陶雄松， 曹昌伟， 谷大海， 普岳红， 徐志强*

(1 .云南农业大学 食品科学技术学院，云南 昆明 650201； 2.四川农业大学 食品学院，四川 雅安 625014)

家禽是动物蛋白的重要饮食来源，约占全球肉类消费的30%。我国是鸡肉生产与消费大国，据统计，每年淘汰的蛋鸡多达20余亿只[1]。鸡肉因价格低廉，脂肪和胆固醇含量低，且没有宗教限制，被认为是一种广泛适用的健康肉类[2]。2019年在非洲猪瘟的影响下使家禽产业得到空前发展，蛋鸡产量也迅速增加。但随着人们对鸡肉需求的增加，鸡肉的理化和感官品质受到广泛关注。淘汰蛋鸡由于养殖日龄长，肌肉中结缔组织含量高，使得肉质老化、出品率低、口感差、利用率低。因此，如何提高淘汰蛋鸡深加工产品的品质及寻找高值化利用的方法一直是家禽业和肉品界所关注的问题[3-4]。

肉的品质由嫩度、保水性、风味、色泽、营养价值及安全性等因素决定的，通常以嫩度、保水性、风味、色泽作为评价肉质的常规指标[5-6]。肉的品质，尤其是嫩度可通过降解肌肉蛋白提高，虽然内源性酶主要对肌原纤维起作用，但可通过添加外源性酶介导肌原纤维和结缔组织蛋白降解[7]。酶处理可显著改善马、牛、鹅、鹿、鸵鸟和鸡等动物肉的嫩度和肌肉显微结构[8-13]。但外源性酶不易控制活性，会导致肉过嫩，产生其他味道。近年来，随着消费者对食品质量、安全、健康和营养认识的加深，导致研究者对维持和改善食品功能特性的辅助或替代性新技术的持续探索。相继出现了电干预、电刺激、脉冲电场技术、超声和机械干预等处理方法。超声处理作为一种机械的、非电离的、无污染的声学新技术，通过改善食品的理化性质及功能特性，广泛应用于高质量食品的加工保存和分析中[14-15]。肉制品，作为超声处理和外源酶应用的一个重要领域，近年来已成为研究的热点。但鲜见以淘汰蛋鸡肉为研究对象的报道。因此，笔者等以淘汰蛋鸡鸡胸肉为试验材料，在外源酶注射处理的基础上辅以超声处理，研究酶和超声处理对淘汰蛋蛋鸡鸡胸肉的色泽、蒸煮损伤及剪切力的影响，在单因素的基础上采用响应面法优化嫩化淘汰蛋鸡鸡胸肉的工艺条件，以期为超声辅助酶解应用于淘汰蛋鸡肉质的改善提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

淘汰蛋鸡，70周龄，购于云南云岭广大峪口禽业有限公司小哨家禽繁育基地。屠宰后迅速放入-20℃冷库速冻备用。

试剂：木瓜蛋白酶100 000 U/g ，广州华琪生物科技有限公司。

仪器：MODEL235沃-布剪切力仪，英国G-R Manufacturing 公司；HHS-21-6型电热恒温水浴锅，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；BSA224S分析天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；HXI002冷藏冷冻箱，慈溪市天东衡器厂；CR-400全自动色差仪，日本柯尼卡美能达公司；HI9025 pH计，HANNA Instruments，Portugal；C-LM3B嫩度仪，东北农业大学工程学院；JP-120ST超声清洗仪，深圳市洁盟清洗设备有限公司；XMTD-4000恒温水浴锅，北京永光明医疗仪器厂；T105插入式温度计，深圳市拓尔为电子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 单因素试验 淘汰蛋鸡于冰水中解冻12 h至中心温度达到0 ℃以上，取鸡胸脯处两块完整的鸡胸肉，剔除可见脂肪和结缔组织，沿垂直肌纤维的方向切分成大小约为15 mm×15 mm×30 mm的肉块。采用手动注射，将预先配制好的嫩化剂(木瓜蛋白酶)均匀地注射到肉中，注射量为肉质量的10%，注射量偏差范围控制在5%以内。在设置好的一定温度的恒温水浴锅中反应一定时间，一定超声强度条件下进行处理后，测定鸡肉的剪切力、滴水损失、蒸煮损失和色泽。

