二次正交旋轉組合設計優化紅燒肉醬汁加工工藝

石奇磊，任紅濤，余秋穎，崔晨旭，張濤，王娜*

(1.河南農業大學 食品科學技術學院，鄭州 450002；2.鄭州市營養與健康食品重點實驗室，鄭州 450002)

紅燒肉是我國經典傳統肉類菜肴，其由于文化底蘊深厚、制作工藝考究和風味獨特而深受人們喜愛[1]。“醬”是起源于中國的一類調味品，最初出現的醬是以肉類為原料制成的，隨著農業的發展，出現了植物性醬類。風味醬是我國傳統的調味醬，各種風味醬由于原料和做法不同，色、香、味均有明顯的差異[2-4]，其中紅燒肉醬汁是深受人們喜愛的一種風味醬，并且隨著人們生活水平的提高，對紅燒肉醬汁品質的要求越來越高。因此，本實驗以豬后腿肉為主要原料，以老抽、白糖、米醋、八角、桂皮、姜、蔥、味精、茴香等為調味料，研究紅燒肉醬汁中各個變量的最佳值，以滿足人們的需要。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

精致豬后腿肉(一級肉)、食用植物油、海天老抽王、老才臣料酒王、9o米醋、白糖、八角、桂皮、蔥、姜、味精、鹽等:均購自于鄭州市金水區豐產路丹尼斯超市。

1.2 實驗儀器與設備

JA6102型電子天平、FA2004A型電子天平 上海精天電子儀器廠；MJ-250PP019型美的榨汁攪拌機 廣東美的生活電器制造有限公司；BCD-277(KK28F76TI)型冰箱 博西華家用電器有限公司；PEN3電子鼻 德國AIRSENSE公司。

1.3 工藝流程與操作要點

1.3.1 配方與基本工藝流程

紅燒肉醬汁配方見表1。

表1 紅燒肉醬汁配方Table 1 The formula of braised pork sauce g

豬后腿肉→清洗→絞碎→油炸→放入八角、桂皮、蔥、姜、味精、鹽→加老抽、米醋、料酒、白糖進行著色→大火燒開→小火熬干→破碎→裝袋。

1.3.2 操作要點

首先挑選精致豬后腿肉，清洗，靜置；然后將挑選的肉放入絞肉杯中絞碎，成碎塊狀；將準備好的大豆油放入平底鍋中加熱，然后將備好的肉放在鍋內油炸約20 s，炸制有肉香味、顏色變色且無血色即可；隨后將八角、桂皮、姜、鹽、味精、蔥等配料放入鍋中，攪拌均勻；再加入老抽、料酒、米醋、白糖進行著色，然后加入準備好的熱水，大火燒開約30 min，再改用小火加熱約1 h，熬成濃稠狀且無糊狀，然后破碎、裝袋。

1.4 實驗設計

1.4.1 單因素實驗

在預實驗研究的基礎上，對影響紅燒肉醬汁風味因素突出的原輔料姜、桂皮、八角、料酒、白糖進行單因素實驗[5,6]，變化量見表2。

表2 5個因素的變化量Table 2 The changes of five factors g

1.4.2 二次正交旋轉組合設計

由預實驗可知，對紅燒肉風味影響較大的因素有姜、桂皮、八角、料酒、白糖。以姜(X1)、桂皮(X2)、八角(X3)、料酒(X4)、白糖(X5)為考察因素，進行二次正交旋轉組合設計[7]，見表3。

表3 二次正交旋轉組合實驗因素水平表Table 3 The factors and levels of quadratic orthogonal rotation combination test g

1.5 感官評定

1.5.1 感官評定的方法

選定10名食品感官評價人員，對照感官評價表進行評測[8]，評價標準見表4。

表4 紅燒肉醬汁感官評價標準Table 4 Sensory evaluation standard of braised pork sauce

1.5.2 電子鼻測定

實驗選用PEN3型便攜式電子鼻，包含10個金屬氧化物傳感器陣列，其敏感性和選擇性達106～109級，性能描述見表5。

表5 PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能描述Table 5 Performance description of PEN3 portable electronic nose sensors

根據氣味標識并利用化學計量學軟件對不同氣味進行快速鑒別，對每個樣品進行數據計算和識別，可得到樣品的氣味指紋圖和氣味標記[9,10]。

電子鼻測定風味步驟：連接好電子鼻，打開電源預熱30 min，取醬汁樣品5 g，放入50 mL錐形瓶中，瓶口用3層保鮮膜密封，并用橡膠皮筋固定，45 ℃水浴保溫5 min測定，每個樣品制備重復3次，設定傳感器清洗時間為120 s，測定時間為60 s。

1.6 數據處理

實驗數據采用Microsoft Office Excel 2013和DPS數學統計分析軟件和WinMuster軟件中的主要成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)進行分析[11]。

2 結果與分析

2.1 單因素感官評價分析

2.1.1 姜對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖1可知，姜有穿透性辛辣氣味和溫和的芳香，姜用量較少時無法達到除腥祛味的目的，過量時產生辛辣味而影響感官，所以姜的添加量為0.3 g時最佳，感官評分最高。

