陶 瑞，汤晓艳 *，龚 艳，齐 凯，耿永然
（中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，农业部农产品质量安全重点实验室，北京 100081）
摘 要：采用响应面回归设计来探究复合磷酸盐与木瓜蛋白酶复配使用嫩化低档部位烧烤牛肉的最佳条件。以单位肉中木瓜蛋白酶活力、复合磷酸盐质量浓度和作用时间为嫩化因子，以剪切力值和感官评价得分为响应值，运用Design-Expert 8.05软件对测得的结果建立二次回归模型。结果表明，复合磷酸盐与木瓜蛋白酶配合使用可以有效降低中低档部位牛肉的剪切力值，同时适当减少酶的用量，提高肉的保水性，得到更好的感官评价效果。最佳嫩化条件为：木瓜蛋白酶活力9.44 U/g、复合磷酸盐质量浓度18.35 mg/mL、作用时间9.09 h。在此条件下，低档部位烧烤牛肉的剪切力预测值为17.25 N，感官得分为5.02，整体感受较满意。经过实验验证，实测值与预测值吻合良好，说明响应面模型具有较好的预测能力，能有效用于剪切力值和感官评分的预测。
关键词：低档部位牛肉；木瓜蛋白酶；复合磷酸盐；响应面；复合嫩化
随着现代生活节奏的加快，冷链物流技术和体系的成熟，以及中西方饮食文化的不断融合，烧烤牛肉以其独特的风味，方便、快捷的烹调方式，越来越受到年轻消费者的青睐。由于我国牛肉市场上外脊、上脑、眼肉等高档部位牛肉价格昂贵、产量有限，所以普通烧烤店和快餐店普遍选用牛的臀肉、米龙、小黄瓜条等嫩度较差的低档部位肉为原料，经过适当的调理加工来提高嫩度，实现低档部位烧烤牛肉的高值化和高产化，提高产品附加值 ［1］。
嫩度是评价牛肉品质的首要因素，嫩度也是低档部位烧烤牛肉需要改善的重要方面。但实际调研发现 ［1］，低档部位牛肉调理烧烤方法仍然存在嫩化效果不好，嫩度、多汁性等口感较差的问题。运用物理、化学或酶法手段将肌原纤维或结缔组织中的纤维蛋白水解或斩断是牛肉嫩化的主要手段。木瓜蛋白酶作为一种低特异性巯基酶，其活性中心含半胱氨酸，能够快速切开纤维蛋白内部的—CO—NH—，生成小分子多肽类物质。且相比其他嫩化酶，木瓜蛋白酶具有嫩化效果好、成本低、热稳定性好等优点，具有更好的应用价值 ［2-3］。但实际使用时发现，酶活的变化对结果影响很大，常常会因用量过多，发生过度水解，造成肉质老化、保水性降低、风味变差等问题 ［4］。而复合磷酸盐不仅可以改善肉的保水性，同时还可以提高肉的pH值，保持蛋白酶的最佳酶活力条件，有效减少酶的用量 ［5-6］。国内外的很多专家学者都对木瓜蛋白酶或者复合磷酸盐用于肉类嫩化进行了大量的研究 ［7-10］，但作为目前最常用的两种嫩化剂，它们在肉质嫩化中的复合使用鲜见报道。
本实验采用响应面回归设计，以木瓜蛋白酶和复合磷酸盐为嫩化手段，对牛的低档部位肉半腱肌进行复合嫩化处理，以剪切力值和感官评价得分为嫩度评价指标，探究木瓜蛋白酶和复合磷酸盐配合使用的最佳条件，构建复合嫩化体系，为低档部位牛肉嫩化提供有效手段。
1.1 材料与试剂
牛半腱肌，取自北京御香苑集团6～7 岁的淘汰母牛，宰后于0～4 ℃条件下排酸24 h，-20 ℃速冻后取回备用。
木瓜蛋白酶（酶活力为108万 U/g） 广州华琪生物科技有限公司；复合磷酸盐（多聚磷酸盐-六偏磷酸盐-焦磷酸盐复配质量比为2∶2∶1） 徐州天嘉食用化工有限公司；食盐 中盐北京市盐业公司。
1.2 仪器与设备
MODEL235沃-布剪切力仪 英国G-R Manufacturing公司；HHS-21-6型电热恒温水浴锅 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；JH2102电子天平 上海精科天美科学仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 样品处理
1.3.1.1 嫩化
