薛 山，趙昕源，胡潘虹

（1.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建漳州 363000；2.菌物產(chǎn)業(yè)福建省高校工程研究中心，福建漳州 363000；3.漳臺(tái)休閑食品與茶飲料研究所，福建漳州 363000）

肉制品是人類高生物價(jià)值蛋白質(zhì)、脂肪酸、脂溶性維生素、礦物質(zhì)和生物活性化合物的優(yōu)質(zhì)來(lái)源[1]。然而，過多食用高脂肉制品不僅會(huì)使肥胖患者數(shù)量急劇升高，還非常容易增加機(jī)體罹患心血管、糖尿病、癌癥等疾病的概率[2]。近年來(lái)，人們?yōu)榱吮３纸】担瑢⒛抗庠絹?lái)越多地轉(zhuǎn)向低脂肉制品。但是，由于現(xiàn)有低脂產(chǎn)品（如肉丸、香腸等）存在質(zhì)地、外觀品質(zhì)較差、新品研發(fā)不足等問題，導(dǎo)致其市場(chǎng)份額占比較小，銷量普遍偏低[3-4]。新研究發(fā)現(xiàn)，植物類膳食纖維（Dietary fiber，DF）添加能夠有效改善肉制品的質(zhì)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)特性[5]。其中，植物源多糖是典型的抗氧化膳食纖維（Antioxidant dietary fiber，ADF），它是大量天然抗氧化活性成分組合成DF 基質(zhì)的產(chǎn)物[6-7]，能夠用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、質(zhì)地劑、凝膠劑等在肉制品中添加[8-9]，不僅可以補(bǔ)充DF 成分，改善產(chǎn)品的感官和質(zhì)構(gòu)特性，還可以利用其抗氧化作用抑制肉制品的氧化變質(zhì)，對(duì)人體產(chǎn)生生物學(xué)作用[7]。目前已有燕麥DF、豌豆DF、蘋果DF 添加于雞胸肉[10]，大麥DF、小麥DF、燕麥DF 添加于牦牛肉[11]，蜜柚海綿層DF 添加于兔肉[12]等的報(bào)道。

琯溪蜜柚是福建省漳州市平和縣的地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。蜜柚果皮中含有大量的ADF，在蜜柚加工過程中，大量的果皮被作為廢棄物丟棄，其總重量約占果實(shí)總重量的一半，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[13]。蜜柚海綿層是柚皮去除外層精油的部分，含有諸多天然化學(xué)成分，如不溶性抗氧化膳食纖維（Insoluble antioxidant dietary fiber，IADF）（如纖維素），可溶性抗氧化膳食纖維（Soluble antioxidant dietary fiber，SADF）（如果膠），以及類黃酮，酚酸等[14-15]。與IADF 相比，SADF 具有更優(yōu)異的持水/持油能力、溶解性、表面或界面性能等[16-18]。據(jù)報(bào)道，柑橘果膠骨架主要由1,4-鏈α-D-半乳醛酸單元組成，具有優(yōu)良的生物相容性和安全性，柑桔果膠在食品、化妝品和制藥行業(yè)中被廣泛用作膠凝劑、增稠劑、穩(wěn)定劑和乳化劑[19-20]?；诖耍坭趾＞d層SADF 添加于肉糜制品，不僅能夠提高柚皮廢棄物的綜合利用，減少環(huán)境污染，還能夠改善肉糜制品的質(zhì)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)特性，提升產(chǎn)品品質(zhì)，增加產(chǎn)品附加值。

