预制调理羊肉饼加工工艺优化

李玉昕 曹智翔 朱迎春 闫玉雯 郭艳 李威伟

摘 要：为开发预制调理羊肉产品，改善羊肉饼熟制过程中的汁液流失问题，以羊肉为主要原料，胡萝卜、芝士、玉米淀粉为辅料，采用单因素试验和Box-Behnken响应面试验设计，基于主成分分析法优化胡萝卜芝士羊肉饼的加工工艺。以煎制损失率、失水率、剪切力、色差和感官评分为指标评价羊肉饼的保水性和食用品质。结果表明：玉米淀粉、芝士及胡萝卜的复合添加可以提高羊肉饼的保水性及感官品质;以羊肉质量为基准，加入7%玉米淀粉、13.5%芝士、9%胡萝卜可使羊肉饼风味独特、营养均衡、感官品质较佳。

关键词：羊肉饼;玉米淀粉;芝士;胡萝卜;食用品质;主成分分析法

Abstract：
For reduced juice loss of mutton patties during cooking， the formulation of mutton patties with corn starch， carrot and cheese as auxiliary materials was optimized using one-factor-at-a-time method and Box-Behnken design response surface methodology through principal component analysis. We evaluated the eating quality and water-holding capacity of mutton patties by pan-frying loss， water loss， shearing force， color difference and sensory evaluation. The results showed that the addition of corn starch， carrot and cheese could improve the water retention capacity and sensory quality of mutton patties. The mutton patties with 7% corn starch， 13.5% cheese and 9% carrot （relative to the mass of mutton） had a unique flavor， well-balanced nutritional composition and good sensory quality.

Keywords：
mutton patties; corn starch; cheese; carrot; eating quality; principal component analysis

隨着现代消费者对精简生活需求的提高，方便食品应需而生，调理肉饼以其独特的风味和便捷性深受消费者喜爱。目前，国内外对于调理肉饼研发有较多报道，大部分为配方及工艺优化[1-2]。在提高调理肉饼保水性研究领域，已有研究表明，添加复合磷酸盐、谷氨酰胺转氨酶和大豆分离蛋白等均有较好的作用[3-6]。但是上述研究仅关注调理肉饼食用品质或保水性，没有从综合品质指标上进行全面考量。在调理肉饼制作过程中，肉块经斩拌形成肉糜，肉糜中的蛋白质、脂肪与水分子构成乳化体系，脂肪微粒在加热条件下形成脂肪颗粒，改变了凝胶网状结构，导致水分流失[7]。为有效提高调理肉饼的营养品质，避免制作过程中的汁液流失，有必要从综合品质角度对调理羊肉饼的保水性及食用品质进行考量。

芝士是凝固的酪蛋白经过发酵熟化而得到的乳制品[8]，其蛋白质及钙含量较高，易被人体吸收[9]。芝士中的酪蛋白是具有双亲性的天然蛋白质，可以通过疏水作用在油滴表面形成一层黏弹性界面膜[10]，与此同时，酪蛋白之间通过疏水作用和静电斥力达到局部平衡状态，从而稳定水包油型乳化体系，减少水分流失。因此添加芝士不仅可以增加调理肉饼的营养价值，且可以作为保水剂应用于肉制品中。羊肉与胡萝卜是黄金搭档，胡萝卜中含有大量β-胡萝卜素，可转化为VA。选用芝士与淀粉形成共聚物，填充凝胶网状结构，不仅提高了调理肉饼的食用品质且可以改善其保水性。

本研究以羊肉、胡萝卜、芝士作为基础原料，添加适量玉米淀粉提高肉饼保水性和成型性，同时添加其他配料，研制风味独特、营养价值高的胡萝卜芝士羊肉饼，考察玉米淀粉、胡萝卜、芝士添加量对肉饼保水性及食用品质的综合影响，优化配方，以期为肉制品的开发和创新提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜羊肉、鸡蛋、胡萝卜、葵花油、食盐、料酒、醋、鸡精、白胡椒粉、生姜粉、香油、玉米淀粉、白糖、花椒、辣椒、葱、姜 太谷县家家利超市;多美鲜欧洲淡味芝士（蛋白质含量30%、脂肪含量18%）

上海高夫食品有限公司。

1.2 仪器与设备

MM12绞肉机 广东省韶光市新通力食品机械有限公司;LC406立式冷藏柜陈列柜 江苏阪神电器股份有限公司;MC-JCN30D1电饼铛 广东美的生活电器制造有限公司;MC电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;MODEL2000D剪切仪 美国G-R公司;CM-5

