姜汁嫩化鸡肉干研制及其挥发性风味成分分析

卜宁霞，魏超昆，赵宇慧，徐昊，刘敦华

(宁夏大学 农学院，银川 750021)

姜汁嫩化鸡肉干研制及其挥发性风味成分分析

卜宁霞，魏超昆，赵宇慧，徐昊，刘敦华*

(宁夏大学 农学院，银川 750021)

为研究姜汁嫩化鸡肉干的最佳工艺条件，并对其挥发性风味物质进行分析。以鸡胸肉为主要原料，在单因素试验基础上，以剪切力值为指标，采用响应面法分析并优化姜汁嫩化鸡肉干的加工工艺，并采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术对姜汁嫩化鸡肉干中的主要挥发性风味物质进行检测和分析。结果表明：姜汁嫩化鸡肉干的最佳工艺条件为姜汁浓度50%、嫩化腌制时间2.7 h、嫩化腌制温度44 ℃、烘制温度83 ℃。同时，在最佳工艺制备的姜汁嫩化鸡肉干中，检测并分析出烃类、醇类、酮类、醛类、酯类共35种挥发性风味物质。

姜汁鸡肉干；嫩化；响应面；顶空固相微萃取；挥发性风味物质

肉干是我国传统的肉制品，具有悠久的历史，因其营养丰富、风味独特、耐贮存、食用方便而广受消费者的喜爱[1]。目前，不论是国内还是国外，研究较多的肉干大多以牛肉、猪肉为主[2-4]，禽类如鸡肉极少。鸡胸肉是膳食蛋白质的重要来源，富含大量人体必需氨基酸，又含有磷、铁、钙、VB和尼克酸等营养素，是制作肉干的理想原料[5,6]。但传统工艺加工的肉干存在着口感坚韧、硬度大等缺陷。嫩度是肉干的一项关键品质指标[7]，生姜中含有的生姜蛋白酶，是一种新型的植物蛋白酶，对肉类有嫩化作用[8]，作为一种巯基醇蛋白酶，可分解胶原蛋白和肌动球蛋白，可使肌原纤维断裂，从而大幅度提高肉的嫩度[9]。

本研究用生姜汁对鸡胸肉进行嫩化腌制，不但对鸡肉有致嫩作用，而且可以赋予鸡肉干独特的姜汁风味。根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，对姜汁嫩化鸡肉干的加工工艺进行优化，得到外观良好、嫩度适中、风味独特的产品，并采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术对该产品中的主要挥发性风味物质进行检测和分析，为我国鸡肉深加工产业提供了新的理论基础，具有广阔的发展应用前景。

1 材料与方法

1.1 材料

从超市购买健康鸡胸肉、新鲜生姜、食盐。

1.2 仪器与设备

AL204型电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；HH-S型数显恒温水浴锅 常州翔天实验仪表厂；101-3型电热鼓风恒温干燥箱 上海东星建材试验设备有限公司；C-LM3A型数显式肌肉嫩度仪 东北农业大学工程学院；GC-MS-QP2010 型气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；手动SPME进样器、65 μm PDMS/DVB 萃取头 美国Supelco公司；DF-101S型集热式恒温磁力搅拌器 巩义予华仪器有限责任公司。

1.3 工艺流程

原料肉的选择和处理→切坯→生姜汁浸泡→加入配料(1%食盐)→嫩化腌制→烘制→成品。

1.4 试验方法

1.4.1 材料的处理

选用超市购买的健康鸡胸肉，注意去除皮及脂肪，去除血水并洗净，切成4 cm×2 cm×1 cm的肉条待用。

将新鲜生姜洗净、切碎，用4层纱布挤压、过滤而得到的粗姜汁作为试验肉的外源性蛋白质水解酶源。

1.4.2 单因素试验

1.4.2.1 姜汁浓度对鸡肉干嫩度的影响

取6组不同浓度(0%，10%，20%，30%，40%，50%)的粗姜汁30 mL，加入食盐和鸡肉条，在40 ℃下水浴处理2 h，烘干熟制温度90 ℃，用嫩度仪对成品进行测定，测出的剪切力值越小，鸡肉干越嫩。

