白云凤爪膨润工艺的优化.pdf

现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 0 9 ， V o 1 2 5 ， No 1 1 白云凤爪膨润工艺的优化 温雪馨，芮汉明 ( 华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 5 1 0 6 4 0 ) 摘要： 本文研究了白云凤爪膨润工艺中各参数对其膨胀率的影响， 并采用质构分析仪对凤爪产品的弹性进行分析， 利用扫描电子 显微镜观察凤爪产品在不同膨胀率下结构的变化。 研究结果表明：白云凤g g J N-T - 艺的最佳条件为浸泡温度为 3 0， 醋酸浓度2 0 ， 浸泡时间 5 h ，此时白云凤爪的膨胀率可达 7 8 2 3 。 关键词：白云凤爪；膨胀率；胶原 中图分类号：T S 2 5 1 6 7 ；文献标识码 ：A；文章篇号： 1 6 7 3 9 0 7 8 ( 2 0 0 9 ) 1 1 - 1 3 1 1 - 0 4 Op t i mi z a t i o n o f t h e S we l l i n g Pr o c e s s o f Ba i y u n Ch i c k e n Cl a w W EN Xu e - x i n， RUI Ha n - mi ng ( C o l l e g e o f L i g h t I n d u s t r y a n d F o o d , S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 4 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：As we l l i ngt e c hn o l o g yf o rBa iy unc h i c k e nc l a w wa sd e ve l o p e d a n dt he e ffe c t s ofpr o c e s s i ngp a r a me t e r s o n t h e e x p a n s i on r a t e o f t h e c h i c k e n c l a w we r e i n v e s t i g a t e d T h e c h a n g e s o f e l a s t i c i t y a n d s t r u c t u r e o f t h e p r o d u c t we r e a n a l y z e d b y t e x t u r e a n a l y z e r a n d s c a n n in g e l e c l r o n mi c r o s c o p y( S E M) ， r e s p e c t i v e l y R e s u l t s s h o w e d t h a t th e o p t i ma l s w e l l i n g c o n d i ti o n s f o r p r e p a r a ti o n o f c h i c k e n c l a w p r o d u c t w e r e as fo l l o w s ： t e mp e r a t u r e 3 0 C a c e ta t ec o n t e n t 2 O a n dt r e a t me n t t i me 5 l L u n d e r whic hthe e x p a n s i o nr a t e wa s 7 8 2 3 Ke ywo r d s ： B a i y u nc hic k e nc l a w； e x p a n s i o nmte； c o l la g e n 白云风爪是广东地区的传统特色小吃，主要以物 美价廉的鸡爪为原料，以醋酸浸泡使其中的胶原吸水 膨胀 ，产品洁白晶莹，口感爽脆有弹性，具有独特的 醋酸口味。