基于响应面法的白姜海鲜调味品配方优化

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(1.安徽科技学院 食品工程学院，安徽 凤阳 233100；2.铜陵富饶绿园有限责任公司，安徽 铜陵 244000)

海鲜营养丰富,味道鲜美,是深受消费者喜爱的一种美食。但是,海鲜内有一种粘液腺,其分泌的粘液里含有带腥味的三甲胺、氨、二甲胺等其它各种胺类物质[1]。在常温下,三甲胺等容易从粘液里挥发出来而散布于空气中产生浓厚的腥味,影响了海鲜的食用。在民间食用时,常利用生姜等食材驱除海鲜给食用者带来的异味。

姜中含有挥发油、姜辣素等成分,能够有效促进人体血液循环,有助于祛风散寒,增强胃肠道的消化,具有健胃、兴奋、发汗、止呕、解毒等功效[2-3]。较为出名的生姜品种有白姜、台姜、黄姜以及片姜等,其中铜陵生姜又叫铜陵白姜,铜陵白姜是铜陵“八宝”之一,它以“块大皮薄、汁多渣少、肉质脆嫩、香味浓郁”的特色闻名海内外[4-7]。用白姜制作食用海鲜的调味品,可开发出高档的调味制品。在已有的研究中,顾振新等比较了不同稳定剂对姜汁稳定性的的影响并且通过试验提出了生姜汁调味品配方及工艺流程[8]。李光辉通过斯可维法,分别测定姜及各辛香料调味液中风味成分的相对含量,并配兑成有相对调味能力的辛香基础调味液及复配辛香调味液[9]。将姜与其它调味辅料进行互配,比传统姜蒜调料的调味成分更丰富,调味效果更充分,调味用途也更广泛而且不存在异味。这些研究为新型白姜海鲜调味品的研制提供了依据,目前利用铜陵白姜为基础原料的海鲜调味品也未见报道。

铜陵白姜中含有丰富的营养成分，特别是其中含有的"6-姜醇"具有明显的抗肿瘤刺激因子活性的作用[10-12]，含有的姜酚不仅能够抗肿瘤还具有抗氧化、抗炎症等功效[13]，并且铜陵白姜中一种植物化学衍生物10-姜酚也具有抗肿瘤的作用[14]。为拓宽铜陵白姜的食用范围和发挥铜陵白姜的营养功效，以及考虑到生姜调味佐料使用的经常性、广泛性，但其调味力不全、加工复杂等特点。尤其市场上铜陵白姜海鲜调味品更是少见,本文以白姜、老抽、白醋等为主料，辅以白糖和花椒油，利用响应面试验对其配方进行优化，研制了一种制作简单、味道鲜美的新型海鲜调味品，为铜陵白姜的综合利用开辟了一条新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

白姜(产地铜陵);老抽、花椒油、白醋、白糖均为市售。

1.2 仪器

MJ-JS15E81榨汁机、C21-RK2106电磁炉均购于广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点 白姜姜汁的制备:挑选外表鲜嫩的铜陵白姜,用清水清洗干净,切成均匀小块,放入榨汁机,取汁备用。

1.3.3 单因素试验设计 分别量取白姜姜汁4.0、6.0、8.0、10.0、12.0和14.0 mL,加入50.0 mL老抽,以及10.0 mL白醋、2.0 g白糖、5.0 g花椒油;分别量取老抽40.0、45.0、50.0、55.0、60.0和65.0 mL,加入8.0 mL姜汁,以及10.0 mL白醋、2.0 g白糖、5.0 g花椒油;分别量取白醋4.0、7.0、10.0、13.0、16.0和19.0 mL,加入50.0 mL老抽,以及8.0 mL姜汁、2.0 g白糖和5.0 g花椒油。结合感官评价,确定单个因素最佳的添加量。

1.3.4 响应面优化试验设计 综合单因素试验结果,以白姜姜汁(X1)、老抽(X2)、白醋(X3)的加入量为自变量,以白姜海鲜调味品的感官评分为响应值设计试验。各因素水平如表1所示,结合试验结果进行回归分析,最终确定产品的最优配方。

表1 响应面因素水平

1.3.5 产品感官评价 为了使产品达到最佳的调味效果,由10名专业人员对白姜海鲜调味品的色泽、香气、组织状态、滋味4个指标进行评判,最后取其平均值为最终得分。白姜海鲜调味品的感官评价标准如表2所示。

表2 感官评分标准

2 结果分析

2.1 白姜姜汁添加量对海鲜调味品感官评分的影响

由图1可知,感官评分在白姜姜汁加入量为8.0 mL时最高,之后随着白姜姜汁加入量的增加而降低。说明白姜姜汁加入量越大,海鲜调味品的姜味越浓,越辛辣刺鼻。因此,白姜姜汁加入量取8.0 mL最适宜。

图1 白姜姜汁添加量对海鲜调味品感官评分的影响

2.2 老抽添加量对海鲜调味品感官评分的影响

由图2可知,感官评分在老抽加入量为50.0 mL时评分最高,之后随着加入量的增加逐渐降低。说明老抽加入量越大,海鲜调味品的咸味越浓,颜色越深,黏度越稠。老抽不仅影响口感,还对组织状态起决定性作用。因此，老抽的加入量不宜过多,也不宜过少，且从老抽加入量50.0 mL最适宜。

