Processing Optimization of Fermented Dried Meat Slice with Natto
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摘要: 为丰富肉脯品种,提高肉脯营养价值,本文以剪切力、水分含量、色差和感官评分为指标,研究水与纳豆的添加比例、纳豆液添加量、发酵时间和蔗糖添加量对纳豆发酵猪肉脯(NDMS) 品质的影响。并采用响应面分析法优化发酵工艺条件,以剪切力和感官评分为响应值,得到纳豆发酵猪肉脯最佳工艺技术为:水与纳豆的添加比例1.5:1、纳豆液添加量8.0 g/100 g、发酵时间18 h、蔗糖添加量20.7 g/100 g,此条件下,制得猪肉脯的色泽清亮红色,具有纳豆特有的香气和滋味,嫩度佳,口感好,高蛋白38.6 g/100 g,低脂8.4 g/100 g,测得剪切力(49.86±0.29)N,感官评分(93.25±0.58)分,与模型预测值无显著性差异,模型拟合度好,实验结果可靠。Abstract: In order to enrich the varieties of dried meat slice and improve the nutritional value of dried meat slice, the effects of water to natto ratio, natto liquid addition, fermentation time and sucrose addition on the quality of natto fermented dried meat slice (NDMS) were studied with shear force, moisture content, color difference and sensory score as indexes. On this basis, the shear force and sensory score were used as response values, the fermentation process condition was optimized by using response surface design. The results showed that the optimal technology of natto fermented dried meat slice were as follows: the ratio of water to natto was 1.5:1, the amount of natto liquid was (8.0 g/100 g), the fermentation time was 18 h, and the amount of sucrose was (20.7 g/100 g). Under these conditions, the prepared dried meat slice has bright red color, unique aroma and taste of natto, good tenderness, good taste, high protein (38.6 g/100 g) and low fat (8.4 g/100 g), the measured shear force was (49.86±0.29) N, and the sensory score was (93.25±0.58). There was no significant difference with the predicted value of the model. The model has good fitting and reliable test results.
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Keywords:
- natto /
- dried meat slice /
- fermentation /
- quality /
- process optimization
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肉脯是将猪肉切片、调味、腌制,经摊筛、烘干、烤制等工艺制成的一种高档干肉制品。随着市场需求的扩大、食品安全管控的日益严格及大众消费习惯的改变,传统肉脯生产过程中遇到了口感单一、风味质构差、发色难等突出问题,相关研究集中在添加蛋白酶、抗氧化剂、重组肉脯、改进烘烤工艺[1]等方面,使用微生物发酵改善猪肉脯风味和嫩度的研究较少。利用微生物中各种酶的作用将肉中结构蛋白、碳水化合物、脂类适当降解为多肽、氨基酸、可溶性糖、脂肪酸等小分子化合物,形成酯类、醇类、酚类等芳香类物质,可改善肉的嫩度和色泽、丰富风味、提高肉的贮藏性[2]。樊明明[3]选用植物乳杆菌、戊糖片球菌和肉糖葡萄球菌发酵,制得猪肉脯的嫩度、风味和保藏性都优于非发酵的猪肉脯。李思图等[4]研究得出发酵能显著影响猪肉脯的组织结构、色泽和口感,改善品质。