鸡爪中富含胶原，胶原可减少面部皱纹， 延缓衰老，具有美容的功效l l j 。白云风爪以其独特的 风味，丰富的营养，广受人们的欢迎。同时，白云凤 爪产品成本低廉，得率高，是鸡爪综合利用的理想途 径。因此，研究凤爪产品膨润的最佳工艺及其机理， 对加工 白云风爪产品具有非常重要的参考价值。 胶原 ( C o l l a g e n ) ，是动物结缔组织中的结构蛋白 质，主要存在于动物的皮、骨、软骨、肌腱等中。胶 原肽链的端基和侧链均含有氨基和羧基，即存在着许 多碱性基团和酸性基团，它们在溶液中能与酸或碱结 合。当胶原肽链的酸性基团或碱性基团分别结合上酸 碱后，胶原分子间的及肽链间的离子交联键和氢键将 被打开，胶原就会吸水而发生酸膨胀或者碱膨胀I2 j ， 这就是胶原吸水膨胀的原理。但 目前国内外研究主要 收稿 日期：2 0 0 9 - 0 7 1 9 农业部公益性行业科研专项项 目：养鸡场疫病综合控制技术研究与示范 ( N O n y h y z x 0 7 -0 3 8 ) ；广东省科技攻关重大项目：广东省优质鸡产业化推 进 ( N O 2 0 0 7 A 0 2 0 4 0 0 0 0 6 ) 作者简介：温雪馨 ( 1 9 8 4 - ) ，女，硕士研究生，研究方向：食品科学 通讯作 者：芮 汉明，副教授 ，研 究方 向为食品科学 ，农产 品加工与保藏 针对制革过程中胶原的酸碱膨胀 ，对于食品原料中 胶原吸水膨胀的研究仅有少量的报道【4 ，一 l ，因此，有必 要对食品中胶原吸水的规律性和机理进行研究，本文 仅就 白云凤爪产品膨润的最优工艺进行讨论，以此为 食品中胶原的吸水特性的研究提供一定理论依据。 1 材料与方法 1 1 材料与试剂 1 1 1 实验材料 冷冻鸡爪 ( 购于超市) ，9 米醋 夕牌) 1 1 - 2 实验仪器 J A1 0 0 3 分析天平 ( 上海精科) ；T A X 2 i 型 T e x t u r e A n a l y z e r( S MS公司) ；扫描电子显微镜。 1 2 实验方法 1 2 1 膨润工艺流程【6 J 解冻一斩指一水煮( 8 0 9 0， 5 mi n) 一冲水降温( 2 0) 一 加米醋浸泡膨润一流水冲漂 ( 1 2 h) 一真空包装一杀菌一成 品 1 2 2 膨胀率的计算 膨胀率( ) = ( 膨润后凤爪质量一 膨润前凤爪质量) 膨润前 脱骨凤爪质量 x l 0 0 注：膨润前脱骨风爪的质量= 膨润前凤爪质量 6 3 5 1 2 - 3 单因素实验 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 0 9 ， V o 1 2 5 ， No 1 1 对膨润鸡爪的浸泡温度、醋酸浓度、浸泡时间进 行单因素实验，得到各因素的最佳工艺条件。 1 2 4 正交实验 根据单因素实验进行正交实验。 1 2 5 凤爪产品质构特性的测定 质构测试 ( T P A)又称为两次咀嚼测试，主要是 通过模拟人 口腔的咀嚼运动，对样品进行两次压缩， 测试与微机连接，通过界面输出质地测试曲线，从中 可以分析质构特性参数如：硬度、脆性、粘性、内聚 性、弹性、胶粘性、咀嚼度、回复性。T P A是利用力 学测试方法来模拟食品质地的感官评价模拟牙齿的咀 嚼行为 J 。 用质构仪测量凤爪产品的弹性，比较不同膨润方 式处理后产 品质构方面的差异。本文测定的是凤爪中 的胶原吸水膨胀后质构的变化，因此采用适用于凝胶 的测试条件网 。T e x t u r e E x p e r t 软件基本设置见表 1 。 