方媛媛，劉帥，聶乾忠

（湖南農業(yè)大學食品科學技術學院，湖南長沙410128）

功能性添加物對寧鄉(xiāng)花豬肉丸質構的影響研究

方媛媛，劉帥，聶乾忠*

（湖南農業(yè)大學食品科學技術學院，湖南長沙410128）

通過單因素試驗與響應面分析法研究燕麥麩、魔芋膠和大豆分離蛋白添加量對寧鄉(xiāng)花豬肉丸質構的影響，以燕麥麩、魔芋膠和大豆分離蛋白添加量為試驗因子，以肉丸質構特性作為響應值，采用中心組合設計的方法，對寧鄉(xiāng)花豬肉丸中添加燕麥麩、魔芋膠和大豆分離蛋白的最佳配方進行優(yōu)化，建立了二次多項式預測模型。結果表明：優(yōu)化后的最佳工藝條件為燕麥麩添加量6％，魔芋精粉的濃度0.8％，大豆分離蛋白添加量為2.5％。

燕麥麩；魔芋膠；大豆分離蛋白；寧鄉(xiāng)花豬肉丸；質構；響應面

肉制品是人們日常消費食品中不可缺少的一部分，其消費量一直呈逐年增加的趨勢［1］。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對肉制品的要求也從簡單攝取營養(yǎng)轉向保健、功能、感官等多方面需求。陳紅等［2］在傳統(tǒng)肉丸生產工藝的基礎上，添加了香菇和胡蘿卜汁，制成營養(yǎng)豐富的香菇胡蘿卜汁牛肉丸；Esam H［3］等對牛肉漢堡中加入含不同品種膳食纖維的小麥粉；Lee［4］等研究將燕麥β-葡聚糖添加到肉制食品中，使產品具有豐富的營養(yǎng)和口感；Sandoval［5］等將魔芋膠與健康油復合加入法蘭克福香腸中，提高了香腸中α-亞麻酸、DHA、EPA等功能性脂肪酸的含量。因此，開發(fā)天然、低熱、高膳食纖維的新型功能性肉制品已成為肉類工業(yè)發(fā)展的重要方向，也成為未來肉類工業(yè)研究的熱點。

寧鄉(xiāng)豬是湖南省優(yōu)秀地方保護品種，因其肉質優(yōu)良、性能獨特，同時也被譽為湖南“三寶”之一［6］。寧鄉(xiāng)豬具有獨特的優(yōu)良性狀，如種質遺傳穩(wěn)定、快長易肥、肉質嫩滑、肉味醇香、肥而不膩等，享譽中外［7-8］。寧鄉(xiāng)豬具有良好的脂肪合成能力，可塑性強，富含多種人體所需求的營養(yǎng)成分和微量元素，不飽和脂肪酸、必需氨基酸、風味氨基酸等營養(yǎng)元素和風味成分的種類及含量十分豐富［9-10］，營養(yǎng)價值及食品品質特性良好。

燕麥麩作為低糖、低熱的雜糧谷類食品，具有豐富的蛋白質、膳食纖維、維生素、礦物質、低聚糖、酶類及酚類化合物等［11］，一直被當做是一種食療兼?zhèn)涞膬?yōu)質食品。燕麥麩中功能性物質β-葡聚糖具有降血脂血糖、降低膽固醇以及抗氧化等機能，同時有益于腸道健康，能有效地防止結腸癌的發(fā)生［12］。

魔芋膠是一類低熱量、高膳食纖維的天然綠色食品，因具有極強的吸水膨脹性能，食用后可充分填滿腸胃，增加飽腹感，又因其幾乎不含熱量，可控制熱能的攝入，達到減肥減重的目的［13］。魔芋膠含有豐富的氨基酸、礦物質和微量元素，能充分彌補膳食纖維在飲食營養(yǎng)中的不均衡，具有良好的保健功能，可有效防治高血壓、高脂血癥、糖尿病、心血管疾病等并發(fā)癥，也可預防各種消化系統(tǒng)常見的慢性疾?。?4-15］。

大豆分離蛋白中氨基酸種類及數(shù)量極為豐富，營養(yǎng)價值很高，并且有與肉類相似的質地結構，口感十分相似，但其脂肪含量遠遠低于動物蛋白且?guī)缀醪缓懝檀迹?6］，可以利用其做出與純肉制品很類似的素食品，也不會像肉類食品那樣引起肥胖、高血壓、高血脂等的發(fā)生，并且價格比動物蛋白低，故是一種高營養(yǎng)、低價格，幾乎可完美代替動物性蛋白的優(yōu)質植物蛋白。

