響應面法優化黑蒜銀條醬制備工藝

賈慶超，梁艷美，盧燦，張宇恒

(1.鄭州科技學院 食品科學與工程學院，鄭州 450064；2.安陽工學院 計算機科學與信息工程學院，河南 安陽 455000)

黑蒜不僅具有普通大蒜所有的營養物質，而且其含有的微量元素及維生素都比普通大蒜豐富，各種營養物質更容易被吸收利用，自由基清除能力明顯增強，具有更強的抗氧化和抗酸化功效[1-2]，黑蒜中的微量元素尤其以硒、鍺這兩種抗癌元素更豐富，可延緩衰老,預防癌癥和心腦血管疾病，在降血糖、降血壓、降血脂等方面具有特殊的生理功效，可增強人體的免疫力，是一款優良的保健食品[3-4]。銀條學名銀苗，有獨特的文化價值，被譽為“國家地理標志產品”，河南洛陽偃師市是其主產地，是當地人餐桌上的家常菜，口感似蓮菜，清脆爽口，風味獨特，富含多糖、蛋白質、氨基酸、維生素和礦物質等，同樣具有保健和醫療作用，其含有的水蘇糖不僅可以消除肺炎等炎癥，而且在治療腫瘤和提高免疫力等方面有舉足輕重的地位[5]，被賦予“超強雙歧因子”的美譽[6]，也可作糖尿病病人食品的替代品，是一款良好的保健食品[7]。本研究以黑蒜和銀條為主要原料研制營養豐富、美味可口、保健功能的黑蒜銀條醬，為黑蒜銀條醬的工業化發展提供了數據參考，同時宣揚了銀條特產的文化價值。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

銀條、八角、花椒、小茴香、蔥、姜、蒜、糖、鹽：洛陽市偃師市中成百貨超市；黑蒜：山東鑫良食品獨頭富硒黑蒜；魯花低芥酸菜籽油：中糧集團有限公司；賽多利斯BSA2202S型電子天平；博科BKQ-Z50I型高壓蒸汽滅菌鍋；九陽手動破碎機。

1.2 試驗方案設計

1.2.1 試驗方法

設定銀條原料的添加量為60 g，菜籽油的用量為10 g，將影響醬品質的香辛料八角、花椒、小茴香和調味料糖、鹽、蔥姜(參考火鍋底料配方[8]，二者之比為1∶1)及黑蒜做單因素試驗，在此基礎上，將八角、花椒、小茴香、蔥姜進行正交試驗，根據試驗結果，將此配方作為一個單因素，對糖、鹽、黑蒜的添加量進行響應面優化試驗，最終得出最佳工藝配方。

1.2.2 工藝流程

燒油至八成熱(熱油冒煙)→加入香辛料→加入蔥、姜→加入黑蒜、銀條→轉小火→加入糖、鹽→攪拌均勻后加入適量涼白開→小火收汁，冷卻→裝罐→發酵→成品。

1.2.3 感官評價標準

請10名徑行感官評價培訓的人員對制備的黑蒜銀條醬進行評價，評分取平均值。以GB/T 24399-2009《黃豆醬》為參考[9]，并根據黑蒜銀條醬的實際情況，制定感官評價標準，見表1。

表1 黑蒜銀條醬感官評價標準Table 1 The sensory evaluation criteria of black garlic and Rorippa globosa sauce

1.2.4 理化指標和微生物的測定

根據GB 5009.3-2016中的直接干燥法測定成品的水分含量；根據GB/T 12456-2008中的電位滴定法測定成品的總酸含量；根據GB 5009.33-2016中的分光光度法測定成品的亞硝酸鹽含量；根據GB 4789.2-2016中菌落總數的測定方法測定成品中的菌落總數；根據GB 4789.3-2016中大腸菌群數的測定方法——乳糖膽鹽發酵法測定成品的大腸菌群。

2 結果與討論

2.1 香辛料單因素試驗

香辛料大多有一定的藥理作用，對人體有一定的保健功能[10]。設定銀條60 g、黑蒜40 g、糖5 g、鹽3 g、蔥姜均為8 g，進行下列單因素試驗。

花椒、小茴香使用量各1 g，八角使用量作為變量，設質量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評價結果見圖1。

