響應(yīng)面法優(yōu)化桑葉肉脯加工工藝

褚 研，丁海俊，劉佳穎，陳億楠，姜新杰

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 海都學(xué)院，山東 煙臺 265200；2.中國檢驗認(rèn)證集團山東有限公司，山東 青島 266000）

肉脯是使用精瘦肉經(jīng)切塊、打成肉糜、腌制、烘烤、脫水等一系列工序加工而成的即食性休閑肉制品[1]。在肉糜中添加黑布林李子等原料提高營養(yǎng)價值的同時，也拓展了李子的附加值[2]。陳美鏈、鄭雪君、吳定晶等人[3-5]采用烏龍茶、草莓、蔬菜等為主要材料所復(fù)合的風(fēng)味重組肉脯，使產(chǎn)品具有果蔬風(fēng)味的同時也具有一定的抗氧化等性能，逐漸受到消費者的青睞。近年來，消費者對肉及肉制品的安全、方便和營養(yǎng)等特性越來越重視，肉脯以其具有攜帶方便、營養(yǎng)豐富的特點，大大縮短了備餐時間。

在傳統(tǒng)肉脯的基礎(chǔ)上，采用單因素試驗和響應(yīng)面分析法[6]，探索桑葉的不同添加方式對肉脯試驗品質(zhì)的影響[7-8]，并尋找最佳工藝，改善肉脯的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，豐富肉脯的種類。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮桑葉，取自山東萊陽；精瘦肉，山東龍大美食股份有限公司提供；卡拉膠、TG 酶，河南萬邦實業(yè)有限公司提供；白砂糖，安琪酵母股份有限公司提供；醬油，煙臺欣和企業(yè)食品有限公司提供；白酒，保定福新華酒業(yè)有限公司提供；五香粉，山東每日良食食品有限公司提供；食用油，中糧佳悅（天津） 有限公司提供；食鹽，中國鹽業(yè)集團有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 桑葉肉脯的工藝流程

原料肉檢驗→預(yù)處理→切分→絞碎→肉糜狀→加入配料混合均勻→冷藏腌制（加入卡拉膠、TG酶） →加入桑葉混合均勻→放置烤盤→烘烤→冷卻→切片→包裝。

每種方式稱取3 組添加→混合均勻。

1.2.2 操作要點

（1） 桑葉的預(yù)處理。桑葉清洗去蒂后，于120 ℃條件下殺青處理30 s 后撈出瀝干水分，分別按照3 種方法添加：切成塊狀直接添加、制成汁液和經(jīng)處理后鋪開至烤盤上于65 ℃條件下烘干5 h，冷卻至室溫后磨成細(xì)粉[9]。

（2） 原料肉的選擇與切割。原料肉選用的是豬后腿肉，剔除筋、肉膜等。將處理好的肉按照肌肉自然的紋理結(jié)構(gòu)切成小塊，用水清洗后使用廚房紙吸出多余的水分。

（3） 斬拌及腌制。把肉塊絞成肉糜。放入白砂糖、醬油、白酒、卡拉膠[10-11]、TG 酶[12]等輔料與肉糜放在一起攪拌均勻，放入冰箱0～4 ℃下，腌制2 h。

（4） 添加桑葉及壓片成型。將桑葉粉添加到腌制好的肉糜中，將兩者混合均勻。放入已涂抹植物油的烤盤上鋪平厚度約3 mm 的薄層。

（5） 烘烤。把處理好的肉糜放入預(yù)熱后的烤箱中，于溫度80～90 ℃下烘干80～120 min，中途進行翻面。取出烘干好的肉脯待其冷卻，刷上用溫水溶解開的蜂蜜，均勻地撒上芝麻，于220 ℃條件下烘烤3～5 min。

（6） 切片、冷卻、包裝。烘烤后的肉脯于常溫冷卻，切為2 cm×3 cm 的薄片，再切去邊角料，經(jīng)處理后進行包裝。

（7） 配方。新鮮豬肉50 g，白砂糖4.5 g，醬油5 g，白酒1 g，五香粉1 g，食鹽0.9 g，桑葉粉0.37 g，卡拉膠0.3 g，TG 酶0.31 g，蜂蜜、食用油、芝麻等適量。

1.3 感官評價

桑葉肉脯的感官評價由10 名專業(yè)感官評價人員進行，包含組織狀態(tài)、色澤、滋味、香味。

桑葉肉脯感官評價指標(biāo)見表1。

表1 桑葉肉脯感官評價指標(biāo)

