湘味鹵汁鹵制過程品質(zhì)變化及調(diào)質(zhì)工藝優(yōu)化研究

莫鑫，馮緒忠，周勁松，趙良忠*，李明，龔周亮，艾道迎，劉超

(1.邵陽學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000；2.豆制品加工與安全控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 邵陽 422000；3.勁仔食品集團(tuán)股份有限公司，湖南 岳陽 414000； 4.深圳尚古堂食品發(fā)展有限公司，廣東 深圳 518000)

湘味鹵汁源于藥鹵，具有濃郁的湖湘風(fēng)味和保健作用，呈褐色，富有鹵料香味，富含游離氨基酸以及多種中草藥浸出成分，是湘味鹵制品生產(chǎn)的核心。純正的湘味鹵汁需要香辛料、調(diào)味料等經(jīng)過科學(xué)的配伍制定而成。湘味鹵制品加工時(shí)，鹵汁循環(huán)使用，循環(huán)的次數(shù)多時(shí)，鹵汁的風(fēng)味下降，大部分企業(yè)都是按經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)充鹵料，缺乏科學(xué)指導(dǎo)，容易造成鹵汁品質(zhì)波動(dòng)。因此，大多數(shù)企業(yè)將鹵汁重復(fù)使用固定次數(shù)后直接作為廢水排放，既造成污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。陳浩等[1]研究鹵汁多次循環(huán)使用后，鹵汁的食品安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；尹樂斌等[2]對(duì)湘味鹵汁重復(fù)使用過程中揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定，醛類和芳香族類成為鹵汁中最主要的揮發(fā)性成分；伍濤等[3]研究表明鹵制150次過程中的鹵汁pH值緩慢下降，鹵汁的L*、b*值均呈現(xiàn)顯著性降低，鹵汁中的香辛料成分有較好的抑制氧化作用。因此，鹵汁循環(huán)使用后，可以再回收利用，不僅可提升鹵汁的附加值，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，而且可以有效解決鹵制品企業(yè)鹵汁排放污染環(huán)境的問題。

近年來，我國調(diào)味品行業(yè)產(chǎn)量直線上升，每年產(chǎn)值漲幅達(dá)20%左右，調(diào)味品行業(yè)成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)[4]。雷蘭蘭等[5]將榨菜腌制產(chǎn)生的含鹽廢水通過膜分離等工藝優(yōu)化，生產(chǎn)了一種新型的營養(yǎng)調(diào)味汁；曹寶忠等[6]將鹽漬菜鹵汁經(jīng)凈化處理后應(yīng)用于調(diào)味品的釀造中。但目前關(guān)于湘味鹵汁產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)尚未見報(bào)道。

本研究以湘味鹵汁為主要原料，研究其在鹵制過程中的品質(zhì)變化規(guī)律，對(duì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定影響湘味鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)；并對(duì)湘味鹵汁輔料牛肉膏、鹵料、焦糖、白砂糖添加量進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳調(diào)質(zhì)工藝配方，以期為湘味鹵汁的綜合利用及新型鹵香調(diào)味品開發(fā)提供參考價(jià)值，為實(shí)現(xiàn)湘味鹵汁產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

湘味鹵汁：取自湖南某食品有限公司湘味鹵制品生產(chǎn)車間新鮮鹵汁與4次鹵制后準(zhǔn)備廢棄的鹵汁；豆干：實(shí)驗(yàn)室自制；鹵料配方(以1000 mL鹵汁計(jì))：花椒2.8 g、小茴香3.5 g、八角1.75 g、桂皮1.05 g、白芷1.4 g、甘草0.7 g、香葉1.05 g，市售；白砂糖：市售；牛肉膏：青島滴滴香餐飲配料有限公司；焦糖色素：桂林紅星食品配料有限責(zé)任公司；食鹽：雪天鹽業(yè)集團(tuán)股份有限公司。