1.4.2.2 嫩化腌制时间对鸡肉干嫩度的影响

取6组40%的粗姜汁30 mL，加入食盐和鸡肉条，在40 ℃下进行不同时间(1，1.5，2，2.5，3，3.5 h)的水浴处理，烘干熟制温度90 ℃，用嫩度仪对成品进行测定，测出的剪切力值越小，鸡肉干越嫩。

1.4.2.3 嫩化腌制温度对鸡肉干嫩度的影响

取6组40%的粗姜汁30 mL，加入食盐和鸡肉条，在不同温度(30，35，40，45，50，55 ℃)下水浴处理2 h，烘干熟制温度90 ℃，用嫩度仪对成品进行测定，测出的剪切力值越小，鸡肉干越嫩。

1.4.2.4 烘制温度对鸡肉干嫩度的影响

取5组40%的粗姜汁30 mL，加入食盐和鸡肉条，在40 ℃下水浴处理2 h，在不同温度(80，85，90，95，100 ℃)下进行烘干熟制，用嫩度仪对成品进行测定，测出的剪切力值越小，鸡肉干越嫩。

1.4.3 响应面试验设计

综合单因素试验结果，根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理[10]，建立四因素三水平模型，对姜汁鸡肉干的剪切力值进行优化。

1.4.4 挥发性风味物质的提取与检测

1.4.4.1 固相微萃取

将鸡肉干切碎呈肉末状，称取2 g肉样置于20 mL的顶空瓶中，恒温50 ℃。保持30 min，然后将SPME针头插入顶空瓶中进行萃取，萃取时间20 min，萃取后直接进样，进样温度250 ℃，解吸时间5 min。

1.4.4.2 GC条件

根据参考文献[11]参数设置，修改如下：DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.5 μm，Agilent Technologies)，以He为载气，恒定流速为3.7 mL/min，未分流；进样口温度250 ℃，柱初始温度40 ℃，保持2 min，以 15 ℃/min升温到100 ℃，然后以5 ℃/min 升温到 220 ℃，保持10 min，之后以10 ℃/min升温到260 ℃，最后以5 ℃/min升温到280 ℃。

1.4.4.3 MS条件

GC-MS接口温度为250 ℃，质谱库NIST 2011，质谱质量扫描范围20～450 amu。

1.4.5 数据分析

利用SAS 8.1的Anova对数据进行方差分析，显著性差异水平为P<0.05，极显著性差异水平为P<0.01。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 姜汁浓度对鸡肉干嫩度的影响

不同姜汁浓度对鸡肉干嫩度的影响试验结果见图1。

图1 不同姜汁浓度对鸡肉干嫩度的影响Fig.1 Effect of different ginger juice concentration on dried chicken tenderness

注：图中肩标字母不同者表示差异性显著(P<0.05)；下同。

由图1可知，随着姜汁浓度的增加，鸡肉干的剪切力值逐渐减小，当姜汁浓度为50%时，剪切力值最小，较未加入姜汁嫩化的鸡肉干降低了23.3%，对鸡肉干的嫩化效果最好。生姜蛋白酶量随姜汁浓度的增加而增加，蛋白酶作用的强度也不断提高，肌肉蛋白的水解度逐渐增大，鸡肉干的剪切力值逐渐减小，其嫩度便随之增大。添加姜汁嫩化的鸡肉干的剪切力值显著低于未加入姜汁嫩化的鸡肉干(P<0.05)，各添加比例之间的差异显著(P<0.05)。

2.1.2 嫩化腌制时间对鸡肉干嫩度的影响

不同嫩化腌制时间对鸡肉干嫩度的影响试验结果见图2。

图2 不同嫩化腌制时间对鸡肉干嫩度的影响Fig.2 Effect of different tenderization curing time on dried chicken tenderness

