基于熵權法軟包裝紅燒牦牛酸醡肉關鍵工藝優化

盧雪松，羅秋霞，彭毅秦，丁捷*，劉春燕，肖猛，何江紅，程利思，李奧蘭

(1.四川旅游學院 烹飪學院，成都 610100；2.四川旅游學院 食品學院，成都 610100； 3.四川旅游學院烹飪科學重點實驗室，成都 610100；4.浙江海洋大學 食品與藥學學院，浙江 舟山 316000)

紅燒菜肴[9-10]色澤誘人、香味濃郁、操作簡單、易儲藏；軟包裝罐頭[11]具有質量輕、便于攜帶、開啟方便等優點，在食品工業中越來越普遍[12]。因此，大量學者研究軟包裝紅燒類食品，如張微等[13]結合真空和軟包裝的方法貯藏紅燒扣肉，延長了食品保質期，劉莉丹等[14]采用加速實驗的方法，研究不同包裝材料對紅燒肉品質的影響，結果表明PET/A1/PA/RCPP最適合作為軟包裝紅燒肉的材料。彭錦玲[15]在軟包裝的條件下研究出了紅燒肉的最佳加工工藝配方。

信息熵[16]可以度量數據包含的信息量，還可用于在多指標評價系統中來確定各指標權重的數據統計方法。首先，將每一個品質評價指標看作一個隨機變量，然后建立待測項目和評價指標的原始數據矩陣，進行歸一化處理；其次，計算各指標的熵值；最后，得出該指標的熵權系數。各品質評價指標變異越大、越無序，提供的信息量越多就越重要。

本次實驗以牦牛酸醡肉發酵時間、油炸時間、油炸溫度和滅菌溫度為關鍵因素，以感官評價、色差及質構為考察指標，通過信息熵確定各品質指標權重，以綜合評分為響應值，通過響應面優化加工工藝，為紅燒牦牛酸醡肉標準化加工提供了一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料

按照參考文獻[1]的方法自備牦牛酸醡肉；白砂糖：廣州福正東海食品有限公司；料酒、蠔油：佛山市海天調味食品有限公司；味精：上海太太樂有限公司；鹽：四川鹽業總公司；菜籽油：上海嘉里食品工業有限公司；香葉、草果、花椒、干辣椒、八角：龍泉驛區平安菜市場。

YP-N型電子天平、TMS-PRO型高精度專業食品物性分析儀、YXQ-LS-100SII立式高壓蒸汽滅菌器、DZ-300真空壓縮包裝機；DC-P3 新型全自動測色色差計 北京市興光測色儀器公司。

1.2 加工工藝

基礎配方：酸醡牦牛肉200 g、菜籽油100 g、姜10 g、蒜10 g、蔥10 g、啤酒330 mL、水200 mL、生抽10 g、醋10 g、雞精5 g、糖色10 g、香料包(八角2 g、香葉1 g、草果3 g、花椒2 g、干辣椒5 g)。

“你還想怎么復雜？”蘇秋琴笑道，“爛眼阿根的死跟我有啥關系？我家的玉米地不遮不攔的，誰都可以死在那兒。”

牦牛酸醡肉切塊備用→姜、蒜、蔥切配備用→油炸→煸炒→加入調味汁→加入香料包→小火熬煮→大火收汁→裝袋→滅菌→成品。

制作方法：將牦牛酸醡肉塊(1 cm3)200 g、菜籽油50 g、姜片10 g、蒜片10 g、蔥段20 g稱量備用，在鍋中加入菜籽油、姜片、蒜片加熱至180 ℃油炸2 min后將香料撈出，撈出后加入牦牛酸醡肉丁煸炒1 min，加入調味汁(啤酒330 mL、水200 mL、生抽10 g、醋10 g、雞精5 g、糖色10 g)、香料包(八角2 g、香葉1 g、草果3 g、花椒2 g、干辣椒5 g)，小火熬煮40 min后大火收干湯汁后盛出裝袋，滅菌(121 ℃，15 min)。

1.3 樣品檢測

1.3.1 質構測定[17-18]

