響應面優化無花果生姜汁嫩化獅子頭工藝

胡艦，周瑩，左波，石怡雪，戴陽軍*

(1.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；2.江蘇中譜檢測有限公司，南京 210061； 3.常熟理工學院 生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500)

獅子頭——揚州“三頭宴”中最知名、最常見的菜品，也是淮揚菜的經典菜肴[1,2]。產品成型后肉丸表面肥肉粒將溶殆盡，對比之下瘦肉粒則相對凸出，給食客以毛糙之感，又因整體形態碩實、飽滿，猶如雄獅之首，故名曰獅子頭[3]。

揚州獅子頭軟嫩爽口、肥而不膩、鮮香淡雅、口感酥爛如腐，而且可以根據不同季節、不同食材制作成蟹粉獅子頭、春筍獅子頭、風雞獅子頭、魚肉獅子頭等時令菜品，也可以按個人口味喜好制成清燉獅子頭、紅燒獅子頭等特色菜品[4-6]。因以上優點，加之取料簡單、色香味俱全，獅子頭已從揚州流行至全國范圍，但是各地餐館制作的獅子頭風味上存在很大的差異，連揚州市場上的獅子頭質量也不穩定，而嫩度是影響獅子頭口感的最關鍵參數，因此，提高獅子頭嫩度是改善獅子頭品質的基礎。

近年來，關于生姜汁對肉類嫩化效果的研究有不少，唐曉珍等[7]的研究表明，生姜汁對豬肉的嫩化效果十分顯著，姜汁用量5%、預處理pH 7.0、嫩化溫度40 ℃時，嫩化效果最佳；楊勇等[8]通過正交實驗確定的生姜汁對鵝肉嫩化的最佳工藝條件是姜汁濃度6%、pH 6.0、處理溫度50 ℃；李璐等[9]的研究發現，將生姜汁和獼猴桃汁兩者復配后能有效改善牦牛肉的嫩度，說明生姜蛋白酶和獼猴桃蛋白酶存在協同作用；李雨林等[10]的研究表明，無花果蛋白酶比木瓜蛋白酶對牛肉的嫩化效果更明顯。而關于生姜汁與無花果汁復配嫩化肉類的研究尚未見報道。本實驗將無花果汁和生姜汁復配用于獅子頭嫩化工藝的研究，采用響應面優化法，以剪切力和感官評價作為嫩度評價指標[11,12]，探究無花果汁和生姜汁配合使用嫩化獅子頭的最佳條件，構建復配嫩化體系，以期為獅子頭烹飪工藝標準化以及工業化生產提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬后腿瘦肉、豬肥膘肉、生姜、淀粉、食鹽、蔥、姜、黃酒等調味料：揚州四季園農貿市場；無花果：常熟神農果業有限公司。

1.2 儀器與設備

Blixer 3粉碎機 法國Robot-Coupe公司；R2011-0199高溫反壓蒸煮鍋 湖北永大換熱設備有限公司；TA.XTC食品物性測定儀 上海保圣科技有限公司；KA-1000上豪多功能廚師機 廣東上豪廚具有限公司；AWH-30-SA電子天平 上海儀田精密儀器有限公司；AE-1106B電磁爐 北京微訊超技儀器技術有限公司；BCD-196KF冰箱 青島海爾股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

無花果生姜汁制備：選用鮮無花果和生姜，洗凈、去皮后切成小塊，分別與蒸餾水按1∶1(m/m)的比例加水，打漿榨汁，再用4層紗布過濾，得到無花果汁和生姜汁原液，放置于冰箱4 ℃冷藏備用。

