響應(yīng)面優(yōu)化猴頭菇牛肉醬加工工藝

耿吉，陳方鵬，蘇夏青，印虹

(揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225127)

猴頭菇牛肉醬是以猴頭菇粒、牛肉粒為主要原料，以食用油、豆瓣醬、白砂糖等調(diào)味料為輔料炒制而成的復(fù)合型醬料。猴頭菇有很高的食用價值，肉質(zhì)鮮嫩，口感香醇，而且高蛋白、低脂肪，所含的氨基酸多達(dá)17種，還富含多糖、多肽類物質(zhì)及多種微量元素[1],可以增進(jìn)食欲，促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)機(jī)體免疫能力[2]。猴頭菇的子實體能夠抑制腸道病原菌，促進(jìn)腸道健康[3]。牛肉富含肌氨酸、維生素B6、B12[4]，能提高機(jī)體免疫力。

目前，未見現(xiàn)有文獻(xiàn)對猴頭菇牛肉醬研制進(jìn)行探究，僅見王騰飛等[5]介紹了猴頭菇調(diào)味醬的加工工藝，不僅有保健效果，而且增加了醬料的新風(fēng)味。從市場上看，我國的牛肉醬種類復(fù)雜多樣，復(fù)合型牛肉醬越來越受到大眾歡迎。因此，研發(fā)新型復(fù)合調(diào)味醬料對于增加新品、滿足市場需求、增加消費(fèi)者的選擇種類具有重要意義。本試驗以猴頭菇丁、牛肉丁、食用油、豆瓣醬、白砂糖等原料研制一種復(fù)合型醬料，以感官評價為指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗，設(shè)計3因素3水平的Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化試驗探究猴頭菇牛肉醬的最優(yōu)制作工藝，以期為新型醬料的研制和科學(xué)化加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

牛肉、猴頭菇、老抽、白酒、雞精、白糖、食用油、剁椒、辣椒油、豆豉、豆瓣醬:均購于揚(yáng)州市邗江區(qū)農(nóng)貿(mào)市場;白芝麻粉、黑芝麻、黃豆粉、花生碎、五香粉、洋蔥粉、姜粉、大蒜粉、黑胡椒粉：興化華榮食品有限公司。

300ML型油炸鍋、W-50型切丁機(jī)、ASC-30型電子秤、JR150離心脫水機(jī)、TC21-SC001型電磁爐、R2011-0199型高壓滅菌鍋。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

原料的選取，洗凈→預(yù)處理→炒醬→裝瓶→排氣→封口→高壓滅菌→冷卻→成品。

1.2.2 操作要點(diǎn)

挑選新鮮猴頭菇，用清水將猴頭菇洗凈。選取新鮮牛肉，表面呈暗紅色，有光澤，輕微粘手，牛肉表面微干，按壓有彈性，將牛肉洗凈。

1.2.3 預(yù)處理

將選取的猴頭菇去掉菇柄，在溫度為50 ℃的條件下清洗3 min。將牛肉和猴頭菇分別投入切丁機(jī)中進(jìn)行切丁，切丁時保證顆粒小且大小均勻。

1.2.4 炒制

在鍋中倒入食用油，油溫加熱至120 ℃時，倒入切好的猴頭菇粒和牛肉粒，翻炒大約4 min，使其受熱均勻，之后將其撈出瀝油。油溫加熱至130 ℃左右時，加入豆瓣醬翻炒，再將菇粒和牛肉粒加入不斷翻炒，使醬與牛肉粒、猴頭菇粒充分接觸融合，炒拌約5 min，然后加入調(diào)味料進(jìn)行調(diào)味。

1.2.5 裝罐和殺菌

趁熱將炒制好的醬料裝入玻璃瓶中，排氣后擰緊瓶蓋。將玻璃瓶在1010 kPa、121 ℃的高壓滅菌鍋中滅菌30 min，滅菌后用流水冷卻至室溫，加快醬料冷卻時間。

1.3 感官指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國標(biāo)GB/T 16291.1-2012第一部分優(yōu)選評價員的方法，篩選出色彩分辨能力、味覺和嗅覺能力、敏銳度能力、氣味和質(zhì)地描述能力等合格的評價員進(jìn)行培訓(xùn)，并掌握感官評價的專門知識。評價前不接觸刺激性氣味，評價中兩次評價的時間間隔適當(dāng)并且需要漱口，在任何時候進(jìn)行客觀評價，不帶有個人喜好和厭惡情緒[6]。因此，評價小組從25名營養(yǎng)與食品衛(wèi)生專業(yè)的學(xué)生中選出10名符合優(yōu)選評價員標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生進(jìn)行專門培訓(xùn)。感官評定前不吃有刺激性的食物，防止對味覺和嗅覺造成干擾。每個樣品評定完后用清水漱口并等待1 min，根據(jù)感官評分標(biāo)準(zhǔn)中權(quán)重大小對評價樣品的色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)4項指標(biāo)依次進(jìn)行打分，滿分100分[7]。評價員之間不做相關(guān)評價的交流以保證評價結(jié)果的真實性和可靠性。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1[8-9]。

