響應(yīng)面法優(yōu)化雞肉復(fù)合調(diào)味料的制作工藝

于亞輝，陳沁雯，李曉婷，方婷

(福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，福州 350002)

與傳統(tǒng)的調(diào)味品不同，復(fù)合調(diào)味料是將不同調(diào)味品通過(guò)科學(xué)技術(shù)等調(diào)配和加工手段，生產(chǎn)出具有不同風(fēng)味的調(diào)味品，其具有便利性、天然性、營(yíng)養(yǎng)多樣性、風(fēng)味多樣性等特點(diǎn)，可以有助于縮短烹飪時(shí)間，并提高產(chǎn)品的色、香、味[1-3]。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高、生活節(jié)奏的加快以及快餐行業(yè)的興起，復(fù)合調(diào)味料行業(yè)發(fā)展迅速，深受大眾喜愛(ài)，且已經(jīng)在調(diào)味品行業(yè)占據(jù)重要地位[4,5]。根據(jù)中國(guó)調(diào)味品協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2017年復(fù)合調(diào)味料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量為49.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)14.9%，在調(diào)味品行業(yè)的17大分支產(chǎn)業(yè)中，復(fù)合調(diào)味料產(chǎn)業(yè)的同比增長(zhǎng)率僅次于蠔油，位居第二位，其發(fā)展在調(diào)味品行業(yè)中也逐漸成為一種必然趨勢(shì)。

本文在前人的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合復(fù)合調(diào)味料的發(fā)展趨勢(shì)，以直觀的感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，首先通過(guò)單因素試驗(yàn)考察了雞肉風(fēng)味基料添加量、鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉為1∶1)、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)、制備溫度、制備時(shí)間對(duì)復(fù)合調(diào)味料感官評(píng)價(jià)的影響；之后利用Plackett-Burman設(shè)計(jì)篩選出對(duì)其影響較為顯著的因素，并進(jìn)行最陡爬坡試驗(yàn)確定響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)中心點(diǎn)[6]；最后以感官評(píng)價(jià)為評(píng)分依據(jù)，探討復(fù)合調(diào)味料的制作工藝，為制備品質(zhì)較佳的復(fù)合調(diào)味料提供了技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

雞肉風(fēng)味基料、洋蔥漿、胡蘿卜漿、香菇粉、花生粉：自制[7]；味精：梅花味精；I+G：味之素有限公司；生姜粉、大蒜粉：味好美公司；蛋黃粉：上海源葉生物科技有限公司；大豆分離蛋白(蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)>90%)：安陽(yáng)齊天生物技術(shù)有限公司；食鹽：福建鹽業(yè)公司；蔗糖：永輝超市散裝蔗糖。

AX523ZH奧豪斯精密電子天平；雷磁 PHS-3C 型 pH 計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JYL-Y99高速破壁調(diào)理機(jī) 九陽(yáng)電器。

1.2 方法

1.2.1 雞肉復(fù)合調(diào)味料制備工藝流程

基礎(chǔ)配方及制備條件：雞肉風(fēng)味基料60 g、鮮味劑2 g(味精∶I+G為20∶1)、香辛料2 g(生姜粉∶大蒜粉為1∶1)、洋蔥漿3 g、胡蘿卜漿3 g、蛋黃粉3 g、大豆分離蛋白5 g、香菇粉3.5 g、酵母提取物4.5 g、花生粉2.5 g、鹽與糖(鹽∶糖為2.5∶1)8 g，在85 ℃溫度下制備時(shí)間為40 min。

1.2.2 雞肉復(fù)合調(diào)味料的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)感官評(píng)價(jià)人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)方面的培訓(xùn)，并進(jìn)行培訓(xùn)考核，合格后從中篩選出10名感官評(píng)價(jià)人員(5男5女，年齡18～30歲)，之后按照感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)樣品交叉重復(fù)2～3次，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，滿分10分，最后取10名評(píng)價(jià)人員的平均分?jǐn)?shù)為最終結(jié)果。

表1 雞肉復(fù)合調(diào)味料評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The evaluation standards of chicken compound seasoning