纳豆主要是以大豆为原料,蒸煮后接种纳豆芽孢杆菌发酵而成,是一种微生态健康食品,营养价值高,富含粗蛋白19.26 g/100 g、碳水化合物6.09 g/100 g、粗脂肪8.17 g/100 g,并含有异黄酮、皂苷、超氧化物歧化酶、维生素、卵磷脂、生物碱等多种生理活性物质[5-6],具有抗氧化[7]、抑菌[8]、降血糖血脂[9-10]、降压[11]、抑制血栓[12]、抗癌[13]等多种功效。但由于纳豆有令人不愉快的“氨臭味”[14],从而限制了纳豆行业的发展。
纳豆芽孢杆菌是一种耐热耐酸的益生菌[15],在发酵过程中可分泌出蛋白酶、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶等多种胞外酶,分解肉中的结缔组织及肌纤维中的复杂蛋白质、降解脂质,使肉嫩化、改善风味和色泽,并产生多种抗菌物质,对葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌等均有较强的抑制作用[16],其在豆渣、菜籽、米糠等农副产品中广泛应用,以增加其功能性[17],但在肉制品加工中的应用研究较少。本文以纳豆作为发酵物,筛选最佳工艺配方,研制一种具有纳豆风味的新型猪肉脯,改善肉脯的嫩度和色泽,丰富猪肉脯的营养价值,提高猪肉脯的加工技术水平。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
猪后腿精肉、黄豆、鱼露、胡椒、蔗糖、鸡蛋、味精 当地大润发超市;麦芽糖浆、果葡糖浆 河南亚统食物原料有限公司;核苷酸二钠(I+G)四川省世湘味业有限公司;纳豆芽孢杆菌 上海佰浮斯生物有限公司。
DHG9101-2S电热恒温鼓风干燥箱 上海三发科学仪器有限公司;YHC-31002A电子天平 瑞安市英衡电器有限公司;C21-ST2125电磁炉 美的生活电器有限公司;SZ26B5蒸锅 苏泊尔股份有限公司;MC-101B纳豆机 广东长兴一品康产业有限公司;DS-1高速组织捣碎机 上海精科实业有限公司;WFD-2B切片机 北京渡边英华食品机械有限公司;YHG-300-BS远红外快速干燥箱 上海博泰干燥设备有限公司;热风-远红外联合干燥机 江苏双鱼食品有限公司;HB43-S卤素水分测定仪 梅特勒-托利多精密仪器有限公司;C-LM4数显式肌肉嫩度仪 北京天翔飞仪器设备有限公司;WSC-S数显测色色差仪 上海精密科学仪器有限公司;
1.2 实验方法
1.2.1 制作工艺
1.2.1.1 纳豆发酵液的制作
黄豆洗净浸泡24 h,用蒸锅蒸2 h至熟,冷却至室温,添加1.0 g/100 g 黄豆重量的纳豆芽孢杆菌后搅拌均匀,放入纳豆机发酵18 h,取出纳豆放置4 ℃冰箱冷藏后熟24 h,再添加1.5倍纳豆质量的凉开水,放入组织捣碎机中捣成浆,即制成纳豆液。
1.2.1.2 纳豆发酵猪肉脯的制作
猪后腿精肉修整,预冻,切片,加入2.0 g/100 g肉片重量的果葡糖浆和麦芽糖浆(1:1),搅拌均匀,再添加7.5 g/100 g肉片重量的纳豆液在8 ℃发酵18 h,加入初始肉片质量19.8%的蔗糖、9.68%的鸡蛋、7.42%的鱼露、0.01%的香辛料、0.73%的味精等辅料,拌料均匀,腌制30 min后摊筛,采用梯度脱水烘干(45 ℃干燥1 h,55 ℃干燥2 h,65 ℃干燥2 h,75 ℃干燥1 h,85 ℃干燥0.5 h),最后用远红外-热风组合烤制(热风温度Ⅰ170 ℃,热风温度Ⅱ 250 ℃,红外温度Ⅲ 260 ℃,共烤制100 s[1]),切片,冷却,真空包装,品质检测。
1.2.2 单因素实验
以剪切力、水分含量、色差和感官评分为指标,分别研究水与纳豆的添加比例(液料比)(0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1 V/m)、纳豆液添加量(2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 g/100 g)、发酵时间(14、16、18、20、22 h)和蔗糖添加量(15.8、17.8、19.8、21.8、23.8 g/100 g)对猪肉脯品质的影响。
1.2.3 响应面试验
在单因素实验结果的基础上,采用Design-Expert 8.05b软件中的Box-Behnken法设计试验方案,选取水与纳豆的添加比例(X1)、纳豆液添加量(X2)、发酵时间(X3)和蔗糖添加量(X4)进行4因素3水平的响应面试验,以剪切力和感官评分为响应值,因素水平见表1。