牛的半腱肌于0～4 ℃条件下解冻24 h至中心温度达到0 ℃以上，剔除可见脂肪和结缔组织，沿垂直肌纤维的方向切分成厚度为3 cm，大小约为3 cm×6 cm×6 cm，质量约为（180±10） g的肉块。采用手动注射，将预先配制好的嫩化剂均匀地注射到肉中，注射量为肉质量的10%，注射量偏差范围控制在5%以内。然后在0～4 ℃嫩化处理。
1.3.1.2 烤制
将肉块切成2.54 cm厚，称质量，将电感耦合温度计插入到肉块中心，在160 ℃左右烤制至肉块中心温度达70 ℃，将烤好后的肉块保存在铝箔内冷却至室温备用。
1.3.2 剪切力值的测定
参照NY/T 1180—2006《肉嫩度的测定：剪切力测定法》 ［11］。将解冻后的肉样切分出3 cm×3 cm×6 cm的肉块，置于蒸煮袋中，于85 ℃的恒温水浴锅中煮至中心温度达到70 ℃后取出，冷却至室温，用吸水纸擦干表面水分。然后放在0～4 ℃条件下贮存12 h，用直径1.27 cm的圆锥形取样器平行肌纤维方向钻切肉样，孔样长度不少于2.5 cm，数量不少于3 个。用沃-布剪切力仪垂直于肌纤维方向剪切样本，求平均值即得到该样本的剪切力值。
1.3.3 感官评价
感官评价参考GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》 ［12］和赵镭等 ［13］方法。选择从事食品质量安全专业的10 人组成感官评价小组，对品评人员进行烤制牛肉颜色、嫩度、风味、多汁性等感官品质指标培训，要求了解所用评语的含义和主观感受，采用顺序标度法，对烤肉各品质指标评价采用7分制，即1～7 分，见表1。评价结果按照本课题组前期所做的烧烤牛肉消费者嗜好性和满意度评价模型计算最终加权得分 ［1］。计算公式如下：
表1 烤制牛肉品质感官评价标准
Table1 Criteria for sensory evaluation of roast beef
颜色嫩度风味多汁性评价参考分值评价参考分值评价参考分值评价参考分值很差1很硬1很差1很干1差2硬2差2比较干2略差3略硬3略差3略干3一般4一般4一般4一般4黄棕色，较诱人5较嫩5有肉香味5较多汁5红棕色，诱人6嫩6肉香浓郁6多汁6棕色，很诱人7非常嫩7非常浓郁7非常多汁7
1.3.4 响应面试验设计
以木瓜蛋白酶活力（A）、复合磷酸盐质量浓度（B）和作用时间（C）为自变量进行单因素试验，确定自变量的取值范围。根据Box-Behnken设计以及前期单因素预试验结果，以木瓜蛋白酶和复合磷酸盐为嫩化因素，以剪切力值（Y 1）和感官评价得分（Y 2）为响应值，用Design-Expert 8.05进行响应面试验设计。试验各因素水平见表2。
表2 响应面法嫩化牛肉试验因素与水平
Table2 Factors and their coded levels used in response surface analysis
C作用时间/h -1556 0 10159 1 152512水平因素A木瓜蛋白酶活力/（U/g）B复合磷酸盐质量浓度/（mg/mL）
1.4 数据处理
采用SAS/PC 9.2对试验结果进行均值差异显著性检验，分组显著水平0.05。采用Design-Expert 8.05对试验结果进行分析，建立以剪切力值（Y 1）和感官评价得分（Y 2）为响应值的复合评价体系，设计三因素三水平的二次回归方程，拟合自变量与响应值的函数关系。将得到的两个回归方程联立共解，以获得同时满足嫩度和感官要求的最佳嫩化条件 ［14-15］。
2.1 单因素试验结果
2.1.1 木瓜蛋白酶活力对牛肉嫩化效果的影响
图1 木瓜蛋白酶活力对剪切力值的影响
Fig.1 Effect of papain dosage on shear force
不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
