杨宁宁，武 杰，马 龙，徐梦祥，杨国辉

(1.蚌埠学院 食品与生物工程学院，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠市丰牧牛羊肉制品有限责任公司，安徽 蚌埠 233000)

作为我国传统的熟肉制品，酱卤肉制品是将原料肉经过处理，进行预煮后，按照一定比例添加多种调味料及香辛料煮制而成。我国对酱卤类肉制品的需求量很大，每天的消费量占传统肉制品消费总量的40%左右，约1.6万吨[1]。酱卤是我国一种具有悠久历史的传统食物加工方法，被广泛应用于肉类、蛋类、豆制品等的制作过程中。经过卤制后的食物，具有色泽诱人、香味浓郁、汁液丰厚等特点，因而被广大顾客所喜爱，也成为家常制作肉制品等常用的方法之一[2-5]。酱卤牛肉经过加热卤制处理，牛肉质构发生明显变化，蛋白质发生变性、降解等，产生很多风味物质，赋予酱卤牛肉独特的滋味[6-7]。经过酱卤后的牛肉不仅具有独特的风味，而且具有相当诱人的色泽。色泽作为食品感官评价的重要指标之一，会极大影响消费者购买食品的欲望[8-9]。然而，作为最常用的肉制品发色剂，亚硝酸盐的不当使用可能造成人体中毒，给健康带来隐患。目前，研究发现多种天然色素对肉制品具有良好的着色效果[10-12]。其中，红曲红色素对蛋白质及含蛋白质较高的原料具有较好的着色能力[13-14]。葡萄糖酸-δ-内酯水解产生葡萄糖酸，葡萄糖酸可与牛肉蛋白质中游离的-NH3发生酰胺化反应，与-COOH进行酯化反应，通过化学交联作用保持牛肉组织良好的质构，增加红曲红色素的着色能力。本文主要探讨不同食品辅料和着色剂对酱卤牛肉色泽固化的影响，利用响应面法研究出不同食品辅料和着色剂在酱卤牛肉制作时的最优添加量，以此制作出色泽鲜亮，香味浓郁的酱卤牛肉。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄牛肉(蚌埠大润发超市购买)；酱油；红曲红色素(食品级)；焦糖色素(食品级)；葡萄糖酸-δ-内酯(食品级)；亚硝酸钠(食品级)等。

1.2 仪器设备

FA214型万分之一电子天平；3 nh通用色差计；水浴锅。

1.3 实验方法

1.3.1酱卤牛肉工艺流程

豆油4 kg，大葱150 g，鲜姜100 g，大蒜50 g，食用盐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，热水20 kg。首先将锅烧热加入准备好的凉油，加热至约60 ℃下入切好的葱、姜、蒜，小火慢慢将葱、姜、蒜煎至微黄发出香味，加入热水，烧开后下牛肉，然后加入料酒、盐及其他调味料，先大火煮制20 min左右，再改小火保温2 h。在此配料和卤制工艺流程的基础上分别加入酱油、红曲红色素、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-内酯和亚硝酸钠等食品辅料和着色剂来改善酱牛肉的色泽[15]。

牛肉的预处理→预煮→香料水的制备→卤制→冷却→成品[16]。

(1)牛肉的预处理：选用质量较好的新鲜牛肉，经修整后切分成大小合适的块状备用。

(2)预煮：将预处理后的牛肉放入冷水中，加水煮沸15 min左右，将牛肉中的血沫煮出后，捞出牛肉用冷水清洗干净备用。

(3)香料水的制备：将香辛料包放入沸水中加热熬煮1 h，冷却备用。

(4)卤制：预煮后的牛肉放入香料水中煮制，先大火煮制20 min，然后小火焖煮2 h。

(5)冷却：放在室温下静置冷却30 min。

(6)成品：对冷却好的酱卤牛肉进行杀菌，包装，成品。

1.3.2色度值测定

色差计用标准白板校正，测定牛肉表面的L*(明度值)，a*(红度值)和b*(黄度值)，每个样品测定3个点，取其平均值[17]。

1.4 单因素实验设计

在单因素实验中，食品着色剂的基础添加比例为：3%的酱油，0.03%的红曲红色素，0.03%的焦糖色素，0.2%的葡萄糖酸-δ-内酯，0.007%的亚硝酸钠(以鲜牛肉的重量计为100%)。