本研究以琯溪蜜柚海綿層SADF 為研究對(duì)象，系統(tǒng)考察玉米淀粉，食鹽，復(fù)合磷酸鹽以及水分添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響，采用Plackett-Burman（PBD）結(jié)合Box-Behnken（BBD）試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化SADF 豬肉丸的加工配方，以期為肉糜類產(chǎn)品加工提供新的思路，為肉制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)助推動(dòng)力。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷鮮豬肉（背部最長(zhǎng)肌）、玉米淀粉 南京甘汁園糖業(yè)有限公司；食鹽 福建省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司；新鮮琯溪蜜柚皮 由漳州市平和縣蜜柚生產(chǎn)基地提供；復(fù)合磷酸鹽（聚磷酸鈉60%，偏磷酸鈉22%，偏磷酸鉀14%，焦磷酸鈉2%，焦磷酸鉀2%）德國(guó)三顆星食品物料公司；纖維素酶（50 U/mg）河南亞統(tǒng)食品原料有限公司；無(wú)水乙醇、3,5-二硝基水楊酸、硫酸亞鐵 均為分析純，西隴科學(xué)股份有限公司。

DGG-9140B 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；FW100 高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司；AR124CN 電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國(guó)華電器有限公司；Forma-86 ℃超低溫冰箱 美國(guó)UNICO 公司；UV5100B 紫外可見分光光度計(jì)上海元析儀器有限公司；CT3-10K 質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)博勒飛公司；DM500-ICC50W 生物數(shù)碼顯微鏡 徠卡顯微系統(tǒng)有限公司；JSM-6010LA 掃描電子顯微鏡日本電子（JEOL）公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蜜柚海綿層SADF 的制備

1.2.1.1 蜜柚海綿層的處理 將新鮮琯溪蜜柚皮去除表面黃油胞層，經(jīng)清水沖洗后切成0.2 cm 薄片，于60 ℃鼓風(fēng)干燥箱烘至恒重（水分含量＜5%），粉碎后過40 目篩，于陰涼處密封保存。

1.2.1.2 SADF 的制備 SADF 的制備參考薛山等[21]方法。稱取海綿層粉末10.0 g，按料液比1:55 g/mL加入pH6.0（0.2 mol/L）的PBS 緩沖溶液，均質(zhì)后于常溫超聲功率180 W 的條件下超聲處理30 min。向混合體系加入3%的纖維素酶溶液（稱取30 mg的纖維素酶，溶解1 mL pH6.0 的檸檬酸緩沖液中），50 ℃水浴90 min。酶解結(jié)束之后，冷卻至室溫，于8000 r/min 離心10 min，收集上清液。將上清液于65 ℃，真空度-0.098 MPa 下旋蒸濃縮至原體積的1/3，轉(zhuǎn)入燒杯中，加入4 倍體積的無(wú)水乙醇，室溫中靜置醇沉12 h，過濾后洗滌凍干得到SADF。

1.2.1.3 SADF 羥自由基清除率測(cè)定 參考Yu 等[22]方法略微修改。分別準(zhǔn)確稱取 6、18、24、30、36、48、54、60 mg SADF，定容至15 mL 制得樣品液。各管分別加入1 mL 的硫酸亞鐵（6 mmol/L）和1 mL水楊酸（6 mmol/L），搖勻后向各管加入1 mL 的H2O2（6 mmol/L）混勻，37 ℃水浴15 min，過濾。以蒸餾水為空白對(duì)照，以VC為陽(yáng)性對(duì)照，在510 nm波長(zhǎng)下測(cè)定各反應(yīng)溶液的吸光度并計(jì)算清除率。

式中：A0為空白對(duì)照的吸光值；Ax為添加SADF的實(shí)驗(yàn)組吸光值；Ax0為不加顯色劑H2O2參比組的吸光值。

1.2.2 琯溪蜜柚海綿層SADF 豬肉丸的制備 琯溪蜜柚海綿層SADF 豬肉丸制備流程如圖1 所示，具體步驟如下：絞肉：將清洗干凈的豬瘦肉（背部最長(zhǎng)?。┣谐尚K，并用絞肉機(jī)絞成糜狀，絞肉過程注意溫度控制在20 ℃以內(nèi)，以防止肉品氧化；擂潰：將一定量的海綿層SADF、玉米淀粉、食鹽、復(fù)合磷酸鹽、水分加入肉糜，擂潰攪拌10 min；凝膠化：將肉糜制成直徑約40 mm 肉丸，放入50 ℃水中凝膠化10 min；熟制：將肉丸置于100 ℃沸水中煮制6～7 min，此時(shí)肉丸中心溫度可達(dá)85 ℃；預(yù)冷：將煮熟的豬肉丸置于室溫下冷卻即得成品。