豬肉斬拌及調味：參考周曉燕等[13]的研究工藝，將瘦肉與肥肉分別斬拌成小粒，再按肥瘦比5∶5的比例混勻，隨后加入鹽、淀粉等佐料調味。

嫩化：將生姜汁、無花果汁按一定比例復配，所得無花果生姜汁加入調好味的肉餡拌勻，進行嫩化。

攪拌：將肉餡放置于廚師機中，先慢速攪拌2 min至均勻狀態，再快速攪拌6 min至上勁。

靜置：上勁后的肉餡不能急于成型，應先置于室溫下靜置50～60 min，使無花果生姜汁中的蛋白酶充分酶解蛋白質，使嫩化效果更好[14]。

成型：靜置后的肉餡制成直徑約5 cm的肉圓，放入沸水鍋中定型，煮約5 min后撈起，用玻璃罐灌裝。

高溫蒸煮：傳統的獅子頭大都采用沸水慢燉，加熱時間長達120 min左右，而采用反壓高溫蒸煮的方式能大大縮短制作時間，使成品更加酥軟[15]，起到滅菌的作用，設置蒸煮鍋的溫度為121 ℃。

冷卻：將高溫蒸煮后的獅子頭取出，用溫水使其逐漸冷卻，保證其口感更加爽滑，冷卻至室溫后即得成品，方可用于檢測和感官評價。

1.3.3 單因素實驗

1.3.3.1 無花果汁、生姜汁配比對獅子頭嫩化效果的影響

取調制好的肉餡500 g，固定無花果生姜汁添加量為10%、高壓蒸煮時間為60 min，考察不同無花果汁、生姜汁復配比例對獅子頭嫩化效果的影響，設置無花果汁∶生姜汁梯度為3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，根據獅子頭剪切力和感官評價選擇最佳的復合配比。

1.3.3.2 無花果生姜汁添加量對獅子頭嫩化效果的影響

取調制好的肉餡500 g，固定無花果汁、生姜汁配比為1∶1、高壓蒸煮時間為60 min，考察不同無花果生姜汁添加量對獅子頭嫩化效果的影響，設置無花果生姜汁添加量梯度為5%，10%，15%，20%，25%，根據獅子頭剪切力和感官評價選擇最佳的復合配比。

1.3.3.3 高壓蒸煮時間對獅子頭嫩化效果的影響

取調制好的肉餡500 g，固定無花果汁、生姜汁配比為1∶1、無花果生姜汁添加量為10%，考察不同高壓蒸煮時間對獅子頭嫩化效果的影響，設置高壓蒸煮時間梯度為40，50，60，70，80 min，根據獅子頭剪切力和感官評價選擇最佳的復合配比。

1.3.4 響應面優化實驗

單因素實驗只能考察各因素在某一范圍內的優勢，無法比較未選定水平的信息，且不能考慮各因素之間的交互作用[16]。為進一步確定獅子頭嫩化的最佳工藝，以單因素實驗結果為依據，采用Box-Behnken法設計3因素3水平的實驗，因素水平設計見表1。

表1 響應面設計因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface design

1.4 測定方法

1.4.1 感官評價

在成品當天進行獅子頭的感官評價，邀請10名食品專業人員組成評價小組。針對實驗目的、感官評價標準按照國家標準對評價小組成員進行適當的培訓[17,18]。樣品隨機編號，采用百分制，評價人員需要獨立、客觀地對獅子頭的特性給出分值(色澤25%、氣味25%、口感25%、外觀25%)，計算結果取平均值。感官評價標準見表2。

表2 獅子頭感官評定標準Table 2 Sensory evaluation indexes of Yangzhou-style large meatballs

1.4.2 剪切力測定

實驗采用質構儀對獅子頭進行剪切力的測定，選用探頭型號為TAKB切刀，參數設置為：操作模式為單次測試，測試類型為下壓，測前速度2 mm/s，測試速度1 mm/s，測后速度2 mm/s，形變量60%。測試前將獅子頭豎切分為二等份，呈半球狀置于載物臺上以便于檢測。每個樣品重復測定4次，結果取平均值。

1.4.3 數據處理

實驗數據使用軟件IBM SPSS Statistics 21.0進行統計學分析，采用軟件Origin 7.5及Design-Expert 8.0進行制圖和數據分析。剪切力測定實驗重復4次，其他實驗重復3次，結果取平均值，以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 無花果汁、生姜汁配比對獅子頭嫩化效果的影響