本試驗在單因素試驗的基礎上，采用響應面分析法，以燕麥麩、魔芋膠、大豆分離蛋白作為試驗的3個因子，設定3個水平濃度，以質構特性為響應值作為3個考察指標，分析對各因素單獨和交互作用對寧鄉(xiāng)花豬肉丸品質的影響，確定3種功能性添加物的最佳復配添加量，從而獲得最佳品質的功能性寧鄉(xiāng)花豬肉丸，以期為功能性肉制品的開發(fā)提供技術支持。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

寧鄉(xiāng)花豬鮮豬肉、燕麥麩粉、魔芋粉、大豆分離蛋白均為食品級，購于長沙平和堂超市；亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉、三聚磷酸鹽鈉、焦磷酸鈉均為分析純。

1.2主要儀器

BJBJ-60斬拌機：石家莊曉進機械有限公司；BZBJ-0絞肉機：杭州艾博科技工程有限公司；TE212-L精密電子天平：賽多利斯科學儀器有限公司；TP-5200B電子天平：湘儀天平儀器設備有限公司；Md-3001電磁爐：美的電器有限公司；TA-XY2i質構分析儀：英國stable system。

1.3方法

1.3.1肉丸加工工藝

原料肉→預處理→絞制→添加配料→斬拌→成型→煮制→冷卻→成品

1.3.2肉丸質構的測定

將試驗肉樣切成厚約10mm的平滑圓片，平置于載物臺中心，采用P/36R型探頭，使用質構儀的TPA模型對其進行測定分析，測定參數(shù)如下：測前速度2.0mm/s；測試速度2.0mm/s；測后速度5.0mm/s；測試距離：5mm；受壓距離：5 mm；間隔時間5 s；壓縮比50％；觸發(fā)力5 g；觸發(fā)類型：自動。每組樣品重復進行3次，每個重復取3個樣，并用配置軟件進行數(shù)據轉換。

1.3.3單因素試驗

以肉樣100g計，燕麥麩添加量6％、魔芋膠添加量0.8％、大豆分離蛋白添加量2.5％為基準條件，改變任一因素水平，其他不變，考察各單因素對肉丸品質的影響。各單因素試驗水平表如表1所示。

表1　單因素試驗水平設計Table1 Single factor experim ent design

1.3.4響應面優(yōu)化試驗

綜合單因素試驗結果，根據Box-Benhnken試驗設計原理開展三因素三水平的響應面分析試驗，分別用A、B、C表示3種不同的脂肪替代物燕麥麩、魔芋膠、大豆分離蛋白的添加量，并以+1、0、-1分別代表變量的水平，試驗因素與水平設計見表2。

表2　響應面因素設計與水平Table2 Factorsand levels for Box-Behnken design

1.3.5數(shù)據處理

通過質構儀測得肉丸樣品的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性數(shù)值，并將所測得的樣品各項指標均標準化為0～1之間的歸一值［17］，參照孫建清等［18］的方法，并根據實際情況進行適當?shù)男薷恼{整，權重分配如下：硬度為0.35、彈性位0.2、內聚性為0.15、咀嚼性為0.1。每個指標的歸一值再乘以各自的權重，相加后得到該樣品的質構綜合評分值。

采用Excel2007和Design-Expert7.1.6軟件進行數(shù)據處理，對響應面試驗得到的數(shù)據進行線性回歸和方差分析。

2　結果與分析

2.1單因素試驗分析

燕麥麩添加量對肉丸質構的影響如圖1所示。

圖1　燕麥麩添加量對肉丸質構的影響Fig.1 Effectof OB addition on TPA ofmeatball

由圖1可知，燕麥麩的添加量與肉丸硬度之間呈正相關的關系，這與Petersson Keta［19］研究結果一致，硬度值上升是由于燕麥麩含有豐富的可溶性膳食纖維，與肉品體系中的水分、蛋白質以及其他成分相互交合形成凝膠，使得肉丸硬度得到提高。隨著燕麥麩添加量的增加肉丸硬度逐漸增加，當燕麥麩添加量大于6％時，肉丸硬度折線斜率最大，硬度增高幅度變大，當添加量為6％時，肉丸的硬度與對照組無顯著差異（P＞0.05）。就彈性而言，由于燕麥麩溶于水能形成高黏度的溶液，使肉丸組織的粘彈度得到增強，因此適量的魔芋膠添加量同樣能使肉丸的彈性得到一定的提高，但總體變動范圍不大。當燕麥麩添加量大于4％時，肉丸彈性持續(xù)增加，當添加量大于6％時，開始下降并呈現(xiàn)持平趨勢，此時與對照組無顯著差異（P＞0.05）。就內聚性而言，當燕麥麩添加量為2％～8％時，肉丸的內聚性隨著燕麥麩添加量的增加而增加，當添加量大于8％時，肉丸粘聚性出現(xiàn)下降趨勢。就咀嚼性而言，隨著燕麥麩添加量的增加，肉丸的咀嚼性呈穩(wěn)定上升趨勢。綜合以上分析可知，選取燕麥麩添加量在4％～8％作為肉丸質構響應面試驗的因素水平范圍。