圖1 姜對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.1 The effect of ginger on the flavor of braised pork sauce

2.1.2 桂皮對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖2可知，桂皮香氣馥郁，可使肉類菜肴去腥解膩，令人食欲大增。桂皮用量過多會掩蓋住其他香辛料風味，過少會影響紅燒肉醬汁的品質，所以桂皮的添加量為0.8 g最佳，感官評分最高。

圖2 桂皮對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.2 The effect of cinnamon on the flavor of braised pork sauce

2.1.3 八角對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖3可知，八角可除腥膻等異味，使肉味更加醇香，增進食欲。添加量較少時影響紅燒肉醬汁的醇香風味，過量時會掩蓋其他香辛料風味，所以八角的添加量為0.3 g時最佳，感官評分最高。

圖3 八角對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.3 The effect of star anise on the flavor of braised pork sauce

2.1.4 料酒對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖4可知，料酒的主要功能在于去腥增鮮，加入過多時會因料酒味太重而影響醬汁本身的滋味，添加過少時無法發揮去腥增鮮的目的，所以料酒的用量為15 g時最佳，感官評分最高。

圖4 料酒對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.4 The effect of cooking wine on the flavor of braised pork sauce

2.1.5 白糖對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖5可知，白糖能改善醬汁色澤，提升鮮味。白糖添加過多會導致醬汁偏甜而影響口感，添加量過少時不能提鮮和改善色澤，所以白糖的添加量為20 g時最佳，感官評分最高。

圖5 白糖對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.5 The effect of sugar on the flavor of braised pork sauce

2.2 二次正交旋轉組合實驗結果與分析

將表6中數據通過計算機軟件DPS 7.05進行分析，建立數學回歸模型，得到二次多項式逐步回歸方程：Y=55.66667+1.08333X1+0.91667X2+1.25000X3+0.33333X4+0.66667X5-0.68750X12+0.43750X22+0.31250X32-0.18750X52+1.12500X1X2+0.62500X1X5+0.37500X2X3+0.75000X2X5+0.37500X3X4+1.37500X3X5+1.25000X4X5。

表6 二次正交旋轉組合設計方案與結果Table 6 Quadratic orthogonal rotation combination design scheme and the results

續 表

方差分析結果顯示：二次多項式逐步回歸線性方程相關系數R=0.8154，體現出二次多項式逐步回歸方程與全部實驗值在整體上的符合程度較高。顯著水平P=0.0384<0.05，所以回歸方程顯著，即實驗數據與所采用的二次數學模型基本符合。

每個因素的t值可以反映出各個因素對實驗指標的重要性，t值越大，表明對實驗指標的影響越大[12]。由表7可知，八角對紅燒肉醬汁風味影響極顯著，姜的影響顯著，桂皮、白糖、料酒的影響不顯著。各因素間的交互作用中，八角和白糖對紅燒肉醬汁風味的影響顯著且呈正相關。5個因素的影響大小順序為八角>姜>桂皮>白糖>料酒。

表7 偏回歸系數顯著性檢測結果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

表7 偏回歸系數顯著性檢測結果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

根據回歸方程換算各個因素組合得出理論指標Fmax=87.1663。二次正交旋轉組合實驗得出的最佳配方(以肉重100 g計)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%，按照組合方案做3次驗證，可知實測感官評分為85.1254，與理論值(87.1663)相接近，相對誤差為2.3%，驗證了數學回歸模型的適合性[13]。

2.3 電子鼻測定

2.3.1 主成分分析

由圖6可知，第一主成分和第二主成分的總貢獻率為89.69%，可較好地反映不同因素添加量的樣品信息[14]。圖6中每個橢圓代表同一處理方式下紅燒肉醬汁的數據采集點，且同一樣品的數據點聚集程度均較高，說明穩定性和重復性較好。從主成分PC1(貢獻率21.23%)和PC2(貢獻率68.46%)兩個主軸上看，呈較好的單項趨勢，從第一組定量組的位置來看，只有第9，14，16等個別組離得較遠，說明差異比較大，滋味香氣、色澤差異大，其余均和第一組很接近，說明差異不大，風味很好。

圖6 紅燒肉醬汁電子鼻PCA分析圖Fig.6 PCA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

2.3.2 線性判別法分析

由圖7可知，兩個判別式的總貢獻率為60.74%，判別式LD1和LD2的貢獻率分別為33.15%和27.59%，整體聚集程度集中。第1，2，3，4，17，18，19組通過判別式LD2分布較集中，其余組通過橫縱坐標相互交替區分LD1和LD2，最佳變量與主成分分析相一致，并且無重要信息遺漏，可認定分析的有效性[15]。

圖7 紅燒肉醬汁電子鼻LDA分析圖Fig.7 LDA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

3 結論

通過二次正交旋轉組合實驗和電子鼻分析，對紅燒肉醬汁工藝進行優化，確定最佳工藝配方為(以肉重100 g計)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%。其中姜對紅燒肉醬汁風味的影響顯著，八角對紅燒肉醬汁風味的影響極顯著。交互項八角和白糖對紅燒肉醬汁的風味影響顯著且呈正相關。本文可為企業規模化生產紅燒肉醬汁提供依據和參考信息。