预熟化宫保鸡丁的优化工艺研究

李双琦,崔震昆 ,周帅

(1.上海旅游高等专科学校，上海 201418；2.上海师范大学 旅游学院,上海 201418;3.河南科技学院食品学院,河南 新乡 453003;4.新乡市预制菜创新研发及智能制造工程技术研究中心，河南 新乡 453003;5.河南省速冻肉类调制食品工程技术研究中心,河南 济源 454650)

宫保鸡丁作为一道中国传统名菜驰名中外,在山东菜、四川菜、贵州菜中均有收录。然而,各菜系中宫保鸡丁所使用的主辅料、加工工艺以及操作方法不尽相同。即使在同一地区同一菜系的餐馆,各个版本的宫保鸡丁也层出不穷、各具特色。传统正宗的宫保鸡丁因其口味的纯正性与工艺的复杂性限制了该菜肴的推广与发展。近些年,餐饮经营者和学者为了能够让中国传统菜肴工艺可持续发展,致力于预熟化菜肴的研究,最大化地还原传统菜肴的风味和口感。既保证了中国传统菜肴的纯正口味,又能够标准化生产,让中国传统菜肴走出国门。随着生活节奏的加快,消费者越来越倾向于这类既营养又便捷预熟化的菜肴,这反映了生活方式的变化。预熟化菜肴可以节省消费者的时间和精力,能够作为其他快餐的替代品,也能解决消费者缺乏烹饪技能的问题[1]。然而,还未见关于宫保鸡丁预熟化处理的研究。

从新鲜食材到加工后的预熟化食品,其理化特性的改变涉及感官特性、营养以及品质的变化[2-4]。尤其是肉类原料经过了漫长而又严格的工艺流程后,腌制和各种加热步骤导致肉块收缩、氧化反应的发生,进而影响最终肉制品的感官特性和营养价值[5-6]。预熟化菜肴非单份制作和现场加工,因此采用适合的热处理方式对预熟化肉制品品质的影响进行深入研究,不仅可以保证产品的品质、风味和营养,通过优化控制热处理条件,还可以达到节省能源、提高效率的目的。

作为一种新型的热处理方式,低温真空烹饪是将原材料置于真空包装袋内,在特定的温度和时间下进行加热[7]。该烹饪方式不同于传统烹饪方式,精确控制温度和时间可以减少热处理对营养物质(蛋白质、脂质、维生素等)的负面影响,改善食物的整体质地和颜色。真空密封包装既能够有效传递热能,又可以防止原料在加热过程中氧化以及挥发性风味物质和汁液流失[8-9],从而获得更美味的食品[10]。除此之外,真空包装可以降低加工过程中的污染,延长储藏期[11]。有学者研究低温真空烹饪对鸡胸肉品质的影响,经烹饪(60 ℃,30 min)的肉质嫩滑、风味突出，并且鸡肉形态平整[12]。本文探究了真空低温烹饪对宫保鸡丁预熟化处理的可行性,并且通过响应面法确定了最佳预熟化工艺,最终与传统宫保鸡丁进行对比,以期为预熟化肉禽类菜肴的工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冰鲜鸡胸肉、调味品:上海世纪联华超市。所有试剂均为分析纯。

Anova Culinary A2.2-120V-US低温慢煮设备;7200分光光度计 上海优力仪器有限公司;C-LM4数字式肌肉嫩度仪 东北农业大学工程学院;DZ-260真空包装机 大江控股集团电气有限公司;TLE204E/02电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;食品真空包装袋(使用温度:-20～121 ℃,材料:AP+CPP)。

1.2 样品处理

1.2.1 宫保鸡丁调味汁

参照卢雪松[13]的芡汁配方进行制作。

1.2.2 传统烹饪宫保鸡丁

参照卢雪松的工艺流程进行制作。

1.2.3 预熟化宫保鸡丁

参照卢雪松的工艺流程,将样品经刀工处理、腌制后随机分成若干份,放入1.2.1调味汁后真空包装(真空度-0.1 MPa),放入预热好的低温慢煮设备中进行加热,待样品成熟后取出,放入冰水混合容器中降温至4 ℃,待用。

1.3 单因素试验

将烹饪温度设定为60 ℃,腌制时间设定为30 min,考察烹饪时间(30,60,90,120,150 min)对预熟化宫保鸡丁感官评价的影响。

将烹饪时间设定为60 min,腌制时间设定为30 min,考察烹饪温度(50,55,60,65,70 ℃)对预熟化宫保鸡丁感官评价的影响。

将烹饪温度设定为60 ℃,烹饪时间设定为60 min,考察腌制时间(10,20,30,40,50 min)对预熟化宫保鸡丁感官评价的影响。

1.4 响应面优化试验

根据Box-Behnken中心组合设计原理,在单因素试验的基础上,以烹饪温度、烹饪时间和腌制时间为自变量,以感官评分为响应值,进行三因素三水平的响应面分析,试验因素水平见表1。

