響應面法優化大蒜醬的制備工藝研究

賈慶超，梁艷美

(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)

大蒜的種植歷史比較久遠，是公認的營養、健康食品，含有多種對人體健康有益的大蒜素、蛋白質、維生素、礦物元素等營養成分。其中的大蒜素還具有廣譜抗菌滅菌和消炎作用，有很強的抗病毒能力，在醫藥上已用于臨床，同時具有降低血糖，抗腫瘤，保護心血管系統，活化細胞，促進能量產生，加快新陳代謝，擴張血管，改善血液循環，緩解疲勞等作用[1-4]。大蒜醬是以新鮮的大蒜為原料的一類加工醬制品，因其獨特的口感、風味，不僅可以用于食物的調味，而且具有豐富的營養價值，是餐桌上美食必不可少的調味品之一[5]，在加工制作過程中保留了原材料大蒜中的營養物質，改變了傳統大蒜的辛辣口感，賦予了醬制品豐富的營養價值和保健醫療作用，有增強食欲、促進消化、保護腸胃的營養功效[6]，不僅可以降血壓，預防心血管方面的疾病，而且會使大蒜中刺激性氣味消除，有利于保護腸胃、促進消化[7]。大蒜經過加工制成大蒜醬，不但可以進一步加深大蒜的深加工，而且可以為大蒜醬的發展及工業化研究提供數據參考。目前大蒜醬的研究主要是家庭自制，工藝配方較簡單傳統，味道單一且不夠鮮美，而真正的理論工藝研究較少，且采用響應面進行的工藝研究目前還未見報道，本課題通過單因素及響應面試驗方法研制出一款新的美味可口、健康營養的大蒜醬。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大蒜：市售，挑選蒜瓣均勻、無損壞、無發芽、無斑點的大蒜；食用油：挑選香味十足、滋味良好的家用金龍魚食用橄欖油；味極鮮醬油：市售，新日期的千禾味極鮮醬油；豆瓣醬：市售，日期新鮮，保質期適宜，包裝良好的六月香豆瓣醬；花椒粉：市售，選用香味濃厚、保質期適宜、密封良好、新鮮的凱龍花椒粉；鹽、白糖：市售。

1.2 儀器與設備

九陽JYL-C93T攪拌機；蘇泊爾C21-SDHCB9E88電磁爐；賽多利斯BSA2202S電子天平；博科BKQ-Z50I高壓蒸汽滅菌鍋。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

1.3.1.1 工藝流程

白皮、紫皮大蒜→剝皮→挑撿→清洗→晾干→切塊→除臭→粉碎→攪拌炒制→裝罐→殺菌→成品[8]。

1.3.1.2 操作要點

原料處理：選擇新鮮的大蒜進行剝皮處理，選擇外觀良好的不帶腐敗斑的大蒜，在水中洗凈撈出晾干后，將大蒜切成片狀，用小型攪拌機進行粉碎。

炒制：向不銹鋼鍋中倒入橄欖油，2 min左右到160 ℃左右，先將豆瓣醬、花椒粉加入鍋中混合炒制，再將處理好的大蒜倒入油鍋中，用鐵鏟慢慢攪拌均勻，待其顏色稍有變化后依次加入味極鮮醬油、鹽、糖等調味料攪拌均勻，經過2～3 min，炒制成褐色即可。

殺菌：將制得的產品在95 ℃恒溫水浴下滅菌20 min，迅速冷卻至室溫。

1.3.2 試驗設計

首先進行預試驗：參考劉馥源等[9]和高瑞鶴[10]的研究，首先確定了試驗材料為大蒜、橄欖油、白糖、花椒粉、豆瓣醬、味極鮮醬油、食用鹽，并按照大蒜70 g、橄欖油10 g、鹽2 g、糖5 g、味極鮮醬油5 g、花椒粉0.5 g、豆瓣醬10 g的添加量做了一個樣品，經感官評價，產品較干、略淡，香味不夠突出。隨后按照大蒜70 g、橄欖油15 g、鹽3 g、糖6 g、味極鮮醬油6 g、花椒粉0.7 g、豆瓣醬15 g的添加量做了一個樣品，經感官評價，產品風味有所提高，咸淡適中，但仍不夠黏稠，且香味不夠突出。