图2 老抽添加量对海鲜调味品感官评分的影响

2.3 白醋添加量对海鲜调味品感官评分的影响

由图3可知,感官评分在白醋加入量为10.0 mL时评分最高,之后随着加入量的增加逐渐降低。说明白醋加入量越大,海鲜调味品的酸味越浓,口感不适。因此,白醋加入量取10.0 mL最适宜。

图3 白醋添加量对海鲜调味品感官评分的影响

2.4 建立白姜海鲜调味品配方Box-Behnken试验模型与方差分析

响应面设计试验因素水平表见表1,以海鲜调味品感官评分(Y)为响应值。优化出响应值(Y)与变量(Xi)间的二次多项方程,其二次多项方程为:

式中,β0为常数项;Bi为一次项系数,Bii为二次项系数,Bij为交互作作用系数;k为因素个数。

对海鲜调味品进行Box-Behnken试验模型的建立与方差分析,利用Design Expert软件对数据进行多元回归拟合,获的响应值感官评分(Y)与自变量白姜姜汁(X1)、老抽(X2)和白醋(X3)的二次多项式公式如下,根据公式所得预测值Y见表3。

表3 Box-Behnken 实验设计及响应值的实际和预测值

图4 感官评分预测值和实测值之间的相关性

注:*差异显著(P<0.05);**差异极显著(P<0.01)

2.5 白姜海鲜调味品感官评分的响应面分析

根据回归方程作出响应面图和等高线图,分析各变量之间的关系,所构建的试验因素间三维图见图5～7。图5表示在白醋加入量为10.0 mL时,白姜姜汁的加入量与老抽的加入量对白姜海鲜调味品的感官评分的影响。由图可以看出图形呈椭圆,且椭圆的曲线和坐标轴之间有很大的角度,说明白姜姜汁与老抽的加入量之间的相互作用对感官评分有着极显著的影响(P<0.01)。在白姜姜汁加入量不变的情况下,感官评分随着老抽的加入量先增加后降低,在老抽加入量为50.71 mL时有最高评分,老抽加入量为50.71 mL效果最好。在老抽加入量一定的情况,感官评价分数随着白姜姜汁的加入量增加而增加,当白姜姜汁加入量为8.18 mL时达到最高值,之后感官评分随着白姜姜汁加入量的增加而减少,说明姜味过浓,导致产品口味过重。因此,选择白姜姜汁加入量为8.18 mL时效果最好。

图5 白姜姜汁与老抽交互作用对海鲜调味品的感官评分的影响

图6显示,在老抽加入量为50 mL时,白姜姜汁的加入量与白醋的加入量对白姜海鲜调味品的感官评分的影响。模型分析表明,白姜姜汁的加入量与白醋的加入量的交互作用极显著(P<0.01)。在白姜姜汁的加入量一定时,随着白醋的加入量增加,产品的口感更好,感官评价分数更高。加入量为9.94 mL时,感官评分达到最高值,继续增加白醋后,酸味过重,降低了产品口感,感官评分开始下降。

图6 白姜姜汁与白醋交互作用对海鲜调味品的感官评分的影响

图7可知,在白姜姜汁的加入量一定时,老抽的加入量与白醋的加入量之间的交互作用对感官评分的影响显著(P<0.05),但较前两个交互影响程度更低。随着老抽和白醋的加入量增加,感官评价分数不断增加。但两者加入量过多时,产品口味过重,感官评分开始下降。

图7 老抽与白醋交互作用对海鲜调味品的感官评分的影响

根据响应面的试验结果,确定回归模型预测白姜海鲜调味品的最佳配方为:白姜姜汁为8.18 mL,老抽为50.71 mL,白醋为9.94 mL,预测的感官评分为91.52分。为考察模型的可行性试验,考虑到实际操作的可行性,将配方改为白姜姜汁8.2 mL、老抽50.7 mL、白醋10.0 mL,感官评分为(90.54±1.85)分,验证值与理论值相对误差较小。

3 结论与讨论

生姜不仅具有独特的芳香风味和辛辣口感还具有促进人体血液循环、清除自由基、抗炎和抑制超敏反应的作用,并且在一定程度上能抑制癌细胞生长[15-16]。因此,调味品中加入姜汁不仅能明显的改善食物的口感还能还能增强人体免疫力,改善人体亚健康状态。老抽不仅仅单独起着调味的作用而且富含营养,它含有十八种氨基酸,并且包含人体8种必需氨基酸[17]。本产品中添加白醋不仅能够满足消费者的口味习惯,而且能够提高食物营养。老抽色泽鲜艳不浑浊,与姜汁混合后色泽均一,气味香浓。白醋作为酸味调味品,具有改善和调节人体的新陈代谢,促进消化,消除疲劳,滋润皮肤,降血压以及防止动脉硬化等功效并且能够起到抑菌和杀菌作用[18]。本产品中加入白醋不仅能够提供醋的酸味而且能够达到抑菌和杀菌的效果。

通过响应面法对白姜海鲜调味品配方进行了优化,建立的二次多项数学模型极显著(P<0.001),总决定系数为0.988 3,模型与实际值拟合度好。白姜海鲜调味品的最优配方为白姜姜汁8.2 mL、老抽50.7 mL、白醋10.0 mL、花椒油5.0 g以及白糖2.0 g。通过此配方制作的白姜海鲜调味品呈黑色液体状,表面轻微油封,色泽鲜艳,具有独特的白姜风味,符合大众消费者的口味。