響應面優化番茄炒蛋配料包制備工藝

李亞如 王亮 王勇 俞春山 茍春梅 嚴曉琴 張民偉

摘要：以新疆番茄為原料，加入配料后經炒制得到一種番茄炒蛋配料包。探討水分添加量、食用油添加量、番茄塊添加量和炒制時間對番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄紅素活性和固形物含量的影響，以感官評分為指標，在單因素試驗的基礎上采用響應面試驗優化番茄炒蛋配料包的生產工藝。結果表明，番茄炒蛋配料包的最佳生產工藝條件為按照質量百分比計，配料包中番茄醬15%、食用油27%、番茄塊15%、開水45%、輔料2%、調味料1%，炒制時間8 min。基于上述研究結果所制備的番茄炒蛋配料包評分為92.28分，色澤橙紅光亮，組織狀態均勻黏稠，具有令人愉悅的番茄香味，可為番茄制品的開發及番茄炒蛋配料包的工業化生產提供理論指導。

關鍵詞：番茄；加工工藝；響應面法

中圖分類號：TS201.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）05-0125-06

Abstract： Taking Xinjiang tomato as the raw material， add ingredients and fry to obtain a kind of tomato scrambled egg ingredient package. The effects of water addition amount， edible oil addition amount， tomato cube addition amount and frying time on the viscosity， chromatic aberration， lycopene activity and solid content of tomato scrambled egg ingredient package are investigated. Using sensory score as the index， based on the single factor test， response surface test is used to optimize the production technology of tomato scrambled egg ingredient package. The results show that the optimum production technology conditions of tomato scrambled egg ingredient package are as follows： in terms of mass percentage， the ingredient package contains 15% tomato paste， 27% edible oil， 15% tomato cube， 45% boiled water， 2% auxiliary materials， 1% seasoning， and the frying time is 8 min. The score of tomato scrambled egg ingredient package prepared under the above research results is 92.28 points， the color is bright orange red， the tissue state is uniform and sticky， with pleasant tomato flavor， which could provide theoretical guidance for the development of tomato products and the industrial production of tomato scrambled egg ingredient package.

Key words： tomato; processing technology; response surface methodology

收稿日期：2022-11-16

基金項目：新疆維吾爾自治區重點研發專項子課題（2022B02004-3）

作者簡介：李亞如（1993－），女，碩士，研究方向：食品加工。

*通信作者：張民偉（1987－），男，副教授，博士，研究方向：食品加工、生物傳感器器件開發與應用。

番茄別稱西紅柿，番茄中富含番茄紅素[1]、纖維素，其酸甜的口感和獨特的芳香也為番茄作為食材在烹飪中起到重要作用奠定了深厚的基礎[2]，番茄具有較好的感官性狀的同時對人體健康也有著較高的營養價值[3]。在番茄的烹飪過程中，時常使用油脂，這些油脂有助于番茄釋放脂溶性抗氧化劑（番茄紅素），以充分發揮抗氧化劑的作用[4]；在油脂作用下，番茄等抗氧化劑的含量持續上升，但番茄中的VC卻嚴重流失[5]。另外，新鮮西紅柿上市時間受限，所以冬天大部分家庭采用西紅柿醬制作番茄炒蛋，成品顏色深，炒制中食用油偏多造成番茄紅素含量降低，降低了成品的感官評分。番茄炒蛋雖然是一種家常菜，但其制備過程中的諸多不可控因素造成最終成品的色澤、VC含量、理化性能不可控[6]，因此，亟需一種制作方便且成品品質及營養不受制備原料、工藝因素影響的方便西紅柿醬料包。

番茄炒蛋配料包主要由番茄醬和番茄等經復配調味并添加其他食材炒制完成，具有黏度適中、風味愉悅的特點[7]。本研究以感官評分為指標，在單因素試驗的基礎上對番茄炒蛋配料包產品進行響應面優化，研究其番茄紅素活性、黏度、色差、水分含量、菌落總數、感官品質變化規律，確定產品的最佳工藝，該產品滿足了人們對新口味、高營養食品的需要，豐富了消費市場，同時對調味品和方便食品產業化的升級提供了理論依據和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