1.2.3 單因素試驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)考察雞肉風(fēng)味基料添加量、鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉為1∶1)、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)、制備溫度、制備時(shí)間對(duì)復(fù)合調(diào)味料感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定單因素的最佳條件，基本酶解條件見(jiàn)1.2.1，單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)表見(jiàn)表2。

表2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 2 Single factor test design table

1.2.4 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

根據(jù)單因素考察結(jié)果，應(yīng)用Plackett-Burman設(shè)計(jì)篩選試驗(yàn)，以雞肉風(fēng)味基料添加量、鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉為1∶1)、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)、制備溫度、制備時(shí)間為自變量，以感官評(píng)價(jià)值為響應(yīng)值，篩選出對(duì)雞肉復(fù)合調(diào)味料品質(zhì)影響較為顯著的因素。

1.2.5 最陡爬坡試驗(yàn)

為了建立有效的響應(yīng)面擬合方程，結(jié)合Plackett-Burman設(shè)計(jì)篩選試驗(yàn)中的因素水平及效應(yīng)評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)最陡爬坡試驗(yàn)。

1.2.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合Plackett-Burman設(shè)計(jì)篩選試驗(yàn)與最陡爬坡試驗(yàn)篩選出的關(guān)鍵因子和確定的中心點(diǎn)，采用Box-Behnken法進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，優(yōu)化雞肉復(fù)合調(diào)味料的制作工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖1 單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Single factor experimental results

由圖1可知，隨著雞肉風(fēng)味基料添加量的增加，復(fù)合調(diào)味料的感官評(píng)分呈先遞增后遞減的趨勢(shì)，添加量從40～55 g其增加速度較快，從55～65 g其增加速度較慢，并達(dá)到最高分，從65～75 g開(kāi)始遞減可能原因是風(fēng)味基料的加入增加了復(fù)合調(diào)味料的風(fēng)味及滋味，但隨著添加量的繼續(xù)增加，對(duì)其他配料的風(fēng)味及滋味產(chǎn)生了拮抗作用，影響了整體風(fēng)味及滋味。鮮味劑添加量為2 g時(shí)感官評(píng)分最高，試驗(yàn)采用味精和I+G復(fù)配的鮮味劑，其中味精為“咸鮮味”，進(jìn)入口腔接觸味蕾隨著唾液擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，鮮味較為單一，從一平面刺激味蕾，留鮮不長(zhǎng)久；而I+G單獨(dú)使用效果較小，與味精復(fù)配時(shí)則可以直接刺激舌根與喉嚨部位，比單獨(dú)使用味精效果更好，留鮮時(shí)間較長(zhǎng)，并采用味精∶I+G為20∶1的比例進(jìn)行試驗(yàn)，其用量較多時(shí)容易產(chǎn)生厭食感，使人口干舌燥，并損傷味蕾，故搭配酵母提取物使用[8]，減少用量使鮮味持久，增加立體感、協(xié)調(diào)感。香辛料的添加增加了整體獨(dú)特風(fēng)味、滋味，選擇生姜粉與大蒜粉作為香辛料配料，口感較為柔和，加入量小即可產(chǎn)生獨(dú)特風(fēng)味、滋味；加入量多，感官評(píng)分降低，其辛辣味增加，滋味較為突兀，不利于整體協(xié)調(diào)性。鹽與糖配比為2.5∶1，隨著添加量的增加，整體風(fēng)味和滋味增加，在風(fēng)味基料的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)生美拉德反應(yīng)，對(duì)復(fù)合調(diào)味料的風(fēng)味、色澤和滋味產(chǎn)生影響，但隨著添加量的繼續(xù)增加，感官評(píng)分降低，因?yàn)轱L(fēng)味基料本身帶有一定的鹽與糖，繼續(xù)加鹽、加糖則色澤加深，產(chǎn)生焦糊味，咸味增加，不利于產(chǎn)品的風(fēng)味與滋味。隨著溫度的增加，復(fù)合調(diào)味料的感官評(píng)價(jià)呈先遞增后遞減的趨勢(shì)，在95 ℃時(shí)達(dá)到最高，在一定溫度下物料間的混合度增加，進(jìn)行一定的相互作用及美拉德反應(yīng)，風(fēng)味溢出，整體趨于均一性，溫度繼續(xù)增加則可能產(chǎn)生焦糊味和不適感。隨著時(shí)間的增加，復(fù)合調(diào)味料整體更加均勻、柔和，感官評(píng)分較高，50 min時(shí)達(dá)到最高，時(shí)間繼續(xù)增加，復(fù)合調(diào)味料色澤增加，風(fēng)味更加復(fù)雜，出現(xiàn)焦糊味，產(chǎn)生不適感，評(píng)分降低。