表1 响应面试验设计Table 1 Response surface test design

1.5 感官评价

感官评价小组由20人组成,年龄在18～25岁之间,均经过感官评价培训。采用1～9分的享乐量表法,1分表示非常不喜欢,9分表示非常喜欢[14],对样品进行感官评价。

1.6 理化及微生物指标测定

1.6.1 烹饪损失

用滤纸吸取生肉样品表面的水分，称重(W1),用滤纸吸附热处理后样品表面多余的水分在室温条件下进行冷却,称量(W2)并根据下式计算烹饪损失：

1.6.2 色泽测定

参考闫寒等[15]的方法并稍作修改，记录L*、a*、b*值，分别表示亮度、红度、黄度。

每个样品的5个位点进行检测，并加以标记，为了减小误差，尽量使样品之间测定位点一致。

1.6.3 剪切力测定

参照闫寒等的方法并稍作修改,将样品分割成2 cm3的立方体,用肌肉嫩度仪沿着肌纤维垂直方向剪切肉样,记录剪切力(N)。

1.6.4 硫代巴比妥酸反应物(TBARS)测定

首先将样品(20 g)、三氯乙酸(20%,25 mL)和蒸馏水(15 mL)混合后均质,放置在室温(25 ℃)下静置1 h。混合物离心(3 000 r/min)10 min后过滤,并用蒸馏水稀释至50 mL。取2 mL上述滤液与硫代巴比妥酸(TBA)(2 mL,0.02 mol/L)水溶液混合,置于带塞的比色皿中,在95 ℃水浴30 min,然后用流水冷却。用蒸馏水在532 nm 处校准分光光度计,然后测量样品的吸光度。将从分光光度计上获得的比色吸光度转换为mg MDA/kg表示TBA 含量。

1.6.5 菌落总数测定

参考GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》中的方法测定。

1.7 统计分析

使用Origin 2021软件(OriginLab Corporation,Massachusetts,USA)用于数据分析。所有测定样品至少独立重复3次,试验数据以“平均值±标准差”表示,均值通过Tukey多重极差检验进行比较。在单因素试验的基础上,根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理,以感官评分为响应值,通过响应曲面分析进行工艺条件的优化,并运用Design Expert 13软件分析得到最优工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

将烹饪温度设定为60 ℃,对烹饪时间进行单因素试验。由图1中a和b可知,烹饪时间为60 min和90 min时,滋味和香气表现优异,尤其是当烹饪时间为90 min时质地最好。随着烹饪时间延长,感官评分呈下降趋势。烹饪时间为60 min和90 min的感官评分差异不大,出于节能目的,最终选择最佳烹饪时间为60 min。

将烹饪时间设定为60 min,对烹饪温度进行单因素试验。由图1中c和d可知,随着烹饪温度升高,感官评分呈现先上升后下降的趋势,当烹饪温度为60 ℃时,整体评分最高,最终选择烹饪温度为60 ℃。

该预熟化加热方式与传统烹饪不同的是在加热过程中不会出现翻炒过程,故需要在烹调前进行初步调味,鸡丁需要提前进行腌制。本研究针对腌制时间进行单因素试验,由图1中e和f可知，当腌制时间为10 min时,鸡丁的香气和滋味明显不足,随着腌制时间增加有明显的改善。当腌制时间超过30 min时,感官评分出现下降趋势,腌制时间延长导致滋味过重。除此之外,随着腌制时间延长,在盐的渗透压作用下鸡肉中水分会不同程度流失,降低了鸡丁品质，最终选择腌制30 min作为最佳条件。

图1 预熟化宫保鸡丁单因素试验Fig.1 Single factor test of pre-cooked Kung Pao chicken注:a为烹饪时间对感官评分的影响;b为烹饪时间感官评分雷达图;c为烹饪温度对感官评分的影响;d为烹饪温度感官评分雷达图;e为腌制时间对感官评分的影响;f为腌制时间感官评分雷达图。

2.2 响应面法优化试验结果

2.2.1 响应面试验设计方案及结果分析

根据预熟化鸡丁单因素试验结果,采用响应面设计试验,运用根据Box-Behnken中心组合试验设计原理,选择对工艺有影响的3个因素:烹饪温度(A)、烹饪时间(B)和腌制时间(C),进行响应面分析试验,确定预熟化宫保鸡丁的最佳工艺参数,试验设计与结果见表2。