表 1 T e x t u r e E x p e r t软件基本设置 Ta b 1 The ba s i c s e t i i ng pa r a me t e r s o f Te x t u r e Ex p e 探头 测试前 测试速 测试后速 破碎距 测定距 引发 项 目 型号速度 度 度 离 离 力 设定数 值P 6 5 m m s 1 mm s 5 m l T S 1 5 i T l r n 5 m l T 1 1 0 0 g 1 2 6 S E M微结构观察 将凤爪成品于石油醚中脱脂 1 2 h ，然后用叔丁醇 脱脂 3次，每次 2 0 r r d n ，在 0升华叔丁醇。刀片切 块，用导电胶粘台，喷金，观察。 2 结果与讨论 2 1 单因素的确定 2 1 1 温度对凤爪膨胀率的影响 选取 1 0 0 g鸡爪，料液比为 1 ： 6 ，在醋酸浓度为 1 5 下分别于 1 0，2 0，3 0，4 0，5 0 浸泡 4 h ，测定凤爪的膨胀率。 斛 型 避 温度 图 1浸泡温度对凤爪膨胀率的影响 F i g 1 I n fl u e n c e o f mp e r a t u r e o ne x pa n s i o nr a t eo f c c k e nc Mw 从图 l 可看出，浸泡温度对凤爪的膨胀率有重要 I 3 l 2 的影响。 凤爪膨胀率随浸泡温度的升高先增大后减小， 在 3 O时达到最大值。这是由于在温度较低时，温 度升高加速浸泡液中的氢离子向凤爪的胶原内部渗透 的速度， 使凤爪膨胀率随温度升高而增大， 并在 3 0 时达到峰值。随着温度的继续升高，风爪中的胶原在 醋酸浸泡液中发生水解，胶原不断损失，凤爪质量减 少，膨胀率降低。当浸泡温度达到 5 0时凤爪表面 甚至因严重水解出现破损，影响外观。因此凤爪的膨 胀率在高于 3 0时随温度的升高而下降。因此，选 取适宜的浸泡温度为 2 4 0。 2 1 2 浸泡时间对凤爪膨胀率的影响 选取 1 0 0 g 鸡爪，料液比为 l ： 6 ，在 3 0，醋酸 浓度为 1 5 下， 分别浸泡 1 8 h ， 测定凤爪的膨胀率。 浸泡 时间 h 图 2浸泡时l 司 对凤爪膨胀率的影响 晦 2 I n fl u e n c e o f s o a k i n g t i me o n e xpa n s i o nr a t e o f c h i c k e n c la w 从图2可看出，浸泡时间对风爪膨胀率有重要的 影响。 随着浸泡时间的延长， 凤爪的膨胀率不断增长。 浸泡时间太短，凤爪的大部分面积还未充分浸润，醋 酸在胶原中的扩散不充分， 使得初始阶段膨胀率较低。 但由于在初始阶段浸泡液中醋酸的浓度较大，且凤爪 胶原内外醋酸的浓度差较大，扩散速率较快，因此凤 爪膨胀的速率比后阶段高。随着浸泡时间增加，醋酸 中的氢离子不断往胶原内部扩散，凤爪的膨胀率不断 增大。浸泡时间 6 h凤爪的膨胀率为 6 5 8 3 ，之后氢 离子在胶原中的扩散接近平衡，风爪的膨胀率增长缓 慢。为了节省浸泡时间，缩短生产周期，因此选择适 宜的浸泡时间为 4 6 h 。 2 1 3 醋酸浓度对凤爪膨胀率的影响 选取 1 0 0 g 鸡爪， 料液比为 1 ： 6 ，分别加入 0 5 0 ， 1 O 0 ，1 5 0 ，2 0 0 ，2 5 0 ，3 0 0 ( WA V)的醋 酸溶液，3 0下浸泡 4 h ，测定凤爪的膨胀率。 从图 3可看出，浸泡液醋酸的浓度对凤爪的膨胀 率有重要的影响。在一定的范围内，凤爪的膨胀率随 醋酸的浓度增加呈先升高后降低的趋势。在醋酸的作 用下，凤爪中胶原的肽链上的酸性基团与酸结合，胶 跚 加 0 蝌 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 0 9 ， V o 1 2 5 ， N o 1 1 原分子问的及肽链间的离子交联键和氢键将被打开， 胶原纤维变得疏松、张开，吸水膨胀，从而使膨胀率 增大。