响应面优化添加拉丝蛋白制备包子馅

魏涵伟，张 钊，王才立，李翠芳，张兆兴，刘忠平，王丁超

（山东嘉华生物科技股份有限公司，山东莘县252400）

0 引言

包子作为我国南北方都非常受欢迎的传统食品，已经拥有1 800多年的历史，不仅造型憨态可掬，且口感丰富，同时具有美好的寓意——团团圆圆、蒸蒸日上，因此是老百姓最常见的食物之一[1-2]。

相比较而言，北方地区的包子馅料主要包括肉馅和素馅，而现如今随着疫情的肆虐和物价的不断提高，导致的禽、肉、蛋类价格也在不断增长[3]。据国家统计局报道，仅2020年一年的猪肉涨幅就超过100%，之前连续上涨19个月。虽然通过国家调控有了一部分的回落，但整体价格较去年和前年还是居高不下[4]。而素馅的包子不能够完全覆盖所有人的喜好，因此开发一种能够拥有肉类口感风味，以此来代替肉类，作为包子馅料，不仅能够满足人们对肉类的摄入需求，并且可以降低生产生活成本。

特别是近年来随着人们对于健康绿色生活的需求，低胆固醇、低饱和脂肪酸成为新的营养取向[5]。而植物蛋白相较于动物蛋白这一优势十分显著。普遍来说，植物蛋白中含有的氨基酸种类覆盖了人体必需的8种氨基酸，并且植物中的一些黄酮类物质也能在人体中发挥一定的生物活性，如调节人体的激素平衡、提高自身免疫力等。

大豆拉丝蛋白，是组织化大豆蛋白的一种，现在已有许多工业化规模化的生产。拉丝蛋白不仅有各式各样的形状，而且口感独特，及其拉丝状的结构，能够复刻肉类纹理结构，给人一种食肉的愉悦感[6]。因此，近年来已有许多品牌的休闲食品开始以拉丝蛋白为原料，调制不同口味的小零食[7]。而试验旨在以一部分拉丝蛋白为原辅料，将其添加到包子的馅料中，制备肉馅包子，不仅降低生产成本，同时不影响其口感风味。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

猪肉、葱、姜、蒜、五香粉、鸡精、味精、白砂糖、食盐、生抽、老抽、蚝油等，市售；大豆拉丝蛋白，山东嘉华生物科技股份有限公司提供；低筋面粉，莘县伊园面粉有限公司提供。

电子天平，慈溪红钻衡器设备有限公司产品；离心脱水机，诸城市弘瑞和工业设备有限公司产品；乳化机，匈牙利BRAUN仪器公司产品；发酵箱，中山卡尔电器有限公司产品；苏泊尔蒸锅、电磁炉，浙江苏泊尔股份有限公司产品；质构仪，英国SMS公司产品。

1.2 试验方法

拉丝蛋白复水：称取一定质量的拉丝蛋白，充分复水至按压没有明显硬芯，以转速2 000 r/min离心1 min，称质量。复水后的柱状和球状拉丝蛋白，需经过拆丝后备用；片状拉丝蛋白，斩拌切碎后备用；颗粒状的拉丝蛋白可直接备用。

（1）包子皮配方。低筋面粉500 g，干酵母5 g，温水300 g和白砂糖3 g。混匀后揉成光滑面团，置于发酵箱中35℃发酵2 h。

（2）包子馅配方。猪肉80 g，大豆拉丝蛋白20 g，葱30 g，生姜5 g，大蒜2g，食用油5g，生抽3 g，老抽2 g，蚝油3 g，五香粉3 g，鸡精1 g，味精1 g，食盐3 g，糖2 g；称好后，直接置于乳化机中，低速斩拌均匀后，缓慢增加至高速斩拌3～5 s，呈肉馅状。

（3）取馅料30 g与面皮30 g，包成包子，包好的包子于笼屉中醒发15 min，冷水上锅，水烧开后，大火蒸30 min，关火后焖3～5 min出锅。

1.3 单因素试验设计

1.3.1 空白对照组的设定

以不添加拉丝蛋白的纯肉馅包子作为空白对照组，辅料添加量及具体操作如1.2试验方法所述。感官评分100分为满分，与纯肉馅相比，其他添加拉丝蛋白的试验组分别进行感官品评和质构特性的检测。