表 1 猪肉脯发酵技术响应面优化试验因素水平表Table 1. Factors and levels table of response surface methodology for fermentation technology of dried meat slice水平 因素 X1水与纳豆的添加
比例(V/m)X2纳豆液添加量
(g/100 g)X3发酵
时间(h)X4蔗糖添加量
(g/100 g)−1 1:1 5.0 16 17.8 0 1.5:1 7.5 18 19.8 1 2:1 10.0 20 21.8 1.2.4 指标的测定
1.2.4.1 水分含量的测定
采用卤素水分测定仪测定纳豆发酵肉脯的水分含量[1],每个样品测3次,取平均值。
1.2.4.2 剪切力的测定
选择每片肉脯的相同肌肉纹理部位,切成长×宽为5 cm×1 cm的长条,采用数显式肌肉嫩度仪测定纳豆发酵猪肉脯的剪切力。每个样品取10次平行样,样品厚度一致,结果取平均值。
1.2.4.3 色差的测定
采用色差仪测定纳豆发酵肉脯的红度(a*)[18],每个样品取6次平行样,样品厚度一致,结果取平均值。
1.2.4.4 感官的测定
由经验丰富的食品感官评价员10人组成鉴评组,参照GB/T 31406-2015的标准对肉脯的色泽、外观、香气、滋味、口感方面进行评价,纳豆发酵肉脯感官评价评分标准见表2。
表 2 纳豆发酵猪肉脯感官评分标准Table 2. Sensory evaluation criteria of dried meat slice fermented by natto项目 评分标准 形态(20分) 片型整齐,可见肌理,质地均匀,无焦片,无生片(15~20)。 片型基本整齐,质地不太均匀,有微小孔洞(8~14)。 片型不整齐,质地不均匀,有焦片和生片(0~7)。 色泽(30分) 色泽均匀,呈红棕色,油润有光泽(23~30)。 色泽较均匀,颜色偏暗,红度不够,光泽度较差,有少量焦斑痕迹(14~22)。 色泽不均匀,颜色灰暗无光泽,有大量焦斑痕迹
(0~13)。滋味(30分) 滋味鲜美,味道纯正,口感好,回味好(23~30)。 滋味较鲜美,口感较好,回味较好(14~22)。 滋味较差,口感较差,回味一般(0~13)。 气味(20分) 肉香浓郁,香气和谐,有纳豆特有风味,无异味(15~20)。 肉香较浓郁,香气较和谐,纳豆风味不纯正(8~14)。 肉香较淡,香气不和谐,纳豆风味不纯正,有异味(0~7)。 1.2.4.5 其他指标的测定
蛋白质的测定:凯氏定氮法,参照GB 5009.5-2016食品中蛋白质的测定。
总糖的测定:直接滴定法,参照GB/T 9695.31-2008肉制品总糖含量测定。
脂肪的测定:索氏抽提法,参照GB 5009.6-2016食品中脂肪的测定。
氯化物的测定:电位滴定法,参照GB 5009.44-2016食品中氯化物的测定。
1.3 数据分析
采用Design Expert 8.05b软件进行响应面数据的二次多元回归拟合和DPS多重比较分析,结果用平均值±标准差表示。
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 水与纳豆的添加比例对猪肉脯品质的影响
剪切力越小,肉质越嫩[19],肉脯的剪切力与水分含量有一定的非线性负相关性[20]。由图1~图2可知,随着水与纳豆添加比例从0.5:1 V/m增加到2.5:1 V/m,猪肉脯的剪切力从60.46 N先减小至52.95 N后增大至71.62 N,水分含量从13.1 g/100 g先缓慢增大至14.7 g/100 g后缓慢减小至13.6 g/100 g,红度值a*从27.14显著减小(P<0.05)至22.56,感官评分先从68.8分增大至91.8分后减少到80.5分。水与纳豆添加比例为1.5:1 V/m时,猪肉脯的剪切力最小为(52.95±2.52)N,水分含量较高为(14.7±0.5)g/100 g,红度值a*较大为(25.48±0.25),感官品质最佳为(92.2±1.6)分。这可能是因为相同的纳豆液添加量下,水的比例越高,纳豆的量越少,纳豆中所含的纳豆芽孢杆菌和发酵代谢产物(如蛋白酶、脂肪酶等)也少,使肌肉蛋白的酶解嫩化程度低[21],肉脯剪切力高,红度值a*小,感官评分低;而水的比例很低时,纳豆芽孢杆菌含量高,肌肉蛋白水解出较多的水溶性蛋白、氨基酸、小肽等[22],烤制过程中易发生美拉德反应[23],肉脯易焦化,水分含量低,色泽呈深棕红色,感官评分低。故较佳的水与纳豆添加比例为1.5:1 V/m。
2.1.2 纳豆液添加量对猪肉脯品质的影响
