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響應面法優化低鹽花生銀耳牛肉醬工藝配方

2017-10-18 04:01:06鄧源喜武杰陳佳許暉王家良閆永
中國調味品 2017年10期

鄧源喜,武杰,陳佳,許暉,王家良,閆永

(1.蚌埠學院食品與生物工程學院,安徽蚌埠 233030;2.安徽中糧油脂有限公司,安徽蚌埠 233705)

響應面法優化低鹽花生銀耳牛肉醬工藝配方

鄧源喜1,武杰1,陳佳1,許暉1,王家良1,閆永2

(1.蚌埠學院食品與生物工程學院,安徽蚌埠 233030;2.安徽中糧油脂有限公司,安徽蚌埠 233705)

為提高花生銀耳牛肉醬的感官品質,以花生、銀耳、牛肉為主要原料,研究花生銀耳牛肉醬加工的最優工藝配方。對黃豆醬使用量、復合糖使用量、牛肉使用量以及銀耳花生加入比4個因素分別進行單因素試驗,根據單因素試驗結果設計Box-Benhnken中心組合試驗,以花生銀耳牛肉醬的感官評分為指標,采用響應面優化法確定花生銀耳牛肉醬加工的最佳工藝配方。結果表明:花生銀耳牛肉醬加工最優工藝配方為:黃豆醬添加量(A)34.99%、復合糖添加量(B)6.18%、牛肉用量(C)13.91%、銀耳花生加入比(D)1.82∶1(總量16.18%)。按優化后的工藝配方預期制作的花生銀耳牛肉醬感官評分為89.56,實際得分為88.08,花生銀耳牛肉醬的感官品質達到最佳。

花生銀耳牛肉醬;工藝配方;響應面分析

花生富含氨基酸、脂肪、卵磷脂,也含有維生素A、維生素B等多種維生素以及鈣、鐵等礦物元素,具有較高的營養價值,經常食用花生能起到滋補益壽作用[1]。而銀耳享有“菌中之冠”的美名。銀耳營養豐富,食味鮮美,不但是營養價值很高的食用菌,也是藥用價值較高的藥用菌,是世界公認的保健品。長期服用銀耳多糖能降低血壓、血脂,有防止動脈硬化、抑制腫瘤、增強機體免疫功能,有延緩衰老和護膚之功效[2,3]。牛肉是一種低脂肪、高蛋白的肉類食品,其蛋白質含量可達到22%,其氨基酸組成比豬肉更接近人體需要,可提高機體抗病能力,享有“肉中驕子”的美稱[4,5]。隨著國內外對三低(低鹽、低糖、低脂肪)食品的發展越來越重視,食品低鹽化也成為全球食品發展的總趨勢。食品的低鹽化可以較大程度地降低長期食用高鹽食品可能會給人體帶來的一系列危害。由于低鹽醬制品中的食鹽含量較低,因此對產品的保存有所影響,而天然香辛料對低鹽醬中的主要微生物有抑制作用,所以可以通過添加適當的天然香辛料以延長保存期。醬制品在中國烹飪史上享有很高的地位。當代對于醬制品的研究也不占少數,比如謝主蘭等以市售新鮮小蝦為原料,通過對配方及工藝的優化,經中性蛋白酶酶解制備具有獨特風味并具有保健功能的低鹽蝦醬。洪澤雄等以果蔬汁、骨湯為主要原料,再輔以食鹽、糖、味精以及香辛料,通過正交試驗選擇出最佳的工藝參數,研制出了一種新型的營養復合調味料。另外,魚香味調味醬、平菇雞肉調味醬、中式鵝肝調味醬等一系列其他調味醬也已經研制成功,但截至目前花生銀耳牛肉醬的研究還未見報道。因此,加快我國調味醬市場新科技開發和功能性調味料的研制勢在必行[6-18]。低鹽花生銀耳牛肉醬是一種功能性的復合調味醬,是以牛肉、黃豆醬為主要原料,通過降低牛肉醬中食鹽的含量,添加花生、銀耳以及天然調味料等,經過熬制和炒醬等工藝過程制得的一種即食熟制調味醬。本研究重點對低鹽花生銀耳牛肉醬的制作工藝配方進行了優化,旨在為功能性調味醬新產品的開發提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料:新鮮牛肉、花生、銀耳、干辣椒、大蒜、生姜、蔥、黃豆醬、食用油、無碘低鈉鹽、味精、香辛料、黃酒、白砂糖、麥芽糖,均購于蚌埠華運超市。

