湘味鹵汁鹵制過程品質變化及調質工藝優化研究

莫鑫，馮緒忠，周勁松，趙良忠*，李明，龔周亮，艾道迎，劉超

(1.邵陽學院 食品與化學工程學院，湖南 邵陽 422000；2.豆制品加工與安全控制湖南省重點實驗室， 湖南 邵陽 422000；3.勁仔食品集團股份有限公司，湖南 岳陽 414000； 4.深圳尚古堂食品發展有限公司，廣東 深圳 518000)

湘味鹵汁源于藥鹵，具有濃郁的湖湘風味和保健作用，呈褐色，富有鹵料香味，富含游離氨基酸以及多種中草藥浸出成分，是湘味鹵制品生產的核心。純正的湘味鹵汁需要香辛料、調味料等經過科學的配伍制定而成。湘味鹵制品加工時，鹵汁循環使用，循環的次數多時，鹵汁的風味下降，大部分企業都是按經驗補充鹵料，缺乏科學指導，容易造成鹵汁品質波動。因此，大多數企業將鹵汁重復使用固定次數后直接作為廢水排放，既造成污染環境又浪費資源。陳浩等[1]研究鹵汁多次循環使用后，鹵汁的食品安全符合國家標準要求；尹樂斌等[2]對湘味鹵汁重復使用過程中揮發性成分進行測定，醛類和芳香族類成為鹵汁中最主要的揮發性成分；伍濤等[3]研究表明鹵制150次過程中的鹵汁pH值緩慢下降，鹵汁的L*、b*值均呈現顯著性降低，鹵汁中的香辛料成分有較好的抑制氧化作用。因此，鹵汁循環使用后，可以再回收利用，不僅可提升鹵汁的附加值，提高企業的生產效益，而且可以有效解決鹵制品企業鹵汁排放污染環境的問題。

近年來，我國調味品行業產量直線上升，每年產值漲幅達20%左右，調味品行業成為新的經濟增長點[4]。雷蘭蘭等[5]將榨菜腌制產生的含鹽廢水通過膜分離等工藝優化，生產了一種新型的營養調味汁；曹寶忠等[6]將鹽漬菜鹵汁經凈化處理后應用于調味品的釀造中。但目前關于湘味鹵汁產品開發技術尚未見報道。

本研究以湘味鹵汁為主要原料，研究其在鹵制過程中的品質變化規律，對品質指標進行相關性分析，確定影響湘味鹵汁品質的關鍵指標；并對湘味鹵汁輔料牛肉膏、鹵料、焦糖、白砂糖添加量進行優化，得到最佳調質工藝配方，以期為湘味鹵汁的綜合利用及新型鹵香調味品開發提供參考價值，為實現湘味鹵汁產業化生產提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

湘味鹵汁：取自湖南某食品有限公司湘味鹵制品生產車間新鮮鹵汁與4次鹵制后準備廢棄的鹵汁；豆干：實驗室自制；鹵料配方(以1000 mL鹵汁計)：花椒2.8 g、小茴香3.5 g、八角1.75 g、桂皮1.05 g、白芷1.4 g、甘草0.7 g、香葉1.05 g，市售；白砂糖：市售；牛肉膏：青島滴滴香餐飲配料有限公司；焦糖色素：桂林紅星食品配料有限責任公司；食鹽：雪天鹽業集團股份有限公司。

1.1.2 試劑

氫氧化鈉(分析純)：天津市科密歐化學試劑有限公司；酚酞：天津市石英鐘廠霸州市化工分廠；甲醛：西隴科學股份有限公司。

1.1.3 儀器與設備

NDJ-5S黏度計；FE28-TRIS型 pH計 梅特勒-托利多國際有限公司；Velocity 18R型離心機(臺式冷凍離心機) 澳大利亞達卡米公司；LE204E型電子天平 長沙艾迪生物科技有限公司；CR-400型色彩色差儀 常州三豐儀器科技有限公司；PAL-1型手持糖度計 廣州市愛宕科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鹵制次數對鹵汁品質影響

采用新鮮鹵汁與豆干按質量比1∶1，在80 ℃，2 h條件下不補料連續鹵制4次。檢測鹵制過程中鹵汁的理化指標變化，并分析各指標之間的相關性，探究鹵制次數對鹵汁品質的影響。

