冷鮮雞胸肉復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑優(yōu)化及其對(duì)冰點(diǎn)控制的研究
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白艷紅1，牛苑文1，張相生2，趙電波1*，張華1，栗俊廣1
1．鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院（鄭州450000）；2．河南大用實(shí)業(yè)有限公司（淇縣456750）
摘要 以確定冷鮮雞胸肉的冰點(diǎn)溫度，擴(kuò)寬雞胸肉冰點(diǎn)溫度帶為目的，對(duì)復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行優(yōu)化研究。試驗(yàn)采用三因子五水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取Na Cl、山梨糖醇和麥芽糊精三種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑為試驗(yàn)因子，以雞胸肉冰點(diǎn)溫度為指標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)雞胸肉冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑最佳配比進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，Na CI可極顯著降低雞胸肉的冰點(diǎn)(p<0.01)，山梨糖醇、麥芽糊精可顯著降低冰點(diǎn)(p<0.05)，Na Cl與山梨糖醇、麥芽糊精分別存在協(xié)同交互作用。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化分析，冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的最佳配比為：Na Cl 5.42%，山梨糖醇7.36%，麥芽糊精10.36%。經(jīng)冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的調(diào)節(jié)，雞胸肉冰點(diǎn)由-0.7℃降至-2.4℃，結(jié)果為冰溫雞肉加工及安全控制技術(shù)研究提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞 冷鮮雞胸肉；冰點(diǎn)；冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑；二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法
20世紀(jì)70年代，日本學(xué)者山根昭美提出冰溫的概念。在低溫條件下，食品被冷卻，溫度呈下降趨勢(shì)，當(dāng)溫度降到一定程度時(shí)，食品中的自由水開始形成冰晶，釋放大量潛熱，此時(shí)溫度會(huì)持續(xù)一段相對(duì)穩(wěn)定期，這個(gè)階段被稱為“最大冰晶生成帶”，隨后食品溫度再次迅速下降，直至大部分水結(jié)冰。在此過(guò)程中， “最大冰晶生成帶”稱為該食品的冰溫帶，簡(jiǎn)稱冰溫�，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，將食品保存在冰點(diǎn)具有不破壞細(xì)胞、抑制有害微生物的活動(dòng)及各種酶的活性、延長(zhǎng)貨架期、提高食品的品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。目前，冰溫技術(shù)在歐美、日本以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。D uun等研究表明，烤豬排在-2℃條件下貯藏，與在3.5℃相比，貨架期由2周延長(zhǎng)至16周。同時(shí)，冰溫貯藏條件下烤豬排感官質(zhì)量良好，菌落總數(shù)較低。姜長(zhǎng)紅研究表明，雞肉在-1℃冰溫條件下保藏27 d，各項(xiàng)指標(biāo)仍符合國(guó)家二級(jí)鮮肉統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而5℃冷藏雞肉對(duì)照組在第8天就已經(jīng)變質(zhì)。周梁等研究表明，冰溫貯藏可以很好的控制豬肉細(xì)菌總數(shù)和TVB-N的生成，延緩pH的升高，冰溫貯藏至第28天仍符合國(guó)家二級(jí)鮮肉標(biāo)準(zhǔn)。
冰溫技術(shù)克服了冷藏和冷凍的缺陷，很好的保存了食品的風(fēng)味、口感和鮮度。但是，冰溫技術(shù)對(duì)溫度的要求極高，溫度波動(dòng)范圍須控制在0.5℃以內(nèi)，因而并不利于冰溫帶較窄的食品貯藏。根據(jù)冰溫機(jī)理，當(dāng)食品冰點(diǎn)較高時(shí)，可以人為加入一些有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)，使其冰點(diǎn)降低，擴(kuò)大其冰溫帶，這些有機(jī)或無(wú)機(jī)物即冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑。國(guó)內(nèi)外關(guān)于冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用
多集中于果蔬和水產(chǎn)品領(lǐng)域，將幾種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑復(fù)合使用進(jìn)而擴(kuò)大肉類冰點(diǎn)的研究較少。以冷鮮雞胸肉為研究對(duì)象，研究冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑氯化鈉、山梨糖醇、麥芽糊精對(duì)冷鮮雞胸肉冰點(diǎn)的調(diào)控作用，利用二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化最佳冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的配比，并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，以期得到一種高效的冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，擴(kuò)大冷鮮雞胸肉冰溫帶，進(jìn)而將冰溫保鮮技術(shù)應(yīng)用于冷鮮雞胸肉的貯藏，有效延長(zhǎng)其貨架期，提高產(chǎn)品品質(zhì)和食用安全性。
1材料與方法
1.1原料
