利用Design-Expert 8.0.6軟件，采用響應(yīng)面分析法[8-9]（RSM）優(yōu)化保水劑-壓力組合，綜合單因素實(shí)驗結(jié)果，根據(jù)Box-Behnken的中心組合實(shí)驗設(shè)計原理[10]，響應(yīng)面實(shí)驗設(shè)計因素與水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗

2.1.1 SPP和STP單因素實(shí)驗 失水率與肉的保水效果成反比，由圖1可見，通過在羊肉中添加磷酸鹽，可在一定范圍內(nèi)降低失水率。STP在添加量小于0.15%時，失水率下降不明顯，甚至有部分上升趨勢。失水率在0.15%時開始下降，達(dá)到0.25%后呈波動變化，且STP添加量為0.15%與0.3%時，失水率差異不顯著（p=0.051＞0.05），綜合磷酸鹽的國標(biāo)添加量以及對羊肉制品品質(zhì)的影響，得出響應(yīng)面的STP水平選擇0.15%、0.20%、0.25%。

圖1 單一磷酸鹽不同添加量對失水率的影響Fig.1 Effect of phosphates on the dehydration rate

SPP對羊肉的保水性有著顯著影響，當(dāng)SPP添加量小于0.05%時，失水率增加，當(dāng)SPP的添加量為0.15%時失水率達(dá)到最小值，之后失水率呈現(xiàn)波動變化，則SPP的添加量在0.15%左右適宜。

實(shí)驗表明，STP在量少的情況下，失水率變化不顯著甚至有所上升，這可能是因為STP加入到肉中以后，會發(fā)生電離反應(yīng)，使環(huán)境的離子強(qiáng)度加強(qiáng)，增加了肌球蛋白的溶解度，從而在離心過程中使更多的水分隨蛋白質(zhì)一起溶出，部分抵消了STP的保水性，但是，三聚磷酸鹽還可與多價金屬離子結(jié)合，隨著添加量的增多，加入的三聚磷酸鹽和肌肉蛋白質(zhì)的Ca2+、Mg2+發(fā)生螯合，形成更大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了對水的封閉性，因而提高了肉的保水性，表現(xiàn)為失水率下降[11]。

2.1.2 SPI單因素實(shí)驗 SPI在2%～4%的添加范圍內(nèi)，失水率呈現(xiàn)下降趨勢，添加量達(dá)4%以后，羊肉失水率呈波動變化，這可能是因為大豆分離蛋白的乳化性能受蛋白質(zhì)濃度的影響，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)濃度接近乳化劑的臨界膠束濃度（CMC）時，大豆分離蛋白的乳化活性和乳化穩(wěn)定性不再升高。在離心過程中使部分油水分離，失水率增加。大豆分離蛋白添加量在7%時失水率達(dá)到最小值，但是將本實(shí)驗此組羊肉熟制后發(fā)現(xiàn)，SPI 7.0%時，羊肉出現(xiàn)了豆腥味和苦味，這種味道主要是由于SPI添加量偏多引起的。失水率的次低點(diǎn)為SPI添加量為4%時，所以，綜合考慮，選擇SPI添加量為4%左右較為合適。

圖2 SPI不同添加量對失水率的影響Fig.2 Effect of soybean protein isolate on the dehydration rate

2.1.3 超高壓壓力單因素實(shí)驗 隨著超高壓壓力的增大，羊肉的失水率增大，壓力在150～300MPa時，失水率變化平緩，350MPa時羊肉的失水率與300MPa相比，顯著增加（p=0.009＜0.01）。

圖3 超高壓壓力與失水率的關(guān)系Fig.3 Effect of ultra-high pressure on the dehydration rate

據(jù)報道，多數(shù)微生物經(jīng)100MPa以上壓力處理即被殺滅，當(dāng)壓力達(dá)到300MPa時，酵母、霉菌、病毒和大多數(shù)細(xì)菌就會全部死亡[12-13]。本實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，壓力在300MPa時，羊肉色澤開始發(fā)生變化，壓力達(dá)350MPa時，羊肉的顏色和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，影響到生鮮羊肉的感官品質(zhì)。這可能是因為肌漿中肌紅蛋白和血紅蛋白逐漸變性而失去所固有的紅色，導(dǎo)致肌肉中紅色逐漸變淡、發(fā)灰色，最后呈類似煮肉的灰白色[14]。綜合考慮羊肉的色澤，滅菌效果和壓力對失水率變化的影響，得出響應(yīng)面的壓力水平為200、250、300MPa，滅活或者抑制了羊肉中的大部分微生物，又不影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)。

2.2 模型的建立與顯著性檢驗

對表2的實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，以失水率為響應(yīng)值。對模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果見表3。中心點(diǎn)條件為：0.15%SPP、0.20%STP、4.00%SPI、超高壓壓力250MPa，對應(yīng)表2中的實(shí)驗號7、9、13、15、25組。所得回歸方程為：

