響應面法優化胡辣湯風味薯條工藝的研究

劉立新，李永歌

（保定味群食品科技股份有限公司，河北保定 071000）

胡辣湯，又名糊辣湯，是中國北方早餐中常見的傳統湯類名吃，是中華傳統飲食文化的瑰寶，距今已有800多年歷史。目前，市面上已出現“水沖式便攜胡辣湯”“胡辣湯全味粉”等若干系列46個品種的湯料，但尚未發現胡辣湯風味應用于薯條的產品[1-3]。油炸薯條是以新鮮優質的馬鈴薯為原料，經清洗、去皮、切片、漂燙、油炸和調味等多道工序制成的一種方便休閑食品[4-5]。研究顯示，在美國幼童食用的蔬菜制品中，炸薯條的消耗量最大[6]。油炸薯條是方便休閑食品中一個重要的分支，產品附加值高。

休閑食品產業是我國食品工業的重要分支，近10年來發展迅猛，銷售復合增長率在15%以上[7-8]。形式多樣、口感豐富、包裝獨特和營養全面是未來休閑食品的發展趨勢。為吸引更多的消費者，休閑食品應從定制方向考慮，根據不同消費群體的消費期望推出不同風味的產品[9]。隨著時代的進步，人們對休閑食品新奇口味的需求更旺盛。本文采用單因素試驗和響應面法研制出一款胡辣湯風味薯條。

1 材料與方法

1.1 材料

食用鹽，中鹽榆林鹽化有限公司；白砂糖，山東星光糖業有限公司；味精，新疆梅花氨基酸有限責任公司；麥芽糊精，秦皇島驪驊淀粉股份有限公司；胡椒粉，美全食品河北有限公司；香辛料，保定味群食品科技股份有限公司；食用香精，保定味群食品科技股份有限公司；鮮切冷凍薯條，北京凱達恒業農業技術開發有限公司；成品棕櫚液油，中糧東海糧油工業（張家港）有限公司；抗結劑（納米型），天津龍華誠信粉體技術有限公司。

1.2 儀器與設備

BL2102S電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；VST型實驗室混合機，德爾特混合設備有限公司；WI-800油炸鍋，寧波市維捷電器有限公司；ZHTW-JY30八角桶混合機，石家莊澤宏機械有限公司；T4-L326F電烤箱，廣東美的廚房電器制造有限公司；中藥粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；標準篩，DER SHUENN。

1.3 試驗方法

1.3.1 胡辣湯風味復合調味料的工藝流程

胡辣湯風味復合調味料的工藝流程如圖1所示。

圖1 胡辣湯風味復合調味料的工藝流程

1.3.2 胡辣湯風味薯條的工藝流程

胡辣湯風味薯條的工藝流程如圖2所示。

圖2 胡辣湯風味薯條的工藝流程

1.3.3 操作要點

（1）粉碎磨粉過篩。食用鹽、味精、白砂糖單獨進行粉碎磨粉，過60目分析篩。過篩的目的是控制原料顆粒度，防止薯條著味時出現掉粉現象。

（2）薯條油炸。成品棕櫚液油預熱至設定溫度后油炸，注意油炸溫度和時間，防止油炸過度。

（3）胡辣湯風味薯條調味。油炸薯條脫油后趁熱進行著粉調味，需充分混勻，防止附粉不均。

（4）胡辣湯風味復合調味料實驗配方。胡辣湯風味復合調味料的配方見表1，以此作為對照實驗配方。

表1 胡辣湯風味復合調味料配方

（5）胡辣湯風味薯條的配方。胡辣湯風味薯條的配方為油炸薯條94.0%、胡辣湯風味復合調味料6.0%。

1.3.4 胡辣湯風味薯條感官評分標準

參照《食品安全國家標準 復合調味料》（GB 31644—2018）[10]，由12名經過感官鑒評培訓的感官評定員（男女各半，22～50歲）用綜合評分法對胡辣湯風味薯條進行感官品評，對薯條的風味香氣和口感滋味2項指標進行評價，按照百分制對各組試驗進行感官評分并計算平均值作為各組試驗的最終得分，評分細則見表2[11-12]。

表2 胡辣湯風味復合調味料感官品評評分細則

1.3.5 單因素試驗設計

（1）食用鹽添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，食用鹽的添加量分別為9.0%、11.0%、13.0%、15.0%和17.0%，對產品進行感官評定。