1.1.2 試劑

氫氧化鈉(分析純)：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；酚酞：天津市石英鐘廠霸州市化工分廠；甲醛：西隴科學(xué)股份有限公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備

NDJ-5S黏度計(jì)；FE28-TRIS型 pH計(jì) 梅特勒-托利多國際有限公司；Velocity 18R型離心機(jī)(臺(tái)式冷凍離心機(jī)) 澳大利亞達(dá)卡米公司；LE204E型電子天平 長沙艾迪生物科技有限公司；CR-400型色彩色差儀 常州三豐儀器科技有限公司；PAL-1型手持糖度計(jì) 廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鹵制次數(shù)對(duì)鹵汁品質(zhì)影響

采用新鮮鹵汁與豆干按質(zhì)量比1∶1，在80 ℃，2 h條件下不補(bǔ)料連續(xù)鹵制4次。檢測(cè)鹵制過程中鹵汁的理化指標(biāo)變化，并分析各指標(biāo)之間的相關(guān)性，探究鹵制次數(shù)對(duì)鹵汁品質(zhì)的影響。

1.2.2 鹵汁調(diào)質(zhì)工藝

1.2.2.1 工藝流程

湘味鹵汁→脫脂→過濾→補(bǔ)料→浸提→過濾→均質(zhì)。

1.2.2.2 操作要點(diǎn)

脫脂：稱取1000 mL鹵汁，在3500 r/min，10 ℃，10 min條件下進(jìn)行離心處理。

過濾：將離心后的上清液進(jìn)行油水分離200目過濾。

補(bǔ)料：將輔料補(bǔ)加到預(yù)處理好的鹵汁中。

浸提：與鹵汁混合煮沸后，85 ℃保溫15 min，調(diào)整風(fēng)味。

過濾：用200目濾布將浸提好的鹵汁過濾，除去鹵料渣。

均質(zhì)：用超微濕法粉碎機(jī)將過濾好的鹵汁均質(zhì)2 min。

1.2.3 物理指標(biāo)測(cè)定

1.2.3.1 亮度值測(cè)定

采用CR-400型色彩色差儀進(jìn)行測(cè)定，鹵汁測(cè)量前先用校正板校準(zhǔn)色差儀，取20 mL鹵汁于平板中，用色差計(jì)測(cè)定亮度值(L*)，每組3次平行試驗(yàn)。

1.2.3.2 黏度測(cè)定

量取25 mL鹵汁，采用NDJ-5S黏度計(jì)測(cè)定鹵汁的黏度。

1.2.3.3 可溶性固形物含量測(cè)定

采用手持式折光儀測(cè)定。

1.2.4 化學(xué)指標(biāo)測(cè)定

1.2.4.1 鹽度測(cè)定

參照GB 5009.44-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氯化物的測(cè)定》[7]。

1.2.4.2 氨基酸態(tài)氮測(cè)定

參照GB 5009.235-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》[8]。

1.2.4.3 總酸測(cè)定

參照GB 12456-2021《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總酸的測(cè)定》[9]。

1.2.4.4 pH測(cè)定

采用FE28-TRIS型pH計(jì)測(cè)定。

1.2.5 安全指標(biāo)測(cè)定

1.2.5.1 過氧化值測(cè)定

參照張靈枝[10]的分光光度法測(cè)定；限量標(biāo)準(zhǔn)參考GB 2716-2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物油》[11]中過氧化值安全限量參考值0.25 g/100 g，根據(jù)公式換算為19.7 meq/kg。

1.2.5.2 鉻含量測(cè)定

參照GB 5009.123-2014 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉻的測(cè)定》[12]；限量標(biāo)準(zhǔn)參照GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[13]中鉻允許的最高限量水平為1 mg/kg。

1.2.6 感官評(píng)價(jià)

由10名有經(jīng)驗(yàn)的食品專業(yè)評(píng)價(jià)員組成評(píng)定小組，分別對(duì)鹵汁的色澤、口感、滋味和香氣進(jìn)行評(píng)定，采用百分制，具體的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 鹵汁感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard of brine

