響應面優化臘肉脈動真空滾揉腌制工藝

張東，李洪軍,2，甘瀟，王鑫月，賀稚非,2*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

響應面優化臘肉脈動真空滾揉腌制工藝

張東1，李洪軍1,2，甘瀟1，王鑫月1，賀稚非1,2*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

為縮短臘肉腌制時間，提升其食用品質，在單因素試驗的基礎上，應用Box-Behnken試驗設計及響應面分析法研究滾揉時間、脈動比(真空時間/常壓時間)和液肉百分比三因素對腌制液吸收百分比、蒸煮損失的影響，確定最佳脈動真空滾揉腌制工藝。結果表明，臘肉最佳脈動真空滾揉腌制工藝為滾揉時間6 h、脈動比1.43、液肉百分比35%。在此條件下預測的腌制液吸收百分比為19.86%，蒸煮損失為24.90%，經驗證的試驗值分別為19.13%和25.11%，腌制液吸收百分比和蒸煮損失的實際值與預測值吻合率分別達到103.82%和99.16%。

臘肉；Box-Behnken試驗設計；響應面法；脈動真空滾揉腌制

臘肉是中國腌肉制品的一種，歷史悠久，在南方地區深受歡迎，特別是湖南、廣東、四川一帶。制作好的臘肉色澤鮮艷，味道豐富，肥而不膩，口感良好，深受南方各地消費者的喜愛，具有廣闊的市場空間[1-2]。但隨著人們生活質量的提升，臘肉的傳統加工工藝存在的腌制時間久、鹽分滲透速度慢、滲透不均勻等缺點影響臘肉的質地、口感等品質，使得不能滿足工業化生產的需求[3]。國內外的學者為縮短腌制時間改善腌肉的品質，運用了超聲波、鹽水注射和超高壓[4]等腌制方法，但這些方法具有成本高，易使產品品質變差，容易被污染等缺點[5]。

滾揉腌制相對于傳統的干法腌制、濕法腌制不僅可以加快腌制速度，縮短腌制時間，還可以增加肉制品的保水性，改善產品的品質[6]。滾揉的程序和操作條件對肉制品的品質、出品率具有重要的影響[7]。真空滾揉腌制技術在真空條件下聯合滾揉不僅可以提高腌制劑滲透速率，還可以增加肉質的嫩度，提高肉制品的品質[8]。目前國內研究真空滾揉腌制工藝的比較多[9-11]，但針對臘肉脈動真空滾揉腌制的研究卻較少。HAYES等[12]認為脈動真空作為一種新型的腌制技術，可使腌制的效果具有很大的提高。DEUMIERS等[13]研究發現脈動真空腌制火雞肉不僅可以加快腌制的速度，減少水分的損失，還可以提高火雞肉的保水性。羅環等[14]研究發現，脈動真空腌制不僅可以使醉魚達到最佳滲透效果，還可以改善醉魚浸漬過程中的質構特性。本實驗以豬肉為研究對象，用Box-Behnken設計與響應面法優化脈動真空滾揉腌制工藝，獲得臘肉腌制的最佳工藝。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原輔料

豬肉(新鮮后腿肉)、綿白糖、料酒、腌制鹽、十三香、花椒粉，重慶市北碚區雄風超市。

1.1.2 藥品與試劑

復合磷酸鹽、異抗壞血酸鈉、NaNO2(食品級)，河南巧手食品添加劑有限公司。

1.2 實驗設備

BVRJ-30真空滾揉機，嘉興艾博實業有限公司；HH-4型數顯恒溫水浴鍋，金壇市富華儀器有限公司；BSA323S型電子天平，賽多利斯科學儀器(北京)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 材料處理

新鮮豬后腿肉去除筋膜和淤血等，切成長15 cm，寬2.5 cm，重250 g的長方形塊狀，滾揉機的參數設置為8 r/min，采用脈動真空滾揉腌制，真空度為0.025 MPa。脈動比為2時，即真空時間20 min，常壓時間10 min，其他的脈動比在此基礎上進行變動。腌制液由腌制鹽與料酒、綿白糖、亞硝酸鈉等配制而成，其中腌制鹽占肉重的4%。

1.3.2 腌制液吸收百分比的測定

參考王兆明等[15]的方法，滾揉結束后，將腌制的肉塊放置于不銹鋼網上靜置瀝水5 min，然后稱量記錄。腌制液吸收百分比的計算如式(1)：

(1)