冷鮮白條雞雞胸肉：市售，途中使用保溫箱使雞肉始終處在1℃~4℃條件下，到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后放入冰箱冷藏室4℃條件下保藏，分裝備用。
1.2主要試劑與儀器設(shè)備
無(wú)碘食鹽( Na Cl)：中鹽皓龍鹽化有限責(zé)任公司；山梨糖醇：華北制藥華盈有限公司；麥芽糊精：河南華森食品配料有限公司。
JK-8U型多路溫度巡檢儀：常州金艾聯(lián)電子科技有限公司；BCD-192KA型海爾冰箱：鄭州市海爾專賣店；LX-C35L型立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌器：合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；JA3003N電子天平：上海菁海儀器有限公司。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的配制
按試驗(yàn)設(shè)計(jì)濃度需要量準(zhǔn)確稱取冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，使用事先滅菌處理的無(wú)菌水溶液進(jìn)行溶解，攪拌至其完全溶解為冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑溶液，冰箱中保藏備用。
1.3.2操作方法
在4℃條件下，將雞胸肉修整成厚度為2 cm肉塊，準(zhǔn)確稱重并記錄，裝入密封袋內(nèi)分袋包裝，以便抽取樣品。將配制好的冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑溶液按照雞胸肉質(zhì)量的20%的注射量均勻注射到雞胸肉中，在冰箱冷藏室內(nèi)放置大約1h，以便冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑充分滲透，然后將其放入到-18℃冰箱中進(jìn)行凍結(jié)，確定冰點(diǎn)。同時(shí)測(cè)定未添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑雞胸肉的冰點(diǎn)。
1.3.3冰點(diǎn)的測(cè)定
參照宋麗榮的方法，稍作修改，采用凍結(jié)法測(cè)定冰點(diǎn)。將多路溫度巡檢儀的熱電偶插入雞胸肉塊幾何中心，放人-18℃冰箱中進(jìn)行凍結(jié)，每隔1 min自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，直至其完全凍結(jié)停止采集。每次試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值，做出雞胸肉的凍結(jié)曲線圖，確定冰點(diǎn)。
1.3.4復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑最佳配比的優(yōu)化
在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇氯化鈉（X1），山梨糖醇（X2），麥芽糊精（X3）三種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑單體為試驗(yàn)因子，以冰點(diǎn)(Y)為指標(biāo)，采用三因子五水平二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化三者最佳配比。
1.3.5復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的作用效果驗(yàn)證
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定的三種冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑最佳配比進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，繪制雞胸肉的凍結(jié)溫度曲線，確定冰點(diǎn)。
2結(jié)果與討論
2.1雞胸肉的冰點(diǎn)
從圖1可以看出，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，雞胸肉中心溫度逐漸下降，當(dāng)凍結(jié)時(shí)間在25 min左右時(shí)，雞胸肉的中心溫度保持在很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，此時(shí)試驗(yàn)測(cè)得的雞胸肉溫度為-0.7℃；當(dāng)繼續(xù)凍藏至65 min后，雞胸肉的中心溫度迅速下降。根據(jù)冰點(diǎn)的測(cè)定原理，確定試驗(yàn)中未添加冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑雞胸肉的冰點(diǎn)溫度在-0.7℃左右。
2.2復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑最佳配比優(yōu)化
2.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立與檢驗(yàn)
三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
利用Design Expert 8.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，
0.02X32。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2可知，回歸方程失擬項(xiàng)檢驗(yàn)F1= 0.4<F0.05(5，5)=5.05，差異不顯著(p>0.05)，說(shuō)明回歸模型能夠準(zhǔn)確反映表1中復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑對(duì)雞胸肉冰點(diǎn)的降低效果�；貧w模型項(xiàng)F2=40.25 >F0.01(9，10)=4.94，說(shuō)明回歸方程在試驗(yàn)中具有實(shí)際意義，能夠最大限度地反映試驗(yàn)中的實(shí)際情況。根據(jù)主效應(yīng)因子分析，由回歸方程可以看出，3個(gè)一次項(xiàng)的回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小順序?yàn)椋篨1>X2>X3，說(shuō)明X(Na Cl)在復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑發(fā)揮冰點(diǎn)降低效果中起的作用最大，X2（山梨糖醇）次之，X3（麥芽糊精）發(fā)揮的作用最小。其中，X對(duì)復(fù)合效果起決定性作用。同時(shí)，由各偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知，X1和X2之間的交互效應(yīng)極顯著(p<0.01)，X1和X3之間的交互效應(yīng)顯著(p<0.05)，而X2和X3之間的交互效應(yīng)不顯著(p>0.05)。