由图2可知，在1.0～2.5 h，随着嫩化腌制时间的增加，鸡肉干的剪切力值不断下降，因为姜汁中的生姜蛋白酶发挥其作用需要一定的时间。在2.5 h时剪切力值达到最低，对鸡肉干的嫩化效果最好，此后随着嫩化腌制时间的不断增加，剪切力值逐渐升高，可能是由于生姜蛋白酶的巯基被氧化导致活性的下降和鸡肉中蛋白质的变性老化造成的[12]，使酶的嫩化作用逐渐减弱。不同嫩化腌制时间对鸡肉干剪切力值的影响差异显著(P<0.05)，其中，1.5 h和3.5 h的差异不显著(P>0.05)。

2.1.3 嫩化腌制温度对鸡肉干嫩度的影响

不同嫩化腌制温度对鸡肉干嫩度的影响试验结果见图3。

图3 不同嫩化腌制温度对鸡肉干嫩度的影响Fig.3 Effect of different tenderization curing temperatures on dried chicken tenderness

由图3可知，在30～40 ℃，鸡肉干的剪切力值随嫩化腌制温度的升高而降低，在40 ℃时，剪切力值最小，这是由于生姜蛋白酶具有最适反应温度，故在此温度下嫩化效果最好，这与唐晓珍等[13]研究结果的趋势基本吻合：生姜蛋白酶的最适反应温度在30 ℃，而姜汁中的成分较为复杂，可能会使生姜蛋白酶对温度的敏感性降低，从而影响嫩化效果，所以本试验姜汁的最适嫩化温度为40 ℃。而之后由于嫩化腌制温度过高导致酶逐渐变性失活，且高温也会使鸡肉老化，所以鸡肉干的剪切力值不断增大，嫩化效果变差。35 ℃和50 ℃，40 ℃和45 ℃，30 ℃和55 ℃条件下对鸡肉干剪切力值的影响差异分别不显著(P>0.05)，但均与其他温度差异显著(P<0.05)。

2.1.4 烘制温度对鸡肉干嫩度的影响

不同烘制温度对鸡肉干嫩度的影响试验结果见图4。

图4 不同烘制温度对鸡肉干嫩度的影响Fig.4 Effect of different baking temperatures on dried chicken tenderness

由图4可知，随着烘制温度的升高，鸡肉干的剪切力值先减小后增大，在90 ℃时，剪切力值达到最低，此温度下嫩化效果最好，此时鸡肉干的熟制效果较好且水分含量适中，剪切力值最低，鸡肉干的嫩度最好。此后随着烘制温度的升高，导致鸡肉中水分含量大幅度降低，从而使蛋白质变性时所形成的空间网络结构过于致密，造成鸡肉干变硬[14]，剪切力值不断上升且平均值均大于之前的温度，嫩度较差。各烘制温度对鸡肉干剪切力值的影响差异显著(P<0.05)。

2.2 响应面试验

2.2.1 Box-Behnken试验设计

试验因素水平表见表1，试验设计及结果见表2。

表1 Box-Behnken试验因素水平表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design

表2 Box-Behnken试验设计及结果Table 2 Box-Behnken experimental design and results

续 表

2.2.2 结果与分析

利用Design Expert 8.0.6软件对表2中数据进行多元回归拟合分析，得到剪切力值对姜汁浓度、嫩化腌制时间、嫩化腌制温度、烘制温度的二次多项回归模型：

Y=6.04-0.22A-0.029B-0.097C+0.21D+0.023AB-0.093AC+0.022AD-0.028BC+0.058BD+0.020CD+0.015A2+0.060B2+0.13C2+0.34D2。

回归结果分析见表3。

表3 回归分析结果Table 3 Results of regression analysis

续 表

注：“**”表示差异性极显著，P<0.01；“*”表示差异性显著，P<0.05。

由表3可知，回归模型极显著(P<0.0001)，失拟项不显著(P>0.05)，R2=0.9539，说明该回归模型拟合情况较好，是姜汁鸡肉干的剪切力值与各个工艺参数的合适数学模型，能够预测实际情况。回归方程各项方差分析表明：一次项A，C，D和二次项C2，D2均为极显著(P<0.01)，交互相AC为显著 (P<0.05)。各影响因素对剪切力值影响大小的顺序为姜汁浓度、烘制温度、嫩化腌制温度和嫩化腌制时间。