由以上兩次預試驗為參考，確定大蒜的添加量為70 g，單因素試驗采用橄欖油的添加量為10～30 g，豆瓣醬的添加量為10～30 g，白糖的添加量為4～8 g，花椒粉的添加量為0.3～1.1 g，味極鮮醬油的添加量為4～8 g，食鹽的添加量為1～5 g，根據單因素試驗結果，采用Design-Expert 10.0.7版本軟件、Box-Behnken設計原理、六因素三水平響應面優化試驗得到最優配方。

1.3.3 感官評價

將制作好的大蒜醬放在不同的碗中，編號，進行品嘗，根據表1進行感官評價打分，隨機請10名評價人員對此次試驗進行品嘗打分并提出相應意見，結果取平均值。本次評價對大蒜的滋味、色澤、氣味、組織狀態進行感官品評，詳細的大蒜醬感官評分標準參照GB/T 24399-2009《黃豆醬》[11]，結合實際情況制定感官評價表，見表1。

表1 感官評價標準Table 1 The sensory evaluation standard

1.3.4 理化指標和微生物指標的測定

根據GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中直接干燥法測定成品的水分含量；根據GB/T 12456-2008《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》中電位滴定法測定成品中總酸含量；根據GB 5009.33-2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中分光光度法測定成品中亞硝酸鹽的含量；根據GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》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《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》中大腸菌群數測定方法——乳糖膽鹽發酵法測定成品中大腸菌群。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 豆瓣醬的單因素試驗

確定大蒜70 g、油20 g、鹽3 g、糖6 g、味極鮮醬油6 g、花椒粉0.7 g，將豆瓣醬按照10，15，20，25，30 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖1。

圖1 豆瓣醬添加量對大蒜醬感官品質的影響Fig.1 The effect of the additive amount of broad bean paste on the sensory quality of garlic sauce

由圖1可知，豆瓣醬的添加量不斷增加，當豆瓣醬在15 g時，味道一般，蒜香味沒有呈現出來；當豆瓣醬添加量在20 g時，豆瓣醬的感官評分較高，掩蓋了部分蒜香味；當添加量在25 g時，大蒜醬既有蒜香味，又呈現豆瓣醬固有的風味，因此感官評分達到最高，大蒜醬的感官品質最好，表明此時豆瓣醬的添加量為最優添加量，響應面優化試驗采用15，20，25 g 3個水平。

2.1.2 花椒粉的單因素試驗

確定大蒜70 g、油20 g、鹽3 g、糖6 g、味極鮮醬油6 g、豆瓣醬15 g，花椒粉按照0.3，0.5，0.7，0.9，1.1 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖2。

圖2 花椒粉添加量對大蒜醬感官品質的影響Fig.2 The effect of the additive amount of pepper powder on the sensory quality of garlic sauce

由圖2可知，改變花椒粉的添加量，花椒粉由少到多，感官評分呈弧狀分布，先不斷增高，在0.5 g時評分最高，此時的花椒粉不會嗆口，與其他調味料協作好，繼續增加花椒粉的量為0.7 g時，感官評分稍降低，當花椒粉的量達到1.1 g時，花椒粉味道過于濃重，感覺不適口，評分至最低。因此，花椒粉為0.5 g時醬制品口味適宜，花椒粉在大蒜醬中的風味既不是很濃重，又不是很淺淡，感官風味最好，響應面采用0.3，0.5，0.7 g 3個水平。

