响应面法优化风味蟹肉酱工艺配方

吴浩然，林琳，姜绍通，陆剑锋

(合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽省农产品精深加工重点实验室，农产品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

中式调味酱起源于2500多年前，类似于日本的纳豆、韩国的泡菜，是人们日常生活中必不可少的调味品[1]。中国豆酱年产量超过500万吨，占世界总产量的55%以上[2]。传统的中式酱包括黄豆酱、蚕豆酱等，作为一种以豆类为基本原料的发酵食品，中式豆酱香味独特、营养丰富且极易被人体吸收[3]。然而，随着生活水平的不断提高，人们对调味酱种类和风味的要求也越来越高，传统的中式酱由于其种类和风味有限而在市场竞争中处于劣势。

近几年，很多学者通过在传统中式酱的基础上添加各种其他材料来丰富酱的种类和风味。胡仁强等[4]以竹燕窝和牦牛肉为原料，通过对配方和工艺进行响应面优化，研制出了一种营养、美味的竹燕窝牦牛肉酱。邓源喜等[5]以花生、鸡腿菇、牛肉为主要原料，通过正交试验选择出最佳的工艺参数，研制出了一种兼具营养与美味的功能性低盐花生鸡腿菇牛肉酱。王新悦等[6]以长白山香菇和豆酱为主要原料，研制并优化出了一款色泽鲜艳、口感滑润的香辣香菇酱。这些复合型调味酱的研制，较好地推动了我国调味品行业的发展。从调味品的总体发展趋势上看, 水产品资源已经开始作为原料被利用于生产中高端的海鲜调味品[7,8]。随着科学技术的不断提高，天然海鲜调味品的发展正向着深加工时代转变，因而研制新型天然海鲜调味品成为当今水产品开发的热点，这不仅为水产品的高效应用提供了新途径，同时也提高了水产品的市场价值[9-13]。蟹肉作为一种常见的水产品，不仅蛋白质含量丰富，而且含有人体所需的各种微量元素以及EPA和DHA等多种饱和脂肪酸，营养价值非常高，长期食用蟹肉能够起到养经活血、预防疾病的作用[14-18]。但迄今为止，尚未有学者对蟹肉与传统中式酱相结合制备复合型水产调味酱进行相关的研究。

为了顺应和加快海鲜调味品的发展进程，充分利用水产品资源生产中高级天然海鲜调味品，本研究将蟹肉与传统中式黄豆酱进行搭配，同时进行工艺优化，研制出一款味道鲜美、酱香醇厚、营养丰富的即食风味蟹肉酱，既为蟹肉的开发利用开辟了新的方向，也为新型天然海鲜调味酱的开发提供了一定的理论和实践依据。

1 材料及方法

1.1 试验材料

冷冻蟹肉：安徽福恩食品科技有限公司；小米椒、植物油、大葱、生姜、大蒜、白砂糖、白芝麻、黄豆酱、白酒：购于合肥家乐福超市。

1.2 仪器与设备

C21-KT2115多功能电磁炉、MP-CJ28WWOK302炒锅 广东美的生活电器制造有限公司；HH-2A双孔数显水浴锅 江苏金坛市环宇科学仪器厂；PHS-3C型精密酸度计 上海虹益仪器仪表有限公司；RZ-5286A旋转蒸发仪 巩义市予华仪器有限责任公司；FA104N电子分析天平 上海民桥精密科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 风味蟹肉酱制作工艺1.3.1.1 试验工艺流程

1.3.1.2 操作要点

蟹肉的预处理：选择冷冻蟹肉，流水解冻后除去混在其中的碎蟹壳。在锅中倒入少许植物油，将解冻后的蟹肉放入锅中，在220 ℃条件下炒制5 min使蟹肉脱水，然后盛出备用。

其他原料的制备：将新鲜小米椒去蒂并用清水洗净后，切成0.5 cm左右的辣椒圈，备用；将生姜用清水洗净后，切成0.5 cm左右的姜片，备用；将蒜瓣剥皮并用清水洗净后，切成0.5 cm左右的蒜片，备用；将新鲜大葱用清水洗净后，切成0.5 cm左右的葱段，备用。

