響應面法優化紫蘇干貝海鮮醬工藝研究

楊東松，張嘉琪，張海福，李銳*

(1.嶺南師范學院 食品科學與工程學院，廣東 湛江 524048；2.嶺南師范學院“粵菜師傅”大師工作室，廣東 湛江 524048；3.深圳鼎禾盛食品科技有限公司，廣東 深圳 518101)

海鮮醬因味道鮮美、風味獨特、食用便捷等特點深受國內外人們的喜愛。隨著人們生活水平的提高，消費者對調味醬品的風味、口感、營養價值的要求也不斷提高，傳統風味的海鮮醬已無法滿足消費者的需求。此外，當前市場上的海鮮醬產品檔次與品牌繁多，但成品質量參差不齊，存在咸腥味重、保健功效低等問題，不適應目前國內對調味品天然、營養、多風味的市場需求[1]。

紫蘇[Perillafrutescens(L.)Britt]系唇形科一年生草本植物，為我國最早登記的60種藥食同源植物之一，屬藥食兩用的功能性食品[2]，具有特異芳香，是中國南方地區廣為使用的香料[3]。現階段對紫蘇的研究集中在種植栽培技術、含油量分析、功能物質的化學成分提取等方面，而相關調味產品的研究報道極少，未能充分利用其價值[4]。干貝由瓣鰓綱異柱目扇貝科和江珧科貝類動物的后閉殼肌經曬制風干而成[5]，富含谷氨酸鈉、甜菜堿、核苷酸等多種呈鮮物質[6]，素有“海鮮極品”的美譽，在精深加工產品特別是調味品方面具有廣闊的開發前景[7]。利用紫蘇生產的海鮮醬，不僅具備紫蘇特殊的植物清香，可減弱海鮮醬的咸腥異味，而且能充分發揮紫蘇的營養價值和保健功效。將干貝添加至海鮮醬中，可提鮮提香，增添海鮮風味，提高干貝的附加價值。

基于此，本實驗以紫蘇、干貝為主要原料，添加海米、植物油、小米辣、食鹽等輔助原料進行工藝優化，研制一款紫蘇干貝海鮮醬，為風味海鮮醬的研發以及工業化生產提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

紫蘇、干貝、小米辣：市售，購自湛江市世貿沃爾瑪超市；海米：煙臺海普海產科技有限公司；植物油：江西青龍高科油脂有限公司；食鹽：廣東鹽業集團有限公司。

1.2 實驗設備

ZN28YJ807-150蒸鍋、C21-IH50E電磁爐 浙江蘇泊爾股份有限公司；MK-591自動炒菜機 佛山磨仁電器有限公司；YP1002A電子天平 上海浦春計量儀器有限公司；JJ-2高速組織搗碎機 常州方科儀器有限公司；101-0電熱鼓風干燥箱 紹興蘇珀儀器有限公司；HH-4水浴鍋 上海力辰邦西儀器科技有限公司。

1.3 工藝流程及要點

1.3.1 工藝流程

原料選擇→預處理→熟制工藝→灌裝→排氣→殺菌→檢驗。

1.3.2 操作要點1.3.2.1 原料選擇與預處理

a.紫蘇

挑選葉面與葉背為紫紅色、外形完整、香氣濃郁的紫蘇葉進行篩洗，剔除雜質殘留后置于烘箱中50 ℃干燥，待紫蘇半烘干后進行切制，大小控制在0.5 cm左右。

b.干貝

選擇色澤淡黃、身干完整、無裂縫的干貝進行泡洗，待吸收水分自然回軟后剔去外層邊緣的筋膜，蒸鍋加入清水升溫至100 ℃后將干貝放入蒸鍋中蒸制15 min，蒸制完畢后置于烘箱中60 ℃干燥，干貝半烘干后切至大小為0.3 cm左右的粒狀備用[8]。

c.海米

選用體表色澤發亮、體型彎曲、大小勻稱的蝦米進行泡洗，使用(25±1)℃清水浸泡2 h，半烘干后切至直徑約0.3 cm的粒狀備用。

d.小米辣

選用色澤鮮艷、表皮光滑、無蛀洞的小米辣去蒂去籽進行切制，大小控制在0.3 cm左右。

1.3.2.2 熟制工藝

待所有原輔料預處理完成后，將自動炒菜機設置指定溫度和炒制時間，加入已稱重的植物油，待溫度讀數顯示至指定溫度且穩定后開始計時，依次加入小米辣、海米、干貝進行翻炒，炒至150 s時加入食鹽調味，繼續翻炒30 s后加入紫蘇，待紫蘇熟制出香為止。