表2 Box-Behnken响应面试验设计与结果Table 2 Box-Behnken response surface test design and results

续 表

通过Design Expert 13软件对表2中的数据信息进行多元回归拟合,得到感官评分(Y)对烹饪温度(A)、烹饪时间(B)和腌制时间(C)的二次多项回归模型为:

Y=33.6+1.50A+0.25B-0.25C-0.25AB+0.25AC-0.75BC-2.18A2-0.675B2-2.17C2。

按照此模型对原数据进行预测,该方程的相关系数R2=0.975 4,校正决定系数RAdj2=0.973 7(0.973 7>0.80),说明模型的相关性较好;信噪比为16.80(16.80>4),说明方程能够很好地反映真实试验;变异系数为1.58%,只有5.63%的变异不能由该模型解释,进一步说明模型拟合度较好,可用来对预熟化鸡丁工艺过程进行初步分析和预测。

表3 响应面试验结果的方差分析结果Table 3 Variance analysis results of response surface test results

由表3可知,回归模型的P<0.000 1,说明模型极显著。从感官评分的影响因子中可以看出,烹饪温度的影响大于烹饪时间和腌制时间的影响;交互影响中,腌制时间和烹饪时间对感官评分的影响显著(P<0.05)。烹饪温度(A2)和腌制时间(C2)对感官评分的影响极显著(P<0.001),烹饪时间(B2)对感官评分的影响显著(P<0.05),表明试验因素对响应值的影响不是简单的线性关系,二次项对响应值也有很大的影响。根据多元回归拟合分析处理3个因素对感官评分的响应面(见图2)，与表3方差分析中的显著性检验结果一致。

值得注意的是，预熟化技术的烹饪温度对食物的影响大于烹饪时间,鸡丁在较低温度的预熟化处理后,质地、颜色、香气和滋味明显不足;而预熟化温度过高时,除了质地以外,鸡丁的颜色、香气和滋味评分明显下降。对消费者来说,嫩度、多汁性和风味是影响熟肉选择和接受的主要因素,这些同样是肉制品行业追求和持续改进的目标。本研究中预熟化鸡丁的结果与其他学者的研究结果一致。Becker等[16]和Christensen等[17]发现延长烹饪时间(5～17 h,48～63 ℃)并不能改变低温真空烹饪猪肉的剪切力。同样,Sanchz Del Pulgar等[18]表明低温真空烹饪猪脸颊肉(60 ℃,持续加热5～12 h),猪脸颊肉的质构(硬度、黏性、弹性、黏结性和咀嚼性)不会增加,作者认为烹饪温度和烹饪时间组合似乎比真空包装对猪肉的质地和颜色参数更重要。因此,将低温真空烹饪作为预熟化的热处理方式是可行的,并且进行工业化生产肉禽类产品也具有可操作性。

图2 各因子交互作用的等高线图和曲面图Fig.2 Contour plots and surface diagrams of interaction of each factor注:a为烹饪时间和烹饪温度等高线图;b为腌制时间和烹饪温度等高线图;c为腌制时间和烹饪时间等高线图;d为烹饪时间和烹饪温度曲面图;e为腌制时间和烹饪温度曲面图;f为腌制时间和烹饪时间曲面图。

2.2.2 最佳工艺条件的预测及验证试验

通过以上分析,可以得到预熟化鸡丁的最佳工艺试验方案:烹饪温度为62 ℃,烹饪时间为65 min,腌制时间为30 min,预测的感官评分为33.88。按照此最佳工艺参数进行试验得到的感官评分为33.67±0.47(n=3),与理论预测值基本吻合,说明响应面分析法对预熟化宫保鸡丁工艺优化是可行的。真实感官评分比预测值偏低,这可能是由于在评价过程中存在部分干扰因素,接下来的研究可以参考多项指标参数进行评判,使结果更客观、更全面。

2.3 预熟化宫保鸡丁与传统宫保鸡丁对比研究

2.3.1 感官评定和色泽

图3 不同烹饪方式宫保鸡丁的感官评定Fig.3 Sensory evaluation of Kung Pao chicken cooked by different cooking methods注:a为感官评定柱状图;b为感官评定雷达图。

由图3可知,在滋味和香气方面传统烹饪宫保鸡丁优于预熟化宫保鸡丁,这是因为传统加热方式温度较高,鸡肉在加热过程中发生美拉德反应,产生较好的滋味和香气。除此之外,传统加热方式采用炒制的加热方式,用油量较大,故色泽优于预熟化宫保鸡丁。

表4 不同烹饪方式宫保鸡丁的色泽Table 4 Color of Kung Pao chicken cooked by different cooking methods