試劑:木瓜蛋白酶(實驗室提供)。

1.2 儀器與設備

DH-2082電磁爐 湖北美拉達電器集團;四旋玻璃罐(220 g容量) 徐州華聯玻璃制品有限公司;OOP-243電子天平 上海精密科學儀器有限公司;AB-323分析天平 上海海康電子儀器廠;烘箱 蘇州豪威樂烘箱設備有限公司;不銹鋼鍋、不銹鋼刀。

1.3 試驗方法

1.3.1 低鹽花生銀耳牛肉醬制作工藝

1.3.1.1 試驗工藝流程

1.3.1.2 操作要點

銀耳丁的制備:選擇優質的銀耳原料,沖淋干凈后,放進清水中浸泡1 h,待銀耳充分柔軟即可,切成0.3~0.5 cm的可見碎丁,備用。

花生丁的制備:選擇優質的花生原料,放入烘箱中烘熟烘干(注意烘干時間及烘箱溫度,避免不熟或烘糊),然后冷卻使其變脆,并揉搓以去除表皮。將表皮去除后的花生切碎成0.5 cm左右的可見碎丁,備用。

牛肉丁的制備:選擇新鮮牛肉,清洗后剔除筋膜,放入濃度為3%的木瓜蛋白酶溶液中置于55℃的恒溫水浴鍋中保溫40 min使牛肉軟化,然后進行煮制,切成0.3~0.5 cm的可見碎丁后,備用。

其他原料的制備:干辣椒:干辣椒去籽,用不銹鋼刀切成0.3 cm左右的辣椒片,備用。姜:用清水洗凈,除去表皮后用刀切成姜末,備用。蒜:將大蒜頭洗凈后剝皮,拍碎,切成蒜末,備用。圓蔥:將新鮮圓蔥剝皮后用水清洗干凈,切成0.3 cm的蔥丁后,備用。

炒制:將適量食用油入鍋后,加熱,待油溫八成熱時向鍋中加入備用的辣椒,炸出香味,接著放入蔥丁、姜末、蒜末爆炒出香味,再放入黃豆醬,炒出醬香味,隨后放入處理好的牛肉丁,炒制5 min左右后依次放入銀耳丁、花生丁,加入復合糖和各種香辛料調味,煮沸5~8 min,在醬出鍋前加入味精和黃酒并攪拌均勻。制醬過程的關鍵在于醬的炒制,炒制過程中應該注意控制油的溫度以及醬的炒制程度。同時,加入輔料后注意攪拌以防醬體變焦以致產品味道變苦,影響成品的風味與色澤。

裝罐、殺菌:將經上述步驟制得的醬體充分攪拌后趁熱裝入經消毒處理后的四旋玻璃瓶中,裝填完畢后封口,不用封得太緊。將經前述步驟處理好后的玻璃瓶置于水浴鍋中加熱,待瓶內醬體中心溫度達到85℃左右時封緊瓶蓋。處理好后,繼續放置在90℃水浴鍋中加熱殺菌10 min,經殺菌處理后快速分段冷卻至40℃以下,經過上述一系列步驟處理后就可以得到成品。

1.3.2 低鹽花生銀耳牛肉醬感官評定標準

為了使低鹽花生銀耳牛肉醬具有最好的風味、色澤、口感以及組織狀態,首先做各個因素的單因素試驗,經過前期查閱大量資料之后,選出4個最主要的影響因素:黃豆醬的用量、花生與銀耳的比、牛肉的加入量、復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1)添加量,選擇這4個因素的最適使用量,在此基礎上,分別選取這4個因素進行響應面優化試驗,再經過對試驗數據的分析,采用響應面分析法優化配方,以得到最優的工藝配方。