色差仪 苏州科晟泰机械设备有限公司;LD5-28低速离心机 北京雷勃尔医疗器械有限公司;ACS-30电子计价秤 浙江省永康市华鹰衡器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 羊肉馅的腌制及胡萝卜芝士羊肉饼的制作

新鲜羊肉冲洗干净，沥干水分，剃去筋膜，切成长、宽、厚约5 cm×3 cm×3 cm的羊肉条，于绞肉机中绞碎后放入容器中备用。以羊肉质量为基准，向羊肉糜中加入1%食盐、4%料酒、0.8%醋、16%花椒水，4 ℃低温腌制30 min。

胡萝卜清洗、去皮、切丁备用，芝士绞碎备用。将腌制好的羊肉馅取出，以肉馅质量为基准，加入0.2%鸡精、0.4%白胡椒粉、5.2%白糖、适量玉米淀粉、芝士和胡萝卜，搅拌均匀。将肉馅用模具制成肉饼，每个肉饼质量（50±5） g。将少量植物油倒入电饼铛中，按动煎制按钮预热底盘，预热温度达220 ℃时放入肉饼，煎制至中心温度达到80 ℃即為成品。

1.3.2 实验设计

1.3.2.1 单因素试验设计

以羊肉质量为基准，分别设置玉米淀粉添加量0%、3%、6%、9%、12%，芝士添加量0%、6%、9%、12%、15%，胡萝卜添加量0%、6%、11%、16%、21%，测定羊肉饼剪切力、煎制损失率、失水率及色差。

1.3.2.2 响应面试验设计

在单因素试验的基础上进行响应面试验。以玉米淀粉添加量（A）、芝士添加量（B）、胡萝卜添加量（C）3 个因子为自变量，以感官评分、煎制损失率、剪切力与失水率为指标。响应面试验因素水平如表1所示。

响应面试验中，对胡萝卜芝士羊肉饼的各项指标进行主成分分析。基于原始数据的特征值、方差贡献率与累计方差贡献率，提取累计贡献率大于85%的主成分，计算胡萝卜芝士羊肉饼的综合评分。

为消除各指标不同量纲所产生的影响，对各指标的原始数据进行标准化处理。根据原始变量标准化值与因子得分系数计算各主成分评分;以各主成分的相对贡献率为权重，各主成分与相应权重之间进行线性加权求和，计算综合评分[11]。综合评分按式（1）～（4）计算。式中：F1为主成分1评分;F2为主成分2评分;F3为主成分3评分;F为综合评分;X1为感官评分;X2为煎制损失率;X3为剪切力;X4为失水率。

对综合评分进行最小-最大规范化处理。规范化综合评分按式（5）计算。

（5）式中：F为综合评分;Fmin为综合评分最小值;Fmax为综合评分最大值。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 剪切力测定

利用剪切仪测定剪切力。用取样器在羊肉饼较为厚实的部位取2.0～2.5 cm厚的肉柱，利用剪切仪沿着垂直取样器取样的方向剪切肉柱。

1.3.3.2 煎制损失测定

参考余小领等[12]的方法。煎制前称羊肉饼质量，煎制后冷却至室温，用滤纸吸干水分后称质量，煎制损失率按式（6）计算。

（6）式中：m1为煎制前羊肉饼质量/g;m2为煎制后用滤纸吸干水分后羊肉饼质量/g。

1.3.3.3 持水性测定

失水率可以作为持水性的标志，失水率越大，持水性越小。精确称取2 g（精确到0.000 1 g）煎制好的羊肉饼，用干燥的滤纸包裹，放入10 mL离心管中，在2 000×g条件下离心15 min，去掉滤纸称质量。失水率按式（7）计算。

（7）式中：m1为煎制好的羊肉饼质量/g;m2为离心后羊肉饼质量/g。

1.3.3.4 色差测定

表色系统能全面、客观反应样品的色泽和色差。取煎制好的羊肉饼内部肉样，填充于比色皿内压实，保证测定表面无气泡。用色差仪测定样品的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。

1.3.3.5 感官评价

由8 名经过培训的专业人员组成感官评价小组进行评价，其中4 名女性、4 名男性。采用盲评计分的方式及排序法对羊肉饼进行评价[13]，具体评分标准见表2。分别从色泽、风味、口感、组织状态4 个方面进行感官评价，色泽、风味满分为20 分，口感、组织状态满分为30 分，总分为100 分。

1.4 数据处理

实验均重复3 次，结果用平均值±标准差表示。采用Statistix 8.1软件包（St Paul，MN）进行单因素方差分析、差异显著性检验，采用SigmaPlot 10.0绘图软件作图;采用SPSS 22软件进行主成分分析并用Design-Expert 8.0.6响应面软件作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 玉米淀粉添加量对羊肉饼品质的影响