圖1 SADF 豬肉丸制備流程圖Fig.1 SADF pork meatball process flow chart

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 SADF 添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響以豬肉糜質(zhì)量為基準(zhǔn)，考察SADF 添加量分別為2%、4%、6%、8%、10%對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響。其他成分添加量為：玉米淀粉15%、食鹽3%、復(fù)合磷酸鹽0.3%、水30%。

1.2.3.2 玉米淀粉添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響 考察玉米淀粉添加量分別為5%、10%、15%、20%、25%對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響。其他成分添加量為：SADF6%、食鹽3%、復(fù)合磷酸鹽0.3%、水30%。

1.2.3.3 食鹽添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響 考察食鹽添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響。其他成分添加量為：SADF 6%、玉米淀粉20%、復(fù)合磷酸鹽0.3%、水30%。

1.2.3.4 復(fù)合磷酸鹽添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響 考察復(fù)合磷酸鹽添加量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響。其他成分添加量為：SADF6%、玉米淀粉20%、食鹽3%、水30%。

1.2.3.5 水分添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響 考察水分添加量分別為20%、25%、30%、35%、40%對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分的影響。其他成分添加量為：SADF6%、玉米淀粉20%、食鹽3%、復(fù)合磷酸鹽0.3%。

1.2.4 Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定SADF、玉米淀粉、食鹽、復(fù)合磷酸鹽、水分添加量5 個(gè)因素的水平值。利用Minitab 18 軟件進(jìn)行Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理，確定影響顯著的因素。Plackett-Burman 試驗(yàn)因素水平表如表1 所示：

表1 Plackett-Burman 試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman design

1.2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)Plackett-Burman 試驗(yàn)結(jié)果，選取SADF、玉米淀粉、水分為響應(yīng)因素，分別用A、B、C 表示，以質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分為響應(yīng)值，Designexpert 8.0.6 軟件進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和預(yù)測(cè)優(yōu)化最佳工藝條件。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表如表2 所示：

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface design

1.2.6 SADF 豬肉丸質(zhì)構(gòu)的測(cè)定及綜合評(píng)分的計(jì)算將豬肉丸切成長(zhǎng)、寬、高約2 cm 的正方體，選用TA39 小直徑圓柱型探頭，使用CT3-10K 型質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行TPA（Texture profile analysis）質(zhì)構(gòu)測(cè)試（硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性）。測(cè)試參數(shù)：觸發(fā)力0.05 N；測(cè)試速率：1 mm/s；目標(biāo)值：2 mm。采用因子分析法對(duì)所測(cè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)提取主成分公因子，以每個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，建立質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分模型[12]，對(duì)SADF 豬肉丸進(jìn)行綜合指標(biāo)評(píng)定。

1.2.7 豬肉丸微觀結(jié)構(gòu)觀察 將樣品用雙面刀片切成2×5 mm 的小條，將1 g 亞甲基藍(lán)溶于100 mL 超純水中配制亞甲基藍(lán)儲(chǔ)備液，移取儲(chǔ)備液5 mL 加蒸餾水到100 mL，混勻，將樣品置于其中漂染1 min 左右，蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干水分后置于生物數(shù)碼顯微鏡下觀察光學(xué)微觀結(jié)構(gòu)。

