D-最優混料設計優化曲靖蒸餌絲預制佐料配方及揮發性風味成分分析

陳飛,劉琨毅,王琪,謝政澤,吳永祥,張蒙*

(1.黃山學院 生命與環境科學學院,安徽 黃山 245041;2.宜賓職業技術學院 五糧液技術與食品工程學院,四川 宜賓 644003;3.云南農業大學 食品科學技術學院,昆明 650201)

預制菜是近幾年提出來的美食新概念,不僅縮短了人們在廚房的時間,而且配料配比科學,產品更衛生營養[1-2]。曲靖蒸餌絲是由筒子餌塊切絲蒸煮,拌以秘制肉醬、綠豆芽、花生、蒜泥等佐料而制成的地道特色小吃,具有干香濃郁、香糯松軟、風味無窮的特點,深受云南本地人的喜愛[3]。而佐料是曲靖蒸餌絲小吃的靈魂,其不僅賦予了曲靖蒸餌絲獨特的口感、風味和誘人的香氣,而且使曲靖蒸餌絲的營養齊全[3]。目前,國內食品廠及餐飲店主要以曲靖蒸餌絲獨立包裝銷售,卻很少拼配佐料以預制菜的形式予以配套推廣銷售,雖然工廠與餐飲店對其制作工藝進行了優化改良,增加了其種類,但產品存在風味、質量參差不齊等問題,這也導致了曲靖蒸餌絲產品市場推廣難[4-6]。因此,亟需對曲靖蒸餌絲預制佐料配方進行優化,以獲得風味穩定、感官品質優良的曲靖蒸餌絲產品,予以曲靖蒸餌絲預制菜的形式推廣市場,以滿足市場的需求。

模糊數學感官評價法是一種能減少主觀因素帶來的影響,獲得客觀、合理、科學的評價結果,而廣泛用于食品感官評價的方法[7-9]。D-最優混料設計是針對復雜物料配比優化的試驗設計,由于其試驗結果的可靠性高,常常用于食品物料配比的優化研究[10-12]。因此,模糊數學感官評價結合D-最優混料設計常被用于工藝優化、物料配比等試驗。基于此,本試驗將兩者結合用于優化曲靖蒸餌絲預制佐料配方的研究,并利用響應面優化佐料配比,采用電子鼻[13-14]分析曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前后揮發性風味成分的變化,以期為曲靖蒸餌絲預制菜產品獲得穩定的風味、優良的感官品質提供可靠的數據參考,其研究結果擬運用于曲靖蒸餌絲預制菜的標準化、規模化生產。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

餌絲、豬腿肉、花生、香蔥、生姜、蒜、花椒粒、草果、香葉、桂皮、八角:購于當地市場;酸腌菜:云南泰潤食品有限公司;豆瓣醬:成都鑫星豆瓣釀造有限公司。

1.2 試驗儀器

LQ-C5001型電子秤 昆山優科維特電子科技有限公司;SN2105型電磁爐 美的集團股份有限公司;PEN3型電子鼻 德國Airsense公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 曲靖蒸餌絲制作工藝流程

餌絲→蒸熟→撒上預制佐料(預制肉醬、預制酸腌菜、預制花生碎、預制韭菜與預制綠豆芽)→攪拌均勻→成品。

預制肉醬:將菜籽油燒至九成熱,關火待油溫冷至五成熱后下入香蔥蔥頭、生姜片、蒜片、花椒粒各5%,然后放入0.5%草果、0.2%香葉、0.3%桂皮、0.5%八角,微火煉制30 min后,撈出食材扔掉,得到制作肉醬的香料油;將豬腿肉清洗后剁成米粒大小的肉粒,利用香料油將肉粒炒熟,并加入肉粒質量5%的豆瓣醬與1%的醬油、鹽、雞精。

預制酸腌菜:將成品的酸腌菜切成1 cm的小段。

預制花生碎:將菜籽油燒至五六成熱后放入花生仁,小火炸至顏色變深,撈出冷卻去皮后用刀背壓碎。

預制韭菜:將韭菜焯熟后切成2 cm的小段。

預制綠豆芽:將綠豆芽焯熟后切成2 cm的小段。

將餌絲蒸熟后盛入盤中,按后續試驗設計撒上不同比例的預制肉醬、預制酸腌菜、預制花生碎、預制韭菜與預制綠豆芽,拌和均勻即為成品。

1.3.2 曲靖蒸餌絲預制佐料配比的D-最優混料設計試驗

前期預試驗得出曲靖蒸餌絲感官特征較優的預制佐料配比:在蒸熟的餌絲中加入餌絲質量的30%預制肉醬、25%預制酸腌菜、15%預制花生碎、8%預制韭菜和22%預制綠豆芽,各因素的質量分數總和為100%。因此在前期的基礎上,選取各預制佐料數值范圍,見表1。