复合磷酸盐质量浓度和作用时间分别为15 mg/mL和9 h时，酶活力在0～25 U/g范围内的剪切力值变化见图1，当酶活力在0～10 U/g范围内，剪切力值随着肉中木瓜蛋白酶活力的增加而显著降低（P＜0.05）。当酶活力大于10 U/g后，剪切力值略有回升但变化不显著（P＞0.05），酶活力为10 U/g时，剪切力均值为25.02 N，相比对照组（48.12 N）下降约43.36%。实际中也 发现当酶活力大于20 U/g以后，肉的外观和组织严重破坏，失水过多，肉块变硬，风味异常。由剪切力的变化趋势，最终确定最佳的酶活力使用量为10 U/g。
2.1.2 复合磷酸盐质量浓度对牛肉嫩化效果的影响
图2 复合磷酸盐质量浓度对剪切力值的影响
Fig.2 Effect of phosphate concentration on shear force
木瓜蛋白酶活力和作用时间分别为10 U/g和9 h时，复合磷酸盐质量浓度在0～25 mg/mL范围内的剪切力值变化见图2，复合磷酸盐质量浓度在0～15 mg/mL的范围内，剪切力值随复合磷酸盐质量浓度的增加而显著降低（P＜0.05），15 mg/mL以后趋于平缓，剪切力值的变化不显著（P＞0.05）。此时剪切力均值为18.33 N，相比对照组（25.48 N）下降约28.08%。对比图1可知，复合磷酸盐对剪切力的影响作用比酶解作用略差，证明酶解作用是影响剪切力值主要因素。综上，选择复合磷酸盐质量浓度为15 mg/mL作为响应面的中心点。
2.1.3 作用时间对牛肉嫩化效果的影响
图3 作用时间对剪切力值的影响
Fig.3 Effect of tenderization time on shear force
表3 响应面法优化低档部位烧烤牛肉嫩化体系的试验设计与结果
Table3 Box-Behnken design （BBD） with experimental and predicted values of response variables for low-grade beef
试验号A木瓜蛋白酶活力/（U/g）B复合磷酸盐质量浓度/（mg/mL）C作用时间/h Y 1剪切力值/（9.8 N）Y 2感官得分实际值预测值实际值预测值110 15 9 1.65 1.76 4.60 4.97 210 15 9 1.79 1.76 4.85 4.97 315 25 9 2.05 2.08 3.84 3.92 415 15 6 1.78 1.81 4.12 4.07 510 5 6 2.08 2.12 4.18 4.25 610 25 12 1.86 1.82 4.65 4.58 715 15 12 1.83 1.85 4.01 4.01 85 25 9 2.00 2.08 4.82 4.84 95 5 9 2.62 2.59 4.03 3.96 105 15 12 2.05 2.02 4.39 4.44 1110 5 12 1.95 2.01 4.13 4.16 1210 15 9 1.90 1.76 5.23 4.97 1310 15 9 1.71 1.76 5.20 4.97 1410 15 9 1.75 1.76 4.97 4.97 1515 5 9 2.15 2.07 4.08 4.06 165 15 6 2.18 2.16 4.46 4.46 1710 25 6 1.87 1.81 4.60 4.57
木瓜蛋白酶活力和复合磷酸盐质量浓度分别为10 U/g和15 mg/mL，作用时间在0～15 h范围内的剪切力值变化见图3，当复合嫩化液作用时间在0～9 h范围内，剪切力值随时间的延长而显著降低（P＜0.05）；作用时间大于9 h以后趋于平缓，剪切力值的变化不显著（P＞0.05）。此时，剪切力均值为20.87 N，相比对照组（41.94 N）下降约50.23%，最后确定作用时间9 h为响应面的中心点。