圖1 八角對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.1 Effect of star anise on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖1可知八角添加量為1 g時感官評價最好，且有明顯峰值，說明八角這一因素的影響比較大，主要是由于八角味道偏甜，風味比較突出[11]。

小茴香1 g、八角1 g，花椒使用量作為變量，設質量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評價結果見圖2。

圖2 花椒對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.2 Effect of Chinese prickly ash on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖2可知，花椒添加量為0.5 g時感官評分最高，而后呈下降趨勢，添加量越高，評分越低，因此，花椒添加量選取0.5 g。花椒在充當調味品的角色時，功能偏于除臭和增香[12]，這是沒有八角添加量多的原因之一。

八角1 g、花椒0.5 g，小茴香使用量作為變量，設質量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評價結果見圖3。

圖3 小茴香對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.3 Effect of cumin on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖3可知，小茴香的最佳使用量為1 g，小茴香的曲線同八角的曲線走勢相似，都有較明顯的峰值。但是小茴香的總體感官評分沒有八角高，說明小茴香在影響黑蒜銀條醬風味時，調味作用沒有八角明顯。

2.2 調味料及黑蒜添加量單因素試驗

以下單因素試驗均加入銀條60 g，八角、小茴香各為1 g，花椒0.5 g。

糖5 g、鹽3 g、黑蒜40 g，蔥姜使用量作為變量，設質量梯度分別為4，8，12，16，24 g，感官評價結果見圖4。

圖4 蔥姜對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.4 Effect of onion and ginger on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖4可知，蔥姜為16 g時的感官評價最高，這是由于在此使用量下蔥姜提香去味的能力比較強，消除不良氣味和平衡各料之間味道的能力也比較好。因此，當蔥姜為16 g時為最佳使用量。

蔥姜16 g、食鹽3 g、黑蒜40 g，白砂糖使用量作為變量，設質量梯度分別為5，10，15，20，25 g，感官評價結果見圖5。

由圖5可知，白砂糖在5 g和10 g時的感官評價相差不大，但是在10 g時感官評價分數最高，口味比較甜，適合大多數人的要求。高于10 g評分下降，在15 g時甜度過高，不太符合多數人的口味。因此，白砂糖的最佳使用量為10 g。

圖5 白砂糖對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.5 Effect of sugar on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

蔥姜16 g、白砂糖10 g、黑蒜40 g，食鹽使用量作為變量，設質量梯度分別為3，6，9，12，15 g，感官評價結果見圖6。

圖6 食用鹽對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.6 Effect of edible salt on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖6可知，食用鹽對黑蒜銀條醬的口味影響極大，曲線走勢幾乎呈直線下降。在3 g時感官評價最高，而后隨著食用鹽用量的增加，醬的味道過咸，因此，在食用鹽用量為3 g時最佳。

蔥姜16 g、白砂糖10 g、食鹽3 g，將黑蒜使用量作為變量，設質量梯度分別為30，40，50，60，70 g，感官評價結果見圖7。

圖7 黑蒜對黑蒜銀條醬感官評價的影響Fig.7 Effect of black garlic on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖7可知，隨著黑蒜添加量的增加，曲線上升且趨于平緩，當黑蒜添加量為40 g和50 g時，兩者感官評價分數基本持平，這是由于黑蒜使用量的增多，與各種配料混合得均勻，但在40 g時，黑蒜與銀條及各種配料混合更融洽，評分更高，所以黑蒜的最佳添加量為40 g。

2.3 正交試驗

根據單因素試驗結果，對八角、花椒、小茴香、蔥姜4個因素，采用四因素三水平L9(34)進行正交試驗，更完整地研究4個因素對黑蒜銀條醬風味的影響，蔥姜各2 g為一份。正交試驗設計見表2，正交試驗結果分析見表3(結果保留小數點后兩位)。

表2 黑蒜銀條醬輔料正交試驗設計表Table 2 The orthogonal test design for the auxiliary materials of black garlic and Rorippa globosa sauce

表3 黑蒜銀條醬輔料正交試驗結果分析Table 3 Analysis of orthogonal test results of black garlic and Rorippa globosa sauce