1.4.1酱油的添加量对酱卤牛肉色泽的影响

在上述基础添加比例上，调整酱油的添加量分别为1%，3%，5%，10%，15%。按照上述工艺卤制牛肉，观察酱油的添加量对酱卤牛肉色泽的影响。

1.4.2红曲红色素添加量对酱卤牛肉色泽的影响

在上述基础添加比例上，调整红曲红色素的添加量分别为0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%。按照上述工艺卤制牛肉，观察红曲红色素的添加量对酱卤牛肉色泽的影响。

1.4.3焦糖色素的添加量对酱卤牛肉色泽的影响

在上述基础添加比例上，调整焦糖色素的添加量分别为0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%。按照上述工艺卤制牛肉，观察焦糖色素的添加量对酱卤牛肉色泽的影响。

1.4.4葡萄糖酸-δ-内酯的添加量对酱卤牛肉色泽的影响

在上述基础添加比例上，调整葡萄糖酸-δ-内酯的添加量分别为0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%。按照上述工艺卤制牛肉，观察葡萄糖酸-δ-内酯的添加量对酱卤牛肉色泽的影响。

1.4.5亚硝酸钠的添加量对酱卤牛肉色泽的影响

在上述基础添加比例上，调整亚硝酸钠的添加量分别为0.001%，0.004%，0.007%，0.011%，0.015%。按照上述工艺卤制牛肉，观察亚硝酸钠的添加量对酱卤牛肉色泽的影响。

1.5 响应面实验设计

根据单因素实验结果，以酱油的添加量(A) 、红曲红色素的添加量(B)和焦糖色素的添加量(C)为3个因素，以牛肉色度值L*(X)、a*(Y)、b*(Z)为响应值进行响应面实验设计。

2 结果与分析

2.1 酱油添加量对酱卤牛肉色泽的影响

酱油的酱色是在酿造过程中经过复杂的酶促褐变和非酶褐变反应产生的[18-19]。当酱油的添加量较低时，酱牛肉颜色就会越浅。这是因为低浓度的酱油体态薄，粘度低，着色能力较差[20]。但酱油的添加量过高，牛肉的色泽会逐渐加深为黑褐色，感官评分会下降，同时也不利于成本的控制。由表1可以看出，随着酱油添加量的增加，酱卤牛肉的L*值、a*值和b*值均呈先升高后降低的趋势。当酱油的添加量为3%时，卤制出来的牛肉色泽最佳，L*值为29.18，a*值为23.26，b*值为26.01。

表1 酱油添加量对酱卤牛肉色泽的影响

2.2 红曲红色素添加量对酱卤牛肉色泽的影响

从表2可知，随着红曲红色素用量的增加，牛肉的a*不断升高，L*和b*缓慢增加后逐渐降低。红曲红色素对蛋白质具有较好的着色性能，能够提高牛肉制品的红度值，提升产品的色泽度，但用量过多会降低肉制品的明度值，使酱卤制品的感官评分下降，同时还会增加生产成本。由表2可知，当红曲红色素的添加量为0.03%时，卤制出来的牛肉色泽最佳，L*值为26.76，a*值为24.84，b*值为24.74。红曲红色素添加量的细微波动会引起牛肉的红度值a*值的较大变化，说明红曲红色素的添加量对牛肉色泽的影响是显著的。

表2 红曲红色素添加量对酱卤牛肉色泽的影响

2.3 焦糖色素添加量对酱卤牛肉色泽的影响

由表3可以看出，随着焦糖色素添加量的增加，酱卤牛肉的L*、a*值呈先升高后降低的趋势，焦糖色素的添加量为0.03%时，L*、b*值最大。随着焦糖色素添加量的增加，酱卤牛肉的b*值呈逐渐降低的趋势，牛肉的黄度值逐渐下降。由表3可知，当焦糖色素的添加量为0.03%时，L*值为30.32，a*值为26.53，b*值为21.76，酱卤牛肉的色泽最佳。

表3 焦糖色素添加量对酱卤牛肉色泽的影响

2.4 葡萄糖酸-δ-内酯添加量对酱卤牛肉色泽的影响

由表4可以看出，随着葡萄糖酸-δ-内酯添加量的增加，酱卤牛肉的L*值呈先升高后降低的趋势，a*值呈缓慢上升的趋势，b*值呈逐渐降低的趋势。牛肉的色泽稳定性主要是由色度值中a*值的变化体现，葡萄糖酸-δ-内酯的添加量对酱卤牛肉的色泽变化不明显。