續(xù) 表

1.3 湘味鹵汁調(diào)質(zhì)工藝優(yōu)化

1.3.1 單因素試驗(yàn)

采用單因素試驗(yàn)，試驗(yàn)水平分別選擇鹵料添加量為0.50%、0.75%、1%、1.25%、1.50%；焦糖色素添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%；牛肉膏添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%；白砂糖添加量為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，探究各因素水平對(duì)鹵汁綜合評(píng)分的影響。

1.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)以上4組單因素試驗(yàn)結(jié)果，以鹵料添加量、焦糖色素添加量、牛肉膏添加量、白砂糖添加量為影響因素，以氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、L*、感官評(píng)分為響應(yīng)值，將影響鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵理化指標(biāo)與感官評(píng)分進(jìn)行Min-Max標(biāo)準(zhǔn)化(Min-Max normalization)處理，得到各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分[14-16]。根據(jù)權(quán)重系數(shù)感官評(píng)分0.4、可溶性固形物0.25、L*值0.2、氨基酸態(tài)氮0.15，求得綜合評(píng)分結(jié)果。

Min-Max標(biāo)準(zhǔn)化也稱為離差標(biāo)準(zhǔn)化，是對(duì)原始數(shù)據(jù)的線性變換，使結(jié)果值映射到[0～1]之間，轉(zhuǎn)換函數(shù)如下：

式中：Xnormal為標(biāo)準(zhǔn)化值，X為樣本實(shí)測(cè)值，Xmax為樣本數(shù)據(jù)的最大值，Xmin為樣本數(shù)據(jù)的最小值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2017、Origin 2018和IBM SPSS Statistics 26.0進(jìn)行圖像繪制及處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹵制次數(shù)對(duì)鹵汁品質(zhì)的影響

2.1.1 理化指標(biāo)

圖1 鹵汁在鹵制過程中物理指標(biāo)變化Fig.1 Changes of physical indexes of brine during the marinating process

圖2 鹵汁在鹵制過程中化學(xué)指標(biāo)變化Fig.2 Changes of chemical indexes of brine during the marinating process

圖3 鹵汁在鹵制過程中安全指標(biāo)變化Fig.3 Changes of safety indexes of brine during the marinating process

由圖1可知，在鹵制過程中，鹵汁的可溶性固形物、感官評(píng)分隨著鹵制次數(shù)的增加均呈下降趨勢(shì)，L*則呈上升的趨勢(shì)。且在鹵制第4次時(shí)可溶性固形物、感官評(píng)分達(dá)到最低，與新鮮鹵汁相比，分別下降了39.88%、25.70%、38.11%，隨著鹵制次數(shù)的增加，鹵汁中的成分滲透到豆干中，可溶性固形物降低，從而影響鹵汁的內(nèi)部形態(tài)，鹵汁中線性高聚物分子間距離增大，分子之間產(chǎn)生碰撞頻率降低，因而黏度下降，感官品質(zhì)也隨之下降；與此同時(shí)，隨著鹵汁中色素被吸附，L*值不斷增大達(dá)到37.08±0.66，增加了31.93%，亮度值增大。由圖2可知，鹵汁的氨基酸態(tài)氮、鹽度隨著鹵制次數(shù)的增加均呈下降趨勢(shì)，與新鮮鹵汁相比，分別下降了43.72%、77.27%，且隨著鹵制次數(shù)的增加變化率逐漸減小；總酸變化趨勢(shì)不明顯，在1.89～1.99 g/kg范圍波動(dòng)；pH先降低后上升，在5.3～5.5范圍內(nèi)波動(dòng)，隨著鹵汁固形物不斷降低，鹵汁被稀釋，電離度增大，且電離度比例增大倍數(shù)超過稀釋倍數(shù)，pH減小；隨著稀釋倍數(shù)繼續(xù)增大，體積變大，H+物質(zhì)的量變化不大，pH增大。由圖3可知，隨著鹵制次數(shù)的增加，鹵汁中過氧化值先增加后降低，在鹵制過程中油脂氧化受到香辛料中抗氧化成分的抑制作用，且部分氧化油脂被豆干吸附，導(dǎo)致過氧化值降低；鉻含量總體呈上升趨勢(shì)，主要來自鹵制過程中不銹鋼接觸材料，但均明顯低于食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)。綜合理化指標(biāo)與感官評(píng)分，隨著鹵制次數(shù)的增加，鹵汁的品質(zhì)不斷下降，故以此為參考對(duì)鹵汁進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.2 品質(zhì)相關(guān)性分析