（2）味精添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定食用鹽13.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，味精的添加量分別為6.0%、8.0%、10.0%、12.0%和14.0%，對產品進行感官評定。

（3）白砂糖添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，白砂糖的添加量分別為10.0%、15.0%、20.0%、25.0%和30.0%，對產品進行感官評定。

（4）胡椒粉添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，胡椒粉的添加量分別為12.0%、14.0%、16.0%、18.0%、20.0%和22.0%，對產品進行感官評定。

（5）香辛料添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和食用香精6.0%，香辛料的添加量分別為8.0%、10.0%、12.0%、14.0%、16.0%和18.0%，對產品進行感官評定。

（6）食用香精添加量的確定。在預試驗的基礎上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和香辛料12.0%，食用香精的添加量分別為4.0%、6.0%、8.0%、10.0、12.0%和14.0%，對產品進行感官評定。

1.3.6 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，選取對胡辣湯風味薯條感官評分影響較大的4個因素作為自變量，以胡辣湯風味薯條感官評分為響應值，利用Box-Benhnken原理，分析對感官品質影響的主次因素，得出胡辣湯風味薯條調配的最優工藝條件。因素與水平如表3所示。

表3 響應面設計因素及水平

1.3.7 驗證試驗

通過1.3.6回歸模型的預測，得到胡辣湯風味薯條的最優工藝條件，為驗證模型的可靠性，依據1.3.4感官品評標準，對優化后的產品配方與對照組配方樣品進行對比，根據感官得分評判兩組薯條的風味和口感優劣。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 食用鹽添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖3可知，隨著食用鹽添加量的增加，胡辣湯風味薯條的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當食用鹽的添加量為13.0%時感官評分最高。食用鹽的添加量在9.0%～13.0%時，產品感官評分逐漸升高，說明隨著食用鹽含量的增加，調味料的口感會逐漸增強；當食用鹽含量超過13.0%時，產品感官評分降低，可能是由于食用鹽添加量過多導致口感咸苦。因此，食用鹽的最適添加量為13.0%。

圖3 食用鹽添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.1.2 味精添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖4可知，隨著味精添加量的增加，胡辣湯風味薯條的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當味精的添加量為10.0%時感官評分最高，此時得到的產品口感醇后，味道鮮香。當味精含量超過10.0%時，產品的感官評分降低，是因為味精加入過多導致口感鮮澀，使人產生口干的感覺[13-14]。因此，味精的最適添加量為10.0%。

圖4 味精添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.1.3 白砂糖添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖5可知，隨著白砂糖添加量的增加，胡辣湯風味薯條的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當白砂糖的添加量為20.0%時感官評分最高。當白砂糖的添加量＜20.0%時，產品甜度過低，導致感官評分不高；當白砂糖添加量超過20.0%后，會使產品的口感甜膩感加重，產品的口感協調性下降。因此，白砂糖的最適添加量為20.0%。

圖5 白砂糖添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.1.4 胡椒粉添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖6可知，感官評分隨胡椒粉添加量的增加先升高再降低，胡椒粉添加量為20.0%時感官評分最高。胡椒粉的添加為胡辣湯風味薯條提供了明顯的胡椒辣味，當胡椒粉添加量超過20.0%時，胡椒特有的胡椒臭味突出，胡椒辣加重，使感官評分下降。因此，胡椒粉的最適添加量為20.0%。

圖6 胡椒粉添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.1.5 香辛料添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖7可知，感官評分隨香辛料添加量的增加先升高再降低，香辛料添加量為14.0%時感官評分最高。香辛料的添加為胡辣湯風味薯條提供了胡辣湯特征的復合香辛料香氣，當香辛料添加量超過14.0%時，會使產品產生香辛料苦澀的口感，感官評分下降。因此，香辛料的最適添加量為14.0%。

圖7 香辛料添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.1.6 食用香精對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

由圖8可知，感官評分隨食用香精添加量的增加先升高再降低。食用香精添加量為8.0%時感官評分最高。食用香精的添加為胡辣湯風味薯條提供了適宜的頭香，當食用香精添加量超過8.0%時，會使產品頭香刺激，不自然，感官評分下降[15]。因此，食用香精的最適添加量為8.0%。