將樣品加入2.5%戊二醛（pH=6.8）固定并置于4 ℃冰箱中固定1.5 h 以上；用0.1 mol 磷酸緩沖液（pH=6.8）沖洗3 次，每次10 min；分別用濃度為50%、70%、90%的乙醇進(jìn)行脫水各一次，每次10 min，無(wú)水乙醇脫水2 次，每次10 min；然后用100%乙醇:叔丁醇=1:1，純叔丁醇置換各一次，每次15 min；將樣品放入-20 ℃冰箱冷凍室30 min，放入冷凍干燥儀對(duì)樣品進(jìn)行干燥，干燥完全后將樣品觀察面朝上，用導(dǎo)電膠帶粘在掃描電鏡樣品臺(tái)上，用離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍上一層金屬膜進(jìn)行掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)[23]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，采用SPSS 17.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析（P＜0.05 為有顯著性），Mintab 18 軟件進(jìn)行顯著性篩選分析，響應(yīng)面分析利用Design-Expert 8.0.6 軟件中多元線性回歸方程擬合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SADF 的抗氧化性測(cè)定

羥基自由基作為最強(qiáng)的氧化劑之一，能夠與不同的細(xì)胞成分發(fā)生反應(yīng)，破壞生物機(jī)體，進(jìn)而導(dǎo)致衰老和疾病[22]。柚皮SADF（0.5～4.0 mg/mL）和VC（4～32 μg/mL）對(duì)羥基自由基的清除作用顯著（P＜0.05），且濃度與清除率呈正相關(guān)（圖2）。經(jīng)計(jì)算，VC羥自由基清除率的IC50為12.73 μg/mL，SADF 的IC50值為0.92 mg/mL，說(shuō)明柚皮海綿層SADF 具有良好的抗氧化活性。SADF 作為水溶性多糖，具有多種生理功能，如降低血脂，預(yù)防糖尿病、心血管疾病、大腸癌等，且其生理功能的強(qiáng)弱與其抗氧化活性密切相關(guān)[17-18]，可見蜜柚SADF 在肉品中的添加不僅能夠發(fā)揮抗氧化作用，同時(shí)還具備潛在的多種生物學(xué)功效，能夠?yàn)楫a(chǎn)品品質(zhì)提升發(fā)揮積極的作用。

圖2 不同濃度VC 和SADF 的羥自由基清除率Fig.2 Hydroxyl radical scavenging rates of different concentrations of VC and SADF

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 琯溪蜜柚海綿層SADF 添加對(duì)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的影響

2.2.1.1 琯溪蜜柚海綿層SADF 添加對(duì)產(chǎn)品硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的影響 由表3 可知，隨著SADF 添加量增大，豬肉丸的內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性均呈現(xiàn)逐漸上升又下降的趨勢(shì)，彈性變化較大，而內(nèi)聚性變化不顯著（P＞0.05），當(dāng)SADF 添加量為6%時(shí)，質(zhì)構(gòu)的四個(gè)指標(biāo)均有最大值，這可能是因?yàn)镾ADF本身具有的凝膠性質(zhì)可使食品的組織狀態(tài)得到改善，它與水緊密結(jié)合可改善肉制品的保水性，適量添加能夠提升豬肉丸的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)[7]。因此，選擇SADF添加量為6%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

表3 琯溪蜜柚海綿層SADF 對(duì)豬肉丸硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性的影響Table 3 Effects of SADF from pomelo sponge peel on hardness,cohesiveness,elasticity and chewiness of pork meatball

2.2.1.2 綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)模型的建立 KMO 檢驗(yàn)和Bartlett 球形檢驗(yàn)用于判斷變量是否適用因子分析法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[24]，一般KMO 檢驗(yàn)系數(shù)大于0.5 時(shí)，說(shuō)明變量間的相關(guān)程度無(wú)太大差異，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，同時(shí)，Bartlett 球形檢驗(yàn)結(jié)果的顯著性小于0.05，說(shuō)明數(shù)據(jù)呈球形分布，各變量在一定程度上相互獨(dú)立，符合因子分析標(biāo)準(zhǔn)。本檢驗(yàn)結(jié)果的KMO 系數(shù)為0.569（表4）大于統(tǒng)計(jì)學(xué)Kaiser 給出的標(biāo)準(zhǔn)0.5，且Bartlett 球形度檢驗(yàn)顯著性為0.004＜0.05，因此，豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)模型可以做因子分析。

