響應面法優化方便粉絲紅燒牛肉味調料配方

申慧珊，鄭建梅，吳青蘭，夏天雨，趙建彪，張國權，*

（1.西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西楊凌 712100；2.定西薯寶農科清真食品有限公司，甘肅定西744300）

馬鈴薯是世界上重要的淀粉作物，多年來一直被用作主要的能量來源。馬鈴薯淀粉聚合度高，糊化溫度低、黏度高，糊漿透明度好，生產的方便粉絲透明度高、表面光滑、顏色潔白、復水性好[1]。方便粉絲是指以薯類、豆類、谷類淀粉加工制成絲狀干燥免煮粉絲餅，并配以調味料（包）而成的產品[2]。方便粉絲食用方便、價格低廉、口感細膩，深受消費者喜愛，開發色味俱佳的馬鈴薯方便粉絲符合時代潮流。

鮮濃、飄香和醇厚的調味料是評價粉絲品質好壞的一個主要標志[3]。方便粉絲調味料是指由多種原輔料復合而成與粉絲餅結合使用的調味料[4]。與方便面相比，方便粉絲入味難，沖泡后湯料滋味濃郁而粉絲寡淡無味，因此，必須對方便粉絲調味料配方進行針對性設計[5]。迄今為止，國內外對馬鈴薯方便粉絲調味料的研究尚未報道。本試驗以豆瓣醬、黃豆醬、番茄醬和香辛料等為原料，以感官評分為考察指標，通過單因素試驗和響應面試驗，優化馬鈴薯方便粉絲紅燒牛肉味調味粉包和調味醬包的最佳配方，為方便粉絲調味料的生產提供參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物油、豆瓣醬、黃豆醬、番茄醬、蔥、姜、蒜、食鹽、味精、白砂糖、十三香、五香粉、白胡椒粉、花椒粉、生姜粉、肉桂粉、洋蔥粉、香蔥粉、花椒、八角、料酒：市售；核苷酸二鈉（disodium 5'-ribonucleotide，I+G）：希杰生物科技有限公司；牛油：谷物科學研究實驗室自制；乙基麥芽酚：青島君味軒食品添加劑有限公司；牛肉精膏、牛肉調味粉：寧夏春升源清真生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

TM-EXC 電子天平：南京湯姆斯衡器有限公司；M1-L213B 微波爐：廣東美的廚房電器制造有限公司；C21-RT2134 電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 操作要點

1.3.1.1 粉包

1）粉碎、過篩：食鹽、味精、白砂糖碾碎并過200目篩。

2）混合：將食鹽、味精、白砂糖、I+G、五香粉、白胡椒粉、生姜粉、花椒粉、肉桂粉、洋蔥粉等調味料嚴格按照配方稱取混勻，然后加入牛肉調味粉，混勻。

3）殺菌：微波殺菌，微波輸出功率為700 W，每間隔 40 s 殺菌 20 s，循環 4 次[6]。

4）包裝：將混勻的粉狀物料稱量包裝得成品。

1.3.1.2 醬包

1）煉制牛油：絞碎的牛脂焯水兩遍，去除血污，然后把牛脂、姜塊和蔥節放入燒熱的炒鍋中，用小火熬制，鍋內油變為淺黃色時，牛油出鍋。

2）制備牛骨湯：蒸煮鍋中放入新鮮牛骨和水，大火燒開，去除血沫，然后加入花椒、八角、蔥段、姜片和料酒，改文火蒸煮，2 h 后撈出牛骨，過濾得牛骨湯。

3）醬包的制作：取適量植物油和牛油置于炒鍋中，燒熱后，加入蔥末、蒜末、姜片爆炒，蔥末、蒜末、姜片變黃后揀出棄去；放入適量豆瓣醬、黃豆醬、番茄醬和白砂糖翻炒，邊炒邊加牛骨湯、十三香、五香粉、生姜粉、花椒粉等香辛料，小火炒制5 min，然后撒入食鹽翻炒；將麥芽糊精加入鍋中不斷攪拌，最后加入牛肉精膏、牛肉調味粉和味精繼續攪拌，直至醬體變為膏狀，停止加熱，醬體冷卻后出鍋稱量裝袋[7]。

1.3.2 感官評價標準

每塊粉絲餅用500 mL 熱水沖泡，加6 g 粉包和18 g 醬包，選10 名實驗室人員對粉絲進行盲評，然后將各項評分按不同權重統計為10 分制，評分標準[8]見表1。

表1 感官評價評分標準Table 1 The standard of sensory evaluation

1.4 工藝研究

1.4.1 粉包

1.4.1.1 單因素試驗

在白砂糖4.5%、雞精3%、麥芽糊精0.8%、植脂末0.7%和牛肉調味粉18.5%不變的條件下，以感官評分為考察指標，研究食鹽（40%、42%、46%、48%和50%）、鮮味劑（2.5%、5%、7.5%、10%和12.5%）和香辛料添加量（12.5%、15%、17.5%、20%和22.5%）對調味粉包感官評分的影響。