圖1 無花果汁、生姜汁配比對獅子頭嫩化效果的影響Fig.1 Effect of the ratio of fig juice and ginger juice on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由圖1可知，隨著無花果汁、生姜汁配比的變化以及無花果汁占比的逐漸減小，剪切力呈先下降再上升最后再下降的趨勢，可以看出嫩化效果隨復配比例的變化是一個復雜的體系，可能是由于二者在一定范圍內存在著協同關系。而感官評價呈先增加后降低的趨勢，變化趨勢較明顯，在配比為2∶1時，感官評價達到最大，為84.21分，此時剪切力最小，為87.26 gf，綜合考慮，確定獅子頭嫩化最佳配比為無花果汁∶生姜汁為2∶1。

2.1.2 無花果生姜汁添加量對獅子頭嫩化效果的影響

圖2 無花果生姜汁添加量對獅子頭嫩化效果的影響Fig.2 Effect of the additive amount of fig-ginger juice on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由圖2可知，隨著無花果生姜汁添加量的增加，獅子頭剪切力逐漸降低后趨于平衡，而感官評價則表現為先增加后降低的趨勢。當添加量為25%時，獅子頭剪切力最小，為85.38 gf，但此時感官評價較低，為80.22分；而當添加量為15%時，感官評價最高，為83.18分，此時的剪切力也較小，為83.18 gf。這是因為隨著蛋白酶濃度逐漸增大，與底物反應也更徹底，但酶濃度過大時，肉丸中蛋白會因過度酶解而失去應有的食用價值，感官評分隨之降低。考慮到成本和產品質量，選擇無花果生姜汁的最適添加量為15%。

2.1.3 高壓蒸煮時間對獅子頭嫩化效果的影響

圖3 蒸煮時間對獅子頭嫩化效果的影響Fig.3 Effect of high temperature backpressure cooking time on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由圖3可知，隨著蒸煮時間的增加，獅子頭剪切力和感官評價的整體變化趨勢與無花果生姜汁添加量類似，當蒸煮時間為60 min時，感官評價分數最高，為82.53分，此時剪切力處于較低水平，為88.63 gf；當蒸煮時間為80 min時，剪切力最低，為76.93 gf，但此時感官評價也較低。蒸煮時間過短，獅子頭嫩化不夠，時間過長，又會影響產品完整性，導致感官評分降低。故選擇獅子頭嫩化最佳蒸煮時間為60 min。

2.2 響應面法優化嫩化工藝

2.2.1 響應面設計與結果

由單因素實驗結果可知，剪切力和感官評價的變化趨勢相關性不大(相關系數r=0.169)，當剪切力最低時，獅子頭感官評分并不都是最高的，說明產品的整體質量不能單看剪切力的大小，不能因嫩化過頭而導致獅子頭產品品質下降；而當感官評價最高時，剪切力均處于較低水平，故選取感官評價為響應值(Y)進行Box-Behnken中心組合優化試驗，以此確定最佳嫩化工藝條件。A表示無花果汁、生姜汁配比，B表示無花果生姜汁添加量，C表示蒸煮時間，實驗結果見表3。

表3 Box-Behnken設計方案與結果Table 3 Design scheme and results of Box-Behnken

2.2.2 回歸方程與方差分析

用Design Expert 8.0軟件對表3數據進行多元回歸分析，可得到無花果生姜汁嫩化獅子頭工藝中感官評價(Y)與無花果汁、生姜汁配比(A)、無花果生姜汁添加量(B)、蒸煮時間(C)這3個因素之間的多元回歸方程：

Y=90.68+0.63A+1.67B-3.04C+3.08AB-0.77AC-3.42BC-6.14A2-8.25B2-6.92C2。

對該模型進行方差分析以及顯著性檢驗，見表4。

表4 回歸方程顯著性檢驗與方差分析Table 4 Significance test and variance analysis of regression equation

