二次正交旋转组合设计优化红烧肉酱汁加工工艺

石奇磊，任红涛，余秋颖，崔晨旭，张涛，王娜*

(1.河南农业大学 食品科学技术学院，郑州 450002；2.郑州市营养与健康食品重点实验室，郑州 450002)

红烧肉是我国经典传统肉类菜肴，其由于文化底蕴深厚、制作工艺考究和风味独特而深受人们喜爱[1]。“酱”是起源于中国的一类调味品，最初出现的酱是以肉类为原料制成的，随着农业的发展，出现了植物性酱类。风味酱是我国传统的调味酱，各种风味酱由于原料和做法不同，色、香、味均有明显的差异[2-4]，其中红烧肉酱汁是深受人们喜爱的一种风味酱，并且随着人们生活水平的提高，对红烧肉酱汁品质的要求越来越高。因此，本实验以猪后腿肉为主要原料，以老抽、白糖、米醋、八角、桂皮、姜、葱、味精、茴香等为调味料，研究红烧肉酱汁中各个变量的最佳值，以满足人们的需要。

1 材料与方法

1.1 实验材料

精致猪后腿肉(一级肉)、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、葱、姜、味精、盐等:均购自于郑州市金水区丰产路丹尼斯超市。

1.2 实验仪器与设备

JA6102型电子天平、FA2004A型电子天平 上海精天电子仪器厂；MJ-250PP019型美的榨汁搅拌机 广东美的生活电器制造有限公司；BCD-277(KK28F76TI)型冰箱 博西华家用电器有限公司；PEN3电子鼻 德国AIRSENSE公司。

1.3 工艺流程与操作要点

1.3.1 配方与基本工艺流程

红烧肉酱汁配方见表1。

表1 红烧肉酱汁配方Table 1 The formula of braised pork sauce g

猪后腿肉→清洗→绞碎→油炸→放入八角、桂皮、葱、姜、味精、盐→加老抽、米醋、料酒、白糖进行着色→大火烧开→小火熬干→破碎→装袋。

1.3.2 操作要点

首先挑选精致猪后腿肉，清洗，静置；然后将挑选的肉放入绞肉杯中绞碎，成碎块状；将准备好的大豆油放入平底锅中加热，然后将备好的肉放在锅内油炸约20 s，炸制有肉香味、颜色变色且无血色即可；随后将八角、桂皮、姜、盐、味精、葱等配料放入锅中，搅拌均匀；再加入老抽、料酒、米醋、白糖进行着色，然后加入准备好的热水，大火烧开约30 min，再改用小火加热约1 h，熬成浓稠状且无糊状，然后破碎、装袋。

1.4 实验设计

1.4.1 单因素实验

在预实验研究的基础上，对影响红烧肉酱汁风味因素突出的原辅料姜、桂皮、八角、料酒、白糖进行单因素实验[5,6]，变化量见表2。

表2 5个因素的变化量Table 2 The changes of five factors g

1.4.2 二次正交旋转组合设计

由预实验可知，对红烧肉风味影响较大的因素有姜、桂皮、八角、料酒、白糖。以姜(X1)、桂皮(X2)、八角(X3)、料酒(X4)、白糖(X5)为考察因素，进行二次正交旋转组合设计[7]，见表3。

表3 二次正交旋转组合实验因素水平表Table 3 The factors and levels of quadratic orthogonal rotation combination test g

1.5 感官评定

1.5.1 感官评定的方法

选定10名食品感官评价人员，对照感官评价表进行评测[8]，评价标准见表4。

表4 红烧肉酱汁感官评价标准Table 4 Sensory evaluation standard of braised pork sauce

1.5.2 电子鼻测定

实验选用PEN3型便携式电子鼻，包含10个金属氧化物传感器阵列，其敏感性和选择性达106～109级，性能描述见表5。

表5 PEN3型便携式电子鼻传感器性能描述Table 5 Performance description of PEN3 portable electronic nose sensors

根据气味标识并利用化学计量学软件对不同气味进行快速鉴别，对每个样品进行数据计算和识别，可得到样品的气味指纹图和气味标记[9,10]。

电子鼻测定风味步骤：连接好电子鼻，打开电源预热30 min，取酱汁样品5 g，放入50 mL锥形瓶中，瓶口用3层保鲜膜密封，并用橡胶皮筋固定，45 ℃水浴保温5 min测定，每个样品制备重复3次，设定传感器清洗时间为120 s，测定时间为60 s。

1.6 数据处理

实验数据采用Microsoft Office Excel 2013和DPS数学统计分析软件和WinMuster软件中的主要成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)进行分析[11]。