1.3.3 蒸煮損失的測定

參考薛山等[16]的方法，樣品經處理后，用蒸煮前后的質量差比上蒸煮前的質量可得蒸煮損失，蒸煮損失的計算如式(2)：

(2)

1.3.4 單因素試驗設計

研究不同時間(1、2、4、6和8 h)、脈動比(1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1和3∶1)與液肉比(15%、25%、35%、45%和55%)對真空滾揉的影響，實驗重復3次，每個指標在相同條件下重復測定3次。

1.3.5 響應面試驗設計

在單因素試驗基礎上選取腌制時間、脈動比、液肉百分比作為試驗因素，腌制液吸收百分比與蒸煮損失作為響應值，采用輔助軟件Design Expert(V.8.0.6)中的Box-Behnken試驗設計，對臘肉脈動真空滾揉腌制工藝進行優化?？偣?7個試驗組，試驗因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken設計因素水平表Table 1 Variables and levels used in Box-Behnken design

1.4 數據處理分析

所有數據運用SPSS 22.0軟件進行處理分析，結果運用Origin 8.6軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 腌制時間對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響

從圖1可知，隨著腌制時間的延長，豬肉腌制液吸收百分比先迅速增大，而后增加趨勢趨于平緩，蒸煮損失隨著腌制時間的延長逐漸變小。在腌制的前4 h內，豬肉的腌制液吸收百分比極顯著增大(p<0.01)，蒸煮損失在1～2 h顯著減小(p<0.05)，2～4 h內極顯著減小(p<0.01)。在4～8 h，隨著腌制時間的延長，腌制液吸收百分比的相鄰檢測點間差異不明顯(p>0.05)，蒸煮損失在4～6 h顯著下降(p<0.05)，6～8 h差異不明顯(p>0.05)。隨著腌制時間的延長，豬肉肌纖維之間的間隙在滾揉的過程中不斷增大，組織趨于松散，腌制液吸收較多，但隨著腌制時間的延長，豬肉內外壓力差變小，使得腌制液吸收百分比增加趨勢趨于平緩。滾揉腌制過程中，肌原纖維蛋白因吸水處于膨潤狀態，降解后產生黏性物質形成空間網絡結構，從而固定了自由水，此外滾揉也促進了鹽溶性蛋白的滲出，使得豬肉保水性增加[17]。因此選擇腌制時間2、4、6 h進行響應面實驗。

圖1 腌制時間對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響Fig.1 Effect of brining time on marinade absorption percentage and cooking loss

2.1.2 脈動比對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響

從圖2可知，隨著脈動比的增加，豬肉的腌制液吸收百分比先增大后減小，蒸煮損失先降低再增大而后變化趨勢變緩。脈動比從1.0變化到1.5時，腌制液吸收百分比極顯著增大(p<0.01)，蒸煮損失極顯著降低(p<0.01)。脈動比從1.5繼續增大時，腌制液吸收百分比逐漸減小，當脈動比為2.0時，腌制液吸收百分比與脈動比為1.5時差異不明顯(p>0.05)，而蒸煮損失先極顯著增加(p<0.01)，然后增加趨勢變緩，脈動比為2.0與2.5時蒸煮損失差異不明顯(p>0.05)。運用脈動真空滾揉腌制可以提高豬肉的腌制速率，隨著脈動比的增加，即真空滾揉腌制時間延長，而常壓時間相對縮短，豬肉組織結構的膨脹程度將會增加并且達到最大限度，此刻將壓力調為常壓利于流體動力學作用從而加快滲透傳質的過程[18]。當壓力達到平衡時再降低壓力，多次循環。因此選擇脈動比1.0、1.5、2.0進行響應面實驗。

圖2 脈動比對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響Fig.2 Effect of pulsation ratio on marinade absorption percentage and cooking loss

2.1.3 液肉百分比對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響

從圖3可知，腌制液吸收百分比隨著液肉百分比的增大而不斷增加，蒸煮損失先減小后增大。液肉百分比為15%～25%時，腌制液吸收百分比極顯著增大(p<0.01)，蒸煮損失極顯著減小(p<0.01)。液肉百分比為25%～55%時，腌制液吸收百分比增大趨勢變緩，相鄰檢測點間差異不顯著(p>0.05)，蒸煮損失先極顯著減小后極顯著增大(p<0.01)。隨著液肉百分比的增大，腌制液與豬肉接觸的面積也增大，從而使得腌制液吸收百分比也不斷增大，但多余的水分在肌纖維之間主要以自由水的形式存在，當外部環境變化時，這些水分就容易滲出，使得蒸煮損失增大[19]。因此選擇液肉百分比為25%、35%、45%進行響應面實驗。