2 試驗設(shè)計

2.1 桑葉肉脯預(yù)試驗

研究了添加方法對桑葉肉脯的影響。工藝流程及配方見1.2.2；桑葉清洗殺青后進行下一步處理，添加方法分為3 種直接切成塊狀、榨汁機打碎，置于肉糜中；烘干后制粉，置于肉糜中；放入涂有植物油的錫紙中，在烤盤上鋪上一層約3 mm厚的薄層，最后進行感官評價。桑葉汁制出的肉脯成色較淺，失去了肉脯原本的色澤，未保留肉脯應(yīng)有的味道；切塊后添加肉脯中色澤較好，但顆粒較大，掩蓋了肉脯所具有的特征及顏色，而桑葉味太重會失去肉脯原本的滋味；經(jīng)感官評價后得出，桑葉粉可在更大程度上保留桑葉清香及味道，發(fā)揮了桑葉自身的功能特性無論顏色還是味道都是最優(yōu)選擇。

2.2 桑葉肉脯單因素試驗

在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上以桑葉添加量、卡拉膠添加量、TG 酶添加量為3 個單因素，進行單因素試驗探索桑葉肉脯的最佳配方。

2.2.1 烘烤時間對桑葉肉脯的影響

前處理方式同上，然后轉(zhuǎn)入事先預(yù)熱溫度為80 ℃的烤箱中烘烤，烘干時間為60，80，100，120，140 min，烘干后，轉(zhuǎn)入已預(yù)熱至溫度為180 ℃的烤箱中烘烤 5 min 制成成品后進行感官評價。經(jīng)感官評定，肉脯烘烤100 min 以上口感上會變得干柴，因水分被烘干后咀嚼費力難以下咽；烘烤時間過短，肉脯中有大量的水分，雖有一定的嫩度，但顏色及味道未呈現(xiàn)出最佳狀態(tài)，故100 min 的烘烤時間是最佳方案。

2.2.2 桑葉添加量的單因素試驗

原輔料添加量及處理方式同上，設(shè)置桑葉添加量0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%進行感官評價。

2.2.3 卡拉膠添加量的單因素試驗

在2.2.1 的最佳條件下進行試驗，設(shè)置卡拉膠添加量0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%，混合均勻后放于4 ℃冰箱中腌制2 h 后取出，添加已處理好的桑葉粉混合均勻后放入已涂抹植物油的錫紙中烤盤上鋪平厚度約3 mm 的薄層，薄片大小烘烤前約15 cm×15 cm 的大小進入烤箱烘烤，成品后進行感官評價。

2.2.4 TG 酶添加量的單因素試驗

原輔料添加量及處理方式同上，設(shè)置TG 酶添加量0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，混合均勻后放在4 ℃冰箱中腌制2 h 后取出，添加已處理好的桑葉粉混合均勻，放入已涂抹植物油的錫紙中烤盤上鋪平厚度約3 mm 的薄層，薄片大小約15 cm×15 cm，放入烤箱烘烤，成品后進行感官評價。

2.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取桑葉粉添加量（A）、卡拉膠添加量（B）、TG 酶添加量（C） 3 個因素，以感官評分為響應(yīng)值，對桑葉肉脯工藝配方進行三因素三水平的響應(yīng)面中心組合試驗[13]。

響應(yīng)面因素與水平設(shè)計見表2。

表2 響應(yīng)面因素與水平設(shè)計/%

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗結(jié)果

3.1.1 桑葉添加量對肉脯的影響

桑葉添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 桑葉添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響

由圖1 可知，當(dāng)桑葉粉添加量為0.6%時，桑葉肉脯的感官評分最高，因為桑葉制成粉后濃度變大味道也會加重；當(dāng)桑葉添加量低于0.4%時，雖然保留了肉脯的味道及色澤但桑葉的味道不顯著，不能很好地發(fā)揮出桑葉的附加值；當(dāng)添加量大于0.8%時桑葉的味道開始變的明顯，顏色開始從淡綠色（像海苔碎一樣） 到暗綠色的變化，所以使添加量的比例越來越大，顏色也越來越暗直至發(fā)黑，從而使感官評分下降。

3.1.2 卡拉膠添加量對肉脯的影響

卡拉膠添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 卡拉膠添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響