而随着醋酸的浓度继续增加，凤爪中的胶原发 生酸溶现象，有部分的胶原溶解到浸泡液中，使得凤 爪的质量减少，膨胀率降低。从图3可知，当醋酸浓 度达到 2 0 0 时，风爪的膨胀率最高。此后风爪膨胀 率随 H AC浓度的增大而急剧下降， 这是由于 HA C浓 度的增大使凤爪中的胶原发生部分水解，造成膨胀率 降低，风爪中的胶原营养成分损失。因此选取适宜的 醋酸浸泡浓度为 1 0 0 2 O 0 。 甜 邕 渔 HAC 浓 度 图 3醋酸浓度对凤爪膨胀率的影响 Fi g 3 I nflue nc e of ac e t a t e c o nc en t r a t i on t O e xpa ns i on r a t e o f c h i c ke n c l a w 2 - 2 凤爪膨润条件的正交实验 根据单因素实验结果，以浸泡温度 ( A) 、HA G 浓度 ( B) 、浸泡时间 ( c )三因素设计了 ( 3 )正 交实验，其实验设计和结果见表 2 。 表 2正交实验安排与结果 L 。 ( 3 。 ) Ta b 2 Re s u l t s o fo r t ho g o na l e x pe r i me nt 注： 数据为三次重复实验的平均值。 由表 2 可知，在此因素水平范围内，凤爪膨胀率 的影响因素排序为：温度醋酸浓度浸泡时间，其 中温度为 3 O，醋酸浓度 2 0 ，浸泡时间为 5 h的 条件下膨胀率最大，膨胀效果最好。从表 2 可看出， 浸泡温度 3 0的膨胀率明显比2 O和 4 0高，这 是由于 3 0时温度较高，促进醋酸向凤爪中的胶原 扩散，使其膨胀率较高。而 4 0时，温度虽然比 3 0 时高，但在此温度下部分胶原发生水解，使风爪质 量发生损失，因此 4 0的膨胀效果不如 3 0 时好。 凤爪产品的膨胀率大可以增加产品的得率，获得 更大的经济效益，因此，确定膨润凤爪的最佳工艺为 A 2 B C 2 ，此时风爪膨胀率最大。由于最佳工艺条件不 在设计实验中，因此需做验证实验。实验结果见表 3 。 表 3追加实验结果 T a b 3Re s ults o f v e r i fi c a fi o ne x p e r i me n ts 由表 3 可知， 验证实验 A 2 B 3 C 2 组合得到的膨胀率 最大，因此选定此组合为最佳工艺条件，即浸泡温度 3 0，醋酸浓度为 2 0 ，浸泡时间 5 h 。 2 3 膨润过程中凤爪产品的变化 2 3 1 膨润过程中凤爪产品质构的变化 利用质构测定仪测定不同膨胀率下风爪产品的 弹性，如图 4 ，经过醋酸膨润后，不同膨胀率的凤爪 产品均 比未经处理的凤爪弹性大大提高，同时随着凤 爪膨胀率的增大，其弹性不断增高，膨胀率为 7 0 的 风爪弹性达到 0 9 9 9 3 ，接近 1 ，证明此膨胀率下风爪 的弹性极佳，质构紧密，口感有爽脆有嚼劲。 0 9 0 一 0 8 5 强嚣 _ 镳 膨 胀 率 图 4 不同膨胀率下风爪产品的弹性变化 ri g 4 Cha ng e s of e l a s tic i t y of c h i c ke n c l a w i n t h e s we l l i n g c our s e 0 ft h e c l a w 2 _ 3 -2 膨润过程中风爪结构的变化 利用扫描 电子显微镜观察不 同膨胀率下风爪产 品的切片，如图 5 所示。 由图 5( a )可 以看出，未经醋酸浸泡膨润处理的 凤爪肌肉纤维较为疏松， 纤维束之间存在较大的空隙， 从电镜图可见纤维束之间有明显的孔洞。