1.4.1.2 響應面試驗

在單因素試驗基礎上，以食鹽（A）、鮮味劑（B）和香辛料添加量（C）為自變量，以感官評分（Y）為響應值，采用三因素三水平的響應面法優化調味粉包配方，因素水平見表2。

表2 粉包響應面試驗因素水平表Table 2 Factors and levels used in response surface experiments of seasoning powder

1.4.2 醬包

1.4.2.1 單因素試驗設計

在牛骨湯33.0%、植物油6.0%、白砂糖0.6%、味精0.6%、牛肉調味粉1.5%、牛肉精膏3.5%和乙基麥芽酚0.6%不變的條件下，以感官評分為考察指標，研究醬料（25%、27.5%、30%、32.5%、35%）、牛油（7%、10%、13%、16%、19%）、香辛料（0.6%、0.9%、1.2%、1.5 %、1.8 %）和食鹽添加量（5 %、6.5 %、8 %、9.5 %、11%）對調味醬包感官評分的影響。

1.4.2.2 響應面試驗設計

在單因素試驗基礎上，以醬料（A）、香辛料（B）、牛油（C）和食鹽添加量（D）為自變量，以感官評分（Y）為響應值，采用四因素三水平的響應面法優化調味粉包的配方，因素水平見表3。

表3 醬包響應面試驗因素水平表Table 3 Factors and levels used in response surface experiments of seasoning mixture sauce

2 結果與分析

2.1 粉包

2.1.1 單因素試驗結果

食鹽添加量對粉包感官評分的影響見圖1。

圖1 食鹽添加量對粉包感官評分的影響Fig.1 Effect of salt additive amount on sensory scores of seasoning powder

咸味是人們日常飲食中必不可少的一種基本味感，缺之則淡而無味，添之則色味俱佳，咸味適中才能調配出鮮濃、飄香、醇厚的湯料。食鹽是調味料的主體，它不僅產生咸味，還輔助鮮味，使鮮味更濃郁可口。由圖1 可知，隨食鹽添加量的增加，感官評分先增后降。食鹽添加較少，湯料索然無味；添加過量，咸淡失調；當添加48 %食鹽時，湯料咸淡適宜，口感協調，品質上乘。

鮮味劑添加量對粉包感官評分的影響見圖2。

圖2 鮮味劑添加量對粉包感官評分的影響Fig.2 Effect of flavor enhancer additive amount on sensory scores of seasoning powder

本試驗選用的鮮味劑為味精與I+G 的混合物（質量比為96∶4）。味精有肉鮮味，能轉化成人體所需的氨基酸[9]。I+G 與味精混合使用可使食品鮮味提高數倍。由圖2 可知，隨鮮味劑添加量的增加，感官評分先上升后下降。少量添加鮮味劑會使湯料咸味有余而鮮美不足；添加5%的鮮味劑時，湯料口感飽滿，消費者食欲旺盛，感官評分最高；過量添加鮮味劑會使人們感到唇干口燥，喉嚨不適。

香辛料添加量對粉包感官評分的影響見圖3。

圖3 香辛料添加量對粉包感官評分的影響Fig.3 Effect of spice additive amount on sensory scores of seasoning powder

本試驗選用的香辛料為五香粉、白胡椒粉、花椒粉、生姜粉、肉桂粉和洋蔥粉（五香粉∶白胡椒粉∶花椒粉∶生姜粉∶肉桂粉∶洋蔥粉質量比為 2∶2∶1∶1∶1∶1）。香辛料含有酚類、萜類、含硫化合物、生物堿等植物化學物質，賦予植物特殊的辛香氣味[10]。例如，花椒的呈香成分主要是萜類，其中芳樟醇和檸檬烯含量最多，芳樟醇具有鈴蘭花香-木香，檸檬烯具有甜香、柑橘香、檸檬香[11]。由圖3 可知，感官評分隨香辛料添加量的增加呈現先增后降的趨勢。香辛料添加20%時，產品的鮮香味最好。

2.1.2 響應面法試驗結果

2.1.2.1 響應面試驗方案及結果

粉包響應面試驗設計及結果見表4，回歸模型和方差分析見表5。

表4 粉包響應面試驗設計及結果Table 4 Experimental design and results for response surface analysis of seasoning powder

表5 回歸模型和方差分析Table 5 Analysis of variance for the regression model of seasoning powder

續表5 回歸模型和方差分析Continue table 5 Analysis of variance for the regression model of seasoning powder