由表3可知，影響黑蒜銀條醬風味的因素主次為八角添加量>小茴香添加量>蔥姜使用量>花椒使用量，得出的最佳方案為A2B3C2D3，即八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥姜各8 g。

2.4 黑蒜銀條醬響應面優化

2.4.1 Box-Behnken試驗設計及結果分析

將銀條的使用量定為60 g，輔料配方(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥姜各為8 g)設定為1份，同時，白砂糖、食用鹽、黑蒜添加量作為試驗中的變量因素進行響應面優化，根據單因素試驗結果，試驗設計因素水平表見表4，試驗結果分析見表5。

表4 Box-Behnken響應面設計因素水平表Table 4 The factors and levels of Box-Behnken response surface test

表5 響應面試驗設計與結果Table 5 The design and results of response surface test

對表5中數據進行擬合分析，得到回歸方程為：Y=94.13+1.90E-3.36I-1.21G-1.49H+4.07EI-1.17EG+4.03EH-1.46IG-2.34IH-1.24GH-5.29E2-6.19I2-3.09G2-3.60H2，方差分析見表6。

表6 響應面回歸模型的方差分析Table 6 Analysis of variance of response surface regression model

續 表

由表6中的方差分析結果可知，模型的P<0.0001，表明試驗所采用的二次模型是極顯著的。失擬項的P=0.0924>0.05，表明對模型是有利的，模型具有高度可靠性[13-14]。通過對試驗模型的可信度進行分析，得到R2=0.9396，表明響應值的變化有93.96%來自于所選因素，該方程的擬合度較好，方程的調整決定系數RAdj2=0.8792，說明有87.92%的試驗符合該模型，與實際情況符合良好[15-16]。變異系數C.V.(%)=2.20，較小，方程模型具有良好的重現性[17]。一次項E、I和交互項 EI、EH以及二次項E2、I2、G2、H2對結果的影響極顯著(P<0.01)，一次項G、H及交互項IH對結果的影響顯著(0.01E>H>G，即食鹽>白糖>黑蒜>蔥姜。

2.4.2 響應面分析

根據回歸方程建立響應面圖，結果見圖8。等高線越密集，表明該因素對試驗結果的影響越顯著[18]，等高線越接近于橢圓形，二者的交互作用越強，反之圓形則交互作用不強[19]。

圖8 響應面及等高線圖Fig.8 Response surface diagrams and contour plots

由圖8可知，EI的影響最顯著，其次是IH、GH，這與方差分析一致。任意兩個因素之間均有一定的交互作用。利用Design-Expert 10.0.7對回歸方程進行回歸分析，確定最佳添加量為白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.9份(1份為花椒1.3 g，蔥、姜各6.8 g，小茴香1.4 g，八角1.5 g)，黑蒜39.4 g，得分94.71分。

2.5 配方參數優化和模型驗證

由響應面法優化可知，預測得到的最佳黑蒜銀條醬的配方參數為：銀條60 g，白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.18份(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥、姜各8 g)，黑蒜39.4 g，得分94.71分。在此條件下進行驗證試驗，重復3次，取平均值，制作的黑蒜銀條醬的感官評分分別為94.21，93.89，93.57分，平均值為93.89分，與理論值非常接近。

2.6 理化指標及微生物的測定

理化指標及微生物指標見表7。

表7 理化指標及微生物指標Table 7 The physical and chemical indexes and microbial indexes

3 結論

本文主要研究了黑蒜銀條醬的試驗方案設計及在不同發酵時間其亞硝酸鹽含量的變化。首先將影響黑蒜銀條醬的八角、花椒、小茴香、白糖和鹽等因素進行單因素試驗，然后根據單因素試驗結果，首先對花椒、蔥姜、小茴香、八角進行響應面優化試驗，得到最佳配方為花椒1.3 g，蔥、姜各6.8 g，小茴香1.4 g，八角1.5 g，而后以此配方為一份，作為一個因素，對白糖、食鹽、黑蒜進行二次響應面優化試驗，最終得到最佳配方為銀條60 g，白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.18份(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥、姜各8 g)，黑蒜39.4 g。制成的黑蒜銀條醬醬香濃郁，整體組織更黏稠，香甜適口。