2.2 Plackett-Burman篩選試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)篩選試驗(yàn)，對(duì)影響雞肉復(fù)合調(diào)味料的6個(gè)因素進(jìn)行考察，以1及-1分別代表自變量的高、低兩個(gè)水平，每組進(jìn)行3次交叉評(píng)價(jià)并取平均值，以感官評(píng)分(Y)為響應(yīng)值。Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平見(jiàn)表3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 Plackett-Burman設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)和水平Table 3 Factors and levels of Plackett-Burman design test

表4 Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 Plackett-Burman design arrangement and experimental results

表5 Plackett-Burman試驗(yàn)顯著性因子選擇模型方差分析表Table 5 Plackett-Burman design ANOVA for selected factorial model

續(xù) 表

注：“*”表示P<0.05，顯著；“**”表示P<0.01，極顯著。

由表5可知，該模型以及A，C，E即雞肉風(fēng)味基料、香辛料和制備溫度對(duì)復(fù)合調(diào)味料感官品質(zhì)的影響極為顯著，而因素B，D即鮮味劑與時(shí)間的影響不顯著，其中除制備時(shí)間表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)外，其余均表現(xiàn)為正效應(yīng)。最終選擇雞肉風(fēng)味基料、香辛料和制備溫度進(jìn)行最陡爬坡試驗(yàn)。同時(shí)各參數(shù)對(duì)復(fù)合調(diào)味料感官評(píng)價(jià)的影響可用以下方程來(lái)表示：Y=7.8+0.48A+0.017B+0.2C-0.033D+0.3E+0.1F。方程的系數(shù)R2=0.9825，表明該回歸方程擬合良好。

2.3 最陡爬坡試驗(yàn)

結(jié)合單因素試驗(yàn)及綜合考慮設(shè)定不顯著因素的水平，設(shè)定鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)2 g、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)10 g、制備時(shí)間50 min，以3個(gè)極其顯著因素A，C，E即雞肉風(fēng)味基料、香辛料和制備溫度為自變量，各因素步長(zhǎng)、方向以及最陡爬坡試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。以感官評(píng)分(Y)為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)。

表6 最陡爬坡試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 6 Design and results of the steepest ascent experiment

2.4 響應(yīng)面分析

結(jié)合最陡爬坡試驗(yàn)設(shè)置中心點(diǎn)，并確定3個(gè)關(guān)鍵因素的最適范圍，之后按照表7設(shè)置試驗(yàn)因素及水平。根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，以雞肉風(fēng)味基料(A)、香辛料(B)、溫度(C)為自變量，以1，0，-1為高、中、低水平設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，并對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，以感官評(píng)分為響應(yīng)值(R1)。

表7 Box-Behnken試驗(yàn)因素與水平Table 7 Factors and levels of Box-Behnken design experiment

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表8，并利用Design-Expert 8.06對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析得到回歸方程：R1=8.72+0.16A+0.29B+0.3C+0.1AB-0.17AC-0.22BC-0.88A2-0.442B2-0.41C2。方程的系數(shù)R2=0.9856，表明該回歸方程擬合良好。

表8 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 8 Box-Behnken design arrangement and experimental results