1.3.2 不同形状拉丝蛋白的选择

拉丝蛋白根据形状与生产工艺的差别，分别有碎、柱、片、球几种形状，各自代号分别为C、Z、P。分别称取相同质量不同形状的拉丝蛋白（具体形状如下表所示），以1.2试验方法制成包子馅。蒸熟后与空白对照组进行包子馅感官品评和质构评测。

1.3.3 大豆拉丝蛋白的蛋白含量对于包子口感的影响

分别取蛋白含量为50%，60%，70%的充分复水后的拉丝蛋白，与猪肉混匀，按照上述试验方法斩拌，制成包子馅，蒸熟后对比空白组、试验组的感官品评和质构评测的结果。

1.3.4 大豆拉丝蛋白的添加量对于包子口感的影响

分别添加5%，10%，15%，20%的充分复水后的拉丝蛋白，与猪肉混匀后，按照1.2所述试验方法斩拌，制成包子馅，蒸熟后对比空白组、试验组的感官品评和质构评测的结果。

1.3.5 大豆拉丝蛋白保水率对于包子口感的影响

分别取保水率为140%，180%，220%，260%的大豆拉丝蛋白，与猪肉混匀后，按照1.2所述试验方法斩拌，制成包子馅，蒸熟后对包子馅进行感官品评和质构评测。

1.3.6 响应面优化试验设计

在单因素试验的基础上，以大豆拉丝蛋白的蛋白含量（A）、大豆拉丝蛋白添加量（B）、大豆拉丝蛋白的保水率（C）为变量，以感官评分为响应值（R）。通过Design Expert 10软件，设计三因素三水平试验。

响应面设计因素与水平设计见表1。

表1 响应面设计因素与水平设计/%

1.3.7 大豆拉丝蛋白保水率的测定

取一定质量的拉丝蛋白，称取干质量m1，称质量后于蒸馏水中浸泡复水，浸泡至按压没有硬芯后取出，离心机以转速2 000 r/min离心3 min，称取湿重m2，重复3组取平均值。保水率计算公式如下：

1.3.8 包子馅料的感官评定

随机选取20名具备相关专业素质的感官品评人员，进行包子馅料的感官品评，先经培训建立视觉、嗅觉、味觉及口感的评判标准[8]。根据评判标准，对包子馅进行打分，满分100分。

感官品质评分标准见表2。

表2 感官品质评分标准

1.3.9 包子馅料的质构评测

以不添加拉丝蛋白的纯肉馅作为空白对照，对比添加拉丝蛋白的硬度、咀嚼度、弹性、回复性等指标，以期找到最接近于纯肉馅的工艺参数。

将蒸熟后的包子馅室温放置冷却，取出后切成3 cm×3 cm×3 cm的方块，备用。测定包子馅质构探头型号为P/50平底柱形探头，一次下降速率2 mm/s，二次下降速率为1 mm/s，压缩至体积的50%。

1.3.10 数据处理

以上试验都进行3次平行试验，取平均值。响应面用软件Design Expert 10进行数据分析，其余用Origin 9进行作图。

2 结果与分析

2.1 添加不同形状的拉丝蛋白制备包子馅料结果分析

由于不同形状拉丝蛋白的制作工艺有所不同，因此在口感及理化性质上有所差别。所以，对比添加不同形状的大豆拉丝蛋白，制成的包子馅料有哪些方面的不同。将复水后经过处理的拉丝蛋白分别与猪肉、调味料混匀，斩拌至馅状，包成包子。观察到斩拌后包子馅料的状态没有明显差别，蒸熟后对照纯肉馅的包子进行感官品评。

添加不同形状拉丝蛋白的包子馅料的感官品质结果见表3。

表3 添加不同形状拉丝蛋白的包子馅料的感官品质结果

将蒸熟后的馅料取出，降至室温后，通过质构仪测定肉馅的咀嚼度、回复性、弹性等指标，得到具体结果。

添加不同型号拉丝蛋白的包子馅料的质构测定结果见图1。

图1 添加不同型号拉丝蛋白的包子馅料的质构测定结果

经过感官品评的得分，5000Z最终呈现出较好的口感。其中，不同型号的拉丝蛋白经过混合、斩拌后都能够充分混合均匀，且没有明显的豆腥味，其中5000P有轻微渗油的情况，5000C、5000Z在形态和口味上差别不明显，但是口感上5000C的口感偏散，经对比可知5000Z的口感更接近于纯肉馅的口感，结构紧实有弹性。同时，通过质构仪检测得到的数据显示，柱状即5000Z的拉丝蛋白较三者有最佳的硬度、弹性和咀嚼度，与纯肉馅最为接近。由于原料配比的差别导致物料挤压膨化过程中所受剪应力有所不同，在变温、变压的条件下形成的结构有所差别，以至于影响到包子馅的口感和结构[9]。由此可见，柱状的拉丝蛋白有较高的可接受度。