2.2 响应面回归模型的建立
依据单因素预试验结果，筛选木瓜蛋白酶活力（A）、复合磷酸盐质量浓度（B）和作用时间（C）中的合理条件进行三因素三水平的Box-Behnken响应面分析试验，试验设计及结果见表3。用Design-Expert 8.05对表3中的数据进行方差分析和显著性检验（结果见表4），分别得到剪切力值（Y 1）和感官评价得分（Y 2）与3 个嫩化因子A、B、C的三元二次多项式回归方程：
表4 以剪切力值感官得分为响应值的方差分析结果
Table4 Analysis of variance （ANOVA） for the regression equations with shear force and sensory evaluation as responses
变异来源Y 1剪切力值Y 2感官得分平方和自由度均方F值P值平方和自由度均方F值P值模型0.79 90.087 9.99 0.003 12.6790. 296 7 6.88 0.009 3 A木瓜蛋白酶活力0.13 10.13 15.36 0.005 80.3410.34 7.81 0.026 8 B复合磷酸盐质量浓度0.1310.13 14.75 0.006 40.2710.276.33 0.040 0 C作用时间0.005 3 10.005 3 0.61 0.460 0 0.004 410.004 4 0.10 0.759 8 AB0.068 10.068 7.74 0.027 20.2610.266.13 0.042 5 AC0.007 6 10.007 6 0.87 0.382 4 0.000 4510.000 45 0.010 0.921 4 BC0.003 9 10.003 9 0.45 0.525 1 0.002 410.002 4 0.056 0.819 9 A 20.23 10.23 26.01 0.001 40.9010.9020.79 0.002 6 B 20.19 10.19 21.51 0.002 40.4310.439.84 0.016 4 C 20.004 2 10.004 2 0.48 0.511 70.2910.296.82 0.034 8残差0.061 70.008 7 0.3070.043失拟0.02630.008 6 0.97 0.487 90.02930.009 8 0.14 0.928 5纯误差0.03540.008 8 0.2740.068总和0.85 162.9716
由表4可以看出，两个回归模型都达到了极显著水平（P＜0.01），决定系数R 2分别为0.927 8和0.898 5，同时失拟检验不显著（P＞0.05），说明模型与实际结果拟合良好。整体上，两个方程可以正确地反映剪切力值（Y 1）、感官得分（Y 2）与木瓜蛋白酶活力（A）、复合磷酸盐质量浓度（B）和作用时间（C）三因素之间的关系，且在本试验设计的因素水平范围内，木瓜蛋白酶活力（A）对剪切力值和感官得分的影响最大，其次是复合磷酸盐质量浓度，最后是作用时间。
2.3 响应面试验中各因素的交互效应分析
根据以上得到的二次多项式回归方程，利用Design-Expert 8.05对表3中的数据进行多元回归拟合，得到交互作用的响应面图4和图5，其中，图4代表剪切力值对应的各个交互因素响应面，图5代表感官评价得分对应的各个交互因素响应面。
图4 各因素对剪切力值影响的响应面图
Fig.4 Response surface graphs showing the effect of various factors on Warner-Bratzler shear force