纳豆赋予了猪肉脯独特的口感、风味和色泽,由图3~图4可知,随着纳豆液添加量从2.5 g/100 g增加到12.5 g/100 g,猪肉脯的剪切力先从86.75 N减小到53.27 N后增大至57.52 N,水分含量先从13.6 g/100 g缓慢增大到15.0 g/100 g后减小至13.2 g/100 g,红度值a*从17.58显著增大(P<0.05)到28.12,感官评分从75.8分先增大至92.5分后减少到64.4分。纳豆液添加量为7.5 g/100 g时,猪肉脯的剪切力最小为(53.27±3.09)N,水分含量较高为(14.7±0.4)g/100 g,红度值a*较大为(25.37±0.30),感官品质最佳为(92.5±1.5)分。这可能是因为随着纳豆液添加量的增加,纳豆芽孢杆菌和发酵代谢产物增加,适当酶解肉类中的结缔组织及蛋白,肌原纤维的小片化指数增多,肌肉蛋白酶解产物增加,提高了肉的嫩度,改善了肉的持水性,转化高铁肌红蛋白生成氧合肌红蛋白[24],红度值a*增大,感官评分增大;而纳豆液添加量过大时,水溶性蛋白、氨基酸、小肽等酶解产物过多[25],肉结构松散,水分易流失,烤制时肉脯易焦化,比较脆,剪切力缓慢增大,水分含量略微减少,色泽呈深棕红色,感官评分低。与李思图等[4]有关微生物发酵对猪肉脯品质的影响研究结果相符。故较佳的纳豆液的添加量为7.5 g/100 g。
2.1.3 发酵时间对猪肉脯品质的影响
由图5~图6可知,随着发酵时间从14 h延长至22 h,猪肉脯的剪切力从67.64 N先减小到49.73 N后增大至57.52 N,水分含量从13.8 g/100 g先缓慢增大至15.2 g/100 g后减小到14.0 g/100 g,红度值a*从22.44显著增大(P<0.05)至27.32,感官评分从81.3分先增大至92.2分后减少到76.7分。发酵时间为18 h时,猪肉脯的剪切力最小为(53.66±3.12) N,水分含量较高为(14.9±0.4) g/100 g,红度值a*较大为(25.48±0.25),感官品质最佳为(92.2±1.6)分。这可能是因为纳豆发酵时间短,分泌出的蛋白酶等各种酶较少,肉的酶解嫩化程度低,产生的风味物质较少,发酵时间超过20 h时,纳豆芽孢杆菌逐渐进入衰亡期,分泌的蛋白酶等减少[26-27],肉脯的剪切力和水分含量变化趋于平缓、红度值a*显著增大(P<0.05)、感官评分显著减小(P<0.05),故较佳的发酵时间为18 h。
2.1.4 蔗糖添加量对猪肉脯品质的影响
蔗糖是猪肉脯制作的基本原料,可为纳豆芽孢杆菌的生长提供碳源,加快菌体的生长,促进代谢产物的生成[28]。由图7~图8可知,随着蔗糖添加量从15.8 g/100 g增加到23.8 g/100 g,猪肉脯的剪切力从62.53 N缓慢减小到48.53 N后趋于平稳,水分含量从13.6 g/100 g先缓慢增大至15.2 g/100 g后减小到14.4 g/100 g,红度值a*从22.86显著增大(P<0.05)到25.12后趋于平稳,感官评分从75.8分先显著增大(P<0.05)至91.6分后减少到73.7分。蔗糖添加量为19.8 g/100 g时,猪肉脯的剪切力较小为(52.79±3.02)N,水分含量较高为(15.0±0.4)g/100 g,红度值a*较大为(24.84±0.25),感官品质最佳为(91.6±1.5)分。这可能是因为蔗糖含量低时,纳豆菌生长较慢,发酵产物小分子肽和氨基酸优先被作为氮源被菌体吸收利用,水分含量低,还影响了猪肉脯的色泽和风味;含量高时会引起基质渗透压过高,抑制纳豆菌细胞正常的代谢和生长[29-30],可溶性的多肽、氨基酸被积累,烤制时肉脯易焦化,比较脆,水分含量略微减少,色泽呈深棕红色,风味差,感官评分低。故较佳的蔗糖添加量为19.8 g/100 g。
2.2 纳豆发酵猪肉脯工艺优化的响应面试验分析
2.2.1 响应面分析结果
纳豆发酵猪肉脯加工技术优化的响应面分析试验结果见表3,回归模型的方差分析见表4、表5。
表 3 响应面试验设计及结果Table 3. Design and results of response surface method试验号 X1水与纳豆的添加比例 X2纳豆液添加量 X3发酵时间 X4蔗糖添加量 剪切力(N) 感官评分(分) 1 1 1 0 0 69.52 83.5 2 0 0 0 0 53.27 93.5 3 −1 0 0 −1 57.89 79.1 4 −1 0 0 1 50.7 82.4 5 0 −1 0 1 63.72 79.5 6 0 0 0 0 52.76 93.8 7 0 0 −1 −1 62.85 83.2 8 −1 1 0 0 60.97 80.0 9 0 0 0 0 52.85 93.0 10 0 0 0 0 52.98 94.0 11 −1 0 −1 0 63.63 82.8 12 0 0 1 −1 52.11 79.7 13 0 −1 −1 