表1 預制佐料設計因素及數值范圍Table 1 Design factors and value ranges of prepared seasonings

1.3.3 曲靖蒸餌絲的感官評價方法

試驗邀請10名專業人員,根據傳統小吃的感官評價方法[15],具體感官評價標準見圖1,滿分100分。

圖1 曲靖蒸餌絲感官評價標準Fig.1 Sensory evaluation criteria of Qujing steamed cake threads

1.4 模糊數學感官評價模型的建立[16]

1.4.1 感官評價等級集V的確定

設感官評價等級集V=(V1,V2,V3,V4)。

式中:V1(優)、V2(良)、V3(中)、V4(差)對應分數分別為100,75,50,25。

1.4.2 感官評價權重集X的確定

設感官評價權重集X=(X1,X2,X3,X4)。

式中:X1(外觀)、X2(香氣)、X3(滋味)、X4(典型性)對應分數分別為0.16,0.28,0.36,0.20。

1.4.3 模糊評定矩陣的建立

邀請10名感官評價員對曲靖蒸餌絲按感官評價標準進行評價,收集各因素的評分,并將評分數據進行統計和處理得到曲靖蒸餌絲的感官評價模糊關系矩陣R;然后根據下式變換原理得到感官評分Y[17]。

Y=XRVT。

1.5 電子鼻測定揮發性風味成分

稱取待測樣品各3.0 g于250 mL錐形瓶中,迅速蓋上保鮮膜密封,靜置45 min后檢測,每個樣品重復3次,按照李澤林等[18]測定菌骨調味基料中揮發性化合物的方法測定。

1.6 數據處理

D-最優混料設計優化采用Design Expert 12.0進行,利用電子鼻自帶的WinMuster軟件進行主成分分析(principal component analysis,PCA)和線性判別分析(linear discriminant analysis,LDA)[19]。

2 結果與分析

2.1 曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前的模糊數學感官評價

10名感官評價員分別對曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前的外觀、香氣、滋味和典型性4個考察指標進行了感官評價,結果(各等級評定人數)見表2。

表2 曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前的感官評價結果Table 2 Sensory evaluation results before optimization of formula of prepared seasonings of Qujing steamed cake threads

由表2可知,曲靖蒸餌絲的外觀等級7位專家評定為優,2位評定為良,1位評定為中,所以R外觀=(0.7,0.2,0.1,0),故同理得到R香氣=(0.8,0.1,0,0.1),R滋味=(0.6,0.2,0.1,0.1),R典型性=(0.7,0.1,0.2,0)。按照模糊評價矩陣的原則將獲得的指標進行數據轉化,可得如下矩陣:

根據模糊數學變換原理Y=XRVT,感官評價結果為:

Y=XRVT=(0.16,0.28,0.36,0.20)×

以該方法對響應面的25個試驗組合組進行模糊數學感官評價,結果見表3。

表3 曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化試驗設計及結果Table 3 Experimental design and results of optimizaiton of formula of prepared seasonings of Qujing steamed cake threads

2.2 不同預制佐料配比對曲靖蒸餌絲感官評分影響的響應面試驗

以曲靖蒸餌絲的感官評分為響應值,根據D-最優混料設計原理設計響應面試驗,考察預制佐料中預制肉醬(A)、預制酸腌菜(B)、預制花生碎(C)、預制韭菜(D)和預制綠豆芽(E)5個因素對曲靖蒸餌絲感官評分(Y)的影響,試驗結果見表3。

對試驗數據進行分析和擬合,得到曲靖蒸餌絲感官評分(Y)的回歸方程:Y=118.34A+103.86B+103.82C-344.70D+106.07E-88.52AB-140.58AC+606.65AD-77.90AE-63.56BC+394.53BD-60.14BE+522.31CD+6.33CE+552.78DE。

將感官評分進行方差分析(見表4)得出,回歸方程的模型對感官評分的影響達到了極顯著水平(P<0.01),失擬項不顯著(P>0.05),確定系數R2=0.903 1,結果表明該模型能用于預制佐料配比優化[20]。其中,交互項AB、AC、AD、BD、CD對曲靖蒸餌絲感官評分的影響顯著(P<0.05),交互項DE對曲靖蒸餌絲感官評分的影響達到了極顯著水平(P<0.01)。

表4 感官評分回歸模型的方差分析Table 4 Analysis of variance of sensory scoring regression model

2.3 預制佐料配比優化及驗證

通過對響應面試驗結果進行分析,選取感官評分最大值時各預制佐料的配比,并設置合適的各預制佐料配比數值范圍,見表5。

表5 各預制佐料的取值范圍Table 5 Value range of each prepared seasoning

由方差分析[21]可知,預制韭菜(D)和預制綠豆芽(E)的P值最小,表明這兩個因素對曲靖蒸餌絲感官評分的影響最顯著(P<0.01),即這兩個因素為最重要因素。由此,繪制有這兩個因素存在時各預制佐料對曲靖蒸餌絲感官評分影響的3D響應圖(見圖2)。

