響應面法優化燒雞生產工藝

邵俊鋒，孫加剛，史瑩瑩，董雪萌，戴陽軍*

(1.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；2.常熟理工學院 生物與食品工程學院， 江蘇 常熟 215500)

傳統燒雞是經整形、腌制、油炸后鹵制而成，有“天下第一雞”的美稱[1]。隨著機械化養雞業的發展，短生長期的肉雞成為燒雞的主要選擇，短生長期肉雞含水量高，皮質軟爛易破損，影響了燒雞的口感及保存[2]。長時間的鹵制會讓雞肉蛋白熱變性，導致雞肉的彈性降低，影響了燒雞的口感，降低了感官評分[3-4]。Choi等[5]的研究表明100 ℃鹵制22 min的雞排相較于其他加工方式硬度會更大且保水性差。謝美娟的研究表明雞腿在95 ℃下鹵制1.5 h時的口感和品質最佳。食品在干燥過程中會出現表面硬化的現象，表面硬化是物料表面收縮和封閉的特殊現象，物料會因內部水分未能及時轉移到表面而在表面形成一層硬膜，繼而將水分隔絕在食品內部[6]。本試驗創新地將鹵制后的燒雞置于微波光波爐中烘烤，使燒雞表面適度硬化，保持燒雞的完整性并改善肉質，還可增加燒雞更多由美拉德反應產生的香味物質，提升燒雞的風味[7]。模糊數學法是處理模糊現象的數學方法，可將食品感官屬性定量、數學化，可解決感官評價中主觀性強的問題[8]。

為確定新工藝下燒雞的最優工藝，采用單因素試驗結合Box-Behnken響應面試驗設計，以模糊數學法處理后的感官評價得分作為評價指標對燒雞進行工藝優化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

整雞、大豆油、麥芽糖漿、香辛料(桂皮、香葉、花椒、豆蔻、良姜、陳皮、香茅、草果)、腌料(食鹽、生抽、老抽、雞精、味精)：均購于常熟市農貿市場。

FA2004電子精密天平 上海儀器天平廠；低溫慢煮機、微波光波爐 上海隆譽微波設備有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 燒雞樣品制備

工藝流程：解凍→清洗→整形→腌制→涂糖→鹵煮→烘烤→成品。

將冷凍整雞流水化凍后清洗修整，加入腌料后真空滾揉腌制30 min，靜置12 h后涂糖，整雞于150 ℃大豆油中油炸3 min后，在低溫慢煮機中加入香辛料、生抽、老抽鹵制，撈出瀝水后微波光波烘烤。

1.2.2 單因素對燒雞品質規律的影響

1.2.2.1 鹵制時間對燒雞感官評價的影響

油炸后的整雞置于低溫慢煮機中，在75 ℃恒溫下分別鹵煮1，1.5，2，2.5，3 h，并在2 kW功率下微波光波烘烤5 min，待樣品冷卻至室溫后進行感官評價。

1.2.2.2 微波功率對燒雞感官評價的影響

油炸后的整雞置于低溫慢煮機中鹵煮2 h后，分別在1，2，3 kW功率下微波光波烘烤5 min，待樣品冷卻至室溫后進行感官評價。

1.2.2.3 微波時間對燒雞感官評價的影響

油炸后的整雞置于低溫慢煮機中鹵煮2 h后，在2 kW功率下微波光波烘烤1，3，5，7，9 min，待樣品冷卻至室溫后進行感官評價。

1.2.3 響應面優化試驗設計

在Box-Behnken中心組合設計原理的基礎上，進行三因素三水平的試驗設計，見表1。為客觀綜合評價分析燒雞的感官品質，通過模糊數學法對感官評價中的評價對象進行數學化抽象，計算出客觀、規范的綜合評價得分，并以其作為響應值確定燒雞鹵制的最佳制作工藝。

表1 響應面試驗因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.2.4 感官評價方法

參考GB/T 22210-2008《肉與肉制品感官評定規范》中的感官評價要求，制定燒雞的感官評定標準，邀請10位有感官評價經驗的食品專業人員，取燒雞肉于白色瓷盤中，在光線明亮處，觀察雞肉的質地、色澤及外形，再對其氣味和滋味進行評價，每次品鑒前，均需用溫水漱口后再進行下次品鑒，并依據表2的標準進行評定打分。