小写字母不同，表示不同组间煎制损失率差异显著（P<0.05）;大写字母不同，表示不同组间失水率差异显著（P<0.05）。图2～3同。

由图1可知，玉米淀粉的添加可以降低羊肉饼的煎制损失率和失水率。玉米淀粉添加量为0%～6%时，羊肉饼煎制损失率和失水率均显著降低（P<0.05）;玉米淀粉添加量为6%～12%时，羊肉饼煎制损失率和失水率变化均不显著;玉米淀粉添加量增加到12%时，羊肉饼煎制损失率和失水率最小，分别为7.77%和10.47%。玉米淀粉可以较好地保持羊肉饼持水性，这一方面可能是由于羊肉糜与玉米淀粉形成凝胶网络结构过程中[14]，肉中的蛋白质受低热变性、解螺旋，温度继续升高到玉米淀粉糊化温度，玉米淀粉吸水膨胀[15]，填补羊肉中蛋白交联的空隙，通过物理作用截留水分子，使结构更为紧密;另一方面，体系中的碱性物质改变了肌肉纤维空间结构[16]，使更多水分渗入羊肉中，从而减少了水分流失。Verma等[17]发现，随着甘薯淀粉添加量的增加，低脂肉饼内聚性增强，煎制损失率减小，乳状液稳定性也优于空白对照组。王丽丽等[18]研究也证实小麦淀粉、马铃薯淀粉及木薯淀粉能够显著提高鱼糜的持水性。

由表3可知，不添加玉米淀粉时羊肉饼剪切力最大，添加玉米淀粉可使剪切力显著降低（P<0.05），玉米淀粉添加量为9%时羊肉饼剪切力最小，嫩度较佳。这是由于羊肉饼在煎制过程中水分迅速蒸发，肉质变硬，剪切力较大;加入玉米淀粉后，煎制过程中玉米淀粉发生糊化反应[19-20]，减少水分流失，提高羊肉饼嫩度，剪切力显著下降。康壮丽等[21]的研究也得到相同结果。随着玉米淀粉添加量的增加，羊肉饼a*、b*均呈上升趋势。Alvarenga等[22]研究发现，L*越小，肉表面水分反射光越少，色泽越易使人接受。玉米淀粉添加量为9%时，羊肉饼L*最小，a*较大，羊肉饼色泽红润，易于接受。

综合分析可得，玉米淀粉添加量6%～9%时，羊肉饼煎制损失率、失水率较小，色泽易于接受。

2.1.2 芝士添加量对羊肉饼品质的影响

由图2可知，芝士添加量为0%～9%时，羊肉饼煎制损失率和失水率无显著变化，芝士添加量为9%～15%时，羊肉饼煎制损失率和失水率显著下降（P<0.05），持水性能提高。这是由于芝士中含有较多脂肪及蛋白质，羊肉饼中芝士添加量达到一定比例时，在加热条件下，羊肉中的肌原纤维蛋白分子结构充分暴露[23]，与芝士中的蛋白质、脂肪相结合，同时将水分子包裹其中，乳化稳定性提高，凝胶网络结构紧密，煎制损失率及失水率显著下降[24]。

由表4可知，随着芝士添加量的增加，羊肉饼剪切力显著下降（P<0.05）。这是由于芝士的添加提高了羊肉饼的保水性，使羊肉饼更具有弹性[25]。曲笑飞[26]对芝心牛肉饼的研究中同样发现，随着芝士添加量的增加，牛肉饼剪切力呈下降趋势。随着芝士添加量的增加，羊肉饼L*、b*发生显著变化（P<0.05），a*变化不显著。芝士添加量为15%时，羊肉饼L*最低，整体色泽鲜亮。

综合分析可得，芝士添加量为9%～15%时，胡萝卜芝士羊肉饼的煎制损失率与失水率较小，弹性适中，色泽红润。

2.1.3 胡萝卜添加量对羊肉饼品质的影响

由图3可知，随着胡萝卜添加量的增加，羊肉饼煎制损失率呈现先下降后上升的趋势，胡萝卜添加量为16%时煎制损失率最小，为21.77%，胡萝卜添加量为21%时煎制损失率略微上升可能是由于交联作用达到过饱和。不同胡萝卜添加量羊肉饼的失水率大小顺序为：21%>16%>0%>11%>6%。胡萝卜添加量为6%时，羊肉饼失水率最低，胡萝卜添加量为6%～21%时，水分流失逐渐增多，这是由于胡萝卜含水量高达86%，在加热过程中容易失水的緣故。