2.2 添加不同蛋白含量的拉丝蛋白制备包子馅料结果分析

不同蛋白含量的拉丝蛋白，应用价值有所不同，同时在质构、口感上也有所差别，可知蛋白含量越高的拉丝蛋白产品的口感越好，更具咀嚼感，且结构致密、口感紧实，但是蛋白含量高的拉丝蛋白相应的市场价格比较高。此外，对比了口感和质构相关数据。

添加不同蛋白含量拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果见表4。测定质构特性，将得到的具体结果绘制成柱状图。添加不同蛋白含量拉丝蛋白包子馅料的质构测定结果见图2。

表4 添加不同蛋白含量拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果

图2 添加不同蛋白含量拉丝蛋白包子馅料的质构测定结果

由图2可知，蛋白含量越高，包子馅料的感官评分越高，同时高蛋白含量的包子馅料也具有较好的硬度、弹性和咀嚼度。主要在于大豆蛋白质挤压膨化过程中，在温度场、剪切场、压力场及水、油的联合作用下，由天然的球状聚集态，重组成为纤维状蛋白质[10]，因此越高蛋白含量的拉丝蛋白，能够形成更多的纤维状结构，能够支撑起拉丝蛋白的骨架，因而制成的包子馅具有更佳的质构。但是，从经济效益方面考虑，蛋白含量高的拉丝蛋白造价较高，只应用于填充包子馅料不够经济适用。且通过与空白组的对照，发现蛋白含量达到60%时就有相近的质构性质。因此，综合考虑选用蛋白含量为60%拉丝蛋白，有较好的口感同时可有效降低成本。

2.3 添加不同添加量的拉丝蛋白制备包子馅料结果分析

拉丝蛋白的添加量与口感有最为直接的影响，基本上呈现添加量越大，口感越差的趋势。通过将纯肉馅儿的设置为空白对照，对比添加了拉丝蛋白的包子馅料的口感及其他各项指标。

不同添加量拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果见表5。

表5 不同添加量拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果

测定包子馅的质构特性，得到的具体结果绘制成柱状图。

不同添加量拉丝蛋白包子馅料的质构测定结果见图3。

图3 不同添加量拉丝蛋白包子馅料的质构测定结果

由图3可知，添加量5%时，各个感官品评指标基本与纯肉的差别不大，当添加量增加到10%时，包子馅的口感基本与纯肉开始有所差别，对比纯肉感觉口感有点松散，不够紧致；且添加量再增加，无论是口感还是质构仪测得的硬度、咀嚼度都有明显改变。因此，综合考虑经济效益和包子馅料的口感等因素，选择的最佳添加量10%。

2.4 添加不同保水率的拉丝蛋白制备包子馅料结果分析

拉丝蛋白的保水率是与经济效益挂钩的最直接因素，保水率的大小往往取决于拉丝蛋白的生产工艺，通过工艺参数的调整，可以得到不同保水率的拉丝蛋白。同时，一般保水率较低的拉丝蛋白的口感普遍偏硬，但是加热后变形程度较大，稳定性稍差；而较好保水率的拉丝蛋白则相反[11]。通过将不同的保水率的拉丝蛋白分别制成包子馅，进行感官品评。

添加不同保水率拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果见表6。

表6 添加不同保水率拉丝蛋白包子馅料的感官品评结果

测定质构特性，得出的数据绘制成柱状图。

添加不同保水率拉丝蛋白包子馅料的质构检测结果见图4。

图4 添加不同保水率拉丝蛋白包子馅料的质构检测结果

由图4可知，保水率越高的拉丝蛋白对于油、水分的吸收情况越好，与肉馅混拌得更加均匀，口感更加致密紧凑，对料汁的吸收更好。因此，在口味上也呈现出保水率越高的拉丝蛋白包子馅料的口味更丰富厚重。质构仪检测出的结果显示，保水率为220%时，各项指标基本达到最优；之后再随着保水率的增加，硬度、咀嚼度、弹性及回复性指标增加不再明显，甚至稍有下降。综合考虑，选用保水率为220%的拉丝蛋白制作包子馅料，不仅有较好的风味且口感甚佳。