由表2可知，鹵制次數(shù)與氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、黏度、鹽度和感官評(píng)分呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r為-0.935，-0.986，-0.774，-0.951，-0.993)，與L*值、鉻含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r為0.951，0.701)。即隨著鹵制次數(shù)增加，鹵汁的氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、黏度、鹽度和感官評(píng)分明顯降低，L*值、鉻含量反而增加；隨著鹵制次數(shù)的增加，一方面，鹵汁中的理化成分及色素滲透到豆干中，鹵汁中的可溶性固形物含量降低；另一方面，在鹵制過程中，豆干在高濃度鹽溶液條件下脫水，稀釋鹵汁，造成可溶性固形物含量下降[17-18]，L*值上升。隨著鹵制次數(shù)增加，感官評(píng)分與L*值、鉻含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r為-0.918，0.649)；與氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、黏度、鹽度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r為0.947，0.966，0.712，0.915)；與總酸、pH無顯著相關(guān)性。以此為基礎(chǔ)確定鹵制過程中影響鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。

表2 鹵汁理化指標(biāo)之間的相關(guān)性分析Table 2 The correlation analysis of physicochemical indexes of brine

2.1.3 鹵制過程中關(guān)鍵指標(biāo)確定

綜上，根據(jù)鹵制過程中理化指標(biāo)變化情況結(jié)合各指標(biāo)與感官評(píng)分的相關(guān)性分析可知，選擇相關(guān)系數(shù)>0.900的理化指標(biāo)為鹵制過程中影響鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。隨著鹵制次數(shù)的增加，鹵汁的L*值、氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物含量、鹽度與感官評(píng)分之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系(r為-0.918，0.947，0.966，0.915)，且相關(guān)系數(shù)均>0.900。當(dāng)不補(bǔ)料連續(xù)鹵制至第4次時(shí)感官評(píng)分為(57.53±0.56)分<60分，此時(shí)L*值為37.08±0.66，氨基酸態(tài)氮為(0.0784±0.002) mg/kg，可溶性固形物含量為(7.03±0.21) °Brix，鹽度為(0.66±0.02)%，因此，將鹵制第4次確定為鹵制終點(diǎn)，并將此時(shí)各理化指標(biāo)參數(shù)確定為湘味鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵限值。由于鹵汁在使用前需要調(diào)整至固定初始鹽度，因此不作為優(yōu)化參考指標(biāo)，在調(diào)質(zhì)工藝單因素試驗(yàn)前，對(duì)廢棄鹵汁進(jìn)行前處理，根據(jù)初始鹽度統(tǒng)一補(bǔ)加食用鹽，使鹵汁鹽度保持在3%。因此，確定以L*值、氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物含量與感官評(píng)分為參考指標(biāo)計(jì)算得到的綜合評(píng)分作為調(diào)質(zhì)工藝優(yōu)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

單因素試驗(yàn)結(jié)果見表3。

2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.3.1 響應(yīng)面分析與結(jié)果

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 The response surface experiment design and results