由表5可知，随着胡萝卜添加量的增加，羊肉饼剪切力显著下降（P<0.05），胡萝卜添加量为21%时羊肉饼的剪切力显著小于胡萝卜添加量为6%时（P<0.05），原因可能是胡萝卜中的β-胡萝卜素与芝士中的钙离子发生交联作用[27-29]，一方面降低了膳食纤维的吸水力，另一方面减小了油相与水相之间的密度差，界面张力降低，稳定性升高，羊肉饼煎制损失率减少，嫩度增加，剪切力显著降低（P<0.05）。胡萝卜添加量主要影响羊肉饼的色泽与组织状态。当胡萝卜添加量为11%时，羊肉饼L*为54.11，a*为5.27，b*为17.05，此时羊肉饼结构较为紧致，弹性适中，色泽偏向鲜嫩的粉红色，可引起食欲。胡萝卜添加量较少时，羊肉饼的胡萝卜风味不明显，胡萝卜添加量较多时，羊肉饼松散不成形，口感较差。

综合分析可知，当胡萝卜添加量为11%～16%时，羊肉饼失水率较低，煎制损失率较低，嫩度适中，色泽诱人。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验结果

采用Design-Expert 8.0.6软件设计3因素3水平共17 组试验，17 组试验中有5 组为中心点重复试验，用以估算试验误差。响应面试验设计与结果如表6所示。

采用SPSS 22.0软件对表6胡萝卜芝士羊肉饼的各指标进行主成分分析。由表7可知，主成分1、主成分2、主成分3的累计贡献率达到92.387%，符合主成分累计贡献率大于85%的原则[18]，说明3 个主成分可以反映原始数据的大部分信息。由表8可知，决定第1主成分的指标主要是感官评分和剪切力，决定第2主成分的指标为失水率，决定第3主成分的指标是煎制损失率。

将计算所得的综合评分进行最小-最大规范化处理后，得到规范化综合评分，以规范化综合评分为响应值进行响应面分析，计算结果如表9所示。

2.2.3 响应面试验结果分析

运用Design-Expert 8.0.6软件对表6与表9数据进行多元回归拟合，并手动优化模型，得到回归方程如下：规范化综合评分=0.88+0.11A+0.27B-0.05C+0.11AB-0.15AC+0.04BC-0.30A2-0.28B2-0.11C2。

对模型进行显著性检验，由表10可知，响应面模型P<0.01，拟合检验显著，失拟检验P=0.812 2，不显著。回归方程的总决定系数R2=0.972 0，调整决定系数R2Adj=0.936 0，说明试验模型与实际试验拟合度较好，所选用的二次多项模型有效，可以使用该回归方程预测试验结果。因素A、B对羊肉饼的规范化综合评分影响极显著（P<0.01），C影响不显著。在响应面预测试验中，因素A、B、C的F值分别为13.844 93、83.387 13、3.222 65，表明3 个主要因素对羊肉饼规范化综合评分的贡献率为B>A>C，即芝士添加量>玉米淀粉添加量>胡萝卜添加量。

2.2.4 玉米淀粉、芝士与胡萝卜添加量交互作用分析

因素的交互作用可以由响应曲面坡度变化反映。响应面的坡度与等高线的形状可反映因素交互作用的强弱。响应面陡峭、等高线趋近于椭圆则表示两因素间交互作用显著。

2.2.5 验证实验

运用Design-Expert 8.0.6软件对回归方程进行计算，将玉米淀粉添加量、芝士添加量和胡萝卜添加量的取值范围分别设定为3%～9%、9%～15%、6%～16%，并将目标值设定为最大值，获得的最优组合为玉米淀粉添加量7.11%、芝士添加量13.59%、胡萝卜添加量9.10%，按此最优组合制得的羊肉饼规范化综合评分为0.977 分。根据实际条件将最优组合修正为玉米淀粉添加量7%、芝士添加量13.5%、胡萝卜添加量9%，在此条件下制得的羊肉饼规范化综合评分为0.913 分，与预测值相近。这说明回归模型准确，利用响应面结合主成分分析法优化胡萝卜芝士羊肉饼加工工艺的评价方法准确可行。

3 结 论

以煎制损失率、剪切力、失水率、色差和感官评分为指标，通过单因素试验与响应面试验，结合主成分分析法对胡萝卜芝士羊肉饼配方进行优化。最终确定胡萝卜芝士羊肉饼的最佳配方为玉米淀粉添加量7%、芝士添加量13.5%、胡萝卜添加量9%。利用最佳配方生产的胡萝卜芝士羊肉饼不仅保水性较好，而且口感细腻、肉质鲜嫩、有嚼劲、富有羊肉独特风味，还通过添加胡萝卜和芝士强化了调理羊肉饼的营养。本研究结果为羊肉制品的开发提供了新思路和数据支持。

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