由图4可知，在等高线的中心区域，剪切力值最低，由中心向边缘逐渐升高。三因素中，木瓜蛋白酶活力和复合磷酸盐质量浓度对剪切力值的影响极显著（P＜0.01）。当作用时间固定在9 h，酶活力与复合磷酸盐质量浓度的交互作用对剪切力值有显著影响（P＜0.05），响应曲面呈现明显的先降后升的趋势；作用时间与酶活力或复合磷酸盐质量浓度的交互作用不显著（P＞0.05），但当盐质量浓度在15 mg/mL，且时间一定时，剪切力值随着酶活力的增加急 速降低，达到最低点后缓慢回升；当木瓜蛋白酶活力控制在10 U/g时，剪切力值的变化也呈现先下降后缓慢上升的趋势。
图5 各因素对感官评价得分的响应面图
Fig.5 Response surface graphs showing the effect of various factors on sensory evaluation score
由图5可以看出，等高线的中心区域，感官评价得分最高，由中心向边缘逐渐降低。三因素中，木瓜蛋白酶活力和复合磷酸盐质量浓度对感官得分的影响显著（P＜0.05）。当作用时间为9 h，酶活力和复合磷酸盐质量浓度的交互作用显著（P＜0.05），其他交互作用的影响不显著（P＞0.05），但是整体上，当两个因素条件固定时，变量因素先升后降的趋势明显，尤其酶活力达到最大时，感官得分明显下降。
剪切力值越低，且感官评分越高，说明肉嫩化效果越好，反之则说明效果不好。因此，利用上述两个模型探究同时满足剪切力值低且感官评分较好的复合嫩化剂使用条件。将回归方程（1）和（2）联立求解，对各自变量求导，得到复合嫩化体系的最佳使用条件：木瓜蛋白酶活力为9.44 U/g，复合磷酸盐质量浓度为18.35 mg/mL，作用时间为9.09 h。在此条件处理下，调理烧烤牛肉的剪切力预测值为17.25 N，感官得分为5.02。
为验证试验结果的可靠性，用试验得到的最佳条件处理烧烤牛肉原料肉，重复3 次作为平行，测定剪切力值并进行感官评价，最终得到的实测结果为：剪切力值18.33 N，感官得分5.01。实测值与预测值吻合良好，模型准确可靠，证明本实验确定的最佳条件能有效实现肉质嫩化，减少木瓜蛋白酶用量，避免水分过度流失，同时感官评价较好，具有很好的应用价值。
不同嫩化剂在肉质嫩化过程中的嫩化效果不同，这主要与嫩化剂的作用方式有关。作为纯天然生物酶制剂，木瓜蛋白酶主要作用于蛋白质分子中精氨酸、赖氨酸、甘氨酸等参与形成的肽键，将肌原纤维蛋白和结缔组织水解，以降低剪切力值，实现肉质嫩化，但一些研究表明，稍微过量的使用也可能会引起肉块水解过度、失水老化，造成一些小分子胺类物质生成，肉块的整体风味下降 ［16-17］。通过本研究中图4、5响应面的变化趋势也可以看出木瓜蛋白酶用量较少时，可以有效降低剪切力值，实现肉质嫩化；但用量超过15 U/g后，肉块老化严重，水分流失，感官评分下降，剪切力值也略有升高。而复合磷酸盐不仅能稳定体系pH值，促进胶原蛋白溶解，具有一定的嫩化效果，还能增加离子强度，提高肉的保水性和弹性 ［18］。在与木瓜蛋白酶配合使用时，复合磷酸盐能够起到缓冲溶剂的作用，保证木瓜蛋白酶始终处于适宜的活性条件下，提高嫩化效率。同时，复合磷酸盐还能螯合Ca 2+、Mg 2+等金属离子，释放羧基，增加负电荷斥力，提高保水性。本研究也发现，通过复合磷酸盐与木瓜蛋白酶酶配合使用，在复合磷酸盐质量浓度为15 mg/mL时，嫩度、多汁性感官指标评分得到了有效提高。可见，复合磷酸盐和木瓜蛋白酶酶的复合使用，对提高牛肉嫩度，改善感官品质方面都有较好的效果。
嫩化效果的评价方式也是影响条件筛选的重要方面。牛肉嫩化工艺一般以剪切力值作为条件筛选的响应值，通过比较不同条件下剪切力值的变化来确定最终条件 ［19-21］。但是，牛肉嫩化最终还是为食用服务，而客观的剪切力值无法完全代表食用品质，过度追求剪切力的降低，反而会影响产品的感官感受。Sullivan等 ［8］研究发现，使用嫩化酶处理牛肉时，当剪切力值达到最低时，失水和老化作用反而会使感官评分下降。因此，嫩化工艺条件的确定有必要引进感官指标，来保证最终的食用效果。本研究采用剪切力值和感官评价得分共同作为影响值，通过对样品颜色、嫩度、风味、多汁性等感官指标的综合评价，来校正剪切力值过低造成的食用品质下降等问题，保证最终筛选的嫩化条件更具实际意义。