通過Design-Expert 軟件對表4 數據進行多元回歸擬合，得到感官評分對食鹽（A）、鮮味劑（B）和香辛料添加量（C）的二元多項回歸方程：

由表 5 可知，模型的 F=46.80，P＜0.000 1，證明模型極顯著；失擬項 F=1.67，P=0.309 9＞0.05，表明失擬不顯著，二元多項回歸方程擬合效果優良[12]。在回歸模型中，一次項A 和交互項AB 對感官評分影響達顯著水平（P＜0.05），一次項 B、交互項 AC 和二次項 A2、B2、C2對感官評分影響達極顯著水平（P＜0.01）。由F 值可知，各因素對調味粉包的影響排序為：B＞A＞C，即鮮味劑＞食鹽＞香辛料添加量。回歸模型的決定系數R2=0.983 7，Adj R2=0.962 6，說明各因素對感官評分的解釋度達98.37%，模型擬合優度大；模型的信噪比為20.698，說明模型的擬合度和可信度較高[13]；變異系數越小試驗可信度越高，本試驗變異系數為3.25，說明試驗的準確性較強，可信度較高[14]。

2.1.2.2 響應面交互作用分析

響應面圖反映各個因素與響應值之間的關系以及兩因素間交互作用的類型，等高線圖反映各因素間交互作用的顯著程度。響應曲面坡度陡峭、等高線呈橢圓形或扁平狀表示交互作用顯著，響應曲面坡度平緩、等高線呈圓形表示交互作用不顯著[15]。各因素交互作用對調味粉包感官評分影響的曲面圖見圖4。

圖4 各因素交互作用對調味粉包感官評分影響的曲面圖Fig.4 Response surface plots showing the effects of pairwise interactions of the factors on the sensory evaluation of seasoning powder

由圖4a 可知，食鹽（A）與鮮味劑（B）對感官評分的響應曲面坡度較平緩，等高線接近圓形，說明兩因素間交互作用不顯著，當固定食鹽添加量時，隨著鮮味劑添加量的增加，調味粉包感官評分增大，增大到極值點后又開始緩慢下降；由圖4b 和4c 可知，食鹽（A）與香辛料（C）、鮮味劑（B）和香辛料（C）對應的等高線為橢圓形，且響應曲面比較陡峭，表明這兩組因素間的交互作用顯著。比較圖4b 和4c，說明鮮味劑對調味粉包感官評分的影響大于食鹽，再比較圖4a 和4c，食鹽對調味粉包感官評分的影響大于香辛料，這與方差分析的結果一致[16]。

由回歸模型分析可知，調味粉包的最佳配方為：食鹽47.91%、鮮味劑4.32%和香辛料添加量19.96%，感官評分為9.47 分。為方便實際應用，確定配方為食鹽48.0%、鮮味劑4.5%和香辛料添加量20.0%。

2.2 醬包

2.2.1 單因素試驗結果

醬料添加量對醬包感官評分的影響見圖5。

圖5 醬料添加量對醬包感官評分的影響Fig.5 Effect of sauce additive amount on sensory scores of seasoning mixture sauce

本試驗選用的醬料為鄲縣豆瓣醬、海天黃豆醬和番茄醬（豆瓣醬∶黃豆醬∶番茄醬質量比為2∶2∶1）。由圖5 可知，當醬料添加量逐漸增加時，感官評分先增加后降低，當添加量為32.5%時，感官評分達到最大值，這可能是由于豆瓣醬主要呈辣味和咸味，黃豆醬主要呈咸味，番茄醬主要呈酸味和甜味，當調配比例合理，添加量適宜，產品五味俱全、其味無窮。

牛油添加量對醬包感官評分的影響見圖6。

圖6 牛油添加量對醬包感官評分的影響Fig.6 Effect of tallow additive amount on sensory scores of seasoning mixture sauce

牛油熱氧化產生醛類、酸類、醇類等揮發性成分[17]，這些揮發性成分影響牛肉香氣和味感的形成。由圖6可知，感官評分隨牛油添加量的增加先增后降。當牛油添加量為13%時，醬包品質優良，牛肉香氣馥郁，深受消費者喜愛。

香辛料添加量對醬包感官評分的影響見圖7。

圖7 香辛料添加量對醬包感官評分的影響Fig.7 Effect of spice additive amount on sensory scores of seasoning mixture sauce

本試驗選用的香辛料為十三香、五香粉、花椒粉、生姜粉、香蔥粉和洋蔥粉（十三香∶五香粉∶花椒粉∶生姜粉∶香蔥粉∶洋蔥粉質量比為 2∶2∶1∶1∶1∶1）。十三香增添辛香味，五香粉增添香味，花椒粉增添麻味，生姜粉和洋蔥粉增添辛辣味。由圖7 可知，感官評分隨香辛料添加量的增加先增后降，當添加1.2%香辛料時，產品芳香四溢，食用時感官愉悅性最佳。