0 75.69 80.1 14 0 1 0 1 54.05 83.8 15 −1 −1 0 0 70.68 75.5 16 1 0 −1 0 71.22 87.1 17 0 1 −1 0 66.02 84.5 18 0 1 1 0 54.25 80.2 19 1 0 0 −1 66.44 83.5 20 0 1 0 −1 61.12 79.5 21 1 −1 0 0 79.35 81.5 22 −1 0 1 0 51.93 79.1 23 0 0 −1 1 55.75 86.9 24 0 0 1 1 44.92 82.8 25 1 0 0 1 59.33 87.5 26 0 −1 0 −1 70.92 82.0 27 0 0 0 0 53.58 92.5 28 1 0 1 0 60.57 84.4 29 0 −1 1 0 65.05 76.0 表 4 剪切力方差分析Table 4. Variance analysis of shear force方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性 模型 1975.38 14 141.10 1837.24 <0.0001 ** X1 213.62 1 213.62 2781.49 <0.0001 ** X2 294.82 1 294.82 3838.88 <0.0001 ** X3 366.64 1 366.64 4774.00 <0.0001 ** X4 153.08 1 153.08 1993.27 <0.0001 ** X1X2 0.0036 1 0.0036 0.047 0.8317 X1X3 0.28 1 0.28 3.59 0.079 X1X4 0.0016 1 0.0016 0.021 0.8873 X2X3 0.32 1 0.32 4.16 0.0608 X2X4 0.00423 1 0.00423 0.055 0.818 X3X4 0.00203 1 0.00203 0.026 0.8733 X12 291.74 1 291.74 3798.69 <0.0001 ** X22 694.2 1 694.2 9039.16 <0.0001 ** X32 24.07 1 24.07 313.44 <0.0001 ** X42 7.81 1 7.81 101.7 <0.0001 ** 残差 1.08 14 0.077 失拟项 0.62 10 0.062 0.55 0.7959 纯误差 0.45 4 0.11 总和 1976.46 28 R2=0.9995 R2Adj=0.9989 R2Pred=0.9978 注:**表示极显著(P<0.01),*表示显著(P<0.05);表5同。 表 5 感官评分方差分析Table 5. Variance analysis of sensory score方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性 模型 760.50 14 54.32 51.48 <0.0001 ** X1 68.16 1 68.16 64.60 <0.0001 ** X2 23.80 1 23.80 22.56 0.0003 ** X3 41.81 1 41.81 39.63 <0.0001 ** X4 21.07 1 21.07 19.97 0.0005 ** X1X2 1.56 1 1.56 1.48 0.2438 X1X3 0.25 1 0.25 0.24 0.634 X1X4 0.12 1 0.12 0.12 0.7384 X2X3 0.01 1 0.01 0.00948 0.9238 X2X4 11.56 1 11.56 10.96 0.0052 ** X3X4 0.09 1 0.09 0.085 0.7745 X12 177.99 1 177.99 168.68 <0.0001 ** X22 392.20 1 392.20 371.68 <0.0001 ** X32 174.61 1 174.61 165.47 <0.0001 ** X42 149.50 1 149.50 141.68 <0.0001 ** 残差 14.77 14 1.06 失拟项 13.28 10 1.33 3.56 0.1162 纯误差 1.49 4 0.37 总和 775.27 28 R2=0.9809 R2Adj=0.9619 R2Pred=0.8983 利用Design Expert 8.05b软件对表3中剪切力和感官评分数据分别进行二次多元回归拟合,分别得回归方程如下:
Y剪切力=53.09+4.22X1−4.96X2−5.53X3−3.57X4−0.03X1X2+0.26X1X3+0.02X1X4−0.28X2X3+0.033X2X4−0.022X3X4+6.71X12+10.35X22+1.93X32−1.10X42。