在条件优化方面，关于木瓜蛋白酶或复合磷酸盐用于肉质嫩化的研究报道也有很多。明建等 ［7］在常温条件下用木瓜蛋白酶嫩化处理牛肉，采用正交试验设计，以剪切力值作为评价指标，得到的最佳使用条件为：酶活力20 U/g、pH 7.0、处理温度37 ℃、处理时间1.5 h或者酶活力40 U/g、pH 7.0、处理温度20 ℃、处理时间1.5 h。夏军军等 ［22］采用响应面回归试验筛选木瓜蛋白酶最佳的使用条件，确定在酶活力20 U/g、pH 7.0、30 ℃条件下处理时间26 min可以获得最佳的嫩化效果。此外，Kempb ［4］、林志民 ［23］等都通过实验探讨了木瓜蛋白酶单独使用的最佳条件。McGee等 ［24］比较分析了不同质量分数复合磷酸盐对牛肉的剪切力值、蒸煮损失率和感官评分的影响，结果表明复合磷酸盐质量分数0.25%、注射量7%～9%时能够有效改善蒸煮损失率和感官评分，但对剪切力值影响不显著（P＜0.05）；Baublits等 ［25］研究也发现，当复合磷酸盐质量分数为0.4%、注射量为12%时，牛肉的多汁性和嫩度等感官评分显著改善（P＜0.05）。本实验结果显示，在复合磷酸盐的配合使用下，木瓜蛋白酶活力达到5 U/g，复合磷酸盐质量浓度5 mg/mL时，嫩度开始改善，当酶活力到达10 U/g，复合磷酸盐质量浓度15 mg/mL时，效果最佳。与上述研究相比，酶的用量减少了约50%，这主要是由于本研究的嫩化体系中复配使用了复合磷酸盐，改善了肉的嫩度、保水性，提高了肉的感官评价效果。因此，通过建立木瓜蛋白酶-复合磷酸盐的复合嫩化体系，能有效改善嫩度，提升感官评价得分，同时还降低了酶的用量，避免了单独酶解造成的过度嫩化、风味异常等问题，节约了嫩化成本。
本实验采用木瓜蛋白酶和复合磷酸盐组合作用，确定了低档部位烧烤牛肉的嫩化条件。通过单因素试验和响应面回归设计对低档部位烧烤牛肉的嫩化条件进行优化，得到的响应面模型效果极显著（P＜0.01），由回归方程确定的最佳工艺条件为：木瓜蛋白酶活力9.44 U/g、复合磷酸盐质量浓度18.35 mg/mL、作用时间9.09 h。此条件下，剪切力的预测值为17.25 N，感官得分为5.02，总体评价较满意。通过验证，模型准确可靠，与试验拟合良好。本实验体系在减少了酶用量的同时，获得了更好的感官评价效果，为低档部位烧烤牛肉嫩化提供了有效方法依据。
参考文献：
［1］ 龚艳, 汤晓艳, 陶瑞, 等. 基于模糊综合评价法的市售烧烤牛肉质量评价［J］. 食品工业科技, 2015, 36（13）： 364-367. DOI：10.13386/ j.issn1002-0306.2015.13.068.
［2］ HARTWIG A, ARAND M, THOMAS B, et al. MAK collection for occupational health and safety［M］. Berlin： Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2004： 233-235.
［3］ HA M, BEKHIT A E A, CARNE A, et al. Characterisation of commercial papain, bromelain, actinidin and zingibain protease preparations and their activities toward meat proteins［J］. Food Chemistry, 2012, 134（1）： 95-105. DOI：10.1016/j.foodchem.2012.02.071.