由表4可知，传统宫保鸡丁的亮度较高,这是因为高温加热下可以增加蛋白质的变性和聚集,从而增加熟肉的亮度[19]。ΔE*值为2.30，进一步证实了两种不同的烹饪方式会导致鸡肉的外观不同。值得注意的是,预熟化宫保鸡丁的质地要优于传统烹饪,因其固有的真空包装以及低温加热可以有效降低鸡肉的水分在加热过程中的损失,保证了鲜嫩多汁的口感。

2.3.2 其他理化及微生物指标

图4 不同烹饪方式宫保鸡丁理化及微生物指标Fig.4 The physicochemical and microbiological indexes of Kung Pao chicken cooked by different cooking methods注:a为烹饪损失;b为剪切力;c为TBARS;d 为菌落总数。

由图4中a可知,预熟化宫保鸡丁的烹饪损失低于传统烹饪方式的宫保鸡丁(P<0.001),其一,真空包装防止了肉类水分流失;其二,传统烹饪加热温度高于预熟化处理加热温度,即温度(中心温度)越高,烹饪损失越大,这是因为随着肉制品加热温度升高(40 ℃),肌原纤维蛋白收缩,导致纤维间体积减少,肌原纤维保水能力下降[20]。嫩度是评估熟肉质量的重要指标之一,关乎消费者的喜好程度,通常用剪切力大小表示。由图4中b可知，预熟化宫保鸡丁的剪切力低于传统烹饪宫保鸡丁(P<0.001),烹饪过程中肉嫩度的变化与热诱导的肌纤维蛋白和结缔组织的改变有关[21],加热时肌肉组织中的水分流失会使熟肉硬度增加,这与图4中a的结果一致。除此之外,本研究中预熟化温度低、时间长(62 ℃,65 min),有利于鸡肉中内源酶发挥作用。Laakkonen等[21]在低温(60 ℃)烹饪6 h的肉中仍然能够检测出胶原蛋白酶活性,60 ℃下残留的胶原酶活性可能是在该温度下长时间烹煮的肉仍保持嫩度的原因之一[22],并且我们的研究结果与其他学者的研究结果一致[23]。

TBARS能客观地反映肉类脂肪的氧化程度。研究表明真空包装的预熟化鸡丁的TBARS低于传统烹饪方式的鸡丁(P<0.05)(见图4中c),这是因为熟肉中脂肪氧化会受到烹饪温度和时间的显著影响,一般来说，脂肪氧化的速率随着温度升高而增加[24]。除此之外,熟肉的脂肪氧化还取决于加热方式和加热时间[25]。Roldan等研究表明低温真空烹饪羊肉的TBARS受烹饪温度和时间的影响显著(P<0.05)。Sanchez等也证实了低温真空烹饪(60 ℃)猪脸颊肉,TBARS随着加热时间延长而增加。然而,真空低温烹饪在降低样品氧化程度的同时抑制了醛类物质的产生,从而减少了样品挥发性物质的产生,这也是本研究感官评价中预熟化鸡丁的香气略低于传统烹饪鸡丁的重要原因。

食品安全是预熟化产品工业化生产的重要指标之一,消费者会质疑肉类在较低的温度下加热的安全性。所以,本研究对传统烹饪鸡丁和预熟化鸡丁进行了菌落总数的测定(见图4中d),传统烹饪鸡丁的菌落总数(1.070±0.000 5) lg CFU/g和预熟化鸡丁的菌落总数(1.047±0.003 0) lg CFU/g)(P<0.001)均低于国家标准(GB 2726—2016),可见预熟化宫保鸡丁(62 ℃,65 min)能够保证食品安全。有学者采用平板计数法评估了低温真空烹饪牛肉(50～62 ℃)的安全性,烹饪后牛肉中的嗜中温菌和嗜冷菌的数量均显著减少[26-27],并且在53 ℃下烹饪10 h可以灭活5 lg CFU/g的病原体。Roldan等[28]报道,低温真空烹饪羊肉(60 ℃,6 h)中微生物(乳酸菌、革兰氏阳性球菌、肠杆菌等)数量比生羊肉低1 lg CFU/g。

3 结论

本研究在单因素试验的基础上,通过响应面法优化了预熟化宫保鸡丁的工艺条件为烹饪温度62 ℃、烹饪时间65 min、腌制时间30 min。除此之外,将预熟化宫保鸡丁与传统烹饪宫保鸡丁进行了对比研究,在烹饪损失、剪切力、脂肪氧化和菌落总数方面,预熟化宫保鸡丁的指标优于传统烹饪鸡丁;而色泽、滋味和香气,传统烹饪宫保鸡丁优于预熟化宫保鸡丁。总之,低温真空烹饪技术对开发预熟化肉禽类菜肴有着理论性与实践性的保障。