續 表

續 表

1.3.2.3 灌裝

將玻璃瓶洗凈后煮沸殺菌10 min，樣品按100 g/份裝入玻璃瓶分裝。裝瓶需距瓶口留1 cm空隙，不得灌滿瓶口，避免微生物污染。

1.3.2.4 排氣

樣品灌裝后放置在水浴鍋加熱，待中心溫度達到85 ℃后排氣6 min，排氣完成后隨即擰緊瓶蓋。

1.3.2.5 殺菌

采用水浴殺菌，在90 ℃下殺菌15 min，殺菌完畢后將樣品分段冷卻至室溫。

1.3.2.6 檢驗

檢查樣品的密封性，確保無油滲出。

1.4 實驗方法

1.4.1 紫蘇干貝海鮮醬的預制實驗

紫蘇干貝海鮮醬配方的基礎數據是本研究的重要數據。海鮮醬配方的基礎配方由企業提供，通過預制實驗確定配方的基礎數據，具體配方的基礎數據見表1。

表1 紫蘇干貝海鮮醬配方的基礎數據Table 1 The basic data of Perilla and scallop seafood sauce formula g

1.4.2 感官評定

本次實驗邀請受過感官培訓的10名食品專業學生組成鑒定組，隨機抽取樣品，針對色澤、風味、口感、組織狀態進行評定。評定方法：取樣品放入純白陶瓷盤中，以自然光線用肉眼觀察其色澤與分層情況；取樣品放入口內，鑒別其風味與口感；攪拌樣品，觀察醬內顆粒與醬體均勻度[9]。感官評定標準見表2。

表2 紫蘇干貝海鮮醬的感官評定標準表Table 2 The sensory evaluation criteria for Perilla and scallop seafood sauce

1.4.3 單因素實驗設計

根據基礎配方和預制實驗，分析紫蘇添加量、干貝添加量、油溫、炒制時間、植物油添加量、海米添加量、小米辣添加量7項較為顯著的因素對紫蘇干貝海鮮醬成品質量的影響。

1.4.4 BBD響應面優化

基于單因素實驗結果，采用Box-Behnken中心組合設計原理進行響應面分析實驗，將紫蘇添加量(A)、干貝添加量(B)、油溫(C)和炒制時間(D)設置為變量，以感官評分(Y)為指標。響應面優化設計因素與水平見表3。

表3 響應面實驗因素水平表Table 3 The factors and levels of response surface experiment

1.5 理化指標

1.5.1 水分

按照GB 5009.3-2016進行測定[10]。

1.5.2 蛋白質

按照GB 5009.5-2016進行測定[11]。

1.5.3 脂肪

按照GB 5009.6-2016進行測定[12]。

1.5.4 pH

按照GB 5009.237-2016進行測定[13]。

1.6 微生物指標

1.6.1 大腸菌群

按照GB 4789.3-2016進行測定[14]。

1.6.2 菌落總數

按照GB 4789.2-2016進行測定[15]。

1.6.3 沙門氏菌

按照GB 4789.4-2016進行測定[16]。

1.6.4 金黃色葡萄球菌

按照GB 4789.10-2016進行測定[17]。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 紫蘇添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，在其他因素用量恒定的前提下，分別取10，15，20，25，30 g紫蘇制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖1。

圖1 紫蘇添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.1 Effect of Perilla additive amount on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

紫蘇添加量對紫蘇干貝海鮮醬的香氣、風味和醬體流動性起主導作用。紫蘇作為紫蘇干貝海鮮醬的主要原料，如果添加量過少，醬體分布不均，紫蘇香味不足；如果添加量過多，則紫蘇風味較重，失去海鮮醬應有的風味，影響產品的感官品質。由圖1可知，紫蘇添加量為20 g時，產品的品質達到最優。