2.1.3 食鹽的單因素試驗

確定大蒜70 g、油20 g、糖6 g、味極鮮醬油6 g、豆瓣醬15 g、花椒粉0.7 g，食鹽按照1，2，3，4，5 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖3。

圖3 食鹽添加量對大蒜醬感官品質的影響Fig.3 Effect of the additive amount of salt on the sensory quality of garlic sauce

由圖3可知，當食鹽添加量在4 g時，蒜香味可口，感官評分最高，當食鹽添加量增加至5 g時，醬制品的味道逐漸變咸，感官評分亦隨之降低。所以，當食鹽添加量在4 g時，咸味更可口，大蒜醬制品的品質最優，響應面采用2，3，4 g 3個水平。

2.1.4 白糖的單因素試驗

確定大蒜70 g、油20 g、鹽3 g、味極鮮醬油6 g、豆瓣醬15 g、花椒粉0.7 g，白糖按照4，5，6，7，8 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖4。

圖4 白糖添加量對大蒜醬感官品質的影響Fig.4 Effect of the additive amount of sugar on the sensory quality of garlic sauce

由圖4可知，糖的添加量在6 g和5 g時，味道都不錯，感官分值也都在80分以上，6 g時的感官評分比5 g時的略高，當糖的添加量在5 g時，醬制品的風味相比6 g時咸味會淡一點，甜味增加，說明糖的添加量為6 g時對醬制品的品質影響最好，風味最優，響應面采用5，6，7 g 3個水平。

2.1.5 味極鮮醬油的單因素試驗

確定大蒜70 g、油20 g、糖6 g、豆瓣醬15 g、花椒粉0.7 g、食鹽3 g，味極鮮醬油按照4，5，6，7，8 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖5。

圖5 味極鮮醬油添加量對大蒜醬感官品質的影響Fig.5 Effect of the additive amount of Weijixian soy sauce on the sensory quality of garlic sauce

由圖5可知，味極鮮醬油的添加量在7 g時感官評分最高，其次是6 g和8 g，味極鮮醬油本身含有醬油和調味料的一些成分，當添加量達到8 g時，味極鮮醬油本身的味道較重一些，影響了感官結果，當添加量為6 g時，感官評分低于7 g時，所以添加量為7 g時最合適，醬制品的組織狀態好，響應面采用的水平為6，7，8 g。

2.1.6 食用油的單因素試驗

確定大蒜70 g、糖6 g、豆瓣醬15 g、花椒粉0.7 g、食鹽3 g、味極鮮醬油6 g，食用油按照10，15，20，25，30 g的添加量進行試驗，根據感官評價的標準評分，感官評價見圖6。

圖6 食用油添加量對大蒜醬感官品質的影響

由圖6可知，隨著食用油用量的增加，醬的感官評分先升高后降低，在食用油使用量為20 g時感官評分最高，繼續增加食用油的用量，評分開始降低，此時油脂較多，比較油膩，口感較差。所以，食用油添加量為20 g時，醬的感官評價比較好，響應面采用15，20，25 g 3個水平。

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 響應面優化設計

根據單因素試驗結果，確定70 g大蒜添加量，以食用油、食鹽、白糖、味極鮮醬油、花椒粉、豆瓣醬為試驗因素，采用6因素3水平響應面優化試驗，以感官評價為響應值，采用Design-Expert 10.0.7版本軟件、Box-Behnken設計原理，試驗因素水平表見表2，試驗結果見表3。

表2 響應面設計因素水平表

表3 響應面試驗設計與結果Table 3 The design and results of response surface experiments

續 表

對表3中數據進行擬合分析，得到回歸方程為：Y=89.15+1.35A+4.32B+2.51C+1.93D+0.77E+1.52F-0.84AB-0.84AC-3.82AD+0.46AE-0.39AF-1.16BC-1.19BD-0.41BE-0.80BF+0.55CD-1.59CE-0.49CF+2.41DE+1.18DF-1.38EF-4.76A2-3.92B2-3.09C2-3.10D2-2.80E2-4.73F2，方差分析見表4。

