響應面法優化五香即食芋頭的工藝

張莉，盧嘉迪，姜新杰，呂譯，苗越，孫茹清

(青島農業大學 海都學院，山東 萊陽 265200)

芋頭(Colocasiaesculenta(L). Schott)為天南星科芋屬植物[1]，在我國分布廣泛。芋頭含有豐富的淀粉、膳食纖維、多種維生素及礦物質，細軟香糯[2-3]，可做主食亦可做蔬菜，營養價值極高[4]。萊陽孤芋是山東省萊陽市的特色產品，屬多籽芋、毛芋，在當地種植歷史悠久[5-7]，質地細膩，品質極佳，卻鮮為外人所知。目前萊陽孤芋在當地主要是作為菜品制作的原材料，還尚未進行進一步的食品開發[8-9]，另外，市場上即食芋頭產品的研發還是一個空白。本研究選用優質的萊陽孤芋為原料，經清洗去皮、護色、漂洗、調味、浸味、蒸制、真空包裝、滅菌制成五香即食芋頭，健康便捷，既可以促進萊陽孤芋的深加工，提高其經濟附加值，又可以增加即食產品的種類，為生產應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

萊陽孤芋：市售；白砂糖：南京甘汁園糖業有限公司；檸檬酸(食品級)：濰坊英軒實業有限公司；亞硫酸氫鈉(食品級)：江西湘虹食品添加劑有限公司；食鹽、花椒、八角、蔥、姜、桂皮、草果、月桂葉等：市售。

1.2 儀器與設備

JA50002電子天平 上海精密儀器有限公司；HLP-15脫皮機 安徽華菱西廚裝備有限公司；WBL2521H攪拌機 美的集團；5122RW蒸箱 格蘭仕集團；DZ-400/2L真空包裝機 諸城巨康食品機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 基礎配方

八角1.0%、蔥1.0%、姜0.5%、桂皮0.5%、草果0.5%、月桂葉0.5%、白砂糖1.0%。

1.3.2 工藝流程

芋頭→清洗、去皮→護色→漂洗→調味→浸味→蒸制→冷卻→真空包裝→滅菌→冷卻→成品。

1.3.3 操作要點

原料處理：選取新鮮無腐爛的萊陽孤芋，將其清洗去皮后，放入提前配制好的0.1%檸檬酸和0.1%亞硫酸氫鈉混合溶液中進行護色[10-11]，護色時間為0.5 h。

漂洗：用清水反復清洗處理后的原料[12-13]，要求沒有護色液殘留。

調味：將各種所需調味料根據比例加水煮制0.5 h進行調味[14-15]，得到料汁。

浸味：將處理好的萊陽孤芋放入料汁中浸味一定時間[16]，使之入味均勻。

蒸制：將腌制好的萊陽孤芋放入蒸箱中，在一定的蒸制溫度下蒸制成熟。

冷卻：將蒸制好的芋頭冷卻至室溫。

真空包裝及滅菌：將制作好的芋頭裝入鋁箔真空包裝袋中進行抽真空包裝，封口完畢后進行高溫高壓滅菌，115 ℃、20 min，冷卻后得到成品。

1.3.4 單因素試驗設計

1.3.4.1 浸味時間對五香即食芋頭感官品質的影響

在食鹽添加量1.5%、花椒添加量1.5%、蒸制溫度100 ℃、蒸制時間90 min的條件下，將處理好的芋頭在不同時間下進行浸味，時間為6，12，18，24，30 h，通過感官評分確定最佳浸味時間。

1.3.4.2 蒸制時間對五香即食芋頭感官品質的影響

在食鹽添加量1.5%、花椒添加量1.5%、浸味時間12 h、蒸制溫度100 ℃的條件下，將處理好的芋頭在不同時間下進行蒸制，時間為70，80，90，100，110 min，通過感官評分確定最佳蒸制時間。

1.3.4.3 蒸制溫度對五香即食芋頭感官品質的影響

在食鹽添加量1.5%、花椒添加量1.5%、浸味時間12 h、蒸制時間90 min的條件下，將處理好的芋頭在不同溫度下進行蒸制，溫度分別為80，85，90，95，100 ℃，通過感官評分確定最佳蒸制溫度。

1.3.4.4 食鹽添加量對五香即食芋頭感官品質的影響

在花椒添加量1.5%、浸味時間12 h、蒸制溫度100 ℃、蒸制時間90 min的條件下，根據基礎配方和工藝流程，食鹽添加量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，通過感官評分確定最佳食鹽添加量。

1.3.4.5 花椒添加量對五香即食芋頭感官品質的影響

在食鹽添加量1.5%、浸味時間12 h、蒸制溫度100 ℃、蒸制時間90 min的條件下，根據基礎配方和工藝流程，花椒添加量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，通過感官評分確定最佳花椒添加量。

1.3.5 響應面試驗設計

確定浸味時間(A)、蒸制時間(B)、花椒添加量(C)為響應因素，設計三因素三水平響應面試驗，五香即食芋頭響應面試驗設計見表1。

表1 響應面設計因素水平表

1.3.6 感官評價標準

選擇10名專業人員組成感官評定小組[17]，對五香即食芋頭的色澤(20分)、組織狀態(30分)、氣味(20分)、滋味(30分)4個方面進行感官評定，感官品質評分標準見表2。

