响应面试验优化兔肉滚揉腌制工艺

王兆明，贺稚非，2，余 力，黄 瀚，王 珊，徐明悦，李洪军，2，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400716）

响应面试验优化兔肉滚揉腌制工艺

王兆明1，贺稚非1，2，余 力1，黄 瀚1，王 珊1，徐明悦1，李洪军1，2，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400716；2.重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400716）

在单因素试验基础上，研究滚揉里程、液肉百分比、复合磷酸盐添加量对腌制液吸收百分比和出品率的影响。通过Box-Behnken试验设计和响应面分析法确定兔肉真空滚揉腌制的最佳工艺。结果表明：兔肉最佳滚揉腌制工艺为滚揉里程351 m、液肉百分比38%、复合磷酸盐添加量0.37%，在此条件下得到腌制液吸收百分比为31.97%，出品率为98.83%。

兔肉；滚揉腌制；Box-Behnken设计；响应面法

我国是世界兔肉生产大国，据联合国粮食及农业组织统计［1］，2012年世界兔肉产量为183.3万 t，我国兔肉产量为73.5万 t，约占世界兔肉总产量的40.10%。兔肉不仅营养价值高，有“三高三低”的特点，而且保健性能好，《本草纲目》中记载：“兔肉性寒味甘，具有补中益气，止渴健脾，凉血解热，利大肠之功效”［2］；兔肉中含有大量的多不饱和脂肪酸、共轭亚油酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、VE和硒等物质，可以为人体提供具有生物活性的化合物，能够降低n-3/n-6脂肪酸比例，对控制心血管病及其他慢性疾病有重要的作用［3］；Hermida等［4］研究发现高钾、低钠的特点使兔肉特别适用于高血压病人的饮食。伊拉兔又被称为伊拉配套系肉兔，是2000年从法国引进并推广的杂交品种，具有生长周期短和出肉率高等特点。目前，我国对伊拉兔的研究主要集中在脂肪酸、蛋白质、糖原以及风味物质上［5-10］，对伊拉兔加工工艺的研究较少。

滚揉腌制是将肉块置于滚揉机滚筒中，肉块因滚筒旋转而受到一定形式的机械力作用，从而达到改善肉品质构、提高嫩度的目的［11］。如若在滚揉过程中辅以真空条件，则成为真空滚揉腌制。在真空滚揉腌制过程中，负压显著提高负重，肌纤维内外的压力差促使肌纤维结构趋于松弛，再辅以翻滚、碰撞和跌落等机械运动，肉块与肉块、肉块与机械之间产生挤压、摩擦和冲击等物理性作用力，致使肌纤维强度被削弱甚至发生断裂，肌纤维之间间隙增大、结合力减小，肌原纤维小片化程度增加，嫩度增加，质构改善。目前我国关于真空滚揉腌制的研究较多［12-16］，但针对兔肉的研究却鲜有报道。响应面法是数学方法和统计方法的结合产物，用来对响应值受多个变量影响的问题进行建模和分析，其最终目的是优化该响应值［17］。本实验以伊拉兔为研究对象，通过Box-Behnken设计和响应面法优化兔肉滚揉腌制工艺，获得兔肉的最佳滚揉腌制工艺，以期为兔肉的工业化生产提供指导。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

兔（伊拉配套系商品代） 重庆市高校草食动物工程研究中心种兔场。采用70 日龄的伊拉兔50 只，按常规方法击晕宰杀去皮后，分割后冷冻处理，备用。

1.2仪器与设备

BVRJ-30真空滚揉机 嘉兴艾博实业有限公司；电子分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司；HH-6富华数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1材料处理

兔肉经4 ℃解冻，解冻完成后切成大小均一的块状，带骨滚揉。滚揉机参数设置为转速8 r/min，真空度0.02 MPa。腌制液由食用盐和复合磷酸盐配制，其中食用盐占肉质量2.5%。采用间歇式滚揉，滚揉20 min，休息10 min。

1.3.2腌制液吸收百分比测定［18］

滚揉结束后，将肉块放在不锈钢筛网上静置沥水5 min，准确称质量并记录。腌制液吸收百分比计算如式（1）所示：

1.3.3出品率测定［19］

水分沥干后，密封在蒸煮袋中，于80 ℃水浴中加热至肉块中心温度75 ℃，保持20 min后将熟肉块置于4 ℃冷库中放置12 h，用滤纸吸干表面水分，准确称质量并记录，出品率计算如式（2）所示：

1.3.4单因素试验设计

研究不同滚揉里程（100、200、300、400、500 m）、液肉百分比（15%、25%、35%、45%、55%）和复合磷酸盐添加量（占肉质量百分比0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%）对滚揉效果的影响，每次实验重复3次，每个指标重复测定4 次。

1.3.5响应面试验设计

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

在单因素试验的基础上选取滚揉里程、液肉百分比、复合磷酸盐添加量作为试验因素，以腌制液吸收百分比和出品率为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理采用三因素三水平的响应面分析法设计响应面试验，对兔肉滚揉腌制工艺进行优化。共17 个试验，试验因素和水平见表1。