使用圓柱形擠壓探頭,儀器參數設置為：測試速率60 mm/min，形變量60%，最小感應力0.375 N，停頓2 s測定3次取平均值。

1.3.2 色差分析

使用全自動色差計對樣品的顏色變化進行測定，每個樣品測定3次，分別記錄L*、a*、c*，每組測定3次。

1.3.3 感官評價

按照參考文獻[15]的方法，略作改動。主要從色澤、滋味、口感和風味4個方面制定料汁評分標準。由10名(男女各5人)食品專業的人員組成感官評價小組，按表1要求進行評分。

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

1.4 Box-Behnken響應面實驗

根據Box-Behnken實驗設計原理，以紅燒牦牛酸醡肉綜合評分為響應值，采用4因素3水平響應曲面分析發酵時間、油炸時間、油炸溫度、滅菌時間等因素對紅燒牦牛酸醡肉加工工藝的影響，實驗因素與水平設計見表2。

表2 因素水平編碼表Table 2 The coding table of factors and levels

1.5 信息熵法確定權重系數[19-20]

原始數據矩陣歸一化，以咀嚼性、內聚性、硬度、感官彈性、L*、a*、c*、感官評分8個評價指標建立原始評價指標矩陣，形成原始數據矩陣R=(rij)m×n，其中rij為第j個指標下第i個項目的評價值。

將原始數據矩陣(Rij)m×n轉化為概率矩陣(Pij)m×n，在信息熵公式中Pij為某個信息的概率，滿足0≤Pij≤1，因此必須先對矩陣(Rij)m×n做歸一化處理，經處理后的矩陣可視為評價指標的概率矩陣，其中Pij表示第j個指標下第i個項目的概率。

計算指標的熵值，確定第j個指標的信息熵(Hj)。咀嚼性、內聚性、硬度、感官彈性、L*、a*、c*、感官評分的信息熵分別為1.631，1.766，1.869，1.591，1.776，1.774，1.566，1.571。

當Pij=0 時，考慮到lnPij無意義，因此，對Pij的計算進行修正，將其定義為：

計算指標的熵權系數(Wj)。咀嚼性、內聚性、硬度、感官彈性、L*、a*、c*、感官評分的信息熵分別為0.114，0.138，0.157，0.107，0.140，0.140，0.102，0.103。

綜合評分(Y)的計算：Y=咀嚼性×0.114+內聚性×0.138+硬度×0.157+感官彈性×0.107+L*×0.140+a*×0.140+c*×0.102+感官評分×0.103。

2 結果與分析

2.1 發酵時間對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響

表3 發酵時間對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響Table 3 Effect of fermentation time on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

續 表

由表3可知，隨著發酵時間的延長，紅燒牦牛酸醡肉的咀嚼性、內聚性、硬度、感官彈性等質構指標均呈先增高后降低的變化趨勢。L*亮度、a*紅度和c*彩色飽和度均呈先增高后降低的變化趨勢。感官評分和綜合評分在發酵時間為27 h時最高，顯著高出其他發酵時間點2.38%～13.16%和18.69%～53.75%。

2.2 油炸時間對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響

表4 油炸時間對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響Table 4 Effect of frying time on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

由表4可知，隨著油炸時間的延長，紅燒牦牛酸醡肉的咀嚼性、硬度呈逐漸增高的趨勢，在120 s時分別達到166.23 mJ和84.54 N，相較于30 s分別高出81.85 mJ和10.14 N；感官彈性呈先增后減的趨勢，在90 s時達到最大值76.16%，高出其他樣品4.34%～40.44%。L*亮度和a*紅度在120 s達到最大值，分別為30.01和7.23，相較于30 s時高出20.86%和18.33%；c*彩色飽和度在90 s達到最大值8.42，高出其他時間點1.57%～58.57%。感官評分和綜合評分在120 s時最高，顯著高出其他發酵時間點3.40%～16.40%和14.81%～106.67%。隨著油炸時間的延長，牦牛酸醡肉的水分在高溫作用下逐步流失，蛋白質變性導致空間結構改變，使得樣品的質構特性發生變化，同時發生的美拉德反應導致樣品的顏色逐漸改變。

2.3 油炸溫度對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響

表5 油炸溫度對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響Table 5 Effect of frying temperature on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