表2 五香味即食芋頭感官評價標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 浸味時間的確定

由圖1可知，當浸味時間為12 h時，即食芋頭的感官評分最高，所制得的即食芋頭呈淺褐色，色澤均勻，有明顯的五香味，無異味，滋味鮮美，咸度適中，符合大多數人的口感。當浸味時間低于12 h時，即食芋頭五香味不明顯；當浸味時間高于12 h時，芋頭顏色發暗，有不良風味。因此，選擇12 h為最佳浸味時間。

圖1 浸味時間對即食芋頭感官品質的影響

2.1.2 蒸制時間的確定

由圖2可知，當蒸制時間為90 min時，即食芋頭的感官評分最高，所制得的即食芋頭形狀完整，軟糯細膩，入味均勻。當蒸制時間低于90 min時，芋頭組織偏硬，口感較差；當蒸制時間高于90 min時，芋頭組織偏軟，不宜成型。因此，選擇90 min為最佳蒸制時間。

圖2 蒸制時間對即食芋頭感官品質的影響

2.1.3 蒸制溫度的確定

由圖3可知，當蒸制溫度為100 ℃時，即食芋頭的感官評分最高，所制得的芋頭形狀完整，軟糯細膩，滋味鮮美。當蒸制溫度低于100 ℃時，同樣的時間蒸制，芋頭組織偏硬；蒸制溫度高于100 ℃不適于生產。因此，選擇100 ℃為最佳蒸制溫度。

圖3 蒸制溫度對即食芋頭感官品質的影響

2.1.4 食鹽添加量的確定

由圖4可知，當食鹽添加量為1.5%時，即食芋頭的感官評分最高，所制得的芋頭滋味鮮美，咸度適中。當食鹽添加量低于1.5%時，芋頭滋味欠佳，口味偏淡；當食鹽添加量高于1.5%時，芋頭口味偏咸。因此，選擇1.5%為食鹽的最佳添加量。

圖4 食鹽添加量對即食芋頭感官品質的影響

2.1.5 花椒添加量的確定

由圖5可知，當花椒添加量為1.0%時，即食芋頭的感官評分最高，所制得的芋頭顏色呈淺褐色，滋味鮮美，有明顯的五香味。當花椒添加量低于1.0%時，芋頭五香味不明顯，滋味欠佳；當花椒添加量高于1.0%時，芋頭顏色偏暗，花椒味過濃。因此，選擇1.0%為花椒的最佳添加量。

圖5 花椒添加量對即食芋頭感官品質的影響

2.2 響應面試驗

2.2.1 響應面試驗設計及結果

表3 響應面試驗設計及結果

續 表

2.2.2 回歸方程與方差分析

采用Design Expert V8.0.6軟件進行回歸擬合分析，得到的五香即食芋頭的感官評分對浸味時間(A)、蒸制時間(B)及花椒添加量(C)的回歸方程為：Y=82.40+1.50A+0.5000B-0.7500C-2.75AB-3.75AC-5.25BC-7.83A2-6.83B2-7.82C2。

由表4可知，模型的P值為0.0004，P<0.01，極顯著。失擬項的P值為0.1785，P>0.05，相關確定系數R2為0.9619，說明擬合度較好，設計合理可行。由表4中F值大小可得到3個因素對產品感官品質的影響順序為：浸味時間>花椒添加量>蒸制時間。

表4 回歸方程方差分析

2.2.3 響應面交互作用分析

由圖6可知，五香即食芋頭的感官評分隨著浸味時間和蒸制時間的延長先上升后降低，等高線圖趨近圓形，說明浸味時間和蒸制時間的交互作用不顯著。

圖6 浸味時間和蒸制時間交互作用的響應面圖和等高線圖

由圖7可知，五香即食芋頭的感官評分隨著浸味時間的延長和花椒添加量的增加先上升后下降，曲面圖坡度陡峭，等高線圖呈橢圓形，說明浸味時間和花椒添加量的交互作用顯著。

圖7 浸味時間和花椒添加量交互作用的響應面圖和等高線圖

由圖8可知，五香即食芋頭的感官評分隨著蒸制時間的延長和花椒添加量的增加先上升后下降，蒸制時間與花椒添加量的交互曲面圖坡度最為陡峭，說明兩者對五香即食芋頭的感官品質具有較大影響。等高線圖呈橢圓形，說明蒸制時間和花椒添加量的交互作用顯著。

圖8 蒸制時間和花椒添加量交互作用的響應面圖和等高線圖

2.2.4 驗證試驗

根據響應面試驗結果分析可得到產品的最佳參數：浸味時間為12.67 h，蒸制時間為90.52 min，花椒添加量為0.95%，預測的五香即食芋頭感官評分為82.1327分。考慮到試驗的可操作性，將參數調整為：浸味時間為12.5 h，蒸制時間為90 min，花椒添加量為1.0%，進行3次重復驗證試驗，芋頭的最終感官評分為81.8，與預測值接近，說明響應面法優化得到的五香即食芋頭最佳工藝參數是合理的。

3 結論

通過單因素試驗和響應面優化，得到了五香即食芋頭的最佳工藝參數為：浸味時間為12.5 h，蒸制時間為90 min，花椒添加量為1.0%。在此工藝條件下獲得的五香即食芋頭呈淺褐色，色澤均勻，塊形完整，軟糯細膩，五香氣味濃郁，滋味鮮美。