1.4数据处理

用Orign 8.1作图，数据处理及分析利用Design-Expert 8.0.6软件中的多元线性回归分析程序，拟合二阶多项式方程，按式（3）计算：

式中：Y为预测值；a为常数项；b为线性系数；c为二次项系数；d为交互作用项系数。

将获得的二阶多项式方程转化为响应面，进一步分析试验因素及水平对响应值的影响。

2　结果与分析

2.1单因素试验结果

图1　滚揉里程对腌制液吸收百分比和出品率的影响Fig.1 Effect of tumbling distance on marinade absorption percentage and fi nal product yield

2.1.1滚揉里程对腌制液吸收百分比和出品率的影响由图1可知，随着滚揉里程的延长，兔肉腌制液吸收百分先增大后趋于平缓，出品率先增大后减小。在滚揉里程为100～300 m范围内，腌制液吸收百分比和出品率均显著增大，而在滚揉里程为300～500 m范围内，腌制液吸收百分比变化不显著，出品率显著减小。兔肉在滚揉过程中，负压产生负重，再辅以机械作用，肌纤维之间间隙增大，肌肉组织趋于松散，腌制液渗透速率较快，但随着滚揉里程的延长，肉块内外压力差逐渐变小，腌制液吸收百分比逐渐趋于平缓。在滚揉过程中，盐溶性蛋白向肉的表面富集，肉表面阻止水分向外扩散的能力得到提高，提高肉的出品率［20］，但滚揉过度，兔肉表层肌肉部分破损，肌肉表面凝胶化，导致出品率的下降［21］。因此选择滚揉里程200、300、400 m作为响应面试验的较优水平。

2.1.2液肉百分比对腌制液吸收百分比和出品率的影响由图2可知，随着液肉百分比的增大，兔肉腌制液吸收百分比不断增大，出品率先增大后减小。在液肉百分比为15%～35%范围内，腌制液吸收百分比和出品率均显著增大；而在液肉百分比35%～55%范围内，腌制液吸收百分比增大趋势不显著，出品率显著下降。液肉百分比增大，腌制液与肉的接触面积增大，使腌制液吸收百分比不断增大，但多余的水分主要以自由水的形式在肌纤维之间的空隙中存在，外界环境剧烈变化时，这部分水容易渗出，导致出品率下降［22］。因此选择液肉百分比25%、35%、45%作为响应面试验的较优水平。

图2　液肉百分比对腌制液吸收百分比和出品率的影响Fig.2 Effect of marinade/meat ratio on marinade absorption percentage and fi nal product yield

2.1.3复合磷酸盐添加量对腌制液吸收百分比和出品率的影响

图3　复合磷酸盐添加量对腌制液吸收百分比和出品率的影响Fig.3 Effect of compound phosphate/meat ratio on marinade absorption percentage and fi nal product yield

由图3可知，随着复合磷酸盐添加量增大，腌制液吸收百分比和出品率均呈现出先增大后平缓的趋势。腌制液吸收百分比在复合磷酸盐添加量为0.1%～0.2%范围内显著增大，在0.2%～0.5%范围内变化不显著；出品率在0.1%～0.3%范围内显著增大，在0.3%～0.5%范围内变化不显著。复合磷酸盐能改变肌原纤维蛋白的热诱导凝胶流变特性，提高盐溶蛋白质热诱导凝胶保持水分和脂肪的能力，减少营养成分的损失，从而影响肉制品保水性、出品率［23］。GB 2760—2011《食品添加剂使用标准》中规定肉制品中复合磷酸盐添加量不得超过5 g/kg［24］。因此选择液复合磷酸盐添加量0.2%、0.3%、0.4%作为响应面试验的较优水平。

2.2响应面法优化兔肉滚揉腌制工艺参数

2.2.1回归方程的建立与方差分析

表2　Box-Behnken试验设计表及结果Table 2 The design and results of Box-Behnken experiments

根据表2的试验数据，对自变量进行回归分析，由Design Expert 8.0.6拟合出腌制液吸收百分比和出品率的二次多项式回归方程，分别为：Y1=29.24+2.68A+5.22B+ 0.22C+1.93AB+0.12AC-0.54BC-0.59A2-1.30B2+ 0.30C2（R2=0.999 0）；Y2=100.32+0.83A-1.15B+ 0.60C-0.023AB+1.66AC-0.64BC-3.92A2-2.99B2-1.15C2（R2=0.954 6）。

表3　腌制液吸收百分比回归模型方差分析Table 3 Analysis of variance of the regression equation for marinade absorption percentage