續 表

由表5可知，隨著油炸溫度的升高，咀嚼性、硬度和感官彈性均呈現逐漸增高的趨勢，在180 ℃時達到最大值151.77 mJ、120.34 N和65.97%。L*、a*和c*值呈逐步增大的趨勢，在180 ℃時達到最大值23.58、7.23和8.35。感官評分和綜合評分均在180 ℃時最高，高出其他溫度樣品3.94%～14.84%和9.26%～103.44%。油炸溫度的升高會導致牦牛肉脫水和部分脂肪溶出，同時表面變硬，使得樣品的硬度等逐步提高；在高溫作用下牦牛肉的蛋白質、糖類等物質之間發生交聯反應，生成物具有較深的顏色，在賦予食物特殊油炸風味的同時，食物的顏色也會變化。

2.4 滅菌時間對軟包裝紅燒牦牛酸醡肉品質的影響

由表6可知，隨著滅菌時間的增加，咀嚼性、硬度、感官彈性等質構指標分別減小10.40%、56.12%和50.39%；L*、a*、c*分別減小2.49%、42.58%、15.59%；感官評分和綜合評分分別下降7.30%和95.83%。在真空高溫環境下，滅菌時間的延長加速了調味汁和紅燒牦牛酸醡肉的融合，使得因高溫油炸脫水的肉塊水分增加，硬度等下降；同時料汁中的醬油等調味料也融入到肉塊中，使樣品的色澤加深，紅度和彩色飽和度下降，但是油脂的融入有利于亮度的提升，因此亮度整體變化不明顯。

3 紅燒牦牛酸醡肉工藝優化實驗設計與結果

3.1 Box-Behnken 實驗設計與結果

在單因素實驗基礎上，以信息熵綜合評價結果為響應值，采用響應面實驗設計優化其工藝[21]，結果見表7。

續 表

3.2 模型的建立與顯著性檢驗

表8 回歸方程的顯著性分析Table 8 Analysis of variance for the regression model

續 表

圖1 發酵時間和油炸時間對綜合評分影響的響應面Fig.1 The response surface of the effect of fermentation time and frying time on the comprehensive score

由表8可知，紅燒牦牛酸醡肉的二次多項式模型為：Y=53.00-0.71A+0.95B+0.93C+0.72D-0.38AB+0.14AC+1.58AD+0.14BC+1.07BD+0.84CD-4.52A2-4.53B2-4.33C2-4.70D2。回歸方程顯著(P<0.01)，失擬項不顯著(P=0.5127>0.05)，R2=0.941，RAdj2=0.8819，表示模型能較好地反映各因素對紅燒牦牛酸醡肉品質綜合評分的影響。其中A2、B2、C2、D2具有極顯著性(P<0.01)， AD 具有顯著性(P<0.05)，表明各自變量與因變量之間具有一定交互作用。

3.3 最佳條件的預測及驗證實驗

采用Design-Expert 8.0.6軟件對回歸方程進行分析，得到的最優工藝條件為：發酵時間27 h、油炸時間120 s、油炸溫度180 ℃、滅菌時間20 min。此條件下紅燒牦牛酸醡肉具有光澤度高、香氣適中、口感細膩等特點，品質綜合評分預測值為55.08，進行5 次平行實驗，綜合評分值為55.11，與預測值相近，證實模型優化所得工藝配方參數準確可行。

4 結論

軟包裝罐頭食品是目前市場上常見且消費者接受度較高的食品，其加工技術目前在工業化食品加工中運用相對成熟，而牦牛酸醡肉作為優質的食用肉制品，其產品種類還不夠豐富。因此，為研究適用于軟包裝紅燒牦牛酸醡肉的加工工藝，以牦牛酸醡肉發酵時間、油炸時間、油炸溫度和滅菌時間為考察因素，感官評價、色差分析及質構分析為食用品質評價指標，綜合評分作為響應值，進行響應面優化[22]。得出的最佳工藝條件為發酵時間27 h、油炸時間120 s、油炸溫度180 ℃、滅菌時間20 min。該研究結果可為后續軟包裝紅燒牦牛酸醡肉的規模化加工提供一定的參考。