［4］ KEMPB C M, PAUL L, RONALD G, et al. Tenderness： an enzymatic view［J］. Meat Science, 2010, 84（2）： 248-256. DOI：10.1016/ j.meatsci.2009.06.008.
［5］ YUAN H K, ELISABETH H L, STEVEN M L, et al. Effects of lactate/phosphate injection enhancement on oxidation stability and protein degradation in early postmortem beef cuts packaged in high oxygen modifi ed atmosphere［J］. Meat Sience, 2010, 86（3）： 852-858. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.07.008.
［6］ 赵立艳, 彭增起, 陈贵堂. 磷酸盐对牛肉嫩化作用的研究［J］. 食品工业科技, 2003, 24（5）： 27-28. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2003.05.015.
［7］ 明建, 曾凯芳, 李洪军. 木瓜蛋白酶嫩化牛肉效果的研究［J］. 食品科学, 2009, 30（7）： 210-214.
［8］ SULLIVAN G A, CALKINS C R. Application of exogenous enzymes to beef muscle of high and low-connective tissue［J］. Meat Science, 2010, 85（4）： 730-734. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.03.033.
［9］ PIETRASIK Z, SHAND P J. Effects of moisture enhancement, enzyme treatment, and blade tenderization on the processing characteristics and tenderness of beef semimembranosus steaks［J］. Meat Science, 2011, 88（1）： 8-13. DOI：10.1016/j.meatsci.2010.11.024.
［10］ RAHARJO S, DEXTER D R, WORFEL R C, et al. Quality characteristics of restructured beef steaks manufactured by various techniques［J］. Journal of Food Science, 2006, 60（1）： 68-71. DOI：10.1111/j.1365-2621.1995.tb05608.x.
［11］ NY/T 1180—2006 肉嫩度的测定： 剪切力测定法［S］. 北京： 中国农业出版社, 2006.
［12］ GB/T 22210—2008 肉与肉制品感官评定规范［S］. 北京： 中国标准出版社, 2008.
［13］ 赵镭, 汪厚银, 刘文. 食品感官评价指标体系建立的一般原则与方法［J］. 中国食品学报, 2008, 8（3）： 121-124. DOI：10.16429/j.1009-7848.2008.03.011.
［14］ AUSTIN C L, CARLA L G, LOU X Q, et al. Response surface modeling to predict fluid loss from beef strip loins and steaks injected with salt and phosphate with or without a dehydrated beef protein water binding adjunct［J］. Meat Science, 2013, 94（1）： 9-18. DOI：10.1016/j.meatsci.2012.12.004.
［15］ HU Yaqin, YU Hiaxia, DONG Kaicheng, et al. Analysis of the tenderisation of jumbo squid （Dosidicus gigas） meat by ultrasonic treatment using response surface methodology［J］. Food Chemistry, 2014, 160（1）： 219-225. DOI：10.1016/j.foodchem.2014.01.085.
［16］ ASHIE I N A, SORENSEN T L, NIELSEN P M. Effects of papain and a microbial enzyme on meat proteins and beef tenderness［J］. Journal of Food Science, 2002, 67（6）： 2138-2142. DOI：10.1111/j.1365-2621.2002.tb09516.x.
［17］ 周强, 张富新. 嫩化酶及其在肉类加工中的应用进展［J］. 肉类研究, 2007, 21（1）： 40-42.
［18］ 刘宗敏, 江洪波, 王鹏, 等. 磷酸盐在肉制品中应用研究现状及发展趋势［J］. 肉类研究, 2010, 24（8）： 44-46.
［19］ DEND Shaoying, WANG Daying, ZHANG Muhan, et al. Application and optimization of the tenderization of pig Longissimus dorsi muscle by adenosine 5'-monophosphate （AMP） using the response surface methodology［J］. Animal Science Journal, 2016, 87（3）： 439-448. DOI：10.1111/asj.12434.