表1 猴頭菇牛肉醬配方優(yōu)化的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard for formula optimization of Hericium erinaceus beef paste

1.4 單因素試驗

通過豆瓣醬添加量(6，8，10，12，14 g)、食用油添加量(50，55，60，65，70 g)、白砂糖添加量(1，3，5，7，9 g)對猴頭菇牛肉醬品質(zhì)的影響，進(jìn)行試驗時固定一個參數(shù)[10]，在牛肉60 g、猴頭菇100 g為標(biāo)準(zhǔn)時，各參數(shù)水平分別為豆瓣醬添加量10 g、食用油添加量60 g、白砂糖添加量5 g。以10名評價員的感官評分為指標(biāo)，設(shè)計單因素試驗。

1.5 響應(yīng)面試驗

選擇豆瓣醬添加量、食用油添加量、白砂糖添加量為自變量，以猴頭菇牛肉醬更改配方為響應(yīng)值，設(shè)計Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化試驗，各添加量的因素水平見表2。

表2 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計因素及水平Table 2 The factors and levels of Box-Behnken response surface design

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018進(jìn)行單因素試驗的繪圖，采用Design-Expert 8.0進(jìn)行響應(yīng)面試驗的設(shè)計，繪制等高線圖和曲面圖并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 豆瓣醬添加量對品質(zhì)的影響

圖1 豆瓣醬添加量對品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of additive amount of broad bean paste on the quality

豆瓣醬的添加量影響醬料的整體粘稠度、滋味、香氣及色澤。由圖1可知，隨著豆瓣醬添加量的增加，猴頭菇牛肉醬的感官得分曲線先上升后下降。豆瓣醬從6 g增加到10 g，感官評分也在增加，當(dāng)豆瓣醬添加量為10 g時感官得分最高，為85分。但隨著豆瓣醬比例的增加，豆瓣醬含量增大，猴頭菇調(diào)味醬的色澤變暗，猴頭菇牛肉醬的感官評分降低。并且隨著豆瓣醬添加量增加，其中所含的鹽也增多，降低了口感。因此，本試驗進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化時選擇8，10，12 g的豆瓣醬添加量。

2.1.2 食用油添加量對品質(zhì)的影響

圖2 食用油添加量對品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of additive amount of edible oil on the quality

由圖2可知，隨著食用油添加量的增加，猴頭菇牛肉醬的感官得分曲線先上升后下降。食用油添加量為50 g時，猴頭菇牛肉醬的色澤發(fā)暗，口感較差，醬汁與菇粒、牛肉粒分離；食用油添加量為60 g時，色澤發(fā)亮，醬汁與菇粒、牛肉粒融合較好并且無油膩味。食用油的添加量過小，就沒有了食用油的風(fēng)味和口感；但是添加量過大，會使肉醬變得油膩，影響香味和口感。食用油添加量為60 g時感官得分最高，為83分，因此，本試驗進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化時選擇55，60，65 g的食用油添加量。

2.1.3 白砂糖添加量對品質(zhì)的影響

圖3 白砂糖添加量對品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of additive amount of white granulated sugar on the quality

由圖3可知，隨著白砂糖添加量的增加，猴頭菇牛肉醬的感官得分曲線先上升后下降。添加白砂糖可以增加鮮味，減少膩味，白砂糖在高溫煸炒下轉(zhuǎn)化成葡萄糖和果糖，持續(xù)的高溫加熱會發(fā)生焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)，增加醬料的焦糖色[11]，然而白砂糖添加過量也會影響猴頭菇牛肉醬的口感。當(dāng)白砂糖添加量為5 g時感官得分最高，為87分，因此進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化時可以選擇3，5，7 g的白砂糖添加量。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

2.2.1 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計及結(jié)果

本試驗以豆瓣醬添加量(A)、食用油添加量(B)、白砂糖添加量(C)為自變量，采用 Box-Behnken進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗，以猴頭菇牛肉醬感官評分為響應(yīng)值，探究猴頭菇牛肉醬的最優(yōu)加工工藝，試驗結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果Table 3 Response surface test scheme and results

續(xù) 表

2.2.2 回歸擬合及方差分析

對表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得出猴頭菇牛肉醬的感官評分與3個因素之間的方程：Y(感官評分)=89.82+0.88A+0.81B-1.21C+2.70AB+0.40AC-0.62BC-11.85A2-4.02B2-5.47C2。