表4 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)降維模型的KMO 和巴特利球形檢驗(yàn)Table 4 KMO and Bartlett sphere tests for dimensional reduction models of qualitative and structural indices

根據(jù)SPSS 17.0 軟件運(yùn)用主成分分析法提取特征值大于1 的因子，碎石圖輸出結(jié)果如圖3a，可以看出越高的點(diǎn)，其勢(shì)能越大，該特征值曲線有一個(gè)因子的特征值大于1，第一個(gè)因子的特征值最高，對(duì)解釋原有題項(xiàng)的貢獻(xiàn)最大，第三個(gè)以后的特征值都較小，對(duì)解釋原有的題項(xiàng)的貢獻(xiàn)小，可以忽略，因此提取兩個(gè)因子比較適合。經(jīng)過方差最大化正交旋轉(zhuǎn)后2 個(gè)因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到99.681%（表5），即所提取的2 個(gè)因子反映原來(lái)4 個(gè)指標(biāo)99.681%的信息。兩個(gè)主成分分布圖如圖3b 所示，四個(gè)因子自然聚成兩類，V1（硬度）、V2（內(nèi)聚性）、V3（彈性）、V4（咀嚼性）在成分1 上均具有較大載荷，V1和V2在成分2 上具有較大載荷，因此，成分1 可用V1、V2、V3、V4表示，成分2 主要由V1和V2表示。

表5 解釋的總方差Table 5 Total variance of interpretation

圖3 因子分析的碎石圖和主成分分布圖Fig.3 Factor analysis of scree plot and principal component distribution

2.2.1.3 提取公因子確立綜合指標(biāo)計(jì)算 通過因子旋轉(zhuǎn)的方法，使每個(gè)變量?jī)H在一個(gè)公共因子上有較大的載荷，而在其余的公共因子上的載荷比較小，這樣就突出了每個(gè)公共因子和其載荷較大的那些變量的聯(lián)系，該公共因子的含義也就能通過這些載荷較大的變量做出合理的解釋，根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的載荷矩陣得到藍(lán)圓鲹魚丸綜合質(zhì)構(gòu)指標(biāo)評(píng)分Y 的計(jì)算公式如下：

其中：Y1代表第一主成分，Y2代表第二主成分，X1代表硬度值，X2代表內(nèi)聚性值，X3代表彈性值，X4代表咀嚼性值。

SADF 添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響如圖4 所示。隨著SADF 添加量的增大，豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分呈現(xiàn)先顯著升高，后顯著下降的趨勢(shì)（P＜0.05），當(dāng)SADF 添加量為6%時(shí)，豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分有最大值。食品的質(zhì)構(gòu)特性是非常重要的特征，不僅影響肉制品的加工技術(shù)，而且在消費(fèi)者滿意度中起著至關(guān)重要的作用[7]，肉制品呈現(xiàn)的質(zhì)地特性主要是基于肉類蛋白質(zhì)與DF 這種非肉類成分成膠或乳化相互作用的結(jié)果，ADF 的存在會(huì)通過影響肉制品的硬度、彈性、剪切力等特性進(jìn)而改變?nèi)庵破返馁|(zhì)地[25]。同時(shí)，在肉制品配方中使用ADF 還可以通過緩釋酚類抗氧化劑延緩脂質(zhì)氧化以延長(zhǎng)其保質(zhì)期，且還能夠增強(qiáng)肉制品的理化和感官屬性[26]。DAS 等[27]和ZHOU 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，DF 的性質(zhì)、添加量及在肉糜中的分散程度都會(huì)影響肉制品的質(zhì)地。由此可見，富含SADF 的果膠粉對(duì)肉品品質(zhì)影響顯著，故選取柚子海綿皮SADF 的這一單因素?cái)?shù)據(jù)建立模型評(píng)價(jià)豬肉肉丸的質(zhì)地綜合評(píng)分。

圖4 SADF 添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響Fig.4 Effect of SADF addition on texture comprehensive score of pork meatballs