由表3方差分析结果可知，方程中因素A、B、AB、BC、A2、B2对腌制液吸收百分比影响极显著（P＜0.01），因素C、C2影响显著（P＜0.05），因素AC影响不显著（P＞0.05）。根据二次多项回归方程一次项系数的大小，可以判断出各因素对腌制液吸收百分比影响的大小依次是滚揉里程、液肉百分比、复合磷酸盐添加量，说明滚揉里程对腌制液吸收百分比的影响最显著。以腌制液吸收百分比为响应值时，模型P值远小于0.01，表明二次项该方程模型极显著。同时该模型失拟性在0.05水平上不显著（P=0.389 9＞0.05），表示试验结果和数学模型拟合良好［25］，即模型选择合适，可用该模型推测试验结果。该回归方程的相关系数R2=0.999 0，说明腌制液吸收百分比的变化有99.90%来源于所选变量。同理，由表4可得以出品率为响应值时，模型也选择合适。

表4　出品率回归模型方差分析Table 4 Analysisof variance of the regression equation for fi nal product yield ield

2.2.2 响应面结果分析

响应面图是响应值在各试验因素交互作用下得到的结果构成的一个三维空间曲面［25］。图4a、4c响应面坡度较陡，说明滚揉里程和液肉百分比、液肉百分比和复合磷酸盐添加量的交互作用对腌制液吸收百分比影响显著，滚揉里程在200～400 m范围内，液肉百分比在25%～45%范围内，响应值随滚揉里程和液肉百分比的增大而增大，液肉百分比在25%～45%范围内，复合磷酸盐添加量在0.2%～0.4%范围内，响应值随液肉百分比和复合磷酸盐添加量增大而增大。图4b响应面较平，坡度较小，表明滚揉里程和复合磷酸盐添加量对腌制液吸收百分比影响不显著，与表3得到的方差分析结果一致。

图4　各两因素交互作用对腌制液吸收百分比影响的响应面图Fig.4 Response surface plots showing the interactive effects of factors on marinade absorption percentage

图5 各两因素交互作用对出品率影响的响应面图Fig.5 Response surface of the interactive effect of factors on fi nal product yield

图5b响应面坡度较陡，说明滚揉里程和复合磷酸盐添加量的交互作用对出品率影响显著，出品率随滚揉里程的增大先增大后减小，随复合磷酸盐添加量的增大而增大。图5a、5c响应面较平，坡度较小，说明滚揉里程和液肉百分比、液肉百分比和复合磷酸盐添加量的交互作用对出品率影响不显著，与表4方差分析结果一致。

2.2.3工艺优化与验证实验

通过Design-Expert 8.0.6数据分析软件优化，可得兔肉最佳滚揉腌制工艺参数为滚揉里程350.94 m、液肉百分比38.32%、复合磷酸盐添加量0.37%，在此最佳工艺条件下，腌制液吸收百分比理论值为32.58%，出品率理论值为99.32%。考虑到可操作性，将最优滚揉腌制条件修正为滚揉里程351 m、液肉百分比38%、复合磷酸盐添加量0.37%。用此条件进行验证实验，得到腌制液吸收百分比为31.97%，出品率为98.83%，与响应面理论预测值接近，说明通过响应面优化后得出的方程具有一定的实践指导意义，模型能够较好地预测兔肉在滚揉腌制后腌制液吸收百分比和出品率的变化情况。

3　结 论

通过单因素试验和Box-Behnken设计以及响应面分析对兔肉滚揉腌制工艺进行优化，得到较优工艺条件为滚揉里程351 m、液肉百分比38%、复合磷酸盐添加量0.37%，在此工艺条件下得到腌制液吸收百分比为31.97%，出品率为98.83%，并得到腌制液吸收百分比、出品率与滚揉腌制各因素变量的二次方程模型，该模型回归极显著，对试验拟合较好。

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Applying Response Surface Methodology to Optimize Tumbling Process of Rabbit Meat

WANG Zhaoming1， HE Zhifei1，2， YU Li1， HUANG Han1， WANG Shan1， XU Mingyue1， LI Hongjun1，2，*
（1. College of Food Science， Southwest University， Chongqing 400716， China；2. Chongqing Special Food Engineering and Technology Research Center， Chongqing 400716， China）

In order to optimize the vacuum tumbling process of rabbit meat， the effects of tumbling distance， marinade/ meat ratio and compound phosphate/meat ratio on marinade absorption rate and fi nal product yield were researched by the combined use of single factor experiments and response surface methodology based on Box-Behnken design. The results showed that the optimal tumbling process was obtained at tumbling distance of 351 m， marinade/meat ratio of 38%， and compound phosphate/meat ratio of 0.37%. Under these conditions， marinade absorption percentage was 31.97% and fi nal product yield was 98.83%.

rabbit meat； tumbling； Box-Behnken design； response surface methodology

TS251.54

A

1002-6630（2015）18-0053-05

10.7506/spkx1002-6630-201518009

2015-01-26

国家兔产业技术体系肉加工与综合利用项目（CARS-44-D-1）；公益性行业（农业）科研专项（201303144）

王兆明（1990—），男，硕士研究生，研究方向为肉类科学与酶工程。E-mail：706947252@qq.com

李洪军（1961—），男，教授，博士，研究方向为肉类科学与酶工程。E-mail：983362225@qq.com