圖8 食用香精添加量對胡辣湯風味薯條感官品質的影響

2.2 響應面試驗結果

2.2.1 響應面設計及結果

在單因素試驗基礎上，確定食用鹽添加量、胡椒粉添加量、香辛料添加量及食用香精添加量為胡辣湯風味薯條感官評分中影響最大的4個因素，以胡辣湯風味薯條感官評分為響應值，采用Design-Expert Software 8.0.6軟件進行響應面分析，預測得出胡辣湯風味薯條的最優工藝條件，試驗結果見表4。對各因素進行回歸擬合，得到二次多項式回歸方程Y=92.83-0.42A-1.50B-2.42C-2.67D-0.50AB-1.00AC-0.75AD-1.00BC-1.50BD-1.25CD-3.62A2-6.50B2-7.63C2-9.25D2。

表4 響應面試驗設計及結果

回歸方程方差分析和顯著性檢驗結果見表5。由表5可知，回歸模型極顯著（P＜0.001），失擬項不顯著（P＞0.05），回歸系數R2=0.932 5，調整系數RAdj2=0.869 4，說明該回歸模型與試驗擬合度良好，可用于預測分析響應值與因素值的關系及變化情況。根據F值可知，各因素對感官評分的影響順序依次為食用香精添加量（D）＞香辛料添加量（C）＞胡椒粉添加量（B）＞食用鹽添加量（A）。

表5 方差分析和顯著性檢驗結果

2.2.2 各因素交互作用分析

由圖9可知，胡辣湯風味薯條感官評分隨食用鹽添加量和胡椒粉添加量的增加呈先上升后降低的趨勢。等高線呈圓形，表示食用鹽添加量和胡椒粉添加量的交互作用不顯著[16-18]。

圖9 食用鹽（A）和胡椒粉（B）添加量交互作用的響應面及等高線圖

由圖10、圖11可知，胡辣湯風味薯條感官評分隨食用鹽添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風味薯條感官評分隨著食用鹽添加量和食用香精添加量的增加也呈先上升后降低的趨勢。等高線均呈現橢圓形，表示食用鹽添加量和香辛料添加量的交互作用顯著，食用鹽添加量和食用香精添加量的交互作用也顯著[19-21]。

圖10 食用鹽（A）和香辛料（C）添加量交互作用的響應面及等高線圖

圖11 食用鹽（A）和食用香精（D）添加量交互作用的響應面及等高線圖

由圖12、圖13、圖14可知，胡辣湯風味薯條感官評分隨胡椒粉添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風味薯條感官評分隨胡椒粉添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風味薯條感官評分隨香辛料添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趨勢。等高線均呈現圓形，表示食用胡椒粉添加量和香辛料添加量的交互作用不顯著，胡椒粉添加量和食用香精添加量交互作用不顯著，香辛料添加量和食用香精添加量交互作用不顯著。

圖12 胡椒粉（B）和香辛料（C）添加量交互作用的響應面及等高線圖

圖13 胡椒粉（B）和食用香精（D）添加量交互作用的響應面及等高線圖

圖14 香辛料（C）和食用香精（D）添加量交互作用的響應面及等高線圖

因此，上述4個因素對胡辣湯風味薯條感官評分的影響不是簡單的線性關系，具有交互作用。

2.2.3 最佳工藝條件的確定和驗證試驗

通過Design-Expert Software 8.0.6軟件的分析，預測獲得加工胡辣湯風味薯條的最優工藝條件為食用鹽添加量12.96%、胡椒粉添加量19.82%、香辛料添加量13.72%及食用香精添加量7.87%，考慮到試驗的可行性，將工藝條件調整為食用鹽添加量13.0%、胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。按此最優工藝條件再次進行驗證試驗，3次試驗感官評分的平均值為93.0分，接近預測值93.243 4分，說明通過響應面法優化獲得的胡辣湯風味薯條的最佳工藝條件可行。

3 結論

本試驗以單因素試驗為基礎，通過響應面法優化獲得加工胡辣湯風味薯條的最優工藝條件為食用鹽添加量13.0%、味精添加量10.0%，白砂糖添加量20.0%，胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。在此工藝條件下獲得的胡辣湯風味薯條特征風味突出，香氣濃郁真實，滋味口感辛辣適中，胡辣湯滋味濃郁，回味綿長。