2.2.2數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用分析
2.2.2.1單因子效應(yīng)分析
對(duì)回歸方程采用降維分析法，將3個(gè)因子中的2個(gè)因子固定在零水平，得出單因子效應(yīng)方程：
分別將X的編碼值代人單因子效應(yīng)方程，根據(jù)單因子效應(yīng)值作圖，得到單因子效應(yīng)曲線．如圖2所示。由圖2可知，在單因子的編碼范圍內(nèi)，Y1、Y2和Y3表征的效應(yīng)曲線均是一條開口向下的拋物線，即隨著X1、X2和X3濃度的增大，雞胸肉的冰點(diǎn)逐漸下降。從圖中可以看出，Y1的斜率最大，說(shuō)明X1對(duì)降低雞胸肉的冰點(diǎn)效果影響最大，這可能是因?yàn)镹a Cl在這三種物質(zhì)中相對(duì)分子質(zhì)量最小，最易滲透到雞胸肉組織結(jié)構(gòu)中，隨著Na CI添加量的增加，Na Cl與自由水的水合作用增強(qiáng)，形成大量不可凍結(jié)水，導(dǎo)致雞胸肉的冰點(diǎn)下降；而山梨糖醇結(jié)構(gòu)中的2-OH和4-OH伸向同一方向，在與水的相互作用過(guò)程中，比較容易形成分子內(nèi)氫鍵；麥芽糊精為大分子物質(zhì)，雖然可以通過(guò)水合作用結(jié)合大量自由水，但相對(duì)于小分子物質(zhì)，不易滲透到雞肉組織中。
2.2.2.2交互效應(yīng)分析
根據(jù)回歸方程回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)X1X2和X1X3進(jìn)行交互效應(yīng)分析，見(jiàn)圖3和圖4。
由圖3可以看出，當(dāng)把X1濃度固定在某一個(gè)值時(shí)，雞胸肉的冰點(diǎn)溫度隨著X2濃度的增大呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)閄2（山梨糖醇）具有多羥基親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)，能夠結(jié)合雞胸肉中的自由水，延緩冰晶的形成；當(dāng)把X的濃度固定在某一個(gè)值時(shí)，冰點(diǎn)溫度隨著X1( Na Cl)濃度的增大也呈下降趨勢(shì)，且下降的趨勢(shì)較明顯，其原因可能是雞肉中的自由水與Na Cl發(fā)生水合作用從而轉(zhuǎn)化成結(jié)合水，流動(dòng)性降低，同時(shí)雞肉中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白吸收大量的水從而形成凝膠，導(dǎo)致冰點(diǎn)降低，并且X1和X2之間呈現(xiàn)極顯著(p<0.01)的協(xié)同增效作用。
由圖4可以看出，當(dāng)把X1濃度固定在某一個(gè)值時(shí)，雞胸肉的冰點(diǎn)溫度會(huì)隨著X3（麥芽糊精）濃度的增大呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樽⑸溥M(jìn)去的麥芽糊精黏附在雞胸肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)表面，并且通過(guò)氫鍵與水分子結(jié)合，束縛大量水分子，導(dǎo)致冰點(diǎn)降低；當(dāng)把X的濃度固定在某一個(gè)值時(shí)，冰點(diǎn)溫度隨著X濃度的增大也呈下降趨勢(shì)，并且X1和X3之間也存在顯著(p<0.05)的協(xié)調(diào)增效作用。
2.2.3最佳配比濃度的確定
根據(jù)Design Expen 8.0軟件提供的優(yōu)化方案，綜合考慮X1、X2和X3對(duì)雞肉感官品質(zhì)的影響，得到復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的最優(yōu)配比的編碼值為：X11.61，X21.68，X3 1.68，轉(zhuǎn)化為實(shí)際值為：Na Cl（X1）5.42%，山梨糖醇（X2）7.36%，麥芽糊精（X2）10.36%。預(yù)測(cè)冰點(diǎn)溫度約為-2.6℃。當(dāng)注射率為20%時(shí)，Na Cl添加量為5.42%，實(shí)際注射到每100 g雞胸肉中的Na Cl含量不超過(guò)1.1 g，經(jīng)感官分析，對(duì)雞肉的口感影響不大，山梨糖醇和麥芽糊精的甜味較弱，對(duì)雞胸肉的口感幾乎沒(méi)有影響，并且，麥芽糊精為大分子混合物，其中的直鏈和支鏈片段可以與水結(jié)合形成具有三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，其具有類似脂肪的潤(rùn)滑感和黏稠感，這不僅豐富了雞肉的口感，同時(shí)不會(huì)增加太多的熱量。Na Cl、山梨糖醇、麥芽糊精的共同作用類似的效果，不僅保持了雞肉的新鮮度，并且使雞肉肉質(zhì)更加細(xì)膩，滋味更加鮮美。因此，相對(duì)于冷凍雞肉和冷鮮雞肉，冰溫雞肉更易于被消費(fèi)者接受。
2.2.4復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑作用效果的驗(yàn)證
對(duì)該模型的最優(yōu)配比進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，如圖5所示，雞胸肉的冰點(diǎn)溫度為-2.4℃，與預(yù)測(cè)值十分接近，驗(yàn)證了該回歸模型的合理性。
3結(jié)論
1)利用三因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以X1( NaCI)、X2（山梨糖醇）、X3（麥芽糊精）為試驗(yàn)因子，以Y（冰點(diǎn)）為指標(biāo)，得到冷鮮雞胸肉復(fù)合冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的最優(yōu)配比優(yōu)化回歸模型：
其中X1X2有協(xié)同增效作用，X1X3有協(xié)同增效作用。
2)通過(guò)Design Expert 8.0回歸模型的數(shù)學(xué)分析，得到最優(yōu)冰點(diǎn)調(diào)節(jié)劑配比：Na Cl為5.42%，山梨糖醇為7.36%，麥芽糊精為10.36%。此條件下可使冷鮮雞胸肉冰點(diǎn)由-0.7℃降到-2.4℃。
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