圖3 液肉百分比對腌制液吸收百分比和蒸煮損失的影響Fig.3 Effect of marinade/meat ratio on marinade absorption percentage and cooking loss

2.2 響應面法優化臘肉脈動真空滾揉腌制工藝

2.2.1 回歸方程的建立與方差分析

選用分析模型Quadratic進行分析，可得到預測方程，如表3所示。根據Design Expert建議，腌制液吸收百分比與蒸煮損失均選用二次分析模型。

表2 Box-Behnken試驗設計表及結果Table 2 The design and results of Box-Behnken experiments

表3 指標評價的預測模型Table 3 Predictive model of index evaluation

從表4可知，方程中的因素A、C、A2、B2、C2對腌制液吸收百分比具有極顯著的影響(p<0.01)，因素B、BC對腌制液吸收百分比具有顯著的影響(p<0.05)，因素AC、AB影響不顯著(p>0.05)。根據回歸方程的一次項系數大小，可知各因素對豬肉腌制液吸收百分比的影響大小順序依次是腌制時間、液肉百分比、脈動比，說明腌制時間對腌制液吸收百分比影響最顯著。以腌制液吸收百分比作為響應值時，模型的p值遠小于0.01，說明該方程的二次項模型極顯著。該模型的失擬項在0.05的水平上不顯著(p=0.109 4>0.05)，說明試驗結果與數學模型擬合良好[20]。即該模型的選擇合適，可以用該模型推測試驗的結果?；貧w方程相關系數R2為0.999 7，說明豬肉的腌制液吸收百分比的變動有99.97%來自所選的變量。同理，由表5可知以蒸煮損失為響應值時，模型也合適。

表4 腌制液吸收百分比回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of the regression equation for marinadeabsorption percentage

注：*：差異顯著，p<0.05； **：差異極顯著，p<0.01。表5同。

表5 蒸煮損失回歸模型方差分析Table 5 Analysis of variance of the regression equation for cooking loss

2.2.2 響應面結果分析

用Design-Expert軟件可得不同因素的響應面分析圖，如圖4～圖9。等高線圖能夠直觀反應2個變量交互作用的顯著程度，而圓形表明交互作用不顯著，橢圓表明顯著[21]。

圖4 腌制時間和脈動比交互作用對豬肉腌制液吸收百分比的影響Fig.4 Effect of salting time and pulse ratio on marinade absorption rate of pork

從圖4可知，當液肉百分比為35%時，腌制時間與脈動比對腌制液吸收百分比交互作用不顯著。腌制時間在2～6 h時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著脈動比的增加先增加后減??；脈動比在1～2時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著腌制時間的增加而不斷增加，但增加趨勢逐漸變緩。

從圖5可知，當脈動比為1.5時，腌制時間與液肉百分比對腌制液吸收百分比交互作用不顯著。腌制時間在2～6 h時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著液肉百分比的增加變化并不明顯；液肉百分比在25%～45%時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著腌制時間的增加而不斷增加，增加趨勢逐漸趨于平緩。

圖5 腌制時間和液肉百分比交互作用對豬肉腌制液吸收百分比的影響Fig.5 Effect of salting time and marinade/meat ratio on marinade absorption rate of pork

圖6 脈動比和液肉百分比交互作用對豬肉腌制液吸收百分比的影響Fig.6 Effect of pulse ratio and marinade/meat ratio on marinade absorption rate of pork

從圖6可知，當腌制時間為4 h時，脈動比與液肉百分比對腌制液吸收百分比交互作用顯著。脈動比在1～2時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著液肉百分比的增加先增加后減??；液肉百分比在25%～45%時，豬肉的腌制液吸收百分比隨著脈動比的增加也是先增加后減小。在脈動比的1.3～1.7水平與液肉百分比30%～40%水平存在最大值。

圖7 腌制時間和脈動比交互作用對豬肉蒸煮損失的影響Fig.7 Effect of salting time and pulse ratio on cooking loss of pork