圖2 各預制佐料的3D圖Fig.2 3D diagrams of each prepared seasoning

由圖2與軟件分析得出最優預制佐料配方為34.074%預制肉醬、16.293%預制酸腌菜、18.707%預制花生碎、9.163%預制韭菜和21.763%預制綠豆芽,此時曲靖蒸餌絲感官評分可獲得最高的理論值94.987 9分。為便于實際操作,將預制佐料配方調整為34.1%預制肉醬、16.3%預制酸腌菜、18.7%預制花生碎、9.1%預制韭菜和21.8%預制綠豆芽進行驗證試驗,結果表明曲靖蒸餌絲的感官評分為94.2分,與理論值的相對誤差為0.8%。以上結果表明,采用D-最優混料響應曲面設計優化曲靖蒸餌絲各預制佐料配方是可行的。此時,曲靖蒸餌絲的感官特征為色澤悅目協調,佐料香與餌絲香濃郁協調,入口細膩,有層次感。

2.4 曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前后和各佐料揮發性風味成分的電子鼻香氣測定結果

曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前后及各預制佐料揮發性風味成分的電子鼻響應值的PCA和LDA分別見圖3和圖4。

圖3 預制佐料配方優化前后的曲靖蒸餌絲及各預制佐料電子鼻響應值的PCAFig.3 PCA of Qujing steamed cake threads before and after optimization of the formula of prepared seasonings and electronic nose response value of each prepared seasoning

圖4 預制佐料配方優化前后的曲靖蒸餌絲及各預制佐料電子鼻響應值的LDAFig.4 LDA of Qujing steamed cake threads before and after optimization of the formula of prepared seasonings and electronic nose response value of each prepared seasoning

由圖3可知,PC1的貢獻率為93.16%,PC2的貢獻率為2.43%,兩者累計貢獻率為95.59%;各類測試樣品(預制佐料配方優化前的曲靖蒸餌絲、預制佐料配方優化后的曲靖蒸餌絲、預制肉醬、預制酸腌菜、預制花生碎、預制韭菜和預制綠豆芽)之間互不重疊,且重復樣品之間未出現較大分離。因PC1和PC2的貢獻率越大,越能反映供試樣品的主要特征[18],故利用電子鼻檢測曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前后及各佐料揮發性風味成分是可行的,并且能很好地反映樣品的整體信息。由圖4可知,PC1的貢獻率為96.05%,PC2的貢獻率為1.86%,兩者累計貢獻率為97.91%,各類測試樣品均無重疊,重復樣品未明顯分離,說明LDA也能對各類測試樣品的揮發性風味成分進行較好的區分。

曲靖蒸餌絲預制佐料配方優化前后及各預制佐料揮發性風味成分的電子鼻響應值見圖5。

圖5 電子鼻傳感器對預制佐料配方優化前后的曲靖蒸餌絲及各預制佐料的響應值Fig.5 Response values of the electronic nose sensors to Qujing steamed cake threads before and after optimization of the formula of prepared seasonings and each prepared seasoning

由圖5可知,曲靖蒸餌絲在預制佐料配方優化前后,其電子鼻傳感器W1C(芳香化合物)、W1W(硫化物)、W2S(醇類和醛酮類化合物)和W2W(硫化物和芳香化合物)的響應值均較高(>2),說明曲靖蒸餌絲揮發性風味成分主要為芳香化合物、含硫化合物、醇類和醛酮類化合物。曲靖蒸餌絲預制佐料配方經過優化后,芳香化合物和含硫化合物含量(W1C和W2W)較優化前顯著升高(P<0.05)。此外,預制肉醬的電子鼻傳感器W1C、W1W、W2S和W2W的響應值也大于2,在預制佐料配方優化后的曲靖蒸餌絲中預制肉醬的占比最高,說明預制肉醬能顯著影響曲靖蒸餌絲揮發性風味成分的組成。

3 結論

經過模糊數學評價法和D-最優混料響應曲面設計試驗,確定了色澤悅目協調、佐料香與餌絲香濃郁協調、入口細膩有層次感、風格優雅的曲靖蒸餌絲(感官評分為94.2分)的預制佐料配方為34.1%預制肉醬、16.3%預制酸腌菜、18.7%預制花生碎、9.1%預制韭菜和21.8%預制綠豆芽。同時,曲靖蒸餌絲預制佐料配方經過優化后,芳香化合物和含硫化合物含量顯著升高(P<0.05)。試驗結果可為曲靖蒸餌絲預制產品的標準化、工業化生產提供一定的參數借鑒。