新鮮番茄：購自兵團14師；番茄醬、雞精、香辛料：購自新疆笑廚食品有限公司；白砂糖、食鹽、大蔥、生姜、大蒜等：均為市售；平板計數瓊脂（plate count agar，PCA）培養基、MRS肉湯培養基：北京奧博星生物科技有限公司。

1.1.2 儀器設備

PL203電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DHP-9052電熱恒溫培養箱 上海齊欣科學儀器有限公司；電熱鼓風干燥箱 北京市永光明醫療儀器有限公司；LS-150LD立式壓力蒸汽滅菌器 江陰濱江醫療設備有限公司；HH-S2數顯恒溫水浴鍋 江蘇金儀儀器科技有限公司；BCD-180LC冰箱 合肥美菱股份有限公司；pH計、752N可見光分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；SW-CJ-2G超凈工作臺 上海博迅實業有限公司醫療設備廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 番茄炒蛋配料包的制備

番茄炒蛋配料包的制備工藝流程見圖1。

1.2.2 工藝要點

原料、清洗：選擇新鮮、飽滿、無害蟲、顏色艷麗、果實熟透的番茄。用自來水沖洗番茄果肉上附著的泥沙、雜質等。

預處理：熱燙是為了分離果皮與果肉，達到更好的去皮效果，去除表面的微生物并滅活果膠酶。表皮開裂后，剝去果皮與硬芯。盡量保留果肉以提高原料利用率。最后將其切成2 cm3的均勻塊狀。

炒醬：待油溫升至150 ℃時，加入適量蔥、姜、蒜，將番茄醬倒入鍋中攪拌均勻，待醬汁沸騰后倒入熱水，將翻炒溫度設為85 ℃左右，加入白砂糖、食鹽、香辛料、雞精等調味料進行調味，炒至醬汁均勻，待醬汁變香后關火，炒醬時間約為8 min。

裝袋：起鍋趁熱裝入食品包裝袋中，每袋凈含量為230 g。

殺菌：分裝好后進行水浴加熱（92～95 ℃），保持醬心溫度85 ℃，計時30 min。

冷卻：將滅菌后的產品用冷水冷卻至35 ℃，即為成品。

1.2.3 番茄炒蛋配料包工藝優化

1.2.3.1 單因素試驗設計

參考新疆笑廚食品有限公司現有的半固體調味料試驗配方，通過預試驗確定番茄炒蛋配料包的基本配方：食用油添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、水分添加量（32%、37%、42%、47%、52%）、番茄塊添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、炒制時間（4，6，8，10，12 min）等單因素對番茄炒蛋配料包品質的影響。

1.2.3.2 響應面法試驗設計

以番茄炒蛋配料包的感官品質為指標，應用Design-Expert軟件，采用Central Composite Design（CCD）方法， 對食用油、水、番茄塊的添加量和炒制時間4個因素進行響應面設計，設計并研究番茄炒蛋配料包的最佳工藝配方。試驗因素水平見表1。

1.2.4 番茄炒蛋配料包的品質特性研究

1.2.4.1 色差

將番茄炒蛋配料包中產品填充至比色皿內。用比色法測定番茄炒蛋配料包的L*（亮度或暗度）、a*（紅度或綠度）和b*（黃度或藍度）。 番茄炒蛋配料包的顏色由CIE-L*a*b*色彩空間系統表示[8]。對每個樣品進行3次平行試驗，取3次測量的平均值。

1.2.4.2 黏度

將番茄炒蛋配料包中產品放在250 mL燒杯中，轉子號2#，測量時間30 s，即為番茄炒蛋配料包的黏稠度。每個樣品做3次平行試驗，取3次測量的平均值。

1.2.4.3 番茄紅素活性

測定一定量的DPPH，用無水乙醇配制0.04 mg/mL的DPPH溶液。將樣品破碎，以5 000 r/min離心10 min，加入2 mL樣品溶液，再加入2 mL DPPH溶液混合均勻。用VC作陽性對照，室溫避光放置30 min后，于517 nm處測吸光度值。根據下式計算對DPPH自由基的清除率[9]：