利用Design Expert 8.0.6软件，绘制的响应面图见图5～图10，各图是响应值和各试验因子构成间的三维立体曲面图，分别分析响应面图上每2个变量对产品剪切力值的交互影响。

图5 姜汁浓度和嫩化腌制时间对剪切力值的影响Fig.5 Effect of ginger juice concentration and tenderization curing time on shear force value

由图5可知，姜汁浓度一定时，随着嫩化腌制时间的增长，剪切力值变化不大；嫩化腌制时间一定时，随着姜汁浓度的增大，剪切力值逐渐减小，但变化幅度不大。两者交互作用不显著。

图6 姜汁浓度和嫩化腌制温度对剪切力值的影响Fig.6 Effect of ginger juice concentration and tenderization curing temperature on shear force value

由图6可知，姜汁浓度一定时，随着嫩化腌制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势，但变化幅度不大；当嫩化腌制温度一定时，剪切力值随着生姜浓度的增加而不断减小。两者交互作用显著。

图7 姜汁浓度和烘制温度对剪切力值的影响Fig.7 Effect of ginger juice concentration and baking temperature on shear force value

由图7可知，姜汁浓度一定时，随着烘制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势；烘制温度一定时，剪切力值随姜汁浓度的增大缓慢减小，但变化幅度不大。两者交互作用不显著。

图8 嫩化腌制时间和嫩化腌制温度对剪切力值的影响Fig.8 Effect of tenderization curing time and tenderization curing temperature on shear force value

由图8可知，嫩化腌制时间一定时，随着嫩化腌制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势，但变化幅度较小；当嫩化腌制温度一定时，剪切力值随嫩化腌制时间的增大变化不大。两者交互作用不显著。

图9 嫩化腌制时间和烘制温度对剪切力值的影响Fig.9 Effect of tenderization curing time and baking temperature on shear force value

由图9可知，当嫩化腌制时间一定时，随着烘制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势；当烘制温度一定时，嫩化腌制时间对剪切力值的影响不大。两者交互作用不显著。

图10 嫩化腌制温度和烘制温度对剪切力值的影响Fig.10 Effect of tenderization curing temperature and baking temperature on shear force value

由图10可知，当嫩化腌制温度一定时，随着烘制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势；当烘制温度一定时，随着嫩化腌制温度的升高，剪切力值呈先减小后增大的趋势，但变化幅度较小。两者交互作用不显著。

2.2.3 模型最佳条件的预测及验证

根据软件分析预测出的最佳工艺条件为：姜汁浓度50%、嫩化腌制时间2.72 h、嫩化腌制温度44.15 ℃、烘制温度83 ℃，剪切力值在优化条件下达到最小值5.72 kg/cm2。结合生产实际，将各工艺条件调整为：姜汁浓度50%、嫩化腌制时间2.7 h、嫩化腌制温度44 ℃、烘制温度83 ℃，在此条件下，重复3次平行试验进行验证，所得剪切力值为5.79 kg/cm2，与预测值的误差仅为1.22%，因此，用该模型优化出的工艺条件准确可靠，可以用来预测姜汁鸡肉干的剪切力值。

2.3 挥发性风味物质分析

通过HS-SPME-GC-MS技术分析姜汁嫩化鸡肉干的挥发性风味物质，总离子流图见图11，用峰面积归一化法计算各挥发性风味物质的相对百分比含量，组成及相对含量的统计见表4。

图11 姜汁嫩化鸡肉干挥发性成分总离子流图Fig.11 Total ion chromatogram of volatile flavor compoundsin dried chicken tenderized by ginger juice