表4 葡萄糖酸-δ-内酯添加量对酱卤牛肉色泽的影响

2.5 亚硝酸钠添加量对酱卤牛肉色泽的影响

由表5可以看出，随着亚硝酸钠添加量的增加，酱卤牛肉的L*值呈先缓慢降低后升高的趋势，酱卤牛肉的a*值变化不明显，酱卤牛肉的b*值变化较小。由此可知，亚硝酸钠添加量对酱卤牛肉的色泽影响较小。

表5 亚硝酸钠添加量对酱卤牛肉色泽的影响

2.6 响应面分析

2.6.1Box-Behnken 响应面实验设计

通过分析单因素实验，以影响酱卤牛肉色泽较大的因子作为自变量，以酱卤牛肉的色度值L*(明度值)、a*(红度值)、b*(黄度值)为响应值[21]。采用 Box-Behnken Design(BBD)实验方法设计实验，对影响酱卤牛肉色泽的酱油添加量、红曲红色素添加量、焦糖色素添加量三个主要因素进行优化实验，以酱油添加量(%)、红曲红色素添加量(%)、焦糖色素添加量(%)为自变量，分别用A，B，C表示，并以-1，0，1分别代表每个自变量的相应水平，以酱卤牛肉的色度值L*(明度值)、a*(红度值)、b*(黄度值)为响应值，最终得到各因素水平值与编码值见表6。将各因素的水平值依次输入Design Expert软件中，按照BBD实验方案进行实验得到表7，记录每组因素组合的实验结果。

表6 响应面实验因素水平编码表

表7 响应面实验及结果

2.6.2主效应分析

根据上述实验，利用软件Design Expert进行回归拟合，可得到以L*值为函数的二次多项式回归方程：

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

该多项式中各项系数的绝对值大小反映出各响应因素对产品L*(明度值)的影响程度，各因素影响程度大小顺序为：红曲红色素添加量(B)>焦糖色素添加量(C)>酱油添加量(A)。为进一步确定回归方程的有效性，运用Design Expert软件对上述回归方程进行方差分析，见表8。

由表8可知，模型的F=10.37，P=0.0028<0.01，证明实验所选用的二次模型具有极显著性。失拟项F=26.23，P=0.5124>0.05，失拟不显著，结果表明该回归方程与实测值的拟合度较好。模型中一次项酱油添加量(A)的影响是不显著的(P>0.05)，红曲红色素(B)的影响是极显著的(P<0.01)、焦糖色素(C)的影响是显著的。在交互项中，只有因素A、B之间的交互影响是极显著(P<0.01)，即红曲红色素和酱油的综合作用对酱牛肉的明度值影响较大。在所选的各因素水平范围内，按照对结果的影响顺序：B>C>A，即红曲红色素添加量>焦糖色素添加量>酱油添加量。

表8 回归模型方差分析

表9中该模型的决定系数R2为93.02%，说明该模型能解释93.02%响应值的变化，校正后为84.05%，说明方程拟合较好，并且变异系数为3.89，表明实验的精确度高，可靠性强。所以，该回归方程可用来对酱卤牛肉色泽固化中的L*(明度值)进行优化。

表9 回归模型参数

利用软件Design Expert进行回归拟合，可得到以a*值为函数的二次多项式回归方程：

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

该多项式中各项系数的绝对值大小反映出各响应因素对产品a*(红度值)的影响程度，由多项式可知，各因素影响程度大小顺序为：焦糖色素添加量(C)>红曲红色素添加量(B)>酱油添加量(A)。

为进一步确定回归方程的有效性，运用Design Expert软件对上述回归方程进行方差分析，见表10所示。

表10 回归模型方差分析

续表

由表10可知，模型的F=8.72，P=0.0047<0.01，证明实验所选用的二次模型具有极显著性。失拟项F=0.6878，P=0.6050>0.05，失拟不显著，结果表明该回归方程与实测值的拟合度较好。模型中一次项酱油添加量(A)的影响是不显著的(P>0.05)，红曲红色素添加量(B)的影响是显著的(P<0.05)，焦糖色素(C)的影响是极显著的(P<0.01)。在交互项中，只有因素A、B之间的交互影响是极显著的(P<0.01)，即红曲红色素和酱油的综合作用对酱牛肉的红度值影响也较大。在所选的各因素水平范围内，按照对结果的影响顺序：C>B>A，即焦糖色素添加量>红曲红色素添加量>酱油添加量。