1.2.2 鹵汁調質工藝

1.2.2.1 工藝流程

湘味鹵汁→脫脂→過濾→補料→浸提→過濾→均質。

1.2.2.2 操作要點

脫脂：稱取1000 mL鹵汁，在3500 r/min，10 ℃，10 min條件下進行離心處理。

過濾：將離心后的上清液進行油水分離200目過濾。

補料：將輔料補加到預處理好的鹵汁中。

浸提：與鹵汁混合煮沸后，85 ℃保溫15 min，調整風味。

過濾：用200目濾布將浸提好的鹵汁過濾，除去鹵料渣。

均質：用超微濕法粉碎機將過濾好的鹵汁均質2 min。

1.2.3 物理指標測定

1.2.3.1 亮度值測定

采用CR-400型色彩色差儀進行測定，鹵汁測量前先用校正板校準色差儀，取20 mL鹵汁于平板中，用色差計測定亮度值(L*)，每組3次平行試驗。

1.2.3.2 黏度測定

量取25 mL鹵汁，采用NDJ-5S黏度計測定鹵汁的黏度。

1.2.3.3 可溶性固形物含量測定

采用手持式折光儀測定。

1.2.4 化學指標測定

1.2.4.1 鹽度測定

參照GB 5009.44-2016《食品安全國家標準 食品中氯化物的測定》[7]。

1.2.4.2 氨基酸態氮測定

參照GB 5009.235-2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》[8]。

1.2.4.3 總酸測定

參照GB 12456-2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》[9]。

1.2.4.4 pH測定

采用FE28-TRIS型pH計測定。

1.2.5 安全指標測定

1.2.5.1 過氧化值測定

參照張靈枝[10]的分光光度法測定；限量標準參考GB 2716-2018《食品安全國家標準 植物油》[11]中過氧化值安全限量參考值0.25 g/100 g，根據公式換算為19.7 meq/kg。

1.2.5.2 鉻含量測定

參照GB 5009.123-2014 《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》[12]；限量標準參照GB 2762-2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[13]中鉻允許的最高限量水平為1 mg/kg。

1.2.6 感官評價

由10名有經驗的食品專業評價員組成評定小組，分別對鹵汁的色澤、口感、滋味和香氣進行評定，采用百分制，具體的感官評價標準見表1。

表1 鹵汁感官評價標準Table 1 The sensory evaluation standard of brine

續 表

1.3 湘味鹵汁調質工藝優化

1.3.1 單因素試驗

采用單因素試驗，試驗水平分別選擇鹵料添加量為0.50%、0.75%、1%、1.25%、1.50%；焦糖色素添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%；牛肉膏添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%；白砂糖添加量為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，探究各因素水平對鹵汁綜合評分的影響。

1.3.2 響應面試驗

根據以上4組單因素試驗結果，以鹵料添加量、焦糖色素添加量、牛肉膏添加量、白砂糖添加量為影響因素，以氨基酸態氮、可溶性固形物、L*、感官評分為響應值，將影響鹵汁品質的關鍵理化指標與感官評分進行Min-Max標準化(Min-Max normalization)處理，得到各指標的標準化評分[14-16]。根據權重系數感官評分0.4、可溶性固形物0.25、L*值0.2、氨基酸態氮0.15，求得綜合評分結果。

Min-Max標準化也稱為離差標準化，是對原始數據的線性變換，使結果值映射到[0～1]之間，轉換函數如下：

式中：Xnormal為標準化值，X為樣本實測值，Xmax為樣本數據的最大值，Xmin為樣本數據的最小值。

1.4 數據處理

數據采用Excel 2017、Origin 2018和IBM SPSS Statistics 26.0進行圖像繪制及處理。

2 結果與分析

2.1 鹵制次數對鹵汁品質的影響

2.1.1 理化指標

圖1 鹵汁在鹵制過程中物理指標變化Fig.1 Changes of physical indexes of brine during the marinating process

圖2 鹵汁在鹵制過程中化學指標變化Fig.2 Changes of chemical indexes of brine during the marinating process

圖3 鹵汁在鹵制過程中安全指標變化Fig.3 Changes of safety indexes of brine during the marinating process