注：“**”表示差異極顯著(p<0.01)；“*”表示差異顯著(p<0.05)。

由表4可知，模型p值極顯著(p<0.0001)，失擬項不顯著(p>0.05)，說明所得方程可以很好地描述各因素和獅子頭嫩化工藝感官評分的變化關系。模型調整系數RAdj2=0.9453，說明該模型可以解釋響應面中94.53%的可變性，換言之，方程預測值與真實值之間存在著極高的相關性[19]，可以用該方程來確定獅子頭的最佳嫩化工藝。由F值大小可知，影響獅子頭感官評價的因素主次順序依次為：蒸煮時間(C)>無花果生姜汁添加量(B)>無花果汁、生姜汁配比(A)，其中一次項C極顯著(p<0.01)，B顯著(p<0.05)，交互項BC極顯著(p<0.01)，AB顯著，評分項中A2，B2，C2均極顯著(p<0.01)。

2.2.3 響應面交互作用分析

對模型進行響應面分析，考察3個因素之間的交互作用與響應值之間的響應曲面圖，結果見圖4。其中，3D響應面圖可直觀地反映出各因素對獅子頭感官評價影響的整體趨勢，而等高線的密集程度則可反映出2個因素變化對感官評價的影響程度[20]，響應面坡度越陡，等高線越密集且呈橢圓形，則表明該因素對獅子頭感官評分的影響越大。3組圖像中，圖4(c)的響應曲面坡度最為陡峭，等高線最密集且呈橢圓形，說明無花果生姜汁添加量和蒸煮時間的交互作用對獅子頭感官評價的影響最為顯著，當無花果生姜汁添加量為15%、蒸煮時間為60 min時感官評分最高。其次是圖4(a)，響應曲面較陡峭，等高線較密集，感官評分隨無花果生姜汁添加量和無花果汁、生姜汁配比的增加而升高，固定其中一個因素，感官評價和另一個因素呈非線性增長，二者交互作用顯著。圖4(b)的響應曲面最平緩，等高線稀疏且呈圓形，說明當無花果生姜汁添加量一定時，無花果汁、生姜汁配比和蒸煮時間的交互作用對獅子頭感官評分影響較小，與表4結果一致。

(a)

(b)

(c)圖4 各因素交互作用對獅子頭品質的響應面圖Fig.4 Response surface figures of effects of two-factor interaction on quality of Yangzhou-style large meatballs

2.2.4 最佳工藝及驗證實驗

偏導求解回歸方程，得獅子頭嫩化的最佳工藝條件為：無花果汁、生姜汁配比2.11∶1，無花果生姜汁添加量15.89%，蒸煮時間57.30 min，根據實際生產情況將工藝修正為：無花果汁、生姜汁配比2.1∶1，無花果生姜汁添加量16%，蒸煮時間57 min。在此工藝條件下進行3次驗證實驗，獅子頭感官評分為92.83分，與預測值91.27分接近，相對誤差僅為1.68%。測得此時獅子頭剪切力為88.36 gf，即0.87 N，而一般來說剪切力小于39.2 N的肉，消費者都能接受[21]，此時的剪切力遠遠小于可接受范圍，可見此模型能較好地優化獅子頭嫩化工藝。

3 結論

目前，關于生姜汁嫩化肉類的研究還比較淺顯，其機理還不是很清楚，特別是很多人不喜歡生姜的異味，很大程度上限制了生姜汁嫩化肉類的應用研究。而有文獻報道，無花果蛋白酶也具有很好的嫩化作用[22,23]，而本實驗選用無花果汁與生姜汁復配嫩化揚州獅子頭，既能起到嫩化效果，又能避免產品帶有刺鼻的姜味。研究在單因素實驗的基礎上，采用響應面法對無花果生姜汁嫩化揚州獅子頭的工藝進行了優化。所得獅子頭嫩化工藝中感官評價與各因素的響應面模型效果極顯著(p<0.0001)，在模型求解的基礎上進行適當修正得到獅子頭嫩化最佳嫩化工藝條件為：無花果汁、生姜汁配比2.1∶1，無花果生姜汁添加量16%，蒸煮時間57 min。經驗證實驗，此工藝條件下獅子頭剪切力僅為88.36 gf，嫩化效果明顯，且品質較好，感官評價為92.83分。可見本實驗所構模型可顯著提高無花果生姜汁嫩化獅子頭工藝，為其生產加工提供了科學依據，也為復配果蔬汁嫩化肉類工藝提供了新的思路。

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