响应面优化淘汰蛋鸡鸡腿肉真空滚揉腌制工艺

2023-01-05陈德琴王伦兴张洪礼杨玉洁王霖岚

农产品加工 2022年21期

陈德琴，王伦兴，张洪礼，杨玉洁，王霖岚

（遵义职业技术学院，贵州遵义 563000）

对于以植物性食品为主的中国，鸡蛋自古以来就是我国补充动物蛋白质的重要途径，因此我国饲养蛋鸡规模和面积都很大。淘汰蛋鸡的日龄平均为500 日左右，因为其主要工作是产蛋，需要消耗大量的能量，从而使得淘汰蛋鸡的肉较少，而且会比较粗糙、较难进行加工[1]，如何使这类蛋鸡肌肉嫩化、提高其食用品质，是家禽业面临的重要课题。

在肉制品加工业和快餐业发展飞速的今天，肉类的嫩化对后续加工非常重要。嫩化的方法主要有悬挂胴体法、机械外力分割法、加碱嫩化法、加蛋白酶嫩化法等[2]。各种嫩化方法都有其特点，其中机械滚揉因其费用低廉、操作简便、效果显著而广泛用于各种肉制品的前处理中。19 世纪滚揉技术逐渐引进我国，使肉制品加工工艺产生了质的飞跃，尤其对于西式肉制品的发展起到很大的作用[3]，现在在中式肉制品中也采用较多。

真空滚揉技术是在真空的环境下运用物理冲击的原理，使其在滚筒内进行翻动，同时肉块在机器进行转动的时候会受到撞击、摔打等。国外学者研究表明，真空滚揉主要作用是加速了肉制品腌制速度，降低了蒸煮损失和压榨损失减少剪切力和硬度，使颜色更均匀，改善了肉类产品的嫩度和保水率[4-8]。2016 年张文等人[9]在对羊肉的嫩化方法进行研究时就已经发现了使用该技术可以达到最好的效果；李可等人[10]在2022 年的研究中总结出真空滚揉提高了猪排骨的腌制效果，改善了嫩度。2020 年李浩[11]在研究牛肉嫩化时得出最佳牛肉滚揉腌制工艺为温度6 ℃，时间3 h，真空度0.08 MPa。

苑瑞生[12]则表示伴随着注射腌制液的量从15%增加到40%，鸡肉可以更好地对腌制液进行吸收，其质构特性也得到了优化，但是如果注入的腌制液过多，在进行加工时，其保持水分的能力会降低。杨铭铎等人[13]研究表明肉嫩度随氯化钠的增加而进一步改善，但是加入食盐的数量应该要在不对后期加工时使用食盐进行调味产生影响，因此要尽可能地减少食盐的注入，可选择2%～3%。谭鹏昊[14]在研究递延腊肉时发现依据2%食盐量，滚揉时间10 min，烟熏液添加量8%制成的腊肉能达到最好的效果。张东等人[15-18]在猪肉、鸡胸肉、牛肉、猪肝的腌制中采用响应面试验方法，研究发现了在对浓度、加入量和滚揉的时间进行调整时，这些因素都会互相进行影响，通过试验大大提高了肉类制品的品质。

现在，国内外关于滚揉的研究主要是在牛肉、羊肉、猪肉及鸡肉等方面，专门针对淘汰蛋鸡的研究甚少，特别是在食品加工中利用较为广泛的鸡腿，在国内外研究时食盐添加量和真空滚揉时间较为模糊。因此，主要在滚揉时间、腌制液添加量、食盐质量分数这3 个方面进行试验，以便了解采用真空滚揉技术加工使淘汰蛋鸡肉质发生的变化，为其他相关研究和工业生产提供理论参考。

1 材料与设备

1.1 试验原材料

72 周龄淘汰京白蛋鸡75 只，购自遵义金福林生态养殖场。

1.2 试验试剂

NaCl（500 g，分析纯），科密欧公司提供。

1.3 试验器材

ZKW-4 型电子恒温水浴锅，北京中兴伟业公司产品；BVRJ-60 型真空滚揉机，杭州艾博公司产品；精密电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司产品；C-LM3B 型数字显式肌肉嫩化计，东北农业大学工程学院产品；D-37520 型冷冻离心机，德国赛默飞世尔科技公司产品。