清除率（%）=（1－Ai－AjA0）×100%。

式中：Ai為2 mL待測樣品+2 mL DPPH的吸光度值；Aj為2 mL待測樣品+2 mL無水乙醇的吸光度值；A0為2 mL無水乙醇+2 mL待測樣品的吸光度值。

1.2.4.4 固形物含量

根據QB 1007－1990《罐頭食品凈重和固形物含量的測定》[10]的方法進行測定，開袋將內容物倒入預先稱重的圓篩中，并在圓篩下安裝漏斗。為了方便測量，不攪拌產品，將圓篩傾斜靜置3 min，并將圓篩和產品一起稱重（g），將量筒靜置 5 min，使油與湯汁分為兩層，量取油層的毫升數乘以比重0.9，即得油層質量（g）。根據下式計算固形物含量：

X=（W2－W1）+FW×100%。

式中：X為固形物含量（%）；W2為瀝干物和圓篩質量（g）；W1為圓篩質量（g）；F為油脂質量（g）；W為產品標明凈重（g）。

1.2.4.5 微生物指標

菌落總數按照 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》進行測定；霉菌、酵母菌按照 GB 4789.15－2016《食品安全國家標準? 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》進行測定。

1.2.4.6 感官評定

感官評定小組由10名經過培訓的企業員工組成，滿分10分，評分人員根據表2賦分標準進行打分，每項指標的最終得分為所有評定人員評分的平均值。感官評分等于每項評分乘以0.25之和。

1.2.5 保質期檢測

根據GB 2760－2011《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》[11]，選擇納他霉素∶乳酸鏈球菌素∶殼聚糖為1∶1∶1制作含有復配生物防腐劑的番茄炒蛋配料包，以未添加防腐劑為對照，將番茄炒蛋配料包進行密封包裝并進行水浴滅菌處理（92～95 ℃，30 min），分別貯存在4，25，37 ℃條件下進行加速破壞性試驗[12]，每隔5 d取樣進行感官評定、理化和微生物等相關指標測定，每項指標做3組平行。

1.3 數據處理與分析

試驗數據采用SPSS 25.0軟件在0.05的顯著性水平上進行單因素方差分析（ANOVA），結果以平均值±標準偏差（SD）形式表示，并通過Waller-Duncan 進行比較，每項指標測定均設置至少3個重復。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 食用油添加量對番茄炒蛋配料包的影響

以產品質量為基準，在油溫為150 ℃、水分添加量為42%、番茄塊添加量為15%、炒制時間為8 min的條件下進行試驗，探究不同食用油添加量對番茄炒蛋配料包的影響。由圖2可知，隨著食用油用量的增加，番茄炒蛋配料包的黏度和固形物含量逐漸降低，產品的亮度指數L*逐漸降低，紅度指數a*逐漸升高，黃度指數b*和亮度指數L*與食用油添加量呈負相關，紅度指數a*和黃度指數b*與食用油添加量呈正相關，表明番茄紅素活性與食用油添加量呈明顯的正相關[13]；番茄炒蛋配料包的感官評分隨著食用油添加量的增加呈先增加后減小的趨勢，對樣品的各項指標進行加權評分得出食用油添加量的最優水平為25%，因此以食用油添加量為25%作為固定值進行下一步試驗。

2.1.2 水分添加量對番茄炒蛋配料包的影響

由圖3可知，產品的固形物含量和黏度隨著水分添加量的增加而下降，而樣品的黏度和番茄紅素活性與水分添加量呈明顯的負相關，隨著水分添加量的增加，亮度指數L*、紅度指數a*和黃度指數b*逐漸降低。 樣品的顏色與水分添加量呈負相關。 產品的番茄紅素活性隨著水分添加量的增加呈現下降趨勢。對樣品的各項指標進行加權評分，得出水分添加量的最優水平為42%，因此以水分添加量42%為固定值進行下一步試驗。