Y感官=93.36+2.38X1+1.41X2−1.87X3+1.33X4−0.63X1X2+0.25X1X3+0.17X1X4−0.05X2X3+1.7X2X4−0.15X3X4−5.24X12−7.78X22−5.19X32−4.8X42。
由表4、表5可知,剪切力和感官评分模型的F值分别为1837.24和51.48,P值均<0.0001,说明两个模型均高度显著,模型成立。失拟项分别为0.7959、0.1162,P值都>0.05不显著,说明未知因素对实验的影响较小,模型可靠。由表4可知,方程中一次项X1、X2、X3、X4和二次项X12、X22、X32、X42对纳豆发酵猪肉脯剪切力的影响极显著(P<0.01),说明各因素对纳豆发酵猪肉脯剪切力的影响呈二次关系,而非简单的线性关系。由F值检验可知各因素对剪切力影响的大小顺序为:X3(发酵时间)>X2(纳豆液添加量)>X1(水与纳豆的添加比例)>X4(蔗糖添加量)。该模型R2为0.9995、R2Adj为0.9989、R2Pred为0.9978,说明模型与实际试验的拟合程度好,可信度高,可用于分析与预测各因素对纳豆发酵猪肉脯剪切力的影响。
由表5可知,方程中一次项X1、X2、X3、X4和二次项X12、X22、X32、X42对纳豆发酵猪肉脯感官评分的影响极显著(P<0.01),说明各因素对纳豆发酵猪肉脯感官的影响呈二次关系,而非简单的线性关系。由F值检验可知各因素对感官评分影响的大小顺序为:X1(水与纳豆的添加比例)>X3(发酵时间)>X2(纳豆液添加量)>X4(蔗糖添加量)。该模型R2为0.9809、R2Adj为0.9619、R2Pred为0.8983,说明模型与实际试验的拟合程度好,可信度高,可用与分析与预测各因素对纳豆发酵猪肉脯感官评分的影响。
2.2.2 响应面因素间的交互作用分析
水与纳豆的添加比例、纳豆液添加量、发酵时间、蔗糖添加量4个因素对纳豆发酵猪肉脯剪切力影响的两两交互作用见图9、对感官评分影响的两两交互作用见图10。
响应曲面越陡峭,等高线的疏密度分布越不均匀,说明交互作用越大,由图9可看出a、b、c、d、e、f六图中曲面相对较为陡峭,且等高线的疏密度分布较不均匀,说明水与纳豆的添加比例与纳豆液添加量、水与纳豆的添加比例与发酵时间、水与纳豆的添加比例与蔗糖添加量、发酵时间和纳豆液添加量、纳豆液添加量与蔗糖添加量、发酵时间和蔗糖添加量均有一定交互作用,对猪肉肠剪切力有一定的影响,但不显著,与表4中的P值相对应(P>0.05)。以图9c为例:当纳豆液添加量和发酵时间在0水平时,水与纳豆的添加比例和蔗糖添加量的交互作用对猪肉脯剪切力有一定的影响。当水与纳豆的添加比例不变时,猪肉脯的剪切力随蔗糖添加量的增加先缓慢减小,在蔗糖添加量19.8~20.8 g/100 g区间,剪切力达到最小值,后变化趋于平稳;当蔗糖添加量不变时,猪肉脯的剪切力随水与纳豆添加比例的增加先缓慢减小,在添加比例1.4:1~1.6:1区间,剪切力达到最小值,而后呈现较大幅度增加。同时从等高线的疏密程度来看,水与纳豆的添加比例对猪肉脯剪切力的影响高于蔗糖添加量。以此类推,影响纳豆发酵猪肉肠剪切力的各因素主次顺序为X3>X2>X1>X4,即发酵时间>纳豆液添加量>水与纳豆的添加比例>蔗糖添加量。
由图10可看出e图中曲面较陡峭,且等高线的疏密度分布不均匀呈明显的椭圆形,说明纳豆液添加量与蔗糖添加量的交互作用显著,对猪肉肠感官评分的影响显著,与表5中X2X4的P值相对应(P=0.0052<0.01,极显著)。其他因素之间也有一定的交互作用,但不显著(P>0.05)。以图10e为例:当水与纳豆的添加比例和发酵时间在0水平时,纳豆液添加量和蔗糖添加量的交互作用对猪肉脯感官评分的影响显著。当纳豆液添加量不变时,猪肉脯的感官评分随蔗糖添加量的增加先升高,在蔗糖添加量19.8~20.8 g/100 g区间,感官评分达到最高值,而后开始下降;当蔗糖添加量不变时,猪肉脯的感官评分随纳豆液添加量的增加先迅速增加,在添加量7.0~8.0 g/100 g区间,感官评分达到最高值,而后开始下降。同时从等高线的疏密程度来看,纳豆液添加量对猪肉脯感官评分的影响高于蔗糖添加量。以此类推,影响纳豆发酵猪肉肠感官评分的各因素主次顺序为X1>X3>X2>X4,即水与纳豆的添加比例>发酵时间>纳豆液添加量>蔗糖添加量。
2.3 验证试验
经“Optimization”模块,以剪切力最小,感官评分最大为目标,得到纳豆发酵猪肉脯的最佳工艺技术为:水与纳豆的添加比例1.5:1、纳豆液添加量7.96 g/100 g、发酵时间18.22 h、蔗糖添加量20.70 g/100 g,纳豆发酵猪肉脯的剪切力预测可达到(50.08 ±0.22)N、感官评分预测可达到(92.83±0.45)分。考虑生产的便利性,将纳豆发酵猪肉脯的工艺参数修正为:水与纳豆的添加比例1.5:1、纳豆液添加量8.0 g/100 g、发酵时间18 h、蔗糖添加量20.7 g/100 g,进行3次平行验证试验,测得猪肉脯的剪切力为(49.86±0.29)N,感官评分为(93.25±0.58)分,与模型预测值无显著性差异(P>0.05),说明得到的最优工艺参数可靠。