炒制：将葱、姜、蒜片置于八成熟的油锅中炸出香味，待葱、姜、蒜炸至金黄色后捞出，再放入黄豆酱，文火熬至沸腾，随后放入预处理好的蟹肉，熬制5 min左右后依次加入小米椒、白砂糖和白芝麻，继续熬制3～5 min，在酱出锅前加入少量白酒并搅拌均匀。制酱的关键在于严格控制油温以及酱的熬制时间。并且加入辅料后需及时搅拌以防酱体变焦而影响成品的风味与色泽。

罐装与灭菌：将经过上述步骤制得的风味蟹肉酱搅拌均匀，趁热装入经灭菌处理后的六棱玻璃瓶中，装填完毕后盖上瓶盖(无需盖得太紧)，并将玻璃瓶置于水浴锅中加热，待瓶内酱体温度超过80 ℃后盖紧瓶盖，继续放置在90 ℃水浴锅中进行巴氏灭菌30 min，灭菌结束后快速分段冷却至室温，经过上述所有步骤处理后即可得到成品风味蟹肉酱。

1.3.2 风味蟹肉酱感官评定标准

为使风味蟹肉酱得到最好的口感、风味、色泽以及组织状态，首先对各因素进行单因素试验，通过前期预试验及查阅相关文献后，选出4个对蟹肉酱品质影响较大的因素：主料比(蟹肉∶黄豆酱)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量，筛选出这4个因素的最适添加量，并以此为基础进行四因素三水平的响应面优化试验，再对响应面试验结果进行分析，以得到最优的工艺配方。

邀请7名有感官评定经验的食品专业研究生组成评定小组，对酱的颜色、组织状态、气味和滋味4个方面进行综合评价。根据每个方面的重要程度确定分值，取7人评价总分的平均值作为风味蟹肉酱最后的感官评定分值，具体评分标准见表1。

表1 风味蟹肉酱感官评定表

1.3.3 单因素试验设计

根据预试验结果，在其他配料不变的条件下，选取因素：主料比(蟹肉∶黄豆酱为1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6)、白砂糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、小米椒添加量(3%、5%、7%、9%、11%)和植物油添加量(20%、30%、40%、50%、60%)，以风味蟹肉酱感官评分为响应值，进行单因素试验。

1.3.4 响应面试验设计及数据处理

选取对风味蟹肉酱感官评分影响较大的4个因素作为自变量，根据单因素试验结果，选取合适的自变量水平，再以感官评分为响应值，采用Box-Benhnken Design法设计试验，对主料比(蟹肉∶黄豆酱)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量进行优化试验，以主料比(蟹肉∶黄豆酱)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量为自变量，分别用A，B，C，D表示，并以-1，0，1分别代表各自变量的相应水平，按上述工艺流程进行响应面试验制酱，并邀请评定小组，根据表1进行感官评分，并用软件Design Expert 8.0.6处理数据，得出最佳工艺配方。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果和分析

2.1.1 主料比(蟹肉∶黄豆酱)添加对风味蟹肉酱感官品质的影响

图1 主料比对风味蟹肉酱感官品质的影响

由图1可知，随着主料比(蟹肉∶黄豆酱)的改变，产品的感官评分先升高后下降。当主料比为1∶3～1∶4时，产品综合评分较高，风味蟹肉酱品质较好。为了降低产品成本，选择主料比为1∶4添加最适宜。

2.1.2 白砂糖添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

图2 白砂糖添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

由图2可知，随着白砂糖添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升后降，在白砂糖添加量为6%时，产品的感官评定得分达到最高。白砂糖添加量主要影响蟹肉酱的滋味和组织状态，加入适量的白砂糖可以降低蟹肉酱的咸味，同时提高其鲜味，但当白砂糖添加过量时，则会导致制得的风味蟹肉酱甜度太高，过于甜腻。因此，得出白砂糖的最适添加量为6%。