2.1.3 炒制時間對番茄炒蛋配料包的影響

由圖4可知，產品的色差和黏度隨著炒制時間的增加而升高，炒制時間與固形物含量呈明顯正相關，成品醬隨著炒制時間的增加，其色澤的亮度指數L*逐漸減小，紅度指數a*和黃度指數b*逐漸增大。炒制時間過長會造成番茄紅素的損失[14]。過長的炒制時間會造成番茄炒蛋配料包產生焦糊味，炒制過度會影響產品的外觀。對產品的各項指標進行加權評分得出炒制時間的最優水平為8 min，因此以炒制時間8 min為固定值進行下一步試驗。

2.1.4 番茄塊添加量對番茄炒蛋配料包的影響

由圖5可知，隨著番茄塊添加量的增加，樣品的黏度和色差呈現先增加后穩定的趨勢，色澤的亮度指數L*略有減小，紅度指數a*和黃度指數b*略有增大。產品的紅度指數a*和黃度指數b*與番茄塊添加量呈正相關，且紅度指數a*與其添加量相關性最大。而其番茄紅素活性和固形物含量隨著番茄塊添加量的增加而增加，并在番茄塊添加量為15%時具有最大值。對產品的各項指標進行加權評分得出番茄塊添加量的最優水平為15%。

2.2 番茄炒蛋配料包的響應面優化

2.2.1 響應面試驗結果

在單因素試驗的基礎上，采用Box-Behnken試驗設計，以感官評分為指標，選取食用油添加量（A）、水分添加量（B）、番茄塊添加量（C）、炒制時間（D）為影響因素，進行四因素三水平的響應面分析，試驗結果見表3。

應用Design-Expert V8.0.6軟件，對表3中數據進行處理、分析，預測模型為Y=92.36－1.53A－2.2B－1.56C－0.017D+0.75AB+1AC+0.57AD+3.48BC－0.025BD－0.05CD－5.45A2－3.81B2－4.07C2－4.23D2。

2.2.2 響應面試驗回歸模型及方差分析

感官評分的方差分析和顯著性檢驗結果見表4。

對試驗結果進行擬合的二次模型方差分析，由表4可知，回歸方程模型極顯著（P<0.000 1），失擬項的P為0.079 5（P>0.05），檢驗結果為不顯著。相關系數R2是 0.905 7，表明該模型的實測值和預測值之間擬合度較好，模型擬合效果好，可分析預測番茄炒蛋配料包的工藝參數。

回歸方程系數顯著性試驗表明，一次項A、C顯著，B極顯著；交互項AB、AC、AD、BD、CD不顯著，BC顯著；二次項 A2、B2、C2、D2的影響都極顯著。由4個主要因素的F值可知，各因素對產品感官品質的影響順序依次為B>C>A>D，即水分添加量>番茄塊添加量>食用油添加量>炒制時間。

2.2.3 響應面分析各因素交互作用對番茄炒蛋配料包的影響

由圖6可知，各因素交互作用對感官評分影響的顯著性與表4中交互項P值的分析結果一致。此外，從等高線的形狀亦可以判斷交互作用的強弱，圖6中d水分添加量與番茄塊添加量的交互呈顯著性良好的橢圓形，等高線的頂點即響應值感官評分的最大值。a～f的響應面圖像均開口朝下，表明響應值隨著各個因素值的增大而呈現出增大的趨勢，達到響應值最大值后，響應值即隨著因素值的增大而減小。

經Design-Expert 8.0.6軟件分析得到的優化條件為食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制時間7.9 min、番茄塊添加量14.6%。結合實際條件，將工藝條件改為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時間8 min、番茄塊添加量15%，感官評分為92.28，與理論預測值基本一致。

2.2.4 最佳條件的預測和驗證

通過回歸模型的預測得到番茄炒蛋配料包的最佳工藝為食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制時間7.9 min、番茄塊添加量14.6%。此時番茄炒蛋配料包的感官評分預測值為93.4。綜合考慮，將最優條件修正為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時間8 min、番茄塊添加量15%。在此條件下進行3次平行驗證試驗，得到番茄炒蛋配料包的感官評分預測值為92.28。所得平均值與理論預測值非常接近，且相對誤差小于2%，說明重復性良好。