2.4 产品指标检测
在最佳工艺参数下,制备纳豆发酵猪肉脯,测定其感官和理化指标。
2.4.1 感官指标
色泽清亮红色,呈半透明状;片形整齐,质地均匀,可见肌肉纹理,有纳豆特有的香气,滋味口感好,咸甜适当,回味好,产品见图11。
2.4.2 理化指标
水分含量14.9 g/100 g,蛋白质38.6 g/100 g,总糖26.1 g/100 g,脂肪8.4 g/100 g,氯化物3.7 g/100 g,各项指标均符合肉脯国家标准GB/T 31406-2015的相关要求,比优级猪肉脯蛋白含量30.0 g/100 g高28.7%、脂肪含量14.0 g/100 g低40%、水分含量20.0 g/100 g低25.5%、总糖含量35.0 g/100 g低25.4%,是一种高蛋白、低脂、低糖的休闲肉制品。
3. 结论
通过单因素实验和响应面分析,确定了纳豆发酵猪肉脯的最佳工艺配方为:水与纳豆的添加比例1.5:1、纳豆液添加量8.0 g/100 g、发酵时间18 h、蔗糖添加量20.7 g/100 g,制得猪肉脯的剪切力为(49.86±0.29)N,感官评分为(93.25±0.58)分,品质最佳。
此条件加工的纳豆发酵猪肉脯的各项指标均符合肉脯国家标准GB/T 31406-2015的相关要求,水分含量14.9 g/100 g,蛋白质含量38.6 g/100 g,将纳豆添加到肉脯中,转化高铁肌红蛋白生成氧合肌红蛋白,使肉脯色泽呈清亮红色,并赋予肉脯纳豆特有的香气和滋味,肉脯中植物性蛋白含量增加,脂肪含量减少,水分含量降低但嫩度增加,高蛋白低脂,是一种发展潜力大的新型猪肉脯。本文仅研究了纳豆发酵猪肉脯的最佳配方,接下来将研究发酵过程中纳豆对猪肉脯蛋白和脂肪的影响,探讨纳豆对猪肉脯品质变化的机理,进而为纳豆发酵猪肉脯的商业化生产提供依据。
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表 1 猪肉脯发酵技术响应面优化试验因素水平表
Table 1 Factors and levels table of response surface methodology for fermentation technology of dried meat slice
水平 因素 X1水与纳豆的添加
比例(V/m)X2纳豆液添加量
(g/100 g)X3发酵
时间(h)X4蔗糖添加量
(g/100 g)−1 1:1 5.0 16 17.8 0 1.5:1 7.5 18 19.8 1 2:1 10.0 20 21.8 表 2 纳豆发酵猪肉脯感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation criteria of dried meat slice fermented by natto
项目 评分标准 形态(20分) 片型整齐,可见肌理,质地均匀,无焦片,无生片(15~20)。 片型基本整齐,质地不太均匀,有微小孔洞(8~14)。 片型不整齐,质地不均匀,有焦片和生片(0~7)。 色泽(30分) 色泽均匀,呈红棕色,油润有光泽(23~30)。 色泽较均匀,颜色偏暗,红度不够,光泽度较差,有少量焦斑痕迹(14~22)。 色泽不均匀,颜色灰暗无光泽,有大量焦斑痕迹
(0~13)。滋味(30分) 滋味鲜美,味道纯正,口感好,回味好(23~30)。 滋味较鲜美,口感较好,回味较好(14~22)。 滋味较差,口感较差,回味一般(0~13)。 气味(20分) 肉香浓郁,香气和谐,有纳豆特有风味,无异味(15~20)。 肉香较浓郁,香气较和谐,纳豆风味不纯正(8~14)。 肉香较淡,香气不和谐,纳豆风味不纯正,有异味(0~7)。 表 3 响应面试验设计及结果
Table 3 Design and results of response surface method