2 结果与分析

2.1 单因素感官评价分析

2.1.1 姜对红烧肉酱汁风味的影响

由图1可知，姜有穿透性辛辣气味和温和的芳香，姜用量较少时无法达到除腥祛味的目的，过量时产生辛辣味而影响感官，所以姜的添加量为0.3 g时最佳，感官评分最高。

图1 姜对红烧肉酱汁风味的影响Fig.1 The effect of ginger on the flavor of braised pork sauce

2.1.2 桂皮对红烧肉酱汁风味的影响

由图2可知，桂皮香气馥郁，可使肉类菜肴去腥解腻，令人食欲大增。桂皮用量过多会掩盖住其他香辛料风味，过少会影响红烧肉酱汁的品质，所以桂皮的添加量为0.8 g最佳，感官评分最高。

图2 桂皮对红烧肉酱汁风味的影响Fig.2 The effect of cinnamon on the flavor of braised pork sauce

2.1.3 八角对红烧肉酱汁风味的影响

由图3可知，八角可除腥膻等异味，使肉味更加醇香，增进食欲。添加量较少时影响红烧肉酱汁的醇香风味，过量时会掩盖其他香辛料风味，所以八角的添加量为0.3 g时最佳，感官评分最高。

图3 八角对红烧肉酱汁风味的影响Fig.3 The effect of star anise on the flavor of braised pork sauce

2.1.4 料酒对红烧肉酱汁风味的影响

由图4可知，料酒的主要功能在于去腥增鲜，加入过多时会因料酒味太重而影响酱汁本身的滋味，添加过少时无法发挥去腥增鲜的目的，所以料酒的用量为15 g时最佳，感官评分最高。

图4 料酒对红烧肉酱汁风味的影响Fig.4 The effect of cooking wine on the flavor of braised pork sauce

2.1.5 白糖对红烧肉酱汁风味的影响

由图5可知，白糖能改善酱汁色泽，提升鲜味。白糖添加过多会导致酱汁偏甜而影响口感，添加量过少时不能提鲜和改善色泽，所以白糖的添加量为20 g时最佳，感官评分最高。

图5 白糖对红烧肉酱汁风味的影响Fig.5 The effect of sugar on the flavor of braised pork sauce

2.2 二次正交旋转组合实验结果与分析

将表6中数据通过计算机软件DPS 7.05进行分析，建立数学回归模型，得到二次多项式逐步回归方程：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 二次正交旋转组合设计方案与结果Table 6 Quadratic orthogonal rotation combination design scheme and the results

续 表

方差分析结果显示：二次多项式逐步回归线性方程相关系数R=0.8154，体现出二次多项式逐步回归方程与全部实验值在整体上的符合程度较高。显著水平P=0.0384<0.05，所以回归方程显著，即实验数据与所采用的二次数学模型基本符合。

每个因素的t值可以反映出各个因素对实验指标的重要性，t值越大，表明对实验指标的影响越大[12]。由表7可知，八角对红烧肉酱汁风味影响极显著，姜的影响显著，桂皮、白糖、料酒的影响不显著。各因素间的交互作用中，八角和白糖对红烧肉酱汁风味的影响显著且呈正相关。5个因素的影响大小顺序为八角>姜>桂皮>白糖>料酒。

表7 偏回归系数显著性检测结果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

表7 偏回归系数显著性检测结果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

根据回归方程换算各个因素组合得出理论指标Fmax=87.1663。二次正交旋转组合实验得出的最佳配方(以肉重100 g计)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%，按照组合方案做3次验证，可知实测感官评分为85.1254，与理论值(87.1663)相接近，相对误差为2.3%，验证了数学回归模型的适合性[13]。

2.3 电子鼻测定

2.3.1 主成分分析

由图6可知，第一主成分和第二主成分的总贡献率为89.69%，可较好地反映不同因素添加量的样品信息[14]。图6中每个椭圆代表同一处理方式下红烧肉酱汁的数据采集点，且同一样品的数据点聚集程度均较高，说明稳定性和重复性较好。从主成分PC1(贡献率21.23%)和PC2(贡献率68.46%)两个主轴上看，呈较好的单项趋势，从第一组定量组的位置来看，只有第9，14，16等个别组离得较远，说明差异比较大，滋味香气、色泽差异大，其余均和第一组很接近，说明差异不大，风味很好。

图6 红烧肉酱汁电子鼻PCA分析图Fig.6 PCA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

2.3.2 线性判别法分析

由图7可知，两个判别式的总贡献率为60.74%，判别式LD1和LD2的贡献率分别为33.15%和27.59%，整体聚集程度集中。第1，2，3，4，17，18，19组通过判别式LD2分布较集中，其余组通过横纵坐标相互交替区分LD1和LD2，最佳变量与主成分分析相一致，并且无重要信息遗漏，可认定分析的有效性[15]。

图7 红烧肉酱汁电子鼻LDA分析图Fig.7 LDA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

3 结论

通过二次正交旋转组合实验和电子鼻分析，对红烧肉酱汁工艺进行优化，确定最佳工艺配方为(以肉重100 g计)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%。其中姜对红烧肉酱汁风味的影响显著，八角对红烧肉酱汁风味的影响极显著。交互项八角和白糖对红烧肉酱汁的风味影响显著且呈正相关。本文可为企业规模化生产红烧肉酱汁提供依据和参考信息。