2.1.3 小米椒添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

图3 小米椒添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

由图3可知，随着小米椒添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升后降，在小米椒添加量为7%时，产品的感官评分达到最高，品质相对较好。小米椒添加量主要影响蟹肉酱的滋味和组织状态，添加适量的小米椒能够很好地提升蟹肉酱的鲜味及稀稠度，但当小米椒添加量过多时，则会导致制得的蟹肉酱过于辛辣，不适合食用。因此，确定小米椒的最适添加量为7%。

2.1.4 植物油添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

图4 植物油添加量对风味蟹肉酱感官品质的影响

由图4可知，随着植物油添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升后降，且在植物油添加量为40%时，感官评分最高。植物油的添加量不仅对风味蟹肉酱的风味形成有显著影响，而且对蟹肉酱的保存存在影响，当植物油太少时，风味蟹肉酱体流动性差，酱状不明显，且不利于保存；而当植物油添加太多时，酱体黏稠度不够，影响口感，整体可接受性下降。因此，选取植物油添加量为40%。

2.2 响应面法优化试验结果与分析

2.2.1 响应面优化试验因素水平表

在单因素试验结果的基础上，通过Box-Benhnken响应面试验设计原理，选取主料比(蟹肉∶黄豆酱)(A)、白砂糖添加量(B)、小米椒添加量(C)和植物油添加量(D)4个因素，以成品风味蟹肉酱品质感官评分为响应值，采取四因素三水平的响应面分析方法对风味蟹肉酱进行工艺优化，得到最佳工艺组。

表2 响应面试验因素水平表

根据表2中的因素水平，利用Design Expert 8.0.6软件，按照Box-Benhnken Design试验方案设计试验，见表3。

表3 响应面试验设计及结果

续 表

2.2.2 结果分析

根据表3的试验结果，利用Design Expert软件进行回归拟合，得到二次多项式回归方程：Y=89.60+0.42A+0.75B-0.083C+0.92D+0.25AB-0.5BC-0.75CD-2.84A2-0.84B2-1.59C2-2.09D2。

该式中A，B，C，D分别为主料比(蟹肉∶黄豆酱)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量。

该多项式中各项系数的绝对值大小反映了各响应因素对风味蟹肉酱感官品质的影响程度，因此，各因素对风味蟹肉酱感官品质的影响程度大小顺序为：植物油添加量(D)>白砂糖添加量(B)>主料比(A)>小米椒添加量(C)。为验证方程的有效性，对上述回归方程进行方差分析，结果见表4。

表4 回归模型方差分析

由表4可知，感官评分的回归方程模型极显著(F=6.22，P=0.0008)，表明模型的拟合度较好。失拟项不显著(P=0.6106>0.05)，表明该方程在被研究的区域内不失拟，残差由随机误差产生。模型的决定系数R2=0.8616，与校正系数RAdj2=0.7232相近，表明回归方程与试验值具有较高拟合性，能很好地对响应面值进行预测，模型可较好解释响应值的变化。因此，该回归模型可用于风味蟹肉酱工艺配方的优化。方程回归系数显著性检验结果表明，一次项B，D对风味蟹肉酱感官品质的影响显著，二次项A2、B2、C2、D2对风味蟹肉酱感官品质的影响极显著。

2.2.3 响应曲面和等高线图分析

为研究影响风味蟹肉酱感官品质各因素之间的交互作用，利用Design Expert 8.0.6软件绘制响应面曲线图和等高线图进行分析。等高线为椭圆形表明因素间交互作用显著，为圆形则表明交互作用不显著。

在小米椒添加量为7%，植物油添加量为40%的情况下制酱，考察白砂糖添加量(B)和主料比(A)对蟹肉酱品质的交互影响, 见图5。

图5 Y=f(A, B)曲面和等高线(C=7%, D=40%)

由图5可知，等高线为圆形，表明白砂糖添加量与主料比的交互作用不显著，蟹肉酱的感官评分主要受B因素影响。主料比为1∶4时，随白砂糖添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升后降。

在白砂糖添加量为6%，植物油添加量为40%的情况下制酱，考察小米椒添加量(C)和主料比(A)对蟹肉酱品质的交互影响，见图6。

图6 Y=f(A, C)曲面和等高线(B=6%, D=40%)