從圖7可知，當液肉百分比為35%時，腌制時間與脈動比對蒸煮損失交互作用顯著。腌制時間在2～6 h時，豬肉的蒸煮損失隨著脈動比的增加先減小后增大；脈動比在1～2時，豬肉的蒸煮損失隨著腌制時間的增加而逐漸減小。在腌制時間4～6 h水平與脈動比的1.3～1.7水平存在最小值。

從圖8可知，當脈動比為1.5時，腌制時間與液肉百分比對蒸煮損失交互作用不顯著。腌制時間在2～6 h時，豬肉的蒸煮損失隨著液肉百分比的增加先減小后增大；液肉百分比在25%～45%時，豬肉的蒸煮損失隨著腌制時間的增加而逐漸減小。

圖8 腌制時間和液肉百分比交互作用對豬肉蒸煮損失的影響Fig.8 Effect of salting time and marinade/meat ratio on cooking loss of pork

圖9 脈動比和液肉百分比交互作用對豬肉蒸煮損失的影響Fig.9 Effect of pulse ratio and marinade/meat ratio on cooking loss of pork

從圖9可知，當腌制時間為4 h時，脈動比與液肉百分比對蒸煮損失交互作用不顯著。脈動比為1～2時，豬肉的蒸煮損失隨著液肉百分比的增加呈現先減小后增大的趨勢；液肉百分比在25%～45%時，豬肉的蒸煮損失隨著脈動比的增加先減小后增大。

2.2.3 工藝優化及驗證實驗

通過Design Expert(V.8.0.6)分析優化，可得臘肉脈動真空滾揉腌制的最佳工藝參數為腌制時間6 h、脈動比1.47(20 min∶13.6 min)、液肉百分比35.12%。由模型得到豬肉腌制液吸收百分比的預測值為19.86%，蒸煮損失為24.90%?？紤]到實際生產中的可操作性，將最優工藝參數稍作調整：腌制時間6 h、脈動比1.43(20 min∶14 min)、液肉百分比35%。將調整后的參數進行驗證實驗，相同條件下重復3次，得到的豬肉腌制液吸收百分比平均值為(19.13±0.12)%，與預測值19.86%吻合率達到103.82%，蒸煮損失為(25.11±0.15)%，與預測值24.90%吻合率達到99.16%，說明模型可以較好預測豬肉在脈動真空滾揉腌制后的腌制液吸收百分比與蒸煮損失的變化情況，具有實際參考價值。

3 結論

脈動真空滾揉腌制能顯著提高豬肉的腌制效率，在腌制過程中，腌制時間、脈動比和液肉百分比對豬肉腌制液吸收百分比、蒸煮損失均有顯著影響，其中各因素對豬肉腌制液吸收百分比影響的大小為：腌制時間>液肉百分比>脈動比，對蒸煮損失影響的大小為：腌制時間>脈動比>液肉百分比。根據Design-Expert分析結果和實驗得出的最佳工藝參數為腌制時間6 h、脈動比20 min∶14 min、液肉百分比35%，在此條件下豬肉腌制液吸收百分比為19.13%，與預測值19.86%吻合率達到103.82%，蒸煮損失為25.11%，與預測值24.90%吻合率達到99.16%，說明優化后的臘肉脈動真空滾揉腌制工藝合理可行，對臘肉的快速腌制具有指導意義。

[1] 唐靜, 張迎陽, 吳海舟, 等. 傳統腌臘肉制品揮發性風味物質的研究進展[J]. 食品科學, 2014, 35(15):283-288.

[2] 李林, 王亞娜, 王曉君, 等. 老臘肉加工過程中脂質水解及氧化的變化研究[J]. 現代食品科技, 2016, 32(8):252-258.

[3] THENO D M, SIEGEL D G, SCHMIDT G R. Meat massaging: effects of salt phosphate on the microstructure of binding juiciness in sectioned and formed hams[J]. Journal of Food Science, 1978, 43(2):493-498.

[4] KRUK Z A, YUN H, RUTLEY D L, et al. The effect of high pressure on microbial population, meat quality and sensory characteristics of chicken breast fillet[J]. Food Control, 2011, 22(1):6-12.

[5] 徐為民, 殷燕濤, 諸永志, 等. 不同腌制方式對鴨肉腌制速率及肉質的影響[J]. 現代食品科技, 2014, 30(8):201-205.

[6] LACHOWICZ K, SOBCZAK M, GAJOWIECKI L, et al. Effects of massaging time on texture, rheological properties, and structure of three pork ham muscles[J]. Meat Science, 2003, 63(2):225-233.