邀請15位實驗室同學組成評定小組,根據表1的感官評定標準,對本試驗研發的低鹽花生銀耳牛肉醬在口感、色澤、風味以及組織狀態上進行綜合性評分,取所得的平均分為感官評價最終得分。

表1 感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standards

1.3.3 單因素試驗

按不同的花生與銀耳的比例、牛肉的使用量、黃豆醬的使用量、復合糖的使用量分別做單因素試驗,并測定各因素對牛肉醬感官評定的影響,以此選出各因素的最適宜使用量。

1.3.3.1 黃豆醬添加量的選擇

根據試驗前所做預試驗得到的結果,保持其他原料的加入量不變,將黃豆醬按照20%,30%,40%,50%,60%的添加量分別制醬,邀請15位實驗室同學組成評定小組,根據表1所述的評定標準進行感官評分,并根據感官評價得分,選出最適的黃豆醬添加量。

1.3.3.2 復合糖添加量的選擇

在上述試驗結果的基礎上,控制黃豆醬添加量不變,并保持其他原料的加入量不變,將復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1復配而成)以2%,4%,6%,8%,10%5個不同添加量進行制醬,邀請15位實驗室同學組成評定小組,根據表1所述的評定標準進行感官評分,并根據感官評價得分,選出最適的復合糖添加量。

1.3.3.3 牛肉添加量的選擇

在上述試驗結果的基礎上,控制復合糖加入量以及黃豆醬添加量不變,將處理好的牛肉以5%,10%,15%,20%,25%5個不同添加量分別制醬,邀請15位實驗室同學組成評定小組,根據表1所述的評定標準進行感官評分,并根據感官評價得分,選出最適的牛肉添加量。

1.3.3.4 銀耳花生加入比的選擇

在上述試驗結果的基礎上,控制黃豆醬使用量、牛肉添加量、復合糖添加量不變,將處理好的銀耳丁、花生丁以5∶1,4∶1,3∶1,2∶1,1∶1 5個不同配比進行制醬,并且邀請15位實驗室同學組成評定小組,根據表1所述的評定標準進行感官評分,并根據感官評價得分,選出最適的銀耳與花生添加比。

1.3.4 響應面試驗設計及數據處理

根據以上單因素試驗結果,選取對牛肉醬感官評分有影響的單因素作為自變量,以各個因素在各自的單因素試驗中感官評定得分值最高點以及周圍的2個點作為自變量水平,以感官評定得分為響應值,采用Box-Benhnken Design(BBD)試驗方法設計試驗,對影響牛肉醬感官評定的以下4個主要因素:黃豆醬添加量、復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1)添加量、牛肉添加量及銀耳與花生之比進行優化試驗,以黃豆醬添加量(g)、復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1)添加量(g)、牛肉添加量(g)及銀耳與花生之比為自變量,分別用A,B,C,D代表,并以-1,0,1分別代替每個自變量的相應水平,以感官評定得分為響應值,按工藝流程進行炒制、裝罐、殺菌,并邀請15位實驗室同學組成感官評定小組,根據表1所述的評定標準進行感官評分,采用響應面軟件Design Expert 8.0.6處理數據,得出最佳工藝配方。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及數據分析

2.1.1 黃豆醬添加量對產品感官品質的影響

圖1 黃豆醬添加量對花生銀耳牛肉醬感官品質的影響Fig.1 Influence of soybean paste additive amount on the sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella

由圖1可知,黃豆醬在20%~60%的添加范圍內,隨著黃豆醬的添加,感官評定分值也逐漸增加;當黃豆醬加入量為40%時,牛肉醬的風味、口感、色澤及組織狀態均達到相對較好的水平,此時感官評定得分最高,隨著黃豆醬加入量的增多,產品的風味、口感均開始有不同程度地下降。故可確定40%為黃豆醬的最佳加入量。

2.1.2 復合糖添加量對產品感官品質的影響

不同復合糖添加量對產品品質的感官影響見圖2。

圖2 復合糖添加量對花生銀耳牛肉醬感官品質的影響Fig.2 Influence of complex sugar additive amount on the sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella

由圖2可知,復合糖在2%~10%的添加范圍內,隨著復合糖的添加,產品的感官評定分值逐漸增加,在復合糖加入量為6%時,產品的感官評定得分達到最高,此時制得的醬具有相對較好的品質。而當復合糖添加量超過6%后,隨著糖的加入,所得產品的感官評分逐漸下降,并且由于復合糖的過多加入,導致制得的醬甜度太大,讓人感覺過于甜膩。所以,確定6%為復合糖的最適添加量。

2.1.3 牛肉添加量對產品感官品質的影響

圖3 牛肉添加量對花生銀耳牛肉醬感官品質的影響Fig.3 Influence of beef additive amount on the sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella

由圖3可知,牛肉添加量在5%~25%的范圍內,隨著牛肉加入量的增多,所制得的醬的感官評分逐漸升高,產品醬的風味隨之改善,在牛肉添加量達到15%時,制得的醬既有黃豆醬的風味,又有牛肉、花生、銀耳所特有的肉制品風味。當牛肉加入量超過15%時,所得到的牛肉醬的感官評分逐漸下降。因此,選擇15%為牛肉的最適加入量。

2.1.4 銀耳、花生添加比對產品感官品質的影響

不同銀耳、花生添加比對產品感官品質的影響見圖4。

圖4 銀耳花生加入比對花生銀耳牛肉醬感官品質的影響Fig.4 Influence of the additive ratio of tremella and peanut on sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella

由圖4可知,隨著加入的銀耳與花生之比的改變,產品的感官評分分值先升高再下降,隨著銀耳添加量所占比例的減小,產品醬的感官評定分值先升高再降低。當銀耳與花生之比為2∶1時,產品綜合評分最高,牛肉醬品質最好。因此,選擇銀耳與花生的加入比2∶1為適宜添加比。

2.2 響應面法優化工藝配方的試驗結果與分析

2.2.1 響應面優化試驗

根據上述的單因素試驗結果,選取對牛肉醬感官評分有影響的單因素作為自變量,以每個因素在各自的單因素試驗中感官評定獲得的最優值以及周圍的2個點作為自變量水平,以感官評定得分為響應值,采用Box-Benhnken Design(BBD)試驗方法設計試驗,對影響牛肉醬感官評定的黃豆醬添加量、復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1)添加量、牛肉添加量及銀耳與花生之比4個主要因素進行優化試驗,以黃豆醬添加量(%)、復合糖(白砂糖∶麥芽糖為1∶1)添加量(%)、牛肉添加量(%)及銀耳與花生之比為自變量,分別用A,B,C,D表示,并以-1,0,1分別代表每個自變量的相應水平,以感官評定得分為響應值,得到各因素水平值與編碼值見表2。

表2 響應面試驗因素水平與編碼Table 2 Factor level and encoding of response surface experiments

根據表2,將各因素的水平值依次輸入Design Expert 8.0.6軟件中,按照BBD試驗方案進行試驗,得到表3,記錄每組因素組合的試驗結果。

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Experimental design and results of response surface experiments

2.2.2 試驗結果分析

根據上述試驗,利用軟件Design Expert進行回歸擬合,可得到以感官評分為函數的二次多項式回歸方程:Y=89.20-0.67A+0.75B-1.0C-0.58D+0.75AB+0.25AD+0.25BC-0.75BD-0.25CD-0.64A2-2.52B2-2.14C2-2.02D2,該式中A,B,C,D分別為黃豆醬用量、復合糖用量、牛肉用量及銀耳與花生加入比。

該多項式中各項系數的絕對值大小反映出各響應因素對產品感官評分的影響程度,由多項式可知,各因素影響程度大小順序為:牛肉用量(C)>復合糖用量(B)>黃豆醬用量(A)>銀耳與花生加入比(D)。為進一步確定回歸方程的有效性,運用Design Expert 8.0.6軟件對上述回歸方程進行方差分析,見表4。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression equation