由圖2 可知，當(dāng)卡拉膠添加量增加時，肉脯的口感出現(xiàn)了上升的趨勢；當(dāng)卡拉膠添加量增加0.9%時，感官評定達(dá)到峰值，隨后肉脯的感官評定值有明顯的下降趨勢。因為適量的卡拉膠在加工過程中具有形成親水膠體和凝膠的特性，從而提高肉脯的保水性及制出率，添加過量會影響桑葉肉脯的口感，保水性下降、凝膠能力過強不便于咀嚼[14]，添加量過低時凝固性會降低、肉糜之間會分散不呈塊狀，添加量應(yīng)該在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.1.3 TG 酶添加量對肉脯的影響

TG 酶添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 TG 酶添加量對肉脯感官品質(zhì)的影響

由圖3 可知，當(dāng)TG 酶添加量為0.5%～0.7%時，桑葉肉脯的感官評分達(dá)到最高評分值，當(dāng)TG 酶添加量在0.5%時感官評分達(dá)到最高值；桑葉肉脯的感管評定隨著TG 酶添加量的變化而變化，呈先上升后下降的趨勢。TG 酶具有顯著效果，如乳化、穩(wěn)定性、膠凝能力等，可使其組織結(jié)構(gòu)緊密，改善肉的質(zhì)地；如果添加量過高或過低都會影響肉的穩(wěn)定性，從而影響味道、色澤及組織狀態(tài)等問題。因此，最終根據(jù)TG 酶添加量為0.3%，0.5%，0.7%這3 個水平進行響應(yīng)面試驗。

3.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

3.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化桑葉肉脯試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗，感官評分為響應(yīng)值以Box-behnken 試驗設(shè)計原理，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇對感官品質(zhì)影響顯著的桑葉添加量、卡拉膠添加量、TG 酶添加量3 個影響因素的3 個水平（見表2），以-1，0，1 分別代表各因素的水平，進行了17 個試驗點的響應(yīng)曲面分析試驗。

響應(yīng)面分析試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面分析試驗設(shè)計及結(jié)果

3.2.2 模型的建立

利用Design Expert 8.0.6 中的Box-behnken 方法對表3 中的試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合[15]，得到桑葉肉脯的感官評價（S1） 對桑葉添加量（A）、卡拉膠添加量（B）、TG 酶添加量（C） 的二次多項回歸模型為：

3.2.3 方差分析

使用軟件Design Expert 8.0.6 中的Box-behnken方法對表3 中感官評分?jǐn)?shù)據(jù)進行多元回歸分析。多元回歸方程的方差分析結(jié)果表明，以感官評分為響應(yīng)值建立的回歸模型具有顯著性。

響應(yīng)面回歸模型的方差分析見表4。

表4 響應(yīng)面回歸模型的方差分析

根據(jù)表4 中的各項數(shù)據(jù)分析以看出，模型F 值=24.92，p 值＜0.000 2，表明模型顯著；失擬項F 值=0.6，p 值= 0.848 7 ＞0.06，表明失擬項不顯著；在此情況下，A，AB，A2，B2，C2是重要的模型項；由表4 中的F 值可知，受單因素影響的各方面對桑葉肉脯感官品質(zhì)影響主次順序依次為A＞B＞C，即桑葉添加量＞卡拉膠添加量＞TG 酶添加量。因此，A，B，C 對桑葉肉脯的感官品質(zhì)有著非常顯著的影響；桑葉添加量與卡拉膠添加量（AB）、桑葉添加量與TG 酶添加量（AC）、卡拉膠添加量與TG 酶添加量（BC） 對桑葉肉脯的感官品質(zhì)有著極顯著的影響；對桑葉肉脯的感官品質(zhì)影響顯著（p＜0.06）；A2，B2，C2對桑葉肉脯的感官品質(zhì)有著極顯著的影響，適合分析和預(yù)測桑葉肉脯的工藝配方。

3.3 桑葉肉脯感官評價響應(yīng)曲面分析

根據(jù)軟件Design Expert 8.0.6 分析表4 中的數(shù)據(jù)，得到回歸模型的響應(yīng)面圖和等高線圖。通過多項式回歸模型得到的等高線圖和響應(yīng)面圖[16]，可看出各個因素之間的關(guān)系，確定各個因素的最優(yōu)水平范圍。