2.2.2 玉米淀粉添加量對(duì)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的影響 在制作豬肉丸的過程中加入淀粉，淀粉本身具有的粘著性可以使肉糜結(jié)合，從而使肉丸富有彈性，且淀粉顆粒吸水膨脹可以提高肉丸的持水性[29]。由圖5 及表6可知，質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分隨著玉米淀粉添加量的增加先上升后下降（P＜0.05），淀粉添加量為20%時(shí)綜合評(píng)分最高。淀粉具有很強(qiáng)的凝膠結(jié)合能力，具有一定程度的吸水和膨脹特性，從而提高了豬肉糜的支撐性和黏彈性，當(dāng)?shù)矸厶砑虞^少時(shí)，粘著性低，制作較困難，而淀粉添加量較多時(shí)，硬度較大，不易咀嚼[30-31]。因此，選擇玉米淀粉添加量20%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

表6 玉米淀粉添加量對(duì)豬肉丸硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的影響Table 6 Effects of corn starch addition on hardness,cohesion,elasticity and chewiness of products

圖5 玉米淀粉添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響Fig.5 Effect of corn starch addition on the comprehensive score of quality and texture

2.2.3 食鹽添加量對(duì)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的影響 制作豬肉丸的過程中添加食鹽可增強(qiáng)肉糜的持水能力，改善產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)[32]。由圖6 可知，食鹽添加量在1%～5%的范圍內(nèi)，質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，綜合評(píng)分最高時(shí)食鹽添加量為3%。由表7可知，適當(dāng)添加食鹽，可增加肉丸的硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性，當(dāng)添加量大于4%時(shí)，彈性、咀嚼性較差[32]。這是因?yàn)殡S著NaCl 添加量的增大，肉糜中鹽溶性蛋白不斷溶出，蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，從而增強(qiáng)肉糜的凝膠強(qiáng)度[33]。因此，選擇食鹽添加量3%進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化試驗(yàn)。

表7 食鹽添加量對(duì)豬肉丸硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的影響Table 7 Effects of salt addition on hardness,cohesion,elasticity and chewiness of product

圖6 食鹽添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響Fig.6 Effect of salt addition on the comprehensive score of quality and texture

2.2.4 復(fù)合磷添加量對(duì)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的影響 在制作豬肉丸過程中添加復(fù)合磷酸鹽可以改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性，提高肉丸的保水性[34]。由圖7 可知，復(fù)合磷酸鹽添加量在0.1%～0.5%范圍內(nèi)，綜合評(píng)分出現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，最高點(diǎn)復(fù)合磷酸鹽添加量為0.3%。由表8 可知，適當(dāng)添加復(fù)合磷酸鹽可增加肉丸的硬度和咀嚼性，內(nèi)聚性、彈性變化則不顯著。當(dāng)添加量大于4%時(shí)，內(nèi)聚性、彈性值較低。這是因?yàn)閺?fù)合磷酸鹽的添加會(huì)導(dǎo)致結(jié)合水的橫向弛豫時(shí)間和不易流動(dòng)水的橫向弛豫時(shí)間縮短，不易流動(dòng)水的橫向馳豫峰面積百分比增加，導(dǎo)致部分自由水轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水，從而提升了肉丸的保水能力[35]，同時(shí)，復(fù)合磷酸鹽的添加具有提高肉類pH、螯合金屬離子、解離肌動(dòng)球蛋白等作用[36]。由此，選擇復(fù)合磷酸鹽添加量0.3%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

表8 復(fù)合磷酸鹽添加量對(duì)豬肉丸硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的影響Table 8 Effects of composite phosphates addition on hardness,cohesion,elasticity and chewiness of product

表9 水分添加量對(duì)豬肉丸硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性的影響Table 9 Effects of water addition on hardness,cohesion,elasticity and chewiness of product

圖7 復(fù)合磷酸鹽的添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響Fig.7 Effect of composite phosphates addition on the comprehensive score of quality and texture