1) 酶浓度。配置木瓜蛋白酶溶液，浓度分别为40 U/g、45 U/g、50 U/g、55 U/g和60 U/g，取酶液注射量为鸡肉质量的10%，分别均匀注射入鸡肉，轻度按摩鸡肉，注射后将鸡肉放入袋中排除空气后密封，于30℃恒温水浴锅中酶处理30 min，超声强度600 W，超声时间30 min，超声温度30℃。

2) 酶反应时间。配置木瓜蛋白酶溶液45 U/g，取酶液注射量为鸡肉质量的10%，均匀注射入鸡肉，轻度按摩鸡肉，注射后将鸡肉放入袋中排除空气后密封，于30℃恒温水浴锅中分别反应0 min、20 min、30 min、40 min、50 min和60 min，超声强度600 W，超声时间30 min，超声温度30℃。

3) 酶反应温度。配置木瓜蛋白酶溶液45 U/g，取酶液注射量为鸡肉质量1/10的10%，均匀注射入鸡肉，轻度按摩鸡肉，注射后将鸡肉放入袋中排除空气后密封，分别于20℃、30℃、40℃、50℃和60℃恒温水浴锅中酶处理50 min，超声强度600 W，超声时间30 min，超声温度30℃。

4) 超声功率。配置木瓜蛋白酶溶液45 U/g，取酶液注射量为鸡肉质量的10%，均匀注射入鸡肉，轻度按摩鸡肉，注射后将鸡肉放入袋中排除空气后密封，于30℃恒温水浴锅中酶处理50 min，超声强度分别为0 W、400 W、500 W、600 W、700 W和800 W，超声时间30 min，超声温度30℃。

1.2.2 响应面试验 根据单因素试验结果，选取对鸡肉嫩度品质影响最大的木瓜蛋白酶浓度(A)、酶作用时间(B)、酶作用温度(C)和超声功率(D)为因素条件，以剪切力值(Y)为响应值。根据Box-Behnken设计，用Design-Expert 8.05进行响应面试验设计，试验因素及水平见表1。

表1 超声辅助酶解处理嫩化淘汰蛋鸡鸡胸肉的响应面试验因素及水平

1.2.3 肉质指标测定 处理前后的鸡肉样品参照WERNER等[16-18]的方法测定和计算鸡肉剪切力、色泽(鸡胸肉亮度L*、红度a*、黄度b*)、pH和滴水损失等品质指标。

1.3 数据处理与分析

采用Excel 2010、SPSS 21对超声和酶处理数据进行统计和方差显著性分析，采用Design Expert 8分析响应试验结果，建立4因素3水平的回归方程，以得到满足嫩度要求的最优嫩化工艺。

2 结果与分析

2.1 不同因素对淘汰蛋鸡鸡胸肉品质的影响

2.1.1 酶浓度 从表2可知，不同木瓜蛋白酶浓度对鸡肉pH无明显影响，各处理的鸡胸肉pH间无显著差异。酶浓度对鸡肉滴水损失、蒸煮损失和色泽的影响虽具有统计学显著性，但数值变化范围不大，且无规律性。鸡胸肉剪切力随酶浓度增大而显著减小，当酶浓度为45 U/g后逐渐趋于平缓，且鸡肉剪切力较未处理肉降低35.87%，且鸡胸肉滴水损失和蒸煮损失也比其他处理低。

表2 不同酶浓度处理鸡胸肉的品质

2.1.2 酶处理时间 由表3可知，随酶处理时间的延长，鸡肉剪切力显著减小，酶处理时间在50 min以后趋于平缓，50 min时剪切力较未处理降低33.53%。pH略有增加，虽具有统计学显著性但数值变化范围小，也无规律性。与处理0 min相比，酶处理时间显著影响鸡肉滴水损失和蒸煮损失，滴水损失显著增加而蒸煮损失显著降低，但二者变化与酶处理时间无明显规律性。随着酶处理时间的延长，鸡胸肉亮度(L*)显著增加，红度(a*)显著降低，黄度(b*)无明显影响。因此，酶处理主要影响鸡肉剪切力和保水性，处理时间应控制在40～60 min。