从图 5( b ) 可看出，经过醋酸浸泡膨胀处理膨胀率达到 3 0 的凤 1 3l 3 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 0 9 ， V o 1 2 5 ， No 1 1 爪肌肉纤维比对照样稍有改善，纤维束之间的空隙变 小，孔洞减少。而从图5( c )可看出膨胀率达到 5 0 时的凤爪肌肉纤维束之间不存在较大的空隙，肌 肉纤 维明显变得紧密细致，结合质构仪的数据可知，此时 凤爪的质构得到改善， 弹性增加。从图 5( d ) 可看出， 膨胀率达到 7 0 时的凤爪肌肉纤维束之间没有明显的 空隙，不存在孔洞，肌肉纤维之间非常紧密，基本不 存在空隙，此时风爪的质构最佳，弹性也最大。以上 几个样的对 比效果较为明显，从凤爪肌肉纤维的结构 来看，膨胀率越大风爪的肌肉纤维越紧密，质构得到 改善，弹性也越理想。这是因为在膨润过程中胶原吸 水使得凤爪的肌肉纤维束膨胀，肌肉纤维束间变得更 加紧密，饱满而富有弹性，使得凤爪产品弹性增大， 质构得到改善。可见膨润过程在提高风爪产品得率的 同时赋予了凤爪产品理想的口感，是一个重要的工艺 过程 。 ( a) 对照样 ( b ) 膨胀率 3 0 的凤爪 ( C ) 膨胀率 5 0 的凤 爪 ( d )膨胀率为 7 0 的凤爪 图 5 3 0 0倍扫描电子显微镜不同膨胀率的凤爪微观结构观察 S E M图 Fi g S S EM di a g r am o f c h i c ke n c l a w wi t h d i ffe r e nt s we l l i ng r at e 3 结论 ( 1 )通过正交设计，根据白云风爪的膨胀率得 出膨润工艺的最佳参数为：浸泡温度 3 0，醋酸浓 度为 2 0 ，浸泡时间 5 h ，此时膨胀率达到 7 8 2 3 ， 膨胀率达到最大。 ( 2 )利用质构分析仪测定不同膨胀率下白云风 爪的弹性 ，发现经过膨润处理后的凤爪产品的弹性 比 未经处理的产品明显提高，同时随着膨胀率的增加凤 爪产品的弹性增大，由此证明膨润工艺能改善凤爪产 品的质构和口感 。 ( 3 )通过扫描电子显微镜观察不同膨胀率下 白 云风爪的结构，发现随着胶原吸水的增加，风爪肌 肉 纤维变得紧密，凤爪产品膨胀率增加，弹性增大，提 高了产品得率并改善了质构。 参考文献 1 周倩， 罗志刚， 何小维 胶原蛋白的应用研 究【 J 现代食 品科 技 2 0 0 8 ， 2 4 ( 3 ) ： 2 8 6 2 马美湖 动物性食品加工学0 v 0 中国轻工业出版社2 0 0 3 ： 4 0 1 3 】 单志华， 王冬英肢原在部分酸碱介质下的膨胀规律研究阴 皮革科学与工程 2 0 0 1 ， 1 1 ( 3 ) ： 4 2 - 4 8 4 张海荣， 过世东， 袁信华 浸泡工艺对即食型鲴鱼皮质构的影 响 J 食品工业科技 2 0 0 8 ,4 ：2 0 2 - 2 0 4 5 周婉君， 王剑 河， 吴燕燕 等 水 发鱼皮 工艺研究 J 食品科 学 2 0 0 7 , 2 8 ( 8 ) ：2 3 3 2 3 6 6 杨慧玲 白云风爪的生产工艺 J 肉 类研究 2 0 0 1 ( 1 ) ：3 0 【 7 Ma l c o l m C B o u r n e F o o d T e x t u r e a n d v i s c o s i t y ( 2 n d E d i t i o n ) 【 M】 A c a d e mi c p r e s s ， 2 0 0 2 ： 1 2 8 【 8 】 杨玉玲， 周光宏， 姜攀等 卡拉胶凝胶质构特性的研究 J 】 食品 工业科技 2 0 0 8 ,2 9 ( 1 0 ) ：2 2 0 - 2 2 3 ( 上接第 1 3 7 4 页 ) 4 I U P A C I UP A C c o m p end in m o f A n a I c a 1 N o m e