2.2.5 水分添加量對(duì)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的影響 肉丸中添加適當(dāng)?shù)乃稍黾赢a(chǎn)品的多汁性和口感，但過量會(huì)引起肉丸蛋白質(zhì)分子之間游離水過剩，導(dǎo)致產(chǎn)品松散，成型度及口感變差[37]。由圖8 可知，水分添加量在20%～40%的范圍內(nèi)，質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)（P＜0.05），在水添加量30%時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)。當(dāng)水添加量小于30%時(shí)，肉丸不易成型。當(dāng)水添加量大于30%時(shí)，組織松散，硬度低，彈性、咀嚼性較差，因此最優(yōu)水分添加量固定為30%。

圖8 水分添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合得分的影響Fig.8 Effect of water addition on the comprehensive score of quality and texture

2.3 Plackett-Burman 試驗(yàn)結(jié)果與分析

Plackett-Burman 可通過各因素兩水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，比較所考察因素兩水平的差異與整體的差異，確定因素的顯著性[38]。利用Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)柚皮白瓤粉添加量、玉米淀粉添加量、鹽添加量、復(fù)合磷酸鹽添加量、水添加量這五個(gè)因素進(jìn)行篩選，確定對(duì)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響顯著的因素，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表10，試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析見表11。

表10 Plackett-Burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 10 Plackett-Burman experimental design with experimental results

表11 Plackett-Burman 的回歸分析Table 11 Regression analysis (ANOVA) of Plackett-Burman

由表11 可知，SADF 添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響顯著（P＜0.05）；玉米淀粉添加量和水添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響極顯著（P＜0.01）；鹽添加量和復(fù)合磷酸鹽添加量對(duì)豬肉丸質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響不顯著（P＞0.05）。R2=0.9416，即有94.16%試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異可用該模型解釋。故選取SADF 添加量、玉米淀粉添加量和水添加量這3 個(gè)因素進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)。

2.4 Box-Behnken 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)表12 試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用軟件Design Expert 8.0.6對(duì)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，可得綜合分值的二次多項(xiàng)式回歸關(guān)系式為：Y=1.24+0.094×A-0.046×B-0.014×C-0.0425×A×B-0.045×A×C+0.020×B×C-0.098×A2-0.053×B2-0.10×C2

表12 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 12 Box-Behnken design with response value

由表13 可知，失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），說(shuō)明回歸方程不失擬，表明所選模型適合，可以用該模型來(lái)擬合實(shí)驗(yàn)；回歸模型的決定系數(shù)R2=0.9753，校正決定系數(shù)R2Adj=0.9436，表明模型解釋度和相關(guān)性都較好；模型P值極顯著（P＜0.01），說(shuō)明回歸方程能較好的擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。方程中，因素A、B、A2、B2、C2對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響極顯著（P＜0.01），因素AC 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響顯著（P＜0.05），因素C、AB、BC 對(duì)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)分影響不顯著（P＞0.05）。

表13 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table 13 Analysis of response surface experiment variance

因素A 和B，A 和C，B 和C 兩兩交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖9～圖11。圖9 和圖11 可響應(yīng)曲面的坡度較平緩，等高線較稀疏，說(shuō)明AB、BC 交互作用不顯著，而圖10 響應(yīng)曲面的坡度較陡峭，等高線呈較均勻且緊密的微橢圓形分布，說(shuō)明AC 交互作用顯著，這與表13 方差分析結(jié)果PAB（0.7641＞0.05），PAC（0.0137＜0.05），PBC（0.1899＞0.05）具有一致性。

圖9 SADF 添加量和玉米淀粉添加量交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.9 Response surface map and contour plots of the interaction between the addition of SADF and corn starch

圖10 SADF 添加量和水分添加量交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.10 Response surface map and contour plots of the interaction between the addition of SADF and water

圖11 玉米淀粉添加量和水分添加量交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.11 Response surface map and contour plots of the interaction between the addition of corn starch and water