表2 產品品質評判標準Table 2 The evaluation standard of product quality

1.2.5 模糊數學感官評價系統

設定因素集U，由燒雞的感官評價指標構成U={u1，u2，u3，u4}。u1，u2，u3，u4分別代表色澤、質地、氣味、滋味。設定評鑒等級集V為對各感官評價指標的評語集合：V={v1,v2,v3，v4}，v1～v4分別代表單項指標等級優、好、良、差。

利用二元對比法確定各指標的權重，將各影響感官評價的因素進行兩兩比較，感官評定人員認為重要因素記1分，次要因素記0分，相同因素比較時均記1分；指標的權重計算方法為：該因素得分和與其他因素得分總和之比。各因素權重形成權重集A={a1，a2，a3，a4}。評定人員根據二元對比法確定各因素的權重，將其歸一化處理后得到的結果為A={0.13，0.35，0.15，0.37}。

依據評定人員的評分結果，得到Rj的模糊矩陣，將其與權重集相乘得到j號試驗品的分析結果矩陣Bj并歸一化。對評定等級：優、好、良、差進行賦值90，80，70，60得到矩陣T={90,80,70,60}，矩陣B與矩陣T相乘得到各試驗組的最終感官評價分數。

1.2.6 數據處理分析

采用Excel 2016與Design Expert 8.0.6進行數處理與分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 鹵制時間對燒雞感官品質的影響

由圖1可知，隨著鹵制時間的延長，燒雞的感官評分呈先增大再下降的趨勢，當鹵制時間達到1.5 h，感官評分最高，這與謝美娟的研究結論相同，雞肉在加熱過程中膠原蛋白受熱形成明膠，原纖維蛋白會凝固硬化導致雞肉的硬度上升，但隨著鹵制時間的延長，雞肉中碳水化合物水解、蛋白質降解、肌纖維斷裂，雞肉的硬度、咀嚼性下降，從而影響燒雞的口感，導致感官得分下降。

圖1 鹵制時間對燒雞感官品質的影響Fig.1 Effect of marinating time on sensory quality of roasted chicken

2.1.2 微波功率對燒雞感官品質的影響

由圖2可知，隨著微波功率的提高，燒雞的感官得分在逐漸降低。楊家蕾等[9]的研究表明隨著微波功率的提高，微波的熱效應與非熱效應使雞肉蛋白變性凝固、結締組織水解，使得燒雞的彈性變小、硬度升高從而影響口感。馮璐等[10]的研究也表明經微波處理后雞翅根的彈性和硬度有所升高，肉質變得緊實有嚼勁。但3個功率微波處理后的燒雞感官得分呈下降趨勢，還需進一步進行試驗探究其對燒雞品質的影響。

圖2 微波功率對燒雞感官品質的影響Fig.2 Effect of microwave power on sensory quality of roasted chicken

2.1.3 微波時間對燒雞感官品質的影響

由圖3可知，隨著微波時間的延長，燒雞的感官得分呈先上升后下降的趨勢，在5 min時感官得分達到頂峰。微波時間的延長導致溫度升高，蛋白質變性凝固，汁液保留率下降，會使燒雞的硬度升高，提升了燒雞的口感，同時光波的持續烘烤，燒雞表面發生美拉德反應，產生更多的香味物質，提升了燒雞的風味；溫度持續升高會使結締組織水解，膠原蛋白轉為明膠，肉質反而變軟，燒雞的膠黏性和咀嚼性降低影響了口感，過高的溫度和長時間烘烤會使燒雞產生焦糊味，影響了燒雞的風味。林建原等[11]的研究表明640 W微波處理雞肉糜4 min具有較好的彈性和咀嚼性，組織形態也更好。

續 表

圖3 微波時間對燒雞感官品質的影響Fig.3 Effect of microwave time on sensory quality of roasted chicken

續 表

2.2 響應面感官評分結果

依據三因素三水平的Box-Behnken中心組合設計，共有17組試驗將燒雞從色澤、質地、香味、滋味方面進行感官評定，感官評價結果見表3。

表3 燒雞感官評價結果表Table 3 The sensory evaluation results of roasted chicken

表4 燒雞的響應面設計方案與結果Table 4 The response surface design scheme and results of roasted chicken