[7] SZERMAN N, GONZALEZ C B, SANCHO A M, et al. Effect of whey protein concentrate and sodium chloride addition plus tumbling procedures on technological parameters, physical properties and visual appearance of sous vide cooked beef[J]. Meat Science, 2007, 76(3):463-473.

[8] SCHULZE B, PETH S, HUBBERMANN E M, et al. The influence of vacuum impregnation on the fortification of apple parenchyma with quercetin derivatives in combination with pore structures X-ray analysis[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 109(3):380-387.

[9] 劉夢娟, 蔡云潔, 梁子豪, 等. 滾揉工藝對調理雞胸肉制品出品率的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(14):6-10.

[10] 劉巧瑜, 白衛東, 黃敏, 等. 牛肉真空滾揉條件對白鹵牛肉品質和出成率的影響[J]. 食品與發酵工業, 2013, 39(2):205-212.

[11] 丁玉庭, 胡煌, 呂飛, 等. 滾揉腌制方式對鴨肉腌制品質的影響[J]. 食品與發酵工業, 2013, 39(2):200-204.

[12] HAYES J E, KENNY T A, WARD P, et al. Development of a modified dry brining processing for beef[J]. Meat Science, 2007, 77(3):314-323.

[13] DEUMIER F, TRYSTRAM G, COLLIGNAN A, et al. Pulsed vacuum brining of poultry meat: interpretation of mass transfer mechanisms [J]. Journal of Food Engineering, 2003, 58(1):85-93.

[14] 羅環, 夏文水, 許艷順, 等. 醉魚間歇式真空浸漬快速入味工藝優化[J]. 食品與機械, 2012, 28(5):197-201.

[15] 王兆明,賀稚非,余力, 等. 響應面試驗優化兔肉滾揉腌制工藝[J]. 食品科學, 2015, 36(18):53-57.

[16] 薛山, 賀稚非, 李洪軍. 伊拉兔宰后肌糖原變化及其與兔肉品質的相關性[J]. 中國農業科學, 2014, 47(4):815-822.

[17] KRAUSE R J, PLIMPTON R F, OCKERMAN H W, et al. Influence of tumbling and sodium tripolyphosphate on salt and nitrite distribution in porcine muscle[J]. Journal of Food Science, 2006, 43(1):190-192.

[18] 徐薇薇, 王振宇, 倪娜, 等. 羊肉脈動真空腌制工藝參數優化及腌制模型建立[J]. 食品科學, 2015, 36(14):29-33.

[19] 湯春輝, 黃明, 樊金山, 等. 調理鴨胸肉制品滾揉腌制工藝優化[J]. 食品科學, 2013, 34(14):63-67.

[20] 國家食品藥品監督管理局食品安全監管司. GB 2760-2011 食品添加劑使用標準[S]. 北京: 中國醫藥科技出版社, 2011.

[21] 楊文鴿, 謝果凰, 顏偉華, 等. 響應面分析法優化海鰻的濕腌工藝[J]. 中國食品學報,2010,10(1):133-139.

Optimizationofpulsationvacuumrollingrubbingprocessofbaconbyresponsesurfacemethodology

ZHANG Dong1, LI Hong-jun1,2, GAN Xiao1, WANG Xin-yue1, HE Zhi-fei1,2*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Chongqing Engineering Research Center of Regional Food,Chongqing 400715, China)

In order to optimize the pulsation vacuum rolling-rubbing process of bacon, shorten the bacon pickled time, enhance its food quality, the effects of rubbing time, pulsation ratio (vacuum time/atmospheric pressure time) and marinade/meat ratio on marinade meat absorption rate, cooking loss were studied by single factor experiments and response surface methodology Box-Behnken design. The results showed that the optimal rolling kneading time was 6 h, pulsation ratio was 1.43 and marinade/meat ratio was 35%. Under these conditions, the predicted marinade juice absorption was 19.86%, cooking loss was 24.90%; the actual test values were 19.13% and 25.11% respectively. The match degree of marinade absorption rate and cooking loss between actual value and predicted value were 103.82%, and 99.16%.

bacon; Box-Behnken design; response surface methodology; pulsating vacuum roll rubbing

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014381

碩士研究生(賀稚非教授為通訊作者,E-mail：2628576386@qq.com)。

國家重點研發計劃資助(2016YFD0401503)；重慶市特色食品工程技術研究中心能力提升項目(cstc2014pt-gc8001)

2017-03-27，改回日期：2017-04-20