方差分析見(jiàn)表9，結(jié)果顯示：方程模型極顯著(P<0.0001)，失擬項(xiàng)不顯著(P=0.8479，>0.05)，說(shuō)明模型對(duì)試驗(yàn)擬合程度良好，模型較為穩(wěn)定。決定系數(shù)為0.9671，>0.9，信噪比為20.524，>4，說(shuō)明其能夠較好地解釋試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變異性，且僅有小于4%的的變量不能由該模型解釋?zhuān)Ｐ偷臄M合度和可信度也較好，預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值具有較高的相關(guān)度，可以很好預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果[9]。回歸方程模型大部分項(xiàng)差異P<0.05，顯著，一次項(xiàng)系數(shù)估計(jì)值分別為0.16，0.29，0.3，故影響因素的主次順序?yàn)橹苽鋾r(shí)間>香辛料>雞肉風(fēng)味基料添加量。

表9 響應(yīng)面回歸模型方差分析表Table 9 ANOVA for response surface regression model

分析響應(yīng)面結(jié)果，根據(jù)回歸方程繪制的響應(yīng)面圖見(jiàn)圖2。并預(yù)測(cè)得到A，B，C的最適值為70.40 g、4.27 g、96.38 ℃，在此條件下其感官評(píng)分Y的理論最大值為8.806分。為了使通過(guò)響應(yīng)曲面法分析得到的最優(yōu)值變得更加可靠，使用SAS軟件進(jìn)行嶺脊分析[10]，重新得到A，B，C的最適值為70.3988 g、4.2684 g、96.3758 ℃，得到的綜合評(píng)分Y的理論最大值為8.8063分，結(jié)果與響應(yīng)面法得到的最適值及感官評(píng)分的理論最大值基本一致，因此響應(yīng)面法得到的最適值具有一定的可靠性。

圖2 雞肉風(fēng)味基料、香辛料和時(shí)間交互作用對(duì)雞肉 復(fù)合調(diào)味料感官評(píng)價(jià)影響的響應(yīng)面圖Fig.2 Response surface diagrams of the interaction effect of chicken flavor base, spices and time on sensory evaluation of chicken compound seasoning

2.5 模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證響應(yīng)面分析的可靠性，故在優(yōu)化后的條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，設(shè)定雞肉風(fēng)味基料、香辛料、溫度分別為7.04 g、4.27 g、96.4 ℃，其他條件為鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)2 g、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)10 g、制備時(shí)間50 min，并結(jié)合基礎(chǔ)配方進(jìn)行樣品制備，對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，重復(fù)3次取平均值。最后得到樣品的感官評(píng)分為8.7分，與模型預(yù)測(cè)值相差1.2%，故預(yù)測(cè)條件是可靠的。

3 結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)物質(zhì)的要求提升，傳統(tǒng)的調(diào)味品已不能滿足人們?nèi)找娑鄻拥氖澄镄枨螅@給復(fù)合調(diào)味料帶來(lái)了發(fā)展空間，故復(fù)合調(diào)味料行業(yè)在近幾年的發(fā)展也極為迅速，在未來(lái)如何體現(xiàn)復(fù)合調(diào)味料的多樣化、營(yíng)養(yǎng)健康化、天然化、便利化，并為大眾提供更多的優(yōu)質(zhì)服務(wù)是面臨的基本問(wèn)題。

為了探索復(fù)合調(diào)味料的制作工藝，對(duì)其影響因素進(jìn)行探討。本文采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)法從6個(gè)考察因素中篩選出最為重要的3個(gè)因素：雞肉風(fēng)味基料、香辛料、溫度，然后利用最陡爬坡法逼近最大響應(yīng)區(qū)域，并利用Box-Behnken設(shè)計(jì)得出最適條件：雞肉風(fēng)味基料70.40 g、香辛料4.27 g、溫度96.4 ℃，參照單因素試驗(yàn)確定其他條件為鮮味劑(味精∶I+G為20∶1)2 g、鹽與糖的添加量(鹽∶糖為2.5∶1)10 g、制備時(shí)間50 min。在最佳制備工藝條件下，感官評(píng)分為8.7分，與理論預(yù)測(cè)值8.806分接近，說(shuō)明響應(yīng)面法優(yōu)化雞肉復(fù)合調(diào)味料條件是可靠的，具有一定的實(shí)際意義，可以為復(fù)合調(diào)味料的生產(chǎn)實(shí)踐研究提供一定的技術(shù)參考。