由表4可知,回歸方程模型極顯著(F=9.35,p<0.0001),失擬項不顯著(p=0.4652>0.05),表明該方程模型極顯著,使用該方程模擬真實的四因素三水平的分析是可行的,通過試驗得到的二次回歸方程能很好地對響應面值進行預測。模型的相關系數R2=0.9034,表明自變量與響應值之間的線性關系顯著,可用于試驗的理論預測。調整確定系數RAdj2=0.8068,表明回歸方程與試驗值具有高度擬合性,該模型可很好解釋響應值的變化,試驗誤差小。因此,該回歸模型可用來對低鹽花生銀耳牛肉醬的工藝配方進行優化。經回歸系數顯著性檢驗可知,模型中因素C對牛肉醬感官總分的線性效應極顯著,因素B,A,D對牛肉醬感官總分的線性效應顯著,因素B2,C2,D2對牛肉醬感官總分的曲面效應極顯著。

2.2.3 響應曲面和等高線圖分析

依據回歸方程模型依次做出試驗因素間交互作用的三維立體響應面圖以及相應的等高線圖,反映出在某因素保持在中心值穩定的條件下,其他2個因素的交互作用對產品醬感官品質的影響。等高線為橢圓形表明因素間交互作用顯著,圓形則表明交互作用不顯著。

牛肉使用量為15%,銀耳花生加入比為2∶1的情況下制醬,考察黃豆醬用量(A)與復合糖用量(B)對產品感官品質的交互影響見圖5。

圖5 Y=f(A,B)曲面和等高線(C=15.00,D=2.00)Fig.5 Curved surface plot and contour line for Y=f(A,B)(C=15.00,D=2.00)

由圖5可知,黃豆醬用量與復合糖用量的交互作用不顯著,感官總分主要受B因素影響。黃豆醬用量為40%時,添加較多的復合糖才能得到較高的感官總分,當復合糖添加量為6%時,隨著復合糖添加量的增加,感官總分開始下降。

在復合糖添加量為6%,銀耳與花生的加入比為2∶1的情況下制醬,考察黃豆醬添加量(A)與牛肉添加量(C)的交互作用對成品醬感官品質的影響見圖6。

圖6 Y=f(A,C)曲面和等高線(B=6.00,D=2.00)Fig.6 Curved surface plot and contour line for Y=f(A,C)(B=6.00,D=2.00)

由圖6可知,黃豆醬添加量與牛肉添加量的交互作用不顯著,感官總分主要受C因素影響。黃豆醬用量為40%時,隨著復合糖添加量的增加,感官總分顯著升高然后緩慢下降。

在復合糖添加量(B)為6%和牛肉添加量(C)為15%的條件下制醬,考察黃豆醬添加量和銀耳花生加入比的交互作用對產品感官品質的影響見圖7。

圖7 Y=f(A,D)曲面和等高線(B=6.00,C=15.00)Fig.7 Curved surface plot and contour line for Y=f(A,D)(B=6.00,C=15.00)

由圖7可知,黃豆醬使用量與銀耳花生加入比的交互作用不顯著,感官總分主要受A因素影響。當銀耳花生加入比為2∶1時,添加較多的黃豆醬才能得到較高的感官總分。

在黃豆醬用量為40%,花生銀耳加入比為2∶1的情況下制醬,考察復合糖用量與牛肉用量的交互作用對產品感官品質的影響見圖8。

圖8 Y=f(B,C)曲面和等高線(A=40.00,D=2.00)Fig.8 Curved surface plot and contour line for Y=f(B,C)(A=40.00,D=2.00)

由圖8可知,因素B、因素C交互作用不顯著,產品感官總分主要受因素C影響。在復合糖用量為6%時,添加較少的牛肉就可以得到較高的感官總分。

在黃豆醬添加量(A)為40%和牛肉添加量(C)為15%的條件下制醬,考察復合糖添加量和銀耳花生加入比的交互作用對產品感官品質的影響見圖9。

圖9 Y=f(B,D)曲面和等高線(A=40.00,C=15.00)Fig.9 Curved surface plot and contour line for Y=f(B,D)(A=40.00,C=15.00)