种类名称保留时间(min)相对含量(%)相似度(%)烃类三环烯(Tricyclene)5．6990．1592α⁃蒎烯(alpha．⁃Pinene)6．0003．0596莰烯(Camphene)6．4289．7296β⁃水芹烯(beta．⁃Phellandrene)7．0170．1692L⁃β⁃蒎烯(L⁃．beta．⁃Pinene)7．1380．4296β⁃月桂烯(beta．⁃Myrcene)7．4194．1193α⁃水芹烯(alpha．⁃Phellandrene)7．8441．4693α⁃萜品烯(alpha．⁃Terpinene)8．1030．13902⁃异丙基甲苯(2⁃Isopropyltoluene)8．2930．1093γ⁃萜品烯(gamma．⁃Terpinene)9．0910．0890萜品油烯(TerpinoleneCyclohexene)9．7480．50941，3，3⁃三甲基⁃2⁃乙烯基⁃1⁃环己烯(1，3，3⁃Trimethyl⁃2⁃vinyl⁃1⁃cyclohexene)9．8550．4781α⁃荜澄茄苦素(alpha．⁃Cubebene)17．1510．1992β⁃榄香烯(beta．⁃Elemene)17．4530．1593(E)⁃β⁃法呢烯((E)⁃．beta．⁃Famesene)18．9270．0986α⁃雪松烯(alpha．⁃Himachalene)19．6590．3487α⁃姜黄烯(alpha．⁃Curcumene)19．7390．8597大根香叶烯D(GermacreneD)19．8770．3790α⁃姜烯(alpha．⁃Zingiberene)20．0716．8589α⁃法呢烯(alpha．⁃Farnesene)20．2320．8494β⁃双油烯(beta．⁃Bisabolene)20．4011．75932⁃异丙基⁃5⁃甲基⁃9⁃亚甲基⁃双环[4．4．0]癸⁃1⁃烯(Bicyclo[4．4．0]dec⁃1⁃ene，2⁃isopropyl⁃5⁃methyl⁃9⁃methylene⁃)20．6340．0482β⁃倍半水芹烯(beta．⁃Sesquiphellandrene)20．8252．0992醇类2⁃庚醇(2⁃Heptylalcohol)5．2560．3394桉树醇(Cineole)8．49835．4096β⁃芳樟醇(beta．⁃Linalool)10．0601．1993葑醇(Fenchylalcohol)10．6330．2181β⁃萜品醇(beta．⁃Terpinol)10．8170．07741，7，7⁃三甲基⁃内⁃双环[2．2．1]庚⁃2⁃醇(Bicyclo[2．2．1]heptan⁃2⁃ol，1，7，7⁃trimethyl⁃，endo⁃)11．9711．6896L⁃4⁃萜品醇(L⁃4⁃terpineneol)12．1430．4993α⁃萜品醇(alpha．⁃Terpineol)12．4971．0396

续 表

由图11和表4可知，从姜汁嫩化鸡肉干中共检出35种挥发性风味物质，其中，烃类23种(33.91%)、醇类8种(40.40%)、酮类2种(24.89%)、醛类1种(0.20%)、酯类1种(0.04%)。

检出的挥发性化合物组成中种类最多的是单萜、倍半萜烯烃类化合物，但由于烃类香味阈值较高，一般被认为对风味物质的直接贡献不大，其中姜烯、α-姜黄烯、α-法呢烯、β-水芹烯、莰烯是生姜的主要特征物质[15,16]。相对含量最高的桉树醇(35.4%)是生姜香气的最主要呈香成分[17]。6-甲基-5-庚烯-3-酮和壬醛是鸡肉的特征风味物质[18]，它们共同组成了姜汁嫩化鸡肉干的特征风味。

3 结论

通过单因素试验和Box-Behnken中心组合试验优化出的姜汁嫩化鸡肉干最佳工艺条件为：姜汁浓度50%、嫩化腌制时间2.7 h、嫩化腌制温度44 ℃、烘制温度83 ℃，在此条件下，姜汁嫩化鸡肉干的剪切力值最小为5.79 kg/cm2，品质最嫩。同时，采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术，检测并分析出姜汁嫩化鸡肉干中的挥发性风味物质共35种，其中，烃类23种(33.91%)、醇类8种(40.40%)、酮类2种(24.89%)、醛类1种(0.20%)、酯类1种(0.04%)。

[1]杨冯.嫩化型肉干的研究进展[J].肉类研究,2008(5):44-46.

[2]Han-Sul Yang,Young-Hwa Hwang,Seon-Tea Joo,et al.The physicochemical and microbiological characteristics of pork jerky in comparison to beef jerky[J].Meat Science,2009,82(3):289-294.