由圖1可知，在鹵制過程中，鹵汁的可溶性固形物、感官評分隨著鹵制次數的增加均呈下降趨勢，L*則呈上升的趨勢。且在鹵制第4次時可溶性固形物、感官評分達到最低，與新鮮鹵汁相比，分別下降了39.88%、25.70%、38.11%，隨著鹵制次數的增加，鹵汁中的成分滲透到豆干中，可溶性固形物降低，從而影響鹵汁的內部形態，鹵汁中線性高聚物分子間距離增大，分子之間產生碰撞頻率降低，因而黏度下降，感官品質也隨之下降；與此同時，隨著鹵汁中色素被吸附，L*值不斷增大達到37.08±0.66，增加了31.93%，亮度值增大。由圖2可知，鹵汁的氨基酸態氮、鹽度隨著鹵制次數的增加均呈下降趨勢，與新鮮鹵汁相比，分別下降了43.72%、77.27%，且隨著鹵制次數的增加變化率逐漸減小；總酸變化趨勢不明顯，在1.89～1.99 g/kg范圍波動；pH先降低后上升，在5.3～5.5范圍內波動，隨著鹵汁固形物不斷降低，鹵汁被稀釋，電離度增大，且電離度比例增大倍數超過稀釋倍數，pH減小；隨著稀釋倍數繼續增大，體積變大，H+物質的量變化不大，pH增大。由圖3可知，隨著鹵制次數的增加，鹵汁中過氧化值先增加后降低，在鹵制過程中油脂氧化受到香辛料中抗氧化成分的抑制作用，且部分氧化油脂被豆干吸附，導致過氧化值降低；鉻含量總體呈上升趨勢，主要來自鹵制過程中不銹鋼接觸材料，但均明顯低于食品安全限量標準。綜合理化指標與感官評分，隨著鹵制次數的增加，鹵汁的品質不斷下降，故以此為參考對鹵汁進行后續試驗。

2.1.2 品質相關性分析

由表2可知，鹵制次數與氨基酸態氮、可溶性固形物、黏度、鹽度和感官評分呈極顯著負相關關系(r為-0.935，-0.986，-0.774，-0.951，-0.993)，與L*值、鉻含量呈極顯著正相關關系(r為0.951，0.701)。即隨著鹵制次數增加，鹵汁的氨基酸態氮、可溶性固形物、黏度、鹽度和感官評分明顯降低，L*值、鉻含量反而增加；隨著鹵制次數的增加，一方面，鹵汁中的理化成分及色素滲透到豆干中，鹵汁中的可溶性固形物含量降低；另一方面，在鹵制過程中，豆干在高濃度鹽溶液條件下脫水，稀釋鹵汁，造成可溶性固形物含量下降[17-18]，L*值上升。隨著鹵制次數增加，感官評分與L*值、鉻含量呈極顯著負相關關系(r為-0.918，0.649)；與氨基酸態氮、可溶性固形物、黏度、鹽度呈極顯著正相關關系(r為0.947，0.966，0.712，0.915)；與總酸、pH無顯著相關性。以此為基礎確定鹵制過程中影響鹵汁品質的關鍵指標。

表2 鹵汁理化指標之間的相關性分析Table 2 The correlation analysis of physicochemical indexes of brine

2.1.3 鹵制過程中關鍵指標確定

綜上，根據鹵制過程中理化指標變化情況結合各指標與感官評分的相關性分析可知，選擇相關系數>0.900的理化指標為鹵制過程中影響鹵汁品質的關鍵指標。隨著鹵制次數的增加，鹵汁的L*值、氨基酸態氮、可溶性固形物含量、鹽度與感官評分之間呈極顯著相關關系(r為-0.918，0.947，0.966，0.915)，且相關系數均>0.900。當不補料連續鹵制至第4次時感官評分為(57.53±0.56)分<60分，此時L*值為37.08±0.66，氨基酸態氮為(0.0784±0.002) mg/kg，可溶性固形物含量為(7.03±0.21) °Brix，鹽度為(0.66±0.02)%，因此，將鹵制第4次確定為鹵制終點，并將此時各理化指標參數確定為湘味鹵汁品質的關鍵限值。由于鹵汁在使用前需要調整至固定初始鹽度，因此不作為優化參考指標，在調質工藝單因素試驗前，對廢棄鹵汁進行前處理，根據初始鹽度統一補加食用鹽，使鹵汁鹽度保持在3%。因此，確定以L*值、氨基酸態氮、可溶性固形物含量與感官評分為參考指標計算得到的綜合評分作為調質工藝優化的評價指標。