试验号 X1水与纳豆的添加比例 X2纳豆液添加量 X3发酵时间 X4蔗糖添加量 剪切力(N) 感官评分(分) 1 1 1 0 0 69.52 83.5 2 0 0 0 0 53.27 93.5 3 −1 0 0 −1 57.89 79.1 4 −1 0 0 1 50.7 82.4 5 0 −1 0 1 63.72 79.5 6 0 0 0 0 52.76 93.8 7 0 0 −1 −1 62.85 83.2 8 −1 1 0 0 60.97 80.0 9 0 0 0 0 52.85 93.0 10 0 0 0 0 52.98 94.0 11 −1 0 −1 0 63.63 82.8 12 0 0 1 −1 52.11 79.7 13 0 −1 −1 0 75.69 80.1 14 0 1 0 1 54.05 83.8 15 −1 −1 0 0 70.68 75.5 16 1 0 −1 0 71.22 87.1 17 0 1 −1 0 66.02 84.5 18 0 1 1 0 54.25 80.2 19 1 0 0 −1 66.44 83.5 20 0 1 0 −1 61.12 79.5 21 1 −1 0 0 79.35 81.5 22 −1 0 1 0 51.93 79.1 23 0 0 −1 1 55.75 86.9 24 0 0 1 1 44.92 82.8 25 1 0 0 1 59.33 87.5 26 0 −1 0 −1 70.92 82.0 27 0 0 0 0 53.58 92.5 28 1 0 1 0 60.57 84.4 29 0 −1 1 0 65.05 76.0 表 4 剪切力方差分析
Table 4 Variance analysis of shear force
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性 模型 1975.38 14 141.10 1837.24 <0.0001 ** X1 213.62 1 213.62 2781.49 <0.0001 ** X2 294.82 1 294.82 3838.88 <0.0001 ** X3 366.64 1 366.64 4774.00 <0.0001 ** X4 153.08 1 153.08 1993.27 <0.0001 ** X1X2 0.0036 1 0.0036 0.047 0.8317 X1X3 0.28 1 0.28 3.59 0.079 X1X4 0.0016 1 0.0016 0.021 0.8873 X2X3 0.32 1 0.32 4.16 0.0608 X2X4 0.00423 1 0.00423 0.055 0.818 X3X4 0.00203 1 0.00203 0.026 0.8733 X12 291.74 1 291.74 3798.69 <0.0001 ** X22 694.2 1 694.2 9039.16 <0.0001 ** X32 24.07 1 24.07 313.44 <0.0001 ** X42 7.81 1 7.81 101.7 <0.0001 ** 残差 1.08 14 0.077 失拟项 0.62 10 0.062 0.55 0.7959 纯误差 0.45 4 0.11 总和 1976.46 28 R2=0.9995 R2Adj=0.9989 R2Pred=0.9978 注:**表示极显著(P<0.01),*表示显著(P<0.05);表5同。 表 5 感官评分方差分析
Table 5 Variance analysis of sensory score
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性 模型 760.50 14 54.32 51.48 <0.0001 ** X1 68.16 1 68.16 64.60 <0.0001 ** X2 23.80 1 23.80 22.56 0.0003 ** X3 41.81 1 41.81 39.63 <0.0001 ** X4 21.07 1 21.07 19.97 0.0005 ** X1X2 1.56 1 1.56 1.48 0.2438 X1X3 0.25 1 0.25 0.24 0.634 X1X4 0.12 1 0.12 0.12 0.7384 X2X3 0.01 1 0.01 0.00948 0.9238 X2X4 11.56 1 11.56 10.96 0.0052 ** X3X4 0.09 1 0.09 0.085 0.7745 X12 177.99 1 177.99 168.68 <0.0001 ** X22 392.20 1 392.20 371.68 <0.0001 ** X32 174.61 1 174.61 165.47 <0.0001 ** X42 149.50 1 149.50 141.68 <0.0001 ** 残差 14.77 14 1.06 失拟项 13.28 10 1.33 3.56 0.1162 纯误差 1.49 4 0.37 总和 775.27 28 R2=0.9809 R2Adj=0.9619 R2Pred=0.8983 -
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