超声波协同氯化钙嫩化鸭肉工艺的研究

姜英杰，马 敏，孙芝杨

（江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安 223003）

0 引言

嫩度是评价肉品品质的重要指标，是决定消费者评判肉质优劣及影响消费的重要因素[1]。如何提高肉的嫩度已经成为肉制品加工的关键技术和共性问题。超声波是频率高于20 kHz的机械波[2]，近年来超声波已被广泛应用于食品及相关领域，如提取、干燥、灭菌、清洗、嫩化等[3-7]。采取超声波协同CaCl2处理鸭肉，以剪切力值为鸭肉嫩度的考查指标，来优化鸭肉的嫩化工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸭肉，江苏老侯珍禽食品有限公司提供，将刚屠宰的鸭胸肉切成3 cm×2 cm×2 cm的肉块；无水氯化钙，东嘉颖化工科技有限公司提供。

1.2 设备及工艺

WKS900B/3S型三频超声波处理机，江苏江大五棵松生物科技有限公司产品；TA plus型物性分析仪，英国LLOAD公司产品。

1.2.1 工艺流程

鸭肉→修整→CaCl2腌制→超声波处理→测定剪切力。

1.2.2 操作要点

称取一定量的CaCl2，先溶解于水中，配制成一定浓度的CaCl2溶液，然后对修整好的鸭肉进行注射，注射量为每个肉块注射10 mL，注射后将鸭肉块浸没在CaCl2溶液的液面以下。浸没好后的鸭肉块立即进行超声处理，同时进行计时。

1.3 剪切力测定方法

超声处理后的鸭肉用TA.plus型物性分析仪进行测定，采用复合剪切探头（FG/SBS）测试，探头移动速度30 mm/min，在样品中下行距离为20 mm，取最大应力值为剪切力（N）。重复6次，取平均值。

1.4 试验方法

1.4.1 单因素试验

分别以不同的超声频率、超声功率、超声处理时间、超声处理温度、CaCl2浓度为单因素进行试验，考查各单因素对鸭肉剪切力值的影响。因为设备的超声频率只有22，28，40 kHz 3个频率，所以超声频率只选择22，28，40 kHz 3个频率进行单因素试验；超声功率分别选取180，210， 240，270，300 W 5个水平；超声处理时间分别选取10，20，30，40，50 min 5个水平，超声处理温度分别选取10，20， 30，40，50℃ 5个水平，CaCl2浓度分别选取 50， 100，150，200，250 mmol/L 5个水平，分别进行单因素试验。

1.4.2 正交试验

根据单因素试验的结果，以超声频率、超声处理时间、超声处理温度、CaCl2浓度为考查因素，各选取3个水平，进行L9（34）正交试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 超声频率对鸭肉剪切力的影响

超声频率对鸭肉剪切力的影响见图1。

图1 超声频率对鸭肉剪切力的影响

由图1可以看出，经过22，28，40 kHz 3个频率处理过的鸭肉剪切力值显著低于对照组（p＜0.05），这说明超声处理可降低鸭肉的剪切力，其原因可能是超声处理可以破坏肌纤维的微结构，使肌原纤维断裂，从而提高肉的嫩度，故剪切力值降低。随着超声波频率的变化，鸭肉的剪切力在各组间存在显著差异（p＜0.05），说明不同频率的超声处理对鸭肉的剪切力影响不同。

2.1.2 超声功率对鸭肉剪切力的影响

超声功率对鸭肉剪切力的影响见图2。

由图2可以看出，设定超声频率为28 kHz，超声功率在180～300 W时，鸭肉的剪切力没有显著变化（p＞0.05），这与赵立[8]、Kang Dacheng[9]等人的研究结果基本一致。结合图1的结论可以得出，超声波对肌肉结构的破坏作用，主要受超声频率影响，而受超声功率的影响较小，故进行正交试验时不考查超声功率对鸭肉剪切力的影响。

图2 超声功率对鸭肉剪切力的影响

2.1.3 超声处理时间对鸭肉剪切力的影响

超声处理时间对鸭肉剪切力的影响见图3。

图3 超声处理时间对鸭肉剪切力的影响

由图3可以看出，用28 kHz的超声处理鸭肉后，鸭肉的剪切力呈逐渐下降趋势，当超声处理30 min后鸭肉的剪切力值为29.685 N，再延长超声处理时间，鸭肉的剪切力基本保持不变。而赵立等人[8]的研究结果是，超声波嫩化鸭肉20 min，鸭肉的剪切力达到最小，这可能是由于鸭肉原料的不同造成的，试验采用的是未经冷冻的散养鸭肉，散养的鸭肉肌纤维更粗糙，再加上鸭肉未经冷冻与解冻，所以嫩化鸭肉所需的时间更长。根据图3的试验结果，选取超声处理时间25，30，35 min进行正交试验。

2.1.4 超声处理温度对鸭肉剪切力的影响

超声处理温度对鸭肉剪切力的影响见图4。

图4 超声处理温度对鸭肉剪切力的影响

由图4可以看出，20℃以下时，鸭肉的剪切力先随着超声处理温度的升高而降低，40℃以上，鸭肉的剪切力随着超声处理温度的升高而升高；超声处理温度在20～40℃时，鸭肉的剪切力值最小。其原因可能在于CaCl2的影响，当超声处理温度低于20℃时，CaCl2对鸭肉的嫩化效果随着温度的升高而升高；而当超声处理温度达到50℃时，加上超声波的热效应能够导致肌肉表面15～30℃的温度升高[10]，导致肌肉表面产生部分蒸煮或收缩[11]，不利于CaCl2的渗透和钙离子的释放，进而影响了鸭肉的嫩化。考虑到生产实际，选取超声处理温度20～30℃进行正交试验。

2.1.5 CaCl2浓度对鸭肉剪切力的影响

CaCl2浓度对鸭肉剪切力的影响见图5。

图5 CaCl2浓度对鸭肉剪切力的影响

由图5可以看出，鸭肉的剪切力随着CaCl2浓度的增加而逐渐降低，当CaCl2浓度超过200 mmol/L时，鸭肉的剪切力变化很小。说明钙离子浓度达到200 mmol/L时，对鸭肉的嫩化作用基本达到最大，继续增加钙离子浓度对鸭肉的嫩度没有进一步的影响。同时，当钙离子浓度超过250 mmol/L时，成品的氯化钙味道重，会产生不愉悦的口感，故选择180，200，220 mmol/L 3个水平进行正交试验。

2.2 正交试验

根据单因素试验结果，采用L9（34）正交试验。

正交因素水平见表1，正交试验结果见表2。

表1 正交因素水平设计

表2 正交试验结果

从表2的试验结果中可以看出，超声处理鸭肉的最佳工艺为A2B3C3D3，即超声频率28 kHz，超声处理时间35 min，超声处理温度30℃，CaCl2浓度220 mmol/L，在此工艺条件下处理的鸭肉剪切力最低，鸭肉嫩化效果最好。在此工艺条件下进行鸭肉的嫩化试验，得到剪切力为28.458 N。从极差分析可知 RD＞RA＞RC＞RB，说明 CaCl2浓度和超声波频率对剪切力的影响较大。

3 结论

（1）超声波对肌肉结构的破坏作用，主要受超声波频率影响，而受超声波功率影响较小。

（2） 通过试验，确定了超声波协同CaCl2嫩化鸭肉的最佳工艺为超声波频率28kHz，超声处理时间35 min，超声处理温度30℃，CaCl2浓度220 mmol/L，在此工艺条件下嫩化的鸭肉剪切力为28.458 N。