[3]Zhao Changqing,Zhao Xingxiu,Lu Ziyang,et al.Production of fermented pork jerky usingLactobacillusbulgaricus[J].LWT-Food Science and Technology,2016(72):377-382.

[4]汪磊,庞雪风,王国泽,等.牛肉干干燥工艺优化[J].食品工业科技,2012(9):328-329,440.

[5]Papungkorn Sangsawad,Sittiruk Roytrakul,Jirawat Yongsawatdigul.Angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitory peptides derived from the simulated in vitro gastrointestinal digestion of cooked chicken breast[J].Journal of Functional Foods,2017(29):77-83.

[6]Sun Yangying,Pan Daodong,Guo Yuxing,et al.Purification of chicken breast protein hydrolysate and analysis of its antioxidant activity[J].Food and Chemical Toxicology,2012,50(10):3397-3404.

[7]金惠玉,张筠,王欢欢.木瓜蛋白酶对牛肉干嫩化的影响[J].中国调味品,2013,38(8):26-29,33.

[8]黄冬香,李小华,李林,等.生姜蛋白酶的研究进展及其在食品加工中的应用[J].食品工业科技,2009(12):406-409.

[9]冯敏,唐春红.生姜蛋白酶的研究概述[J].中国食品添加剂,2008(6):58-60.

[10]Yamazaki,Kushida N,Oguchi A,et al.Response surface design and analysis[M].New York:Marcel Dekker Inc,1987:149-205.

[11]丁晔,刘敦华,雷建刚,等.不同处理羊羔肉挥发性风味物质的比较及主成分分析[J].食品与机械,2013(3):16-20,33.

[12]孙国梁,刘涛,王玉林,等.生姜蛋白酶的研究进展[J].中国食物与营养,2007(5):19-21.

[13]唐晓珍,黄雪松,王明林,等.生姜蛋白酶和生姜汁对猪肉嫩化效果的比较[J].山东农业大学学报(自然科学版),2003(1):15-18,23.

[14]林婉玲,芮汉明,周艳.五香鸡肉干的研制[J].食品工业科技,2007(10):179-181.

[15]汪莉莎,陈光静,张甫生,等.顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法分析仔姜与老姜的挥发性成分[J].食品科学,2014(10):153-157.

[16]熊运海,彭小平.不同产地生姜挥发油共有成分的气-质联用及化学计量学分析[J].食品科学,2013(16):288-292.

[17]范素琴,陈鑫炳.生姜风味物质及其应用[J].粮食与油脂,2009(8):45-47.

[18]孙宝国,刘玉平,郑福平,等.肉味香精中单体香料的香味类型[J].北京工商大学学报(自然科学版),2003(1):1-8.

ProcessingTechnologyandAnalysisoftheVolatileFlavorCompoundsofDriedChickenTenderizedbyGingerJuice

BU Ning-xia, WEI Chao-kun, ZHAO Yu-hui, XU Hao, LIU Dun-hua*

(Agriculture College, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

In order to study the optimal technological conditions of dried chicken tenderized by ginger juice and the volatile flavor compounds are analyzed.Chicken breast is taken as main raw material, based on the single-factor tests,the processing technology of dried chicken tenderized by ginger juice is optimized and analyzed by response surface methodology in order to decrease the shear force value.Meanwhile, the main volatile flavor compounds are also detected and analyzed through the solid-phase micro extraction and gas chromatography-mass spectrometry. The results show that the optimal technological conditions are as follows: ginger juice concentration of 50%, tenderization curing time of 2.7 h, tenderization curing temperature of 44 ℃, baking temperature of 83 ℃.Under such conditions, 35 kinds of volatile flavor compounds are found in the dried chicken tenderized by ginger juice, including hydrocarbons, alcohols, ketones, aldehydes and esters.

ginger juice dried chicken;tenderization;response surface;HS-SPME；volatile flavor compounds

TS251.55

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.003

1000-9973(2017)11-0011-07

2017-05-24 *通讯作者

2015年国家星火计划(2015GA880005)

卜宁霞(1994-)，女，硕士，研究方向：食品质量与安全；

刘敦华(1964-)，男，教授，博士，研究方向：食品质量与安全。