2.3 保質期測定結果

在不同溫度下，檢測番茄炒蛋配料包在貯藏過程中的大腸桿菌、酵母菌、霉菌，每3 d一次，直至45 d在3個溫度下均符合國家標準，然后對預測貨架期最后1 d的番茄炒蛋配料包進行大腸桿菌、酵母菌、霉菌檢測，亦符合國家標準。表明本試驗制備的番茄炒蛋配料包經裝袋后巴氏殺菌能夠很好地保證番茄炒蛋配料包在貨架期內的生物安全性，并且抑制了番茄炒蛋配料包在貨架期內因大腸桿菌、酵母菌、霉菌導致的腐敗變質。

3 小結

以番茄、番茄醬等為原料，經過炒制制備番茄炒蛋配料包。進行單因素和響應面試驗，目的在于提高番茄的營養價值，獲得最佳番茄炒蛋配料包工藝。

單因素試驗：以番茄炒蛋配料包的水分添加量、食用油添加量、番茄塊添加量和炒制時間為指標，探討其對番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄紅素活性和固形物含量的影響，進行單因素試驗以確定響應面試驗因素和水平。確定食用油添加量為25%，水分添加量為42%，炒制時間為8 min，番茄塊添加量為15%。

響應面試驗：以感官評分為響應值，確定番茄炒蛋配料包工藝條件，最優條件為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時間8 min、番茄塊添加量15%，在此條件下進行3次平行驗證試驗，感官評分為92.28，與理論預測值基本一致，說明采用響應面試驗進行優化得出的番茄炒蛋配料包的最佳工藝條件較可靠，驗證了該模型的有效性。

參考文獻：

[1]黃小青，李旋，李登勇.番茄調味醬的工藝配方優化[J].現代食品科技，2019，35（7）：218-223.

[2]吳文龍，楊志娟，肖啟立，等.番茄白骨壤果實調味醬的加工工藝研究[J].中國調味品，2018，43（5）：105-111.

[3]秦雨齊，朱其梅，楊柳青，等.基于響應面法番茄炒制條件的研究[J].合肥學院學報（綜合版），2022，39（2）：77-82.

[4]CAMPOS-LOZADA G， PREZ-MARROQUN X A. The effect of high-intensity ultrasound and natural oils on the extraction and antioxidant activity of lycopene from tomato （Solanum lycopersicum） waste[J].Antioxidants，2022，11（7）：1404.

[5]BADIN E E， MERCATANTE M M， MASCHERONI R H， et al. Effect of pasteurization on color， ascorbic acid and lycopene of crushed tomato： a computational study with experimental validation[J].Journal of Food Engineering，2020，41（4）：125-130.

[6]劉麗燕，陳少強，施彩霞，等.牛肉番茄醬的制作工藝研究[J].農產品加工，2020（17）：26-30.

[7]譚屬瓊，謝勇武，趙燦，等.響應面優化番茄雞肉醬制備工藝[J].中國調味品，2022，47（5）：119-125.

[8]張菡，李赫.番茄調味醬配料工藝優化與褐變控制的研究[J].食品科技，2018，43（11）：312-318.

[9]秦磊，陳瑤，祁立波.番茄活性物質提取工藝及其開發利用研究進展[J].中國調味品，2021，46（6）：164-168.

[10]中華人民共和國輕工業部.罐頭食品凈重和固形物含量的測定：QB 1007－1990[S].北京：中國工業出版社，1990.

[11]王華麗，駱鵬杰，張霽月，等.《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760－2011）標準修訂[J].中國食品添加劑，2013（3）：67-71.

[12]JAFARI S M， GANJE M， DEHNAD D， et al. Arrhenius equation modeling for the shelf life prediction of tomato paste containing a natural preservative： shelf life prediction of tomato paste[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2017，97（15）：5216-5222.

[13]王海燕.富含順式番茄紅素的番茄粉加工工藝及穩定性研究[D].合肥：合肥工業大學，2020.

[14]張博，邸一桓，李喜宏，等.恒溫加速測定番茄沙司貨架期及品質規律研究[J].中國調味品，2018，43（11）：132-136.