2.5 最優(yōu)組合確定和驗(yàn)證

經(jīng)過軟件Design Expert 8.0.6 優(yōu)化，得到豬肉丸的最優(yōu)加工配方為：以豬肉糜質(zhì)量為基準(zhǔn)，SADF 添加量6.49%、玉米淀粉添加量18.64%、水分添加量29.98%，在此組合下預(yù)測(cè)綜合評(píng)分為1.2782。經(jīng)驗(yàn)證，在上述配方下測(cè)得豬肉丸硬度1.01，內(nèi)聚性0.76，彈性2.13，咀嚼性1.14，綜合評(píng)分為1.2281，實(shí)際值與預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差為3.92%（＜0.05），說(shuō)明經(jīng)優(yōu)化得到的工藝參數(shù)基本準(zhǔn)確可靠，可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

2.6 豬肉丸微觀結(jié)構(gòu)觀察

不添加SADF 和添加6.49%SADF 的豬肉丸光學(xué)微觀結(jié)構(gòu)如圖12a 和圖12b 所示，添加SADF 組（圖12b）顯微結(jié)構(gòu)較不添加組（圖12a）顆粒狀增多，且質(zhì)地更加致密，孔洞面積和數(shù)量減少。此結(jié)果出現(xiàn)的原因是由于果膠的加入導(dǎo)致凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密和緊湊，使肉丸粘度增大。這與任多多等[39]對(duì)果膠特性的研究結(jié)果一致。

圖12 光學(xué)顯微鏡觀察豬肉丸微觀結(jié)構(gòu)（目鏡10×，物鏡40×）Fig.12 Microstructure of pork meatballs observed by optical microscope (eyepiece 10×,objective 40×)

掃描電鏡觀察豬肉丸結(jié)構(gòu)圖如圖13 所示。由圖可知，不添加SADF 組的豬肉丸橫截面疏松多孔，結(jié)構(gòu)松散粗糙，此時(shí)豬肉丸內(nèi)部凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不夠細(xì)致緊密，孔徑不均勻且形成了較多且相對(duì)較大的腔室結(jié)構(gòu)，而添加6.49% SADF 后的肉丸橫截面平坦光滑，微觀結(jié)構(gòu)細(xì)密均勻，可能是因?yàn)槿馔鑳?nèi)部凝膠網(wǎng)絡(luò)相互交聯(lián)程度增強(qiáng)所致[40-41]，由此可見適量SADF的添加有利于改善肉丸的整體結(jié)構(gòu)。

圖13 掃描電鏡觀察豬肉丸微觀結(jié)構(gòu)（500×）Fig.13 Microstructure of pig meatballs observed by SEM (500×)

3 結(jié)論

本研究通過單因素、Plackett-Burman 結(jié)合Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，構(gòu)建基于硬度（X1）、內(nèi)聚性（X2）、彈性（X3）、咀嚼性（X4）四個(gè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的綜合評(píng)分（Y）模型，得到琯溪蜜柚海綿層SADF 豬肉丸的最優(yōu)加工配方為：以豬肉糜質(zhì)量為基準(zhǔn)，SADF 添加量6.49%、玉米淀粉添加量18.64%、水分添加量29.98%，在此組合下綜合評(píng)分為1.2281，與模型預(yù)測(cè)值（1.2782）差異不顯著（P＞0.05）。用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，適量SADF 的添加有利于改善豬肉丸的整體結(jié)構(gòu)，使其微觀結(jié)構(gòu)細(xì)密均勻，內(nèi)部凝膠網(wǎng)絡(luò)相互交聯(lián)程度增強(qiáng)。本研究不僅提升了豬肉丸產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，還一定程度實(shí)現(xiàn)了蜜柚廢棄物的綜合利用，為肉糜類產(chǎn)品優(yōu)化創(chuàng)新提供了新思路。與此同時(shí)，琯溪蜜柚海綿層SADF/IADF 添加對(duì)豬肉丸加工及貯藏特性的影響及作用機(jī)制將有待進(jìn)一步探究。

? The Author(s) 2024.This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).