2.3 模型方程的建立與顯著性檢驗

利用Design Expert 8.0.6軟件對表4中試驗結果與各影響因素進行多元回歸分析，得到多元二次回歸方程為：Y=80.59-0.68A-5.08B-3.69C+2.33AB+1.16AC+0.23BC-0.37A2-5.96B2-3.1C2。其中Y，A，B，C分別表示感官得分、鹵制時間、微波時間、微波功率。對響應面試驗結果進行方差分析，方差分析結果見表5。

表5 回歸模型方差分析表Table 5 The variance analysis of regression model

由表5可知，模型P<0.0001，表明該模型極顯著，失擬項P=0.8043>0.05，不顯著，表明該模型擬合良好，無失擬因素存在；調整系數RAdj2=0.9936，可對99.36%的響應值進行解釋，表明該模型的預測值與真實值相關性很高，可用于燒雞工藝優化試驗中感官評價的分析預測。方程決定系數R2為0.9972，表明回歸方程擬合度良好，響應值與各因素之間存在明顯的線性關系。由表5可知，A，B，C對響應值Y影響極顯著(P<0.01)；交互項AB和AC對響應值Y影響極顯著(P<0.01)，BC對響應值Y影響不顯著(P>0.05)；二次項B2和C2對響應值Y影響達到極顯著水平(P<0.01)，而A2對響應值Y影響不顯著(P>0.05)。由表5中F值可知，微波烘烤時間對燒雞感官評分的影響最大，鹵制時間對燒雞感官評分的影響最小。

2.4 各因素交互作用響應面分析

利用Design Expert 8.0.6繪制的因素與響應值之間的等高線分析圖和3D響應面曲線圖見圖4，可考察各因素對響應值造成的影響，由擬合的方程形成等高線，為二維平面圖形，由等高線圖找出感官評分較好的范圍[12]。三維響應面曲面圖可更直觀找出響應值較好的范圍。等高線圖中等高線的密集度及形狀可表明兩因素間交互作用的顯著性，等高線分布密集、呈現橢圓形、響應面坡度越陡，表明因素對燒雞感官評分的影響越大；等高線呈現圓形、響應曲面坡度越平緩則表明因素對燒雞感官評分的影響越小。

(b)

由圖4可知，圖4中(a)的曲面坡度最陡，等高線呈橢圓形且較密集，表明鹵制時間與微波時間的交互作用對燒雞感官評分的影響最顯著，隨著鹵制時間和微波時間的延長，燒雞的感官評分隨之增加。圖4中(c)的曲面坡度最平緩，表明微波時間和微波功率的交互作用對燒雞感官評分的影響最小，與回歸模型、回歸分析結果吻合。

(a)

(c)

2.5 最佳工藝及驗證試驗

回歸方程偏導求解得出燒雞最佳生產工藝條件為：鹵制1 h，1.2 kW功率下微波光波烘烤3.72 min。根據實際生產情況，燒雞鹵制1 h，并在1 kW功率下微波光波烘烤4 min為最優工藝。在此工藝條件下進行重復試驗，得到燒雞的模糊感官評分為86.01，與預測的感官評分85.22基本一致，與預測值相對誤差僅為0.93%，模型與實際情況擬合較好，可用于燒雞感官品質的預測。

3 結論

對燒雞制作工藝中鹵制時間及烘烤過程中微波的功率和時間3個因素進行單因素試驗和響應面試驗設計，利用模糊數學法計算感官評價得分作為響應面試驗的響應值，建立了數學模型為：Y=80.59-0.68A-5.08B-3.69C+2.33AB+1.16AC+0.23BC-0.37A2-5.96B2-3.1C2，各因素對燒雞感官品質的影響由大到小依次為：微波烘烤時間>微波功率>鹵制時間。依據實際生產情況，經響應面優化后的配方為：燒雞鹵制1 h，并在1 kW功率下微波光波烘烤4 min為最優工藝，經品嘗，驗證試驗中的燒雞整體醬紅油亮、香味濃郁、肉質緊實不軟爛，模糊感官評分為86.01，與預測值相近，可用于燒雞感官品質的預測。