魔芋膠添加量對肉丸質構的影響如圖2所示。

由圖2可知，魔芋膠的添加能使肉丸的硬度得到提高，這是因為魔芋膠本身具有的硬凝膠特性。當添加0.2％的魔芋膠時，肉丸的硬度顯著小于對照組（P＜0.05）。當魔芋膠添加量大于0.2％后，曲線呈平穩(wěn)上升趨勢，當添加量為0.8％時與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。就彈性而言，魔芋膠溶于水后形成的聚糖網絡能改善物質的結構，使其富有彈性，因此適量的魔芋膠添加量同樣能使肉丸的彈性得到一定的提高。當添加量大于1.1％時，肉丸的彈性開始呈現(xiàn)下降趨勢，當添加量為0.5％時與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。內聚性和咀嚼性均表現(xiàn)出隨魔芋膠的增加而增加的趨勢，說明在肉丸中魔芋膠與肉蛋白的親和性較好，通過蛋白多糖的交互作用形成了一定的網絡結構，對于外部導致變形的力抵抗較大，表現(xiàn)出良好的質構特性，當添加量為0.8％時均與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。綜合以上分析可知，選取魔芋膠添加量在0.5％～1.1％作為肉丸質構響應面試驗的因素水平范圍。

圖2　魔芋膠添加量對肉丸質構的影響Fig.2 Effectof KGM addition on TPA ofm eatball

大豆分離蛋白添加量對肉丸質構的影響如圖3所示。

由圖3可知，隨著大豆分離蛋白的增加，肉丸的硬度也呈穩(wěn)定上升趨勢。該結果與Ensor［20］等的報道一致，其證實了大豆蛋白的添加能夠顯著增加了肉制品的硬度。當添加量為2.0％時與對照組無顯著差異（P＞0.05）。就彈性而言，大豆分離蛋白的凝膠可以形成樹枝網狀結構，而且蛋白質含量越高，所構成的硬質凝膠結構越是緊實穩(wěn)固，彈力增大。當大豆蛋白添加量為1％～2.5％時，肉丸彈性呈逐漸上升趨勢，到2.5％以后曲線走勢基本持平無變化。內聚性和咀嚼性表現(xiàn)出隨大豆分離蛋白添加量的升高而升高。因為肉蛋白與大豆分離蛋白是形成肉丸質構的關鍵，它們之間存在的交互作用對食品的特性產生影響。當添加量為2.0％～2.5％時與對照組無顯著性差異（P＞0.05）。綜合以上分析可知，選取大豆分離蛋白添加量在1.5％～2.5％作為肉丸質構響應面試驗的因素水平范圍。

2.2肉丸質構綜合得分的響應面分析

本試驗以Box-Benhnken試驗設計原理為設計基礎，開展了三因素三水平的響應面分析試驗，試驗結果共設有17個試驗點，當中有12個系分析因子，5個系零點，響應值Y1為質構綜合得分，試驗結果如表3所示。

表3　肉丸質構響應面設計及試驗結果Table3 Box-Behnken designmatrix and theexperimental results of TPA

續(xù)表3肉丸質構響應面設計及試驗結果Continue tab le3 Box-Behnken designm atrix and the experim ental resultsof TPA

2.2.1模型的建立及顯著性分析

運用Design-Expert軟件對表4中的試驗數(shù)據進行多元回歸擬合，得到肉丸質構綜合得分（Y）對燕麥麩添加量（A）、魔芋膠添加量（B）、大豆分離蛋白添加量（C）的二次多項回歸模型為：

Y=0.86+0.052A+0.097B+0.30C+0.024AB+0.033AC+ 0.045BC-0.17A2-0.17B2-0.24C2

對該模型進行方差分析以檢驗方程的有效性，結果見表4。

表4　質構綜合得分回歸模型方差分析Table4 Varianceanalysisof regressionmodel for TPA ofmeatball

由表4可以看出，F(xiàn)模型=245.55＞F0.01（9，5）=10.16，P＜0.01，表明本試驗所采用的模型方程極顯著。本試驗失擬項P=0.19＞0.05，結果不顯著，說明所采用模型對該試驗的擬合性較好；模型的校正系數(shù)R2（adj）=0.992 8，表示所采用模型能解釋約99％響應值的變化。變異系數(shù)CV說明試驗的精確度，本試驗CV=4.32％，在可接受范圍內，說明該模型方程能夠較好地反映真實的試驗值，可用此模型對肉丸質構進行分析和預測。由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗可知，模型的一次項A、B、C影響極顯著（P＜0.01）；二次項A2、B2、C2影響極顯著（P＜0.01）；交互項BC影響極顯著（P＜0.01），AC影響顯著（P＜0.05），AB影響不顯著（P＞0.05）。根據F值分析結果可以看出，對肉丸質構大小影響順序為：大豆分離蛋白添加量＞魔芋膠添加量＞燕麥麩添加量。