桑葉添加量與卡拉膠添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖） 見圖4，桑葉添加量與TG 酶添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖） 見圖5，卡拉膠添加量與TG 酶添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖） 見圖6。

圖4 桑葉添加量與卡拉膠添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖）

圖5 桑葉添加量與TG 酶添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖）

圖6 卡拉膠添加量與TG 酶添加量對桑葉肉脯感官評價的影響（等高線圖及響應(yīng)面圖）

由圖4 可知，在桑葉肉脯中，當(dāng)卡拉膠添加量一定的情況下，隨著桑葉添加量的增加，感官評分會隨之呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并在0.6%附近達(dá)到最優(yōu)值；在桑葉添加量一定的情況下，肉脯的感官評分根據(jù)卡拉膠添加量的增加，呈先上升后下降的趨勢，當(dāng)添加量為0.9%時達(dá)到最優(yōu)值。

由圖5 可知，當(dāng)桑葉添加量一定的情況下，隨著TG 酶添加量的增加，呈現(xiàn)先增加后減少的變化，在0.5%附近達(dá)到最優(yōu)值；當(dāng)TG 酶添加量一定的情況下，肉脯的感官評分隨桑葉添加量的增大隨之呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在0.6%附近達(dá)到最優(yōu)值。

由圖6 可知，在桑葉肉脯中，當(dāng)卡拉膠添加量一定的情況下，肉脯感官評分隨著TG 酶添加量的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在0.5%附近達(dá)到最優(yōu)值；當(dāng)TG 酶添加量一定的情況下，肉脯的感官評分隨卡拉膠添加量的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在0.9%附近達(dá)到最優(yōu)值。

通過響應(yīng)面曲面圖可知，當(dāng)感官評分的分值達(dá)到最高點的條件在各圖的中心圓點處。由響應(yīng)曲面圖可知，桑葉添加量對桑葉肉脯的感官品質(zhì)影響最顯著，卡拉膠及TG 酶的添加量次之。

3.4 優(yōu)化最佳方案

為了確定各個因素的最佳范圍，利用軟件Design Expert 8.0.6 進行數(shù)據(jù)分析，考慮到試驗的可操作性優(yōu)化工藝調(diào)整為桑葉添加量0.6%，卡拉膠添加量0.9%，TG 酶添加量0.5%，此時的感官評分為92 分，理論值與預(yù)測值接近，表明數(shù)據(jù)可靠，具有使用價值。

3.5 回歸模型的驗證試驗

回歸模型驗證由軟件Design Expert 8.0.6 可以得到最佳條件，即讓感官分值達(dá)到最大值的最佳條件為桑葉添加量0.6%，卡拉膠添加量0.9%，TG 酶添加量0.5%，感官平均得分為90.32 分。為檢驗該方法的可靠性和穩(wěn)定性，確定添加量的配比，進行了5 次不同添加量所需百分比的單因素試驗及3 次平行試驗，進行試驗驗證，實際測得感官分值為（90.32±0.05） 分，與預(yù)測值基本一致，所以運用該方法得到的數(shù)據(jù)參數(shù)準(zhǔn)確可靠，且具有使用價值。

4 結(jié)論

通過單因素試驗與響應(yīng)面試驗優(yōu)化桑葉肉脯的制作工藝，二次多項回歸方程的回歸模型存在顯著差異，而二次多項回歸方程分析后失擬項則不顯著，表明試驗所設(shè)立的二次多項式回歸方程正確反映了所研究的相關(guān)因素和響應(yīng)值，該試驗設(shè)計科學(xué)合理；利用回歸模型對桑葉肉脯感官品質(zhì)的關(guān)鍵因素及其相互作用進行了探索和研究；以桑葉肉脯的感官評分為標(biāo)準(zhǔn)，得出最優(yōu)配方。最佳工藝調(diào)整為以桑葉粉的添加方式最佳，烘烤溫度80～90 ℃，烘烤時間100 min 轉(zhuǎn)入180 ℃的烤箱內(nèi)烤制5 min 熟制口感最佳為桑葉添加量0.6%，卡拉膠添加量0.9%，TG 酶添加量0.5%，在此條件下制作的桑葉肉脯，桑葉風(fēng)味濃郁、口感極佳，桑葉肉脯的品質(zhì)較高。通過回歸模型的驗證試驗，發(fā)現(xiàn)實際值與預(yù)測值接近，采用該方法得到的最優(yōu)條件具有使用價值。