表4 響應面回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variance of response surface regression model

續 表

由表4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=0.1345>0.05，表明對模型是有利的，模型具有高度可靠性[12-14]。對試驗模型的可信度進行分析，得到R2=0.9722，表明響應值的變化97.22%來自于所選因素，方程的擬合度較好，方程的調整決定系數RAdj2=0.9433，說明有94.33%的試驗符合該模型，與實際情況符合良好[15-17]。變異系數C.V.=1.82%，較小，方程模型具有良好重現性[18]。一次項A、B、C、D、F和交互項 AD、CE、DE以及二次項A2、B2、C2、D2、E2、F2對結果的影響極顯著(P<0.01)，一次項E及交互項BC、BD、DF、EF對結果的影響顯著(0.01C>D>F>A>E，即豆瓣醬>白糖>味極鮮醬油>花椒粉>食鹽>食用油。

2.2.2 響應面分析

根據回歸方程建立各因素交互作用的響應面圖，結果見圖7。

由圖7可知，等高線越密集，響應面越陡峭，表明該因素對試驗結果的影響越顯著[19]，E因素的影響最小，B因素的影響最大，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[20]。AD的交互作用最強，其次是DE、CE，與方差分析結果一致。利用Design-Expert 10.0.7對回歸方程進行回歸分析，確定最佳添加量為食鹽2.92 g、豆瓣醬22.15 g、白糖6.32 g、味極鮮醬油7.38 g、食用油20.7 g、花椒粉0.53 g，此條件下得分為90.96分。此時大蒜醬制品呈褐色，醬香味濃郁，蒜香味足，咸淡可口，還帶有絲絲甜鮮味，無汁液流動，比較黏稠，美味可口。

2.3 驗證試驗

由響應面法優化可知，大蒜添加量為70 g，最佳配方為食鹽2.92 g、豆瓣醬22.15 g、白糖6.32 g、味極鮮醬油7.38 g、食用油20.7 g、花椒粉0.53 g，得分為90.96分，在此條件下進行驗證試驗，重復3次，取平均值，制作的大蒜醬的感官評分分別為91.18，90.52，92.16分，平均值為91.28分，與理論值非常接近。

2.4 理化指標及微生物指標的測定

由表5可知，亞硝酸鹽含量等理化及微生物指標均符合國家要求，產品安全、可食用。

表5 理化及微生物指標檢測結果Table 5 The detection results of physicochemical and microbiological indexes

3 結論

本文通過單因素和響應面法優化試驗研制出了安全健康、優質可口的大蒜醬。首先對影響大蒜醬的因素食鹽、豆瓣醬、白糖、味極鮮醬油、食用油、花椒粉進行單因素試驗，在此基礎上，運用響應面優化法對這些因素進行6因素3水平的優化試驗，研究了這些因素對大蒜醬的影響大小及相互間的交互作用，并對最終優化結果的產品進行驗證試驗、理化指標測定和微生物指標的測定。結果表明，對大蒜醬影響大小的因素順序為豆瓣醬>白糖>味極鮮醬油>花椒粉>食鹽>食用油，最優配方為大蒜添加量70 g、食鹽2.92 g、豆瓣醬22.15 g、白糖6.32 g、味極鮮醬油7.38 g、食用油20.7 g、花椒粉0.53 g，得分為90.96分，在此條件下進行驗證試驗，重復3次，平均值為91.28分，與理論值符合度高。此時大蒜醬制品呈褐色，醬香味濃郁，蒜香味足，咸淡可口，還帶有絲絲甜鮮味，無汁液流動，比較黏稠，美味可口，方便即食，同時對成品進行亞硝酸鹽等理化和微生物指標測定，均符合國家標準，本研究為大蒜醬的發展及工業化提供了科學的數據參考。