Y=1.67-0.087A-0.15B-0.077C+0.078D+0.015AB-0.070AC-0.050AD-0.055BC+0.10BD-0.014A2-0.31B2-0.076C2-0.15D2

表2 響應(yīng)面實(shí)驗方案及結(jié)果Table 2 Program and experimental results of response surface analysis

模型的p值＜0.0001，表明該實(shí)驗?zāi)Ｐ蜆O顯著，失擬項p=0.0672＞0.05，并且回歸系數(shù)R2＝0.9847，調(diào)整系數(shù)R2＝0.9693和預(yù)測系數(shù)R2＝0.9164均大于0.9，信噪比為30.695，遠(yuǎn)高于臨界值4，由以上可知該模型擬合程度良好。

2.3 交互作用對羊肉失水率的影響

由圖5可知，當(dāng)STP的添加量為0.2%、SPI 4%時，隨著SPP用量的增加，失水率隨壓力的變化顯著性增強(qiáng)。SPP的添加量在0.15%～0.2%時，能有效抑制高壓范圍內(nèi)因壓力升高而增大的失水率。

由圖6可知，當(dāng)SPP的添加量固定在0.15%、超高壓壓力250MPa時，STP和SPI在高添加量范圍內(nèi)，羊肉的失水率會明顯下降，且值較低。

由圖7可知，當(dāng)SPP和SPI用量分別固定在0.15%和4%時，隨著STP用量的增加，失水率隨壓力的變化顯著性增強(qiáng)。響應(yīng)面的響應(yīng)值在STP用量0.2%～0.25%，壓力200～250MPa范圍內(nèi)較低。壓力在200～250MPa時，可通過增加STP的用量來顯著降低羊肉的失水率。

表3 模型回歸系數(shù)顯著性檢驗和結(jié)果Table 3 Significance test and results for regression coefficients of model

圖4 SPP和SPI的響應(yīng)面圖Fig.4 Responsive surface of sodium pyrophosphate and soybean protein isolate

圖5 SPP和壓力的響應(yīng)面圖Fig.5 Responsive surface of sodium pyrophosphate and ultra-high pressure

圖6 STP和SPI的響應(yīng)面圖Fig.6 Responsive surface of sodium tyipolyphosphate and soybean protein isolate

圖7 STP和超高壓壓力的響應(yīng)面圖Fig.7 Responsive surface of sodium tyipolyphosphate and ultra-high pressure

SPI與壓力的交互作用不顯著。當(dāng)SPP用量0.15%，STP 0.20%，SPI在高水平時，失水率較低，增加SPI的含量，可有效抑制因壓力升高而導(dǎo)致的失水率增加。

SPP和STP的交互作用不顯著。當(dāng)SPI的添加量為4%，超高壓壓力固定在250MPa時，STP含量在0.2%～0.25%范圍內(nèi)，SPP含量在0.1%～0.2%范圍內(nèi)時，失水率較小。

根據(jù)RSM分析可得優(yōu)化后保水劑-壓力最佳組合為：SPP 0.20%、STP 0.25%、SPI 5.00%、壓力200MPa，生鮮羊肉制品的失水率是0.56%。

為了檢驗響應(yīng)曲面法所得結(jié)果的可靠性，采用RSM分析得優(yōu)化后保水劑-壓力的最佳組合進(jìn)行模型驗證，以SPP 0.20%、STP 0.25%、SPI 5.00%、壓力200MPa為羊肉失水率最低組合，相同條件下測定羊肉的失水率，重復(fù)實(shí)驗3次，得失水率平均值為0.57%，相對誤差為1.79%，驗證值與回歸方程預(yù)測值基本相吻合。

3 結(jié)論

SPP 0.20%、STP 0.25%、SPI 5.00%、壓力200MPa能有效提高羊肉的保水性能，使得生鮮羊肉產(chǎn)品的失水率達(dá)0.57%。

本文采用低速離心法，克服了高速離心法對樣品結(jié)構(gòu)破壞較大的問題，同時也使得水分不被再吸收，并且在肉品持水性測定方法的基礎(chǔ)上，所測失水率包括了超高壓處理后的汁液溶出量，能更好的描述不同保水劑-壓力組合對生鮮羊肉品質(zhì)的影響。

通過響應(yīng)面分析得出，三種保水劑和超高壓壓力對生鮮羊肉的失水率都有顯著影響，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過調(diào)整一定范圍內(nèi)的保水劑配比或超高壓處理壓力，實(shí)現(xiàn)針對不同品質(zhì)要求的生鮮肉的品質(zhì)控制。

本文在不影響羊肉的感官品質(zhì)的基礎(chǔ)上，得出最佳配比的低磷酸鹽添加量、適宜的超高壓壓力和大豆分離蛋白濃度，達(dá)到生鮮羊肉的保水效果，延長了羊肉的貯藏時間。

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