表11中，该模型的决定系数R2为91.81%，说明该模型能解释91.81%响应值的变化，校正后为81.29%，说明方程拟合较好，并且变异系数为5.63，表明实验的精确度高，可靠性强。所以，该回归方程可用来对酱卤牛肉色泽固化中的a*(红度值)进行优化。

表11 回归模型参数

2.6.3响应面分析

在图1-图3中，酱油添加量(A)和红曲红色素添加量(B)、酱油添加量(A)和焦糖色素添加量(C)两组对应的等高线呈扁平或椭圆状，且响应曲面比较陡峭，响应值变化较大，表明这两组因素间的交互作用比较大；红曲红色素添加量(B)和焦糖色素添加量(C)等高线接近圆形，响应曲面相对比较平缓，说明因素间交互作用较弱。

图1 酱油添加量和红曲红色素添加量交互作用对L*影响的响应面和等高线图

图2 酱油添加量和焦糖色素添加量交互作用对L*影响的响应面和等高线图

图3 红曲红色素添加量和焦糖色素添加量交互作用对L*影响的响应面和等高线图

在图4-图6中，酱油添加量(A)和红曲红色素添加量(B)、酱油添加量(A)和焦糖色素添加量(C)两组对应的等高线呈扁平或椭圆状，且响应曲面比较陡峭，响应值变化较大，表明这两组因素间的交互作用较强；红曲红色素添加量(B)和焦糖色素添加量(C)等高线接近圆形，响应曲面相对比较平缓，说明因素间交互作用较弱。

图4 酱油添加量和红曲红色素添加量交互作用对a*影响的响应面和等高线图

图5 酱油添加量和焦糖色素添加量交互作用对a*影响的响应面和等高线图

图6 红曲红色素添加量和焦糖色素添加量交互作用对a*影响的响应面和等高线图

2.6.4优化及验证

通过回归模型的预测，得到色泽最佳的酱卤牛肉的理论配方为酱油添加量(A)3.0832%，红曲红色素添加量(B)0.0336%，焦糖色素添加量(C)0.0301%，模型预测值为L*(明度值)为34.2873，a*(红度值)为20.4416，b*(黄度值)为21.3707。为验证上述模型的可靠性，在上述最优条件下进行验证实验，多次实验后，实际测得的平均色度值为L*为34.89、a*为19.96、b*为20.98，与对应条件下的模型预测值进行对比，相对误差分别仅是L*值为1.76%、a*值为2.36%、b*值为1.25%。说明基于响应面法得出的最佳配方准确可靠，具有实用价值。一般市售酱牛肉外部色泽范围为L*27-35、a*7-12、b*13-20[16]，本试验优化得到的酱牛肉红度值比市售酱牛肉偏高一点，色泽更加饱满诱人。

3 结论

通过单因素实验对影响酱卤牛肉色泽的食品辅料和着色剂：酱油、红曲红色素、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-内酯、亚硝酸钠进行筛选比较，得出酱油、红曲红色素和焦糖色素会对酱卤牛肉的色泽产生较大的影响。通过响应面法对回归模型进行预测，结果表明对于酱卤牛肉的L*(明度值)各因素影响程度大小顺序为：红曲红色素添加量(B)>焦糖色素添加量(C)>酱油添加量(A)；对于酱卤牛肉a*(红度值)的各因素影响程度大小顺序为：焦糖色素添加量(C)>红曲红色素添加量(B)>酱油添加量(A)。通过优化验证，酱卤牛肉色泽固化的最优配方添加量为：酱油添加量(A)为3.0832%、红曲红色素添加量(B)为0.0336%、焦糖色素添加量(C)为0.0301%。经此配方制出的酱卤牛肉风味独特，滋味醇厚，色泽鲜亮诱人。目前，关于红曲红色素的研究主要集中在香肠、腌肉及腊肉制品的护色工艺优化中，在酱卤牛肉制品色泽固化的应用相对较少。汪永[22]等人研究表明壳聚糖和阿拉伯胶等多糖可以提高红曲红色素对卤煮牛肉的着色效果。本文主要研究了红曲红色素与酱油、焦糖色素、葡萄糖酸-δ-内酯的协同作用对酱卤牛肉制品色泽的影响，结果将为今后酱卤牛肉制品的色泽固化研究奠定基础。