由圖9可知,復合糖使用量與銀耳花生加入比的交互作用不顯著,感官總分主要受因素B影響。銀耳花生加入比為2∶1時,感官總分隨著復合糖添加量的增加先緩慢升高然后迅速下降。

在黃豆醬添加量為40%,復合糖添加量為6%的情況下制醬,考察牛肉加入量(C)和銀耳花生加入比(D)的交互作用對產品醬感官品質的影響見圖10。

圖10 Y=f(C,D)曲面和等高線(A=40.00,B=6.00)Fig.10 Curved surface plot and contour line for Y=f(C,D)(A=40.00,B=6.00)

由圖10可知,牛肉用量和銀耳花生加入比的交互作用不顯著,感官總分主要受因素C影響。銀耳花生加入比為2∶1時,隨著銀耳花生加入比的增加,感官總分先迅速升高然后緩慢下降,添加少量的牛肉就能得到較高的感官總分。

2.2.4 驗證試驗

通過回歸模型的預測,得到花生銀耳牛肉醬的最佳配方為:黃豆醬添加量(A)為34.99%、復合糖添加量(B)為6.18%、牛肉用量(C)為13.91%、銀耳花生加入比(D)1.82∶1(總量16.18%),模型預測值為89.56。為驗證這一模型的可靠性,在上述最優條件下進行驗證試驗,實際感官評分值分別是87.72,88.18,88.35,故可得到其感官評分平均值為88.08,與對應條件下的模型預測值89.56進行對比,相對誤差僅為1.65%。說明基于響應面法得出的最佳配方準確可靠,具有實用價值。

3 結論

通過單因素試驗和響應面優化試驗,對低鹽花生銀耳牛肉醬的制作工藝配方進行了考察,牛肉醬的添加量是影響牛肉醬感官品質的最關鍵因素,各因素對牛肉醬感官總分的影響順序為:牛肉用量(C)>復合糖用量(B)>黃豆醬用量(A)>銀耳與花生加入比(D)。低鹽花生銀耳牛肉醬的最佳配方為:黃豆醬添加量(A)34.99%、復合糖添加量(B)6.18%、牛肉用量(C)13.91%、銀耳花生加入比(D)1.82∶1(總量16.18%)。在此條件下預期的低鹽花生銀耳牛肉醬的感官總分為89.56,實際得分為88.08。經此配方制作出的低鹽花生銀耳牛肉醬醬香濃厚,既有花生的香脆口感,又有銀耳的特殊風味。

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Optimization of Technological Formula of Low-salt Beef Sauce with Peanut and Tremella by Response Surface Methodology

DENG Yuan-xi1,2,WU Jie1,CHEN Jia1,XU Hui1,WANG Jia-liang1,YAN Yong2
(1.College of Food and Bioengineering,Bengbu University,Bengbu 233030,China;2.Anhui COFCO Oil Co.,Ltd.,Bengbu 233705,China)

The present study is to investigate the optimal technological formula of low-salt beef sauce with peanut and tremella while beef,peanut and tremella are taken as raw materials.The effect of soybean paste additive amount,complex sugar additive amount,beef additive amount and the ratio of tremella and peanut on the sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella are examined by single factor experiment,based on which the Box-Benhnken center combination experiment is designed.The sensory scores of low-salt beef sauce with peanut and tremella are taken as evaluation indexes,and the optimal technological formula are determined by response surface method.The results show that the optimal processing conditions are as follows:soybean paste additive amount(A)is 34.99%,complex sugar additive amount(B)is 6.18%,beef additive amount(C)is 13.91%,and the ratio of tremella and peanut(D)is 1.82∶1(16.18%of the total).Under the optimal technological formula conditions,theexpected sensory score of low-salt beef sauce with peanut and tremella is 89.56,the actual score is 88.08,and the sensory quality of low-salt beef sauce with peanut and tremella are reached to the best conditions.

low-salt beef sauce with peanut and tremella;technological formula;response surface methodology

TS264.9

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.10.011

1000-9973(2017)10-0049-08

2017-04-16

安徽省科技廳科技攻關項目(1604a0702031);2016年安徽省教育廳優秀中青年骨干人才國內外訪學重點項目(gxfxZD2016268)

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