2.2 單因素試驗結果

單因素試驗結果見表3。

2.3 響應面試驗

2.3.1 響應面分析與結果

響應面試驗設計及結果見表4。

表4 響應面試驗設計及結果Table 4 The response surface experiment design and results

2.3.2 響應面回歸模型建立與方差分析

利用Design-Expert 8.0.6 軟件對各因素進行回歸分析，以綜合評分為響應值，回歸方程的預測模型：Y=0.64+0.088A-0.063B+0.18C+0.028D+2.500E-003AB-2.500E-003AC+0.000AD+7.500E-003BC-0.035BD-0.010CD-0.10A2-0.11B2-0.18C2-0.14D2，以綜合評分為響應值進行方差分析，結果見表4和表5。顯著性檢驗結果顯示：回歸模型差異極顯著(P<0.0001)，失擬值不顯著(P=0.1523>0.05)，相關系數 R2=0.9863，因變量和自變量之間的線性關系顯著, 回歸方程擬合度較高，模型變異系數 C.V.為6.86%<15%，該模型可以很好地對工藝參數進行預測。一次項A、B、C、D和二次項 A2、B2、C2、D2對結果的影響極顯著(P<0.01)，交互項BD對結果的影響顯著(0.01鹵料(A)>焦糖(B)>白砂糖(D)。牛肉膏、鹵料、焦糖、白砂糖都影響顯著(P<0.05), 這與表5方差分析結果一致。

表5 回歸方程系數及顯著性檢驗結果Table 5 The analysis results of significance test of regression coefficients

2.3.3 驗證試驗結果

由響應面軟件可以得到最佳的預測組合為鹵料1.36%、焦糖0.27%、牛肉膏1.25%、白砂糖0.52%，此時的綜合評價分數最高，為0.7139分。通過驗證試驗，綜合實際情況進行調整:鹵料1.30%、焦糖0.30%、牛肉膏1.20%、白砂糖0.50%，此時綜合評分為(0.69±0.032)分。

2.4 電子鼻風味分析

新鮮鹵汁與調質前后鹵汁的電子鼻主成分與函數判別聚類分析圖見圖4，通過對電子鼻的主要成分的占有率進行分析，其區分度(discrimination index，DI) 達82.1%，當DI值大于80%時區分效果較好[22-23]，主要成分的圖形相距較遠，DI值越大表示不同樣品間主要成分的圖形相距越遠，區分的效果越理想。由此可見，調質前后鹵汁風味圖形之間的距離很遠，能夠比較好地識別不同的氣味，揮發性風味成分具有明顯區別。

圖4 鹵汁主成分與函數判別圖Fig.4 The principal component and function discriminant diagram of brine

3 結論

試驗考察了鹵制過程中L*值、氨基酸態氮、可溶性固形物、黏度、總酸、pH、鹽度、過氧化值、鉻含量對鹵汁品質的影響，分析了理化指標與感官評分之間的相關性，確定了影響鹵汁品質的關鍵指標，并對鹵汁調質工藝進行優化。結果表明,鹵汁的氨基酸態氮、可溶性固形物、感官評分隨著鹵制次數的增加均呈下降趨勢，L*則呈上升的趨勢，鹵汁使用4次后感官評分低于60分，根據各理化指標與感官評分之間相關性確定為鹵汁使用終點，并確定L*值、氨基酸態氮、可溶性固形物含量、鹽度為影響鹵汁品質的關鍵指標；在此基礎上進行響應面優化得到湘味鹵汁調質的最佳工藝配方為鹵料添加量1.30%、焦糖添加量0.30%、牛肉膏添加量1.20%、白砂糖添加量0.50%。通過響應面優化，可以很好地對工藝參數進行預測，對于湘味鹵汁產品生產具有良好的實踐參考價值，為湘味鹵汁綜合利用提供了理論價值。電子鼻可有效區分調質前后鹵汁產品的風味特征。