2.3.2 響應(yīng)面回歸模型建立與方差分析

利用Design-Expert 8.0.6 軟件對(duì)各因素進(jìn)行回歸分析，以綜合評(píng)分為響應(yīng)值，回歸方程的預(yù)測(cè)模型：Y=0.64+0.088A-0.063B+0.18C+0.028D+2.500E-003AB-2.500E-003AC+0.000AD+7.500E-003BC-0.035BD-0.010CD-0.10A2-0.11B2-0.18C2-0.14D2，以綜合評(píng)分為響應(yīng)值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4和表5。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示：回歸模型差異極顯著(P<0.0001)，失擬值不顯著(P=0.1523>0.05)，相關(guān)系數(shù) R2=0.9863，因變量和自變量之間的線性關(guān)系顯著, 回歸方程擬合度較高，模型變異系數(shù) C.V.為6.86%<15%，該模型可以很好地對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。一次項(xiàng)A、B、C、D和二次項(xiàng) A2、B2、C2、D2對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01)，交互項(xiàng)BD對(duì)結(jié)果的影響顯著(0.01鹵料(A)>焦糖(B)>白砂糖(D)。牛肉膏、鹵料、焦糖、白砂糖都影響顯著(P<0.05), 這與表5方差分析結(jié)果一致。

表5 回歸方程系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 The analysis results of significance test of regression coefficients

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

由響應(yīng)面軟件可以得到最佳的預(yù)測(cè)組合為鹵料1.36%、焦糖0.27%、牛肉膏1.25%、白砂糖0.52%，此時(shí)的綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，為0.7139分。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，綜合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整:鹵料1.30%、焦糖0.30%、牛肉膏1.20%、白砂糖0.50%，此時(shí)綜合評(píng)分為(0.69±0.032)分。

2.4 電子鼻風(fēng)味分析

新鮮鹵汁與調(diào)質(zhì)前后鹵汁的電子鼻主成分與函數(shù)判別聚類分析圖見圖4，通過對(duì)電子鼻的主要成分的占有率進(jìn)行分析，其區(qū)分度(discrimination index，DI) 達(dá)82.1%，當(dāng)DI值大于80%時(shí)區(qū)分效果較好[22-23]，主要成分的圖形相距較遠(yuǎn)，DI值越大表示不同樣品間主要成分的圖形相距越遠(yuǎn)，區(qū)分的效果越理想。由此可見，調(diào)質(zhì)前后鹵汁風(fēng)味圖形之間的距離很遠(yuǎn)，能夠比較好地識(shí)別不同的氣味，揮發(fā)性風(fēng)味成分具有明顯區(qū)別。

圖4 鹵汁主成分與函數(shù)判別圖Fig.4 The principal component and function discriminant diagram of brine

3 結(jié)論

試驗(yàn)考察了鹵制過程中L*值、氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、黏度、總酸、pH、鹽度、過氧化值、鉻含量對(duì)鹵汁品質(zhì)的影響，分析了理化指標(biāo)與感官評(píng)分之間的相關(guān)性，確定了影響鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，并對(duì)鹵汁調(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,鹵汁的氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物、感官評(píng)分隨著鹵制次數(shù)的增加均呈下降趨勢(shì)，L*則呈上升的趨勢(shì)，鹵汁使用4次后感官評(píng)分低于60分，根據(jù)各理化指標(biāo)與感官評(píng)分之間相關(guān)性確定為鹵汁使用終點(diǎn)，并確定L*值、氨基酸態(tài)氮、可溶性固形物含量、鹽度為影響鹵汁品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化得到湘味鹵汁調(diào)質(zhì)的最佳工藝配方為鹵料添加量1.30%、焦糖添加量0.30%、牛肉膏添加量1.20%、白砂糖添加量0.50%。通過響應(yīng)面優(yōu)化，可以很好地對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于湘味鹵汁產(chǎn)品生產(chǎn)具有良好的實(shí)踐參考價(jià)值，為湘味鹵汁綜合利用提供了理論價(jià)值。電子鼻可有效區(qū)分調(diào)質(zhì)前后鹵汁產(chǎn)品的風(fēng)味特征。