由图6可知，小米椒添加量与主料比的交互作用不显著，感官评分主要受A因素影响。小米椒添加量为7%时，随着主料比中黄豆酱比例的增加，蟹肉酱的感官评分先升高后降低。

在小米椒添加量为7%，白砂糖添加量为6%的情况下制酱，考察植物油添加量(D)和主料比(A)对蟹肉酱品质的交互影响，见图7。

图7 Y=f(A, D)曲面和等高线(B=6%, C=7%)

由图7可知，等高线为圆形，表明植物油添加量与主料比的交互作用不显著，蟹肉酱感官评分主要受D因素影响。主料比为1∶4时，蟹肉酱的感官评分随着植物油添加量的增加呈先升高后降低的趋势。

在主料比为1∶4，植物油添加量为40%的情况下制酱，考察白砂糖添加量(B)和小米椒添加量(C)对蟹肉酱品质的交互影响，见图8。

图8 Y=f(B, C)曲面和等高线(A=1∶4, D=40%)

由图8可知，等高线为圆形，表明白砂糖添加量与小米椒添加量之间的交互作用不显著，蟹肉酱感官评分主要受B因素影响。小米椒添加量为7%时，随着白砂糖添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升高后降低。

在小米椒添加量为7%，主料比为1∶4的情况下制酱，考察植物油添加量(D)和白砂糖添加量(B)对蟹肉酱品质的交互影响，见图9。

图9 Y=f(B, D)曲面和等高线(A=1∶4, C=7%)

由图9可知，等高线为圆形，表明植物油添加量与白砂糖添加量间的交互作用不显著，蟹肉酱感官评分主要受D因素影响。白砂糖添加量为6%时，蟹肉酱的感官评分随着植物油添加量的增加先升高后降低。

白砂糖添加量为6%，主料比为1∶4的情况下制酱，考察植物油添加量(D)和小米椒添加量(C)对蟹肉酱品质的交互影响，见图10。

图10 Y=f(C, D)曲面和等高线(A=1∶4, B=6%)

由图10可知，等高线为圆形，表明植物油添加量与小米椒添加量间的交互作用不显著，蟹肉酱的感官评分主要受D因素影响。小米椒添加量为7%时，随着植物油添加量的增加，蟹肉酱的感官评分先升高后降低。

2.2.4 验证试验

通过回归模型的预测，得到风味蟹肉酱的最佳配方为：主料比(A)为1∶4.38、白砂糖添加量(B)为6.31%、小米椒添加量(C)为6.86%、植物油添加量(D)为41.41%，模型预测值为88.60。为验证模型的可靠性，在上述最优条件下进行验证试验。

表5 验证试验

由表5可知，实际感官评分平均值为86.93，与模型预测值88.60接近，相对误差仅为1.88%，表明上述响应面法得出的风味蟹肉酱最佳配方准确可靠，具有实用价值。

3 产品质量检验

表6 风味蟹肉酱产品质量分析

由表6可知，产品具有风味酱特有的色泽、香气、滋味和形态，且理化及微生物指标均达到相关标准的要求。

4 结论

本文以蟹肉和黄豆酱为主要原料，通过单因素试验和响应面优化试验，对风味蟹肉酱的制作工艺配方进行了优化，开发了一款营养、美味的即食风味蟹肉酱。结果表明，植物油的添加量是影响风味蟹肉酱感官品质的最关键因素，各因素对蟹肉酱感官品质的影响顺序为：植物油添加量(D)>白砂糖添加量(B)>主料比(A)>小米椒添加量(C)。风味蟹肉酱的最佳配方为：主料比(A)为1∶4.38、白砂糖添加量(B)为6.31%、小米椒添加量(C)为6.86%、植物油添加量(D)为41.41%。此条件下，风味蟹肉酱的预期感官总分为88.60，实际得分为86.93，制作出的风味蟹肉酱酱香浓厚，既有小米椒的爽辣，又有蟹肉的鲜美。