方差分析和顯著性檢驗結(jié)果見表4。

表4 方差分析和顯著性檢驗Table 4 Analysis of variance and significance test

由表4可知，響應(yīng)面試驗構(gòu)建模型的結(jié)果極顯著(P<0.0001)，失擬項不顯著(P>0.05),說明該回歸方程擬合度良好，能夠很好地解釋豆瓣醬添加量(A)、食用油添加量(B)、白砂糖添加量(C)與猴頭菇牛肉醬感官評分之間的關(guān)系。方差R2=0.9928，調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.9835，說明利用該模型可以解釋響應(yīng)曲面中98.35%的可變性，預(yù)測值與真實值之間存在著很高的關(guān)聯(lián)性，可以用于猴頭菇牛肉醬的加工工藝優(yōu)化[12]。由表4中各因素F值的大小分析可知，A(F=6.50)、B(F=5.61)和C(F=12.48)，因此各因素對猴頭菇牛肉醬感官得分的影響順序為C>A>B,C影響非常顯著(P<0.01)，說明白砂糖添加量(C)對猴頭菇牛肉的感官得分影響非常顯著；A,B的影響顯著(P<0.05)，說明豆瓣醬添加量(A)和食用油添加量(B)對猴頭菇牛肉醬的感官得分影響顯著。交互項AB影響極顯著(P<0.001)，而交互項 AC、BC 影響不顯著(P>0.05),表明豆瓣醬添加量(A)和食用油添加量(B)有交互作用。二次項中A2、B2、C2對猴頭菇牛肉醬的感官得分影響都極顯著。

2.2.3 響應(yīng)曲面及等高線圖

圖4 各因素交互作用對猴頭菇牛肉醬感官得分影響的響應(yīng)曲面和等高線圖Fig.4 Response surface and contour plots of the influence of interaction of various factors on the sensory score of Hericium erinaceus beef paste

3個因素對猴頭菇牛肉醬感官得分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖見圖4，響應(yīng)曲面越陡，說明兩因素之間的交互作用對響應(yīng)值的影響越大[13]。同樣，等高線的形狀越接近于橢圓形表示兩因素之間的交互作用越顯著，形狀越接近于圓形則說明兩因素的交互作用對響應(yīng)值的影響越小[14]。

由圖4中(a)可知，3D曲面圖在3組圖中顯示最為陡峭，且等高線多而密集，說明豆瓣醬添加量(A)與食用油添加量(B)的交互作用對猴頭菇牛肉醬的感官評分影響較大，猴頭菇牛肉醬的感官評分在所選范圍內(nèi)隨著豆瓣醬添加量和食用油添加量的增加而增加。豆瓣醬添加量(A)和食用油添加量(B)的交互作用對響應(yīng)值的影響顯著，豆瓣醬添加量對感官得分的影響大于食用油添加量；由圖4中(b)、(c)可知，因素AC、BC的交互作用對響應(yīng)值的影響不顯著。其中，圖4中(c)的3D曲面圖最為平緩，等高線最少且稀疏，說明當(dāng)豆瓣醬添加量(A)一定時，食用油添加量(B)與白砂糖添加量(C)的交互作用對產(chǎn)品品質(zhì)影響較小。

2.2.4 最佳配方的確定和驗證試驗

根據(jù)Box-Behnken模型預(yù)測響應(yīng)面優(yōu)化的最佳配方為豆瓣醬添加量10.10 g、食用油添加量60.63 g、白砂糖添加量4.77 g，此時的感官評分為89.96?？紤]到實際可操作性，將最優(yōu)工藝參數(shù)定為豆瓣醬添加量10 g、食用油添加量61 g、白砂糖添加量5 g。按照最終得出的最優(yōu)配方再次進(jìn)行3次驗證試驗并取平均值，得到感官評分為89.65，與響應(yīng)面預(yù)測模型基本相符，表明得到的最優(yōu)配方參數(shù)是可取的。

3 結(jié)論

試驗以牛肉粒和猴頭菇粒為原料，經(jīng)炒制得到猴頭菇牛肉醬產(chǎn)品。在單因素試驗的基礎(chǔ)上將感官評分設(shè)為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面試驗，所得模型極顯著(P<0.0001)，最終確定猴頭菇牛肉醬的最佳加工工藝為：以牛肉60 g、猴頭菇100 g為標(biāo)準(zhǔn)時，豆瓣醬添加量10 g，食用油添加量60 g，白砂糖添加量5 g，此時猴頭菇牛肉醬的色澤光亮，風(fēng)味濃郁，口感細(xì)膩，呈半固體狀態(tài)。本試驗為研發(fā)新型復(fù)合調(diào)味醬料提供了新方向，也為猴頭菇牛肉醬的研發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。