［20］ 江慧, 何立超, 章建浩, 等. 淘汰蛋鸡胸肉风干成熟组合木瓜蛋白酶嫩化工艺优化［J］. 食品科学, 2011, 32（4）： 31-36.
［21］ 朱秀娟, 余群力, 李儒仁, 等. 采用响应面法研究木瓜蛋白酶嫩化牦牛肉的条件［J］. 食品工业科技, 2013, 34（20）： 230-234. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2013.20.066.
［22］ 夏军军, 李洪军, 贺稚非, 等. 响应面法优化酶嫩化牛肉工艺［J］. 西南大学学报, 2015, 37（12）： 17-24. DOI：10.13718/j.cnki.xdzk.2015.12.003.
［23］ 林志民, 游立怡. 几种牛肉嫩化方法的研究［J］. 食品工业科技, 2006, 27（7）： 127-129. DOI：10.13386/j.issn1002-0306.2006.07.038.
［24］ McGEE M R, HENRYB K L, BROOKS L C, et al. Injection of sodium chloride, sodium tripolyphosphate, and sodium lactate improves Warner-Bratzler shear and sensory characteristics of pre-cooked inside round roasts［J］. Meat Science, 2003, 64（3）： 273-277. DOI：10.1016/ S0309-1740（02）00189-4.
［25］ BAUBLITS R T, POHIMAN F W, BROWN A H, et al. Enhancement with varying phosphate types, concentrations, and pump rates, without sodium chloride on beef biceps femoris quality and sensory characteristics［J］. Meat Science, 2006, 72（3）： 404-414. DOI：10.1016/ j.meatsci.2005.08.006.
Response Surface Methodology for Optimization of Tenderization Conditions for Low-grade Beef Using Papain and Composite Phosphate
TAO Rui, TANG Xiaoyan*, GONG Yan, QI Kai, GENG Yongran
（Key Laboratory of Agrifood Safety and Quality, Ministry of Agriculture, Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China）
Abstract：The purpose of this study was to establish the optimal tenderization conditions using papain and composite phosphate together for low-grade roast beef production. Response surface methodology （RSM） was used to model and optimize responses. Three parameters including enzymatic specific activity, phosphate concentration and time were selected as the main tenderization conditions. The responses were Warner-Bratzler shear force and sensory evaluation. The experimental data were statistically analyzed for the establishment of quadratic regression models using the Design-Expert 8.05 software. According to the results of RSM, the Warner-Bratzler shear force could be reduced remarkably by using papain and composite phosphate, and higher water retention and sensory evaluation scores were achieved by properly reducing papain dosage. The optimal tenderization parameters were determined as follows： papain activity, 9.44 U/g；phosphate concentration, 18.35 mg/mL； and tenderization time, 9.09 h. Under these conditions, the shear force was 17.25 N and the sensory evaluation was 5.02. The predicted values were proved to coincide well with the measured values. Accordingly, the developed regression models were reliable and could be used to predict the changes in shear force and sensory evaluation.
Key words：low-grade beef； papain； composite phosphate； response surface methodology； combined tenderization
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620003
中图分类号：TS251.52
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）20-0013-06
引文格式：
陶瑞, 汤晓艳, 龚艳, 等. 响应面法优化木瓜蛋白酶-复合磷酸盐嫩化低档部位牛肉工艺［J］. 食品科学, 2016, 37（20）：13-18. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620003. http：//www.spkx.net.cn
TAO Rui, TANG Xiaoyan, GONG Yan, et al. Response surface methodology for optimization of tenderization conditions for low-grade beef using papain an d composite phosphate［J］. Food Science, 2016, 37（20）： 13-18. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620003. http：//www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-03-22
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201303083）
作者简介：陶瑞（1988—），男，硕士研究生，研究方向为畜产品质量安全。E-mail：836524745@qq.com
*通信作者：汤晓艳（1976—），女，研究员，博士，研究方向为畜产品质量安全。E-mail：txycaas@126.com