2.2.2響應曲面分析及優(yōu)化

通過Design Expert軟件生成響應值曲面圖，并對每個因素之間的交互作用進行討論分析。圖4～圖6分別顯示3組以肉丸質構綜合得分為響應值的趨勢圖。

圖4　燕麥麩、魔芋膠添加量的響應曲面和等高線Fig.4 Response surfaceand contour of Y=f（A，B）

從圖4可以看出，當固定大豆分離蛋白添加量為2.5％時，燕麥麩添加量與魔芋膠添加量對肉丸質構的影響趨勢。當魔芋膠添加量一定時，隨著燕麥麩添加量的增加，肉丸的質構綜合得分也逐漸增加；當燕麥麩添加量達到6％之后，肉丸質構綜合得分開始出現(xiàn)下降趨勢；當燕麥麩添加量一定時，隨著魔芋膠添加量的增加，肉丸的質構綜合得分的逐漸增大直至趨于平緩。由其等高線圖呈圓狀可知，兩者之間交互作用不顯著。

圖5　燕麥麩、大豆分離蛋白添加量的響應曲面和等高線Fig.5 Response surfaceand contour of Y=f（A，C）

圖6　魔芋膠、大豆分離蛋白添加量的響應曲面和等高線Fig.6 Response surfaceand contour of Y=f（B，C）

從圖5可以看出，當固定魔芋膠加量為0.8％時，燕麥麩添加量與大豆分離蛋白添加量對肉丸質構的影響趨勢。當燕麥麩添加量一定時，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，肉丸質構綜合得分也隨之增大；當大豆分離蛋白一定時，隨著燕麥麩添加量的增加肉丸質構綜合得分基本沒有很大的變化。由其等高線圖趨于橢圓狀可知，兩者之間交互作用較顯著。

從圖6可以看出，當固定燕麥麩添加量為6％時，魔芋膠添加量與大豆分離蛋白添加量對肉丸質構的影響趨勢。當魔芋膠添加量一定時，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，肉丸質構綜合得分逐漸上升，后趨于平緩；當大豆分離蛋白添加量一定時，肉丸質構綜合得分隨著魔芋膠添加量的增加而增加后趨于平緩。由其等高線圖呈橢圓形可知，兩者之間交互作用極顯著。

2.2.3最佳條件的預測及驗證試驗

通過回歸模型的預測分析，得到復合脂肪替代物對肉丸質構綜合得分的最優(yōu)條件為燕麥麩添加量6.49％、魔芋膠添加量0.92％、大豆分離蛋白添加量2.64％，此時肉丸質構綜合得分理論值為0.91。考慮到實際情況，調整為燕麥麩添加量6％、魔芋膠添加量0.8％、大豆分離蛋白添加量為2.5％，進行驗證性試驗測得的肉丸質構綜合得分為0.88，與預測值之間相對誤差為3.3％，在允許誤差范圍5％內，基本達到一致。

3　小結

采用響應面試驗對寧鄉(xiāng)花豬肉丸的質構進行優(yōu)化分析，從響應面試驗分析結果可以看出，對肉丸質構影響因素大小為：大豆分離蛋白添加量＞魔芋膠添加量＞燕麥麩添加量，得到最佳復配比為：燕麥麩添加量為6％、魔芋膠添加量為0.8％、大豆分離蛋白添加量為2.5％，在此條件下進行驗證試驗，肉丸質構綜合得分預測值為0.91，實際值為0.88，試驗值與預測值基本相符，通過該條件的優(yōu)化進行制作得到了質構良好的功能性寧鄉(xiāng)花豬肉丸產品。

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Study on the Effect of Functional Additives on Texture Property of Ningxiang Pork M eatball

FANG Yuan-yuan，LIU Shuai，NIE Qian-zhong*
（College of Food Scienceand Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，Hunan，China）

The effects of amounts of added oat bran，konjac gum and soybean protein isolate on quality of Ningxiang porkmeatballwere explored by single factor experimentand response surfacemethodology.To optimize the best radio，oat bran，konjac gum and soybean protein isolate were used as the factors and texture property was used as the response value，then a predictive polynomial quadraticmodelwas setup bymeans of central composite design.The result showd：the best ratio of additiveswere oat bran 6％，konjac gum 0.8％，soybean protein isolate 2.5％.

oatbran；konjacgum；soybeanproteinisolate；Ningxiangporkmeatball；textureproperty；response surfacemethodology

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.18.026

方媛媛（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學。

2016-06-16