经过以上试验，确定选用形状为柱状的拉丝蛋白经过复水、拆丝，与猪肉混拌均匀，加上调味料，斩成肉馅，制成包子。通过单因素试验，对比出拉丝蛋白的蛋白含量为60%，添加量为10%，保水率为220%时得到的包子馅的口感最佳，而且有较好的质构性质。经过试验验证，在此条件下制备包子馅，经过感官品评和质构仪测定得到具体结果。

单因素试验验证结果见表7。

表7 单因素试验验证结果

2.5 响应面优化制备包子馅料试验结果

在单因素试验的基础上，以感官评分为响应值，设置拉丝蛋白的蛋白含量、拉丝蛋白的添加量和拉丝蛋白的保水率3个因素，以Box-behnken（BBD）设计试验方案，用Design Expert进行数据分析。

BBD中心组合试验结果见表8，感官评分方差分析结果见表9。

表8 BBD中心组合试验结果

表9 感官评分方差分析结果

根据表8和表9的试验数据，Design Expert拟合出三元二次方程具体如下：

根据方差分析可以得出模型具有较高的显著性（p<0.01），失拟项=0.856 3>0.05（不显著），表明回归方程对于包子馅料感官评分的实际情况拟合度较高。决定系数（R）2和调整决定系数（R2Ad）j分别是0.961 3，0.911 6，说明模型拟合良好，可以作为优化添加拉丝蛋白制备包子馅料的模型；变异系数（CV）为1.84%，说明模型的重现性好[12]；综上，该模型可用于预测拉丝蛋白包子馅料制备的最优条件。通过分析p值可以得出，B、AC、BC、A2、B2、C2项达到了极显著水平（p<0.01）；A项达到了显著水平（p<0.05），其余项均为不显著（p>0.05）；由F值的大小可以推断出，对于感官评分的影响依次是B>A>C。

各因素交互作用对包子馅感官评分的影响见图5。

由图5可知，各因素交互作用对于包子馅料的感官品评得分的影响。其中，二维等高线越接近于椭圆形或者马蹄形、3D响应曲面越陡峭说明交互作用越明显，反之则说明交互作用对于感官评分的影响越不明显[13]。由图5可知，蛋白含量和保水率的交互作用对于包子馅料的感官评分的影响最为显著。其中，拉丝蛋白的蛋白含量和保水率都是评价拉丝蛋白质量的重要指标，说明这2项对于制备包子馅也有重要影响，对包子馅的口感质构影响显著，其中较高的蛋白含量和较好保水率的拉丝蛋白制成的包子馅料具备较好的感官接度。因此，选择高质量的拉丝蛋白是制作包子馅料的重要基础[14-17]。通过Design Expert软件预测得出，在拉丝蛋白蛋白含量为60.50%，添加量为11.71%，保水率为220.77%时有最佳的感官评分87.57分。

图5 各因素交互作用对包子馅感官评分的影响

2.6 验证试验结果分析

根据2.5得出的最佳条件，经过反复试验，调整出最佳的制备添加拉丝蛋白包子馅料的条件为拉丝蛋白的蛋白含量60%，拉丝蛋白添加量12%，保水率220%。在此条件下制备拉丝蛋白包子馅料，进行感官品评和质构仪测定其质构性质。

响应面优化试验验证试验见表10。

表10 响应面优化试验验证试验

试验验证得出最优的拉丝蛋白添加条件下制备的包子馅料感官评分为89分，与预测值相近，说明该模型与实际情况拟合度良好，合理可靠。

3 结论

通过单因素试验和响应面试验的设计验证，得出在拉丝蛋白的蛋白含量为60%，拉丝蛋白的添加量为12%，保水率为220%的条件下，制备的肉包子口感丰富、质构良好，口味不逊色于纯肉馅的包子。经过试验可以得出制备添加拉丝蛋白的包子馅料，不仅能够有效降低生产成本，同时不影响原本肉馅包子的口感和口味，也在营养方面通过拉丝蛋白的加入减少了饱和脂肪酸、胆固醇的含量。为工厂化生产添加拉丝蛋白的包子、速冻包子的规模化生产提供一定的理论依据。