2.1.2 干貝添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，在其他因素用量恒定的前提下，分別取15，20，25，30，35 g干貝制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖2。

圖2 干貝添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.2 Effect of scallop additive amount on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

干貝添加量對紫蘇干貝海鮮醬的鮮味、風味和醬體流動性起主導作用。干貝作為紫蘇干貝海鮮醬的主要原料，如果添加量過少，食用顆粒感較差，整體海鮮風味不足，缺少海鮮醬產品應有的風味；如果添加量過多，則掩蓋了紫蘇香氣，失去產品特色。由圖2可知，干貝添加量為25 g時，產品的品質達到最優。

2.1.3 油溫對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，其他因素用量恒定的前提下，油溫分別為120，135，150，165，180 ℃制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖3。

油溫對紫蘇干貝海鮮醬的香氣、口感以及色澤起主導作用。當油溫逐漸上升時，各配料的香氣、風味得到釋放；當油溫超過150 ℃后，醬色逐漸呈暗褐色，風味及口感可控性差，易產生焦糊異味，海鮮醬感官評分的綜合分數較低。由圖3可知，當油溫為150 ℃時，感官評分最高，此時海鮮醬香氣濃郁，口感細膩。

圖3 油溫對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.3 Effect of oil temperature on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

2.1.4 炒制時間對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，在其他因素用量恒定的前提下，炒制時間分別為200，230，260，290，320 s制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖4。

圖4 炒制時間對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.4 Effect of frying time on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

炒制可使香料中的呈香物質由可揮發性的游離態轉變為結合態，對紫蘇干貝海鮮醬的香氣、口感和風味起主導作用。炒制時間過短，不能促進風味物質的溶出，各配料之間的香氣、風味無法充分交融。炒制時間過長，食用口感粗糙，出現焦糊異味，影響整體風味。由圖4可知，當炒制時間為260 s時，感官評分最高，此時海鮮醬口感細膩，風味突出。

2.1.5 植物油添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，在其他因素用量恒定的前提下，分別取50，55，60，65，70 g植物油制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖5。

圖5 植物油添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.5 Effect of vegetable oil additive amount on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

植物油添加量影響紫蘇干貝海鮮醬的風味、醬體流動性和保存時限。如果植物油添加量過少，醬體較干，色澤暗淡，反之醬體分層明顯，食用油膩，海鮮醬感官評分的綜合分數較低。由圖5可知，植物油添加量為60 g時，感官評分最高，此時海鮮醬略微油潤，食而不膩。

2.1.6 海米添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

海米添加量影響紫蘇干貝海鮮醬的鮮味、口感和醬體流動性。如果用量過少，海鮮風味不足，食用顆粒感較差；如果用量過多，則減弱了紫蘇香氣，失去產品特色。由圖6可知，海米添加量為10 g時，感官評分最高，此時紫蘇干貝海鮮醬鮮味突出，咀嚼感好。

圖6 海米添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.6 Effect of dried shrimp additive amount on sensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

2.1.7 小米辣添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響

基于工藝流程，在其他因素用量恒定的前提下，分別取4，5，6，7，8 g小米辣制作紫蘇干貝海鮮醬，感官評定結果見圖7。

圖7 小米辣添加量對紫蘇干貝海鮮醬感官品質的影響Fig.7 Effect of Capsicum frutescens additive amount onsensory quality of Perilla and scallop seafood sauce

小米辣添加量影響紫蘇干貝海鮮醬的辣度、滋味和回味程度。如果用量過少，辣味較淡，去腥作用較弱；如果用量過多，辣度偏高，整體滋味不協調。由圖7可知，小米辣添加量為6 g時，感官評分最高，此時紫蘇干貝海鮮醬辣度適中，滋味協調。

2.2 響應面優化

在單因素實驗結果的基礎上，選擇對紫蘇干貝海鮮醬影響較大的4項：紫蘇添加量(A)、干貝添加量(B)、油溫(C)、炒制時間(D)為響應因子，以感官評分(Y)為響應值，建立Box-Behnken中心組合設計實驗模型，通過擬合二次方程確定最佳工藝參數以及最高理論的感官評分，響應面實驗設計結果見表4。