食鹽添加量對醬包感官評分的影響見圖8。

圖8 食鹽添加量對醬包感官評分的影響Fig.8 Effect of salt additive amount on sensory scores of seasoning mixture sauce

咸味的高低直接影響食品的口感。由圖8 可知，感官評分隨食鹽添加量逐漸增加先升后降。食鹽添加過量，調味料咸味太重，嚴重降低人們的食欲，而且有損人們的身體健康，而當添加6.5%食鹽時，產品口感飽滿，鮮美芳香。

2.2.2 響應曲面法試驗結果

2.2.2.1 響應面試驗方案及結果

醬包響應面試驗設計及結果見表6。

表6 醬包響應面試驗設計及結果Table 6 Experimental design and results for response surface analysis of seasoning mixture sauce

續表6 醬包響應面試驗設計及結果Continue table 6 Experimental design and results for response surface analysis of seasoning mixture sauce

表7 回歸模型的方差分析Table 7 Analysis of variance for the regression model of seasoning mixture sauce

通過Design-Expert 軟件對表6 統計進行多元回歸擬合，得到感官評分對醬料（A）、牛油（B）、香辛料（C）和食鹽添加量（D）的二元多項回歸方程：

由表 7 可知，模型的 F=25.82，P＜0.000 1，二次模型極顯著；失擬項F=3.17，P=0.138 9＞0.05，失擬不顯著，說明回歸方程與實際情況擬合程度較好，試驗誤差小。回歸方程中各項系數絕對值的大小直接反映各因素對響應值的影響程度，系數的正負反映了影響的方向[18]，從表7 可知，一次項C 對感官評分的線性效應顯著（P＜0.05），A 和D 對感官評分的線性效應極顯著（P＜0.01），B 對感官評分的線性效應不顯著；二次項中，A2、B2、C2影響均極顯著，D2影響不顯著；交互相影響均不顯著。由F 值可知，各因素對調味醬包的影響排序為：D＞A＞C＞B，即食鹽＞醬料＞香辛料＞牛油添加量。回歸模型的決定系數R2=0.962 7，Adj R2=0.925 4，說明該模型能較好地反映各因素與調味料感官評分之間的關系；模型的信噪比為15.194，說明模型的擬合度和可信度較高；變異系數為4.68，說明試驗的準確性較強，可信度較高。

2.2.2.2 響應面交互作用分析

各因素交互作用對調味醬包感官評分影響的曲面圖見圖9。

圖9 各因素交互作用對調味醬包感官評分影響的曲面圖Fig.9 Response surface plots showing the effects of pairwise interactions of the factors on the sensory evaluation of seasoning mixture sauce

由圖9 可知，牛油（B）與香辛料（C）對感官評分的的響應曲面坡度陡峭，等高線為橢圓形，表明這兩組因素間的交互作用顯著，隨著牛油和香辛料添加量的增加，調味醬包的感官評分上升，但當牛油和香辛料添加量增加到一定值后，調味醬包的感官評分反而開始降低；醬料（A）與牛油（B）、醬料（A）與香辛料（C）對應的等高線接近圓形，說明兩因素間交互作用不顯著；醬料（A）和食鹽（D）、牛油（B）和食鹽（D）、香辛料（C）和食鹽（D）對感官評分的響應曲面圖坡度相對平緩，等高線排列稀疏，表明醬料和食鹽、牛油和食鹽、香辛料和食鹽對感官評分的交互影響相對較弱。

由回歸模型分析可知，調味醬包的最佳配方為：醬料32.65%、牛油為14.14%、香辛料1.27%和食鹽添加量6.63%，感官評分為9.84 分。為方便實際應用，確定配方為醬料為32.5%、牛油為14.0%、香辛料為1.2%和食鹽添加量為6.5%。

3 結論

以感官評分為考察指標，在單因素試驗的基礎上，通過響應面試驗優化馬鈴薯方便粉絲紅燒牛肉味調味料的配方，得出馬鈴薯方便粉絲紅燒牛肉味調味粉包的配方為白砂糖4.5%、雞精3%、麥芽糊精0.8%、植脂末0.7%、牛肉調味粉18.5%、食鹽48.0%、鮮味劑4.5%、香辛料20.0%，各因素對粉包感官評分的影響程度依次為鮮味劑＞食鹽＞香辛料添加量；調味醬包的配方為牛骨湯33.0%、植物油6.0%、白砂糖0.6%、味精0.6%、牛肉調味粉1.5%、牛肉精膏3.5%、乙基麥芽酚0.6%、醬料32.5%、牛油14.0%、香辛料1.2%和食鹽添加量6.5%，各因素對醬包感官評分的影響程度依次為食鹽＞醬料＞香辛料＞牛油添加量。