表3 酶处理不同时间的鸡胸肉品质

2.1.3 酶反应温度 由表4可知，随着酶反应温度的升高，鸡胸肉的剪切力呈W型变化，在20℃的剪切力最大，30℃的剪切力最小。从总体上看，随着反应温度的升高，鸡胸肉的剪切力显著减小；鸡肉pH、蒸煮损失、滴水损失和色泽虽然在统计学上具有显著性，但变化规律性不明显。考虑对剪切力的影响，酶反应温度宜在30℃左右。

表4 不同酶反应温度的鸡胸肉品质

2.1.4 超声功率 从表5可知，超声功率主要影响鸡肉的剪切力，剪切力随超声功率增加而显著减小，剪切力在超声功率700 W后趋于平缓，与未处理鸡肉相比，超声功率700 W处理的剪切力减小39.95%。超声功率对鸡胸肉pH、滴水损失、蒸煮损失和色泽的影响都具有统计学显著性，但整体变化范围不大，规律性也不明显。故响应面试验以鸡胸肉剪切力值为响应指标进行嫩化工艺优化。

2.2 鸡胸肉嫩化工艺的优化

表6 响应面试验各处理的鸡胸肉剪切力

2.2.2 不同因素的交互作用 由图1可知，A、B、C、D4因素两两交互作用曲面图呈凹面状，存在最低点。随着酶浓度、酶作用时间、酶作用温度和超声功率的不断增加，淘汰蛋鸡鸡胸肉的剪切力的大小呈先减后增趋势。其中酶浓度、作用时间和超声功率对鸡肉嫩度影响较大。各因素间交互作用的等高线图显示，A与B、A与D、B与C间的交互作用较明显，B与D、C与D间交互作用不显著(通常椭圆形或马蹄形等高线图显示两因素间具有明显的交互作用[19])。响应曲面图与等高线图结果与回归模型方差分析的结果一致。

2.3 最佳工艺条件及其验证

根据Box-Behnken试验设计所得的结果和回归方程，预测超声辅助木瓜蛋白酶处理淘汰蛋鸡鸡胸肉的最佳工艺条件：酶浓度为45.61 U/g、酶处理时间为50.33 min、酶处理温度为31.02℃、超声功率为707.06 W，此条件下模型预测剪切力为26.61 kgf。为方便操作，在上述条件基础上稍作修改：酶浓度为45 U/g、酶处理时间为50.3 min、酶处理温度为31℃、超声功率为700 W的条件下进行验证。通过进行多次(n>3)平行试验，淘汰蛋鸡鸡胸肉的剪切力为(26.50±0.41) kgf，表明响应面分析法优化的超声辅助酶处理嫩化淘汰蛋鸡鸡胸肉的工艺条件可行。

3 结论与讨论

试验以淘汰蛋鸡鸡胸肉为试验对象，对超声辅助木瓜蛋白酶处理淘汰蛋鸡鸡胸肉的嫩化工艺优化结果表明，淘汰蛋鸡鸡胸肉嫩化的最佳工艺条件为木瓜蛋白酶浓度45U/g，酶处理时间50.3 min，酶处理温度31℃，超声功率700 W，在此嫩化条件下鸡胸肉的剪切力值为(26.50±0.41) kgf，较未处理鸡胸肉降低50%左右。4 个因素中除酶处理温度外，其余3个因素对嫩化工艺都有极显著影响。酶处理是肉嫩化的最常用方法，酶处理加速了肌原纤维结构蛋白和相关蛋白的降解，降低鸡肉的剪切力[20]。在单因素试验中，超声处理结果与JOANNA等[21-22]的研究结论相似。原因可能是振荡波振动肉，破坏了肌肉结构蛋白，溶酶体、结缔组织和肌原纤维结构等。溶酶体破坏释放的蛋白酶降解肌肉中的肌原纤维蛋白和相关蛋白，让肉品有嫩化效果[23]。而马欣欣等[24]用木瓜蛋白酶嫩化了骆驼肉的最家工艺条件是酶添加量为0.02%，处理温度4℃，酶处理时间60 min。与研究存在的差异可能是由于酶的活性、反应条件、嫩化肉的种类不同而导致工艺条件不同。