表4 響應面實驗設計結果Table 4 The response surface experiment design results

利用Design-Expert 8.0.6軟件對表4中所得實驗數據進行擬合分析，建立紫蘇添加量(A)、干貝添加量(B)、油溫(C)、炒制時間(D)對產品品質感官測評得分(Y)的響應面模型：Y=91.25+1.06A-0.29B-0.54C+0.89D-0.69AB-0.070AC-0.40AD+0.52BC-0.11BD+0.32CD-2.06A2-2.35B2-0.89C2-1.78D2。

由表5方差分析結果可知，紫蘇干貝海鮮醬感官測評得分回歸模型顯著性檢驗F值為57.94，P<0.0001，表明回歸模型達到極顯著水平；失擬項檢驗F值為1.01，P=0.5434>0.05,失擬項檢驗不顯著。模型的相關系數R2=0.9830，說明回歸方程與實際實驗擬合度好，即該模型能夠準確分析和預測紫蘇干貝海鮮醬的感官評分，確定最佳工藝配方。其中一次項A、C、D，交互項AB、BC，二次項A2、B2、C2、D2極顯著；一次項B、交互項AD顯著；說明4個因素對紫蘇干貝海鮮醬感官評定影響大小依次為：A(紫蘇添加量)>D(炒制時間)>C(油溫)>B(干貝添加量)。

表5 響應面結果方差分析Table 5 The analysis of variance of response surface results

2.3 響應面結果分析

(a)紫蘇添加量和干貝添加量

驗證方差分析結果，對響應曲面圖和等高線進行分析。響應曲面的陡峭程度反映紫蘇干貝海鮮醬感官評定的影響程度，等高線反映各因素交互作用的大小[18]。由圖8中a可知，在油溫和炒制時間一定的條件下，響應曲面較陡峭，且等高線呈橢圓形，表明上述因素間的交互作用對感官評定的影響顯著，當紫蘇添加量約21 g，干貝添加量約24 g時，響應值達到最大，圖8中c，d同理。由圖8中b可知，在干貝添加量和炒制時間一定的條件下，隨著紫蘇添加量和油溫增大，響應值先提高后下降，當紫蘇添加量約21 g，油溫約145 ℃，響應值存在最大值，圖8中e，f同理。綜上所述，紫蘇干貝海鮮醬的感官評分隨著紫蘇添加量、干貝添加量、油溫、炒制時間的增大先升高而后下降。同時，紫蘇添加量與干貝添加量、紫蘇添加量和炒制時間、干貝添加量與油溫交互曲面陡峭，且等高線呈橢圓形，與方差分析結果一致。

2.4 驗證實驗

由單因素實驗和Design-Expert 8.0.6響應面法分析得到紫蘇干貝海鮮醬的最佳工藝參數：紫蘇添加量21.33 g，干貝添加量24.31 g，油溫145.23 ℃，炒制時間265.89 s，此時感官評分為91.58分。為驗證模型的可行性,按此配方做3組平行實驗，感官評定所得平均值為90.89分，相對誤差小于1.00%，與模型預測值無顯著差異。

2.5 產品質量指標

2.5.1 理化指標

紫蘇干貝海鮮醬的理化指標見表6。

表6 紫蘇干貝海鮮醬的理化指標Table 6 The physical and chemical indexes of Perilla and scallop seafood sauce

2.5.2 微生物指標

紫蘇干貝海鮮醬的微生物指標見表7。

表7 紫蘇干貝海鮮醬的微生物指標Table 7 The microbial indexes of Perilla and scallop seafood sauce

3 結論

本研究通過單因素及響應面實驗對紫蘇干貝海鮮醬的配方工藝進行了優化，經分析得出的最佳制備條件為：紫蘇添加量21.33 g，干貝添加量24.31 g，油溫145.23 ℃，炒制時間265.89 s，植物油添加量60 g，海米添加量10 g，小米辣添加量6 g，食鹽添加量2 g。所得產品色澤鮮亮，組織細膩豐滿，咸味與辣味適中。對產品進行理化檢測與微生物檢測，檢測結果顯示指標均符合國家標準，對生產加工具有一定的指導意義。