2 试验方法

将淘汰蛋鸡分为试验组和空白组，进行口腔放血法人道主义屠宰，取鸡腿肉。

2.1 单因素试验

2.1.1 NaCl 溶液添加量的确定

称取试验组鸡腿肉样60 g，共15 份，分别注入质量分数相同（2.5%）、质量不同（分别为肉质量的5%，10%，15%，20%，25%）的食盐水，之后把其分别放入到滚揉机内，其温度定为0～4 ℃，真空度为-0.08 MPa，间歇滚揉（每运转1 min 后停止3 min）2.0 h，从而对食盐水的质量分数及注入量对淘汰蛋鸡鸡腿肉肉质所产生的影响进行研究。每次试验做2 个平行组，1 个空白组，空白组样品不注入食盐水进行试验。

2.1.2 NaCl 溶液质量分数的确定

称取鸡腿肉样60 g，共15 份，分别注入质量相同（12 g，肉重的20%）、质量分数不同（0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）的食盐水，然后将鸡腿肉倒入滚揉机中处理（温度0～4 ℃，真空度-0.08 MPa），间歇滚揉（每运转1 min 后停止3 min）2.0 h，从而对食盐水的质量分数及注入量对淘汰蛋鸡鸡腿肉肉质所产生的影响进行研究。每一次进行试验时都要准备2 个注入量一样的样品和1 个空白样品，空白样品将会给其注入同样剂量的清水进行。

2.1.3 滚揉时间

称取鸡腿肉样60 g，共15 份，每份注入等重（12 g）等质量分数（2.5%）的食盐水，然后将鸡腿肉倒入滚揉机中，分别进行0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 h不同时间的间歇滚揉（运转1 min 后停止3 min），从而对淘汰蛋鸡鸡腿肉进行滚揉的时间对其肉质产生的影响进行研究。每次试验做2 个平行组，1 个空白组，空白组样品不滚揉。

2.2 响应面试验

根据刘海霞等人[19]的研究及上述单因素试验的结果，确定较为合理的食盐水添加量（A）、食盐水质量分数（B）及在真空滚揉机内的时间（C）作为可以随时调整的数据，以剪切力和保持水分的能力为响应值，利用Design Expert 8.0.6 试验设计软件中的中心组合试验设计程序进行响应面设计。

淘汰鸡腿肉机械嫩化旋转回归设计水平和编码表见表1。

表1 淘汰鸡腿肉机械嫩化旋转回归设计水平和编码表

2.3 测定指标

2.3.1 鸡腿肉剪切力的测定

称取60 g 淘汰蛋鸡鸡腿肉，使用高温蒸煮袋进行包装并密封，将其放入到80 ℃的热水中进行加热，直到鸡腿肉的中心达到70 ℃左右时捞出，放置在空气中自然冷却到25 ℃，最后再打开包装，顺着鸡腿肉的纤维取出长宽为1 cm，厚度为0.5 cm 的鸡腿肉作为样品，同时每次试验时的数据都要保持一致，最后使用嫩度仪来对其剪切力值进行确定，从而得出剪切力的减少率。

式中：W——剪切力下降率，%；

N——滚揉前的剪切力，Pa；

N1——滚揉后的剪切力，Pa。

2.3.2 鸡腿肉保水率的测定

使用离心法来对水分保持程度进行测试。取淘汰蛋鸡鸡腿肉20 g，搅碎，放入离心管中，以转速6 000 r/min 离心20 min 后，弃上清后进行称重；其含水量参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》进行测定[20]。

式中：X——样品的含水量，g；

Y——样品的保水率，%；

m1——离心管的质量，g；

m2——离心前样品、离心管的质量，g；

m3——离心后样品、离心管的质量，g。

3 结果与分析

3.1 单因素结果与分析

3.1.1 NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响

NaCl 溶液添加量对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响见图1。

图1 NaCl 溶液添加量对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响

由图1 可知，在氯化钠的难度和滚揉时间不进行调节时，氯化钠的添加量小于10%。剪切力降低率随着添加量增大而增大；而添加量为10%～25%时，剪切力降低率随着添加量的增加而出现缓慢减少。

NaCl 溶液质量分数对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响见图2。

图2 NaCl 溶液质量分数对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响

由图2 可知，在氯化钠添加量和滚揉时间不进行调节时，其剪切力降低率会随着氯化钠溶液的质量分数的增加而提升；但NaCl 质量分数超过2.5%以后咸味太重，已经不在适合加工食品。

滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响见图3。

由图3 可知，在氯化钠溶液质量分数及添加量不进行调节的时候，剪切力降低率会伴随着滚揉时长的延长而增长。从上面单独对这3 个方面进行调节的情况可以得出结论，任何一方面的改变都会让剪切力降低率发生变化。找到合适的配方可以获得较好的工艺参数，大大增加鸡腿肉的嫩度。

图3 滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响

3.1.2 NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响

NaCl 溶液添加量对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响见图4。

图4 NaCl 溶液添加量对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响

由图4 可知，NaCl 溶液添加量在20%以内保水率在明显增加；在添加量为20%时达到最大值，与空白组相差较小；而添加量为20%～25%时，保水率出现了回落。这可能是由于肌肉的吸收率有限，添加量过大时会导致出水现象加重。

NaCl 溶液质量分数对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响见图5。

图5 NaCl 溶液质量分数对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响

由图5 可知，保水率随着NaCl 质量分数（1.0%～2.5%）的增加而不断增加，在不影响产品质量时可以适当的增加食盐水质量分数，增加产品的出品率。

滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响见图6。

由图6 可知，在2.5 h 以内，其保水率会伴随着时长的增长而增长，但是在2.0～2.5 h 这段时间却没有明显变化，在不影响其他食用品质时，2.5 h 时就停止滚揉，否则会增加耗电量和加工时间，从而提高生产成本。

图6 滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响

3.2 响应面结果与分析

3.2.1 鸡腿肉的回归模型建立及其显著性检验

机械滚揉对淘汰蛋鸡腿肉响应面优化试验方案及结果见表2。

表2 机械滚揉对淘汰蛋鸡腿肉响应面优化试验方案及结果

利用Design Expert 8.0.6 试验设计软件自带的分析功能来对上表的多项式回归整合，从而建立剪切力降低率、保水率对NaCl 溶液添加量、NaCl 溶液质量分数和滚揉时间的二次多项式回归方程。

式中：A——NaCl 溶液添加量，%；

B——NaCl 溶液质量分数，%；

C——滚揉时间，h。

3.2.2 回归模型中各项对鸡腿肉的剪切力降低率及保水率的影响分析

以剪切力降低率为响应值的回归分析结果见表3，以保水率为响应值的回归分析结果见表4。

表3 以剪切力降低率为响应值的回归分析结果

表4 以保水率为响应值的回归分析结果

由表3 可知，在回归模型里面的B、B2、C 有着较为明显的差别，A、A2、BC 有着明显差别，C2差别较为明显，AB、AC 则差别较小。这也解释了滚揉时间、氯化钠添加量和氯化钠溶液对淘汰蛋鸡鸡腿肉的剪切力都存在着互相影响的关系，其中NaCl 质量分数和滚揉时间存在着显著交互作用，而NaCl 溶液添加量与NaCl 质量分数之间、NaCl 溶液添加量与滚揉时间的显著交互作用不明显。此外，在该模型里面的一次项B、B2、BC 都存在着极为明显的影响，这表明在试验设计因素范围内，NaCl 质量分数对鸡腿肉剪切力的影响是最大的，其次是滚揉时间，最后是NaCl 溶液添加量，即B＞C＞A。

由表4 可知，在以保水率为响应值的回归分析模型内的C、B2存在着极大的差别，A、B、A2、BC也都存在着差别，C2存在着较为明显的差别。这就说明了氯化钠添加量、氯化钠溶液质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉的保水率都有着较为明显的改变，其中NaCl 溶液添加量和滚揉时间存在着显著的交互作用，而AB、AC 无明显的交互作用。在所选取的3 个因素中，对保水率影响作用的大小为C＞B＞A。

3.3.3 响应面试验各因素交互效应分析

NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响见图7。

图7 NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉剪切力的影响

由图7 可知，食盐水添加量及其质量分数的变化都会使鸡腿肉的剪切力发生改变，但对食盐水添加量进行变化时，改变食盐水质量分数剪切力降低率响应的曲线几乎相同，即两者交互作用不明显。食盐水添加量为10%～20%时，剪切力降低率随添加量增加而缓慢增加；食盐质量分数为2.0%～3.0%时，剪切力降低率随食盐质量分数增加而逐渐增加，而质量分数在3.0%以后出现缓慢的下降趋势。

NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响见图8。

图8 NaCl 溶液添加量及质量分数、滚揉时间对淘汰蛋鸡鸡腿肉保水率的影响

由图7（b）可知，伴随着食盐水的注入量及滚揉时间增长，剪切力降低率会随之增长，并且有着较好的效果。由图7（b）可知，两者之间的交互影响不明显。由图7（c）可知，伴随着食盐水质量分数、滚揉时间互相进行作用，对剪切力降低率有着极为明显的变化（p＜0.01）。在质量分数到达2.5%时，伴随着滚揉时间的增长其剪切力也会增长，而如果把浓度调整为3%时，并且把滚揉时间控制在1.0～1.5 h 内，剪切力降低率将会伴随着时间的增长而减少，如果把时间控制在1.5～2.0 h，剪切力降低率又会伴随着时长的增长而增长。

由图8（a）可知，食盐水添加量为10%～105%时，保水率随着食盐水添加量增加而增加；在其注入量为15%～20%时，保水率伴随着食盐水的注入量的增长而降低，效果较为明显。其质量分数为2%～3%时，保水率伴随着食用盐水的浓度增长而增长。在2%～3%时，保水率伴随着食盐水质量分数增长而降低，有较为明显的差别。此外，食盐水质量分数和其注入量进行相互作用的关系并不显著。由图8（b）可知，滚揉时间为1～2 h 时，其保水率会伴随着时间的增长而延长，有着较为明显的差别；在其注入量为10%～15%时，保水率伴随着食盐水的注入量的增长而延长，在其注入量为15%～20%时，保水率伴随着食盐水的注入量的增长而降低。由图8（c）可知，滚揉时间、食盐水质量分数及其交互作用对保水率都有显著的影响。滚揉时间的增加导致保水率的增加，而食盐水质量分数在不同的滚揉时间有着不同的表现，在滚揉时间为1 h 时，保水率伴随着食盐水质量分数增长而降低，在滚揉时间为2 h，保水率在食盐水质量分数为2%～3%时，会伴随着食盐水质量分数的增长而增长，呈正比关系，而在质量分数为3.0%之后，保水率与食盐水质量分数呈负相关。

3.3 验证试验结果

使用软件进行解析，从而了解对淘汰蛋鸡鸡腿肉进行滚揉的最佳时长数据：对淘汰蛋鸡鸡腿肉进行嫩化的最佳方案为氯化钠添加量20%，氯化钠质量分数2.66%，滚揉时间2 h，试验时得到的数据为剪切力降低率47.9%，保水率89.6%。结果显示，通过响应值优化对鸡腿肉进行嫩化的技术是最佳技术的，可以在实践中使用。

机械滚揉嫩化设计结果及验证见表5。

表5 机械滚揉嫩化设计结果及验证

4 讨论

使用机械嫩化法对鸡腿肉进行加工的原理就是使用绞碎、按摩、滚打等手段来破坏肌纤维，而破坏后就会出现细胞液附着在鸡腿肉表面，可以起到嫩化和提升保水率的作用[21]。在对鸡腿肉进行真空滚揉前需要先注入适量的腌制液或者是在真空滚揉机内倒入腌制液，真空滚揉机在对鸡腿肉进行滚揉时可以更好地对腌制液进行渗入，使其黏着在鸡腿肉表面，也可以起到嫩化的作用[22]。使用滚揉技术对鸡腿肉进行加工时可以更好地保持其保水率、质感及结构，总体来说是最佳的方法[23]。

较为适宜的滚揉时长才可以起到作用。如果时长不够，那么会导致鸡腿肉肌纤维没有被完全破坏，食盐水也没有被吸收，使得其结构、质感、保水率等都较差，同时出品率也会受到影响。而如果时间太长，那么就会使得其萃取出的可溶性蛋白质过多，肉块过于软化，出现渗水现象，较难进行下一步的加工，同时也间接增加了成本。

剪切力降低率越大，剪切力就越小，嫩化的效果最好。经过真空滚揉的鸡腿肉剪切力大幅度减小，符合当代加工业和人们的需求。保水率反映的是滚揉腌制液鸡腿肉中的保留特性，直接影响了出品率，而腌制液对于滚揉非常重要。因此选用这2 个指标为响应值，可以选出较好的滚揉工艺。