响应面优化猴头菇牛肉酱加工工艺

耿吉，陈方鹏，苏夏青，印虹

(扬州大学，江苏 扬州 225127)

猴头菇牛肉酱是以猴头菇粒、牛肉粒为主要原料，以食用油、豆瓣酱、白砂糖等调味料为辅料炒制而成的复合型酱料。猴头菇有很高的食用价值，肉质鲜嫩，口感香醇，而且高蛋白、低脂肪，所含的氨基酸多达17种，还富含多糖、多肽类物质及多种微量元素[1],可以增进食欲，促进淋巴细胞转化，增强机体免疫能力[2]。猴头菇的子实体能够抑制肠道病原菌，促进肠道健康[3]。牛肉富含肌氨酸、维生素B6、B12[4]，能提高机体免疫力。

目前，未见现有文献对猴头菇牛肉酱研制进行探究，仅见王腾飞等[5]介绍了猴头菇调味酱的加工工艺，不仅有保健效果，而且增加了酱料的新风味。从市场上看，我国的牛肉酱种类复杂多样，复合型牛肉酱越来越受到大众欢迎。因此，研发新型复合调味酱料对于增加新品、满足市场需求、增加消费者的选择种类具有重要意义。本试验以猴头菇丁、牛肉丁、食用油、豆瓣酱、白砂糖等原料研制一种复合型酱料，以感官评价为指标，进行单因素试验，设计3因素3水平的Box-Behnken响应面优化试验探究猴头菇牛肉酱的最优制作工艺，以期为新型酱料的研制和科学化加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

牛肉、猴头菇、老抽、白酒、鸡精、白糖、食用油、剁椒、辣椒油、豆豉、豆瓣酱:均购于扬州市邗江区农贸市场;白芝麻粉、黑芝麻、黄豆粉、花生碎、五香粉、洋葱粉、姜粉、大蒜粉、黑胡椒粉：兴化华荣食品有限公司。

300ML型油炸锅、W-50型切丁机、ASC-30型电子秤、JR150离心脱水机、TC21-SC001型电磁炉、R2011-0199型高压灭菌锅。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料的选取，洗净→预处理→炒酱→装瓶→排气→封口→高压灭菌→冷却→成品。

1.2.2 操作要点

挑选新鲜猴头菇，用清水将猴头菇洗净。选取新鲜牛肉，表面呈暗红色，有光泽，轻微粘手，牛肉表面微干，按压有弹性，将牛肉洗净。

1.2.3 预处理

将选取的猴头菇去掉菇柄，在温度为50 ℃的条件下清洗3 min。将牛肉和猴头菇分别投入切丁机中进行切丁，切丁时保证颗粒小且大小均匀。

1.2.4 炒制

在锅中倒入食用油，油温加热至120 ℃时，倒入切好的猴头菇粒和牛肉粒，翻炒大约4 min，使其受热均匀，之后将其捞出沥油。油温加热至130 ℃左右时，加入豆瓣酱翻炒，再将菇粒和牛肉粒加入不断翻炒，使酱与牛肉粒、猴头菇粒充分接触融合，炒拌约5 min，然后加入调味料进行调味。

1.2.5 装罐和杀菌

趁热将炒制好的酱料装入玻璃瓶中，排气后拧紧瓶盖。将玻璃瓶在1010 kPa、121 ℃的高压灭菌锅中灭菌30 min，灭菌后用流水冷却至室温，加快酱料冷却时间。

1.3 感官指标和评分标准

根据国标GB/T 16291.1-2012第一部分优选评价员的方法，筛选出色彩分辨能力、味觉和嗅觉能力、敏锐度能力、气味和质地描述能力等合格的评价员进行培训，并掌握感官评价的专门知识。评价前不接触刺激性气味，评价中两次评价的时间间隔适当并且需要漱口，在任何时候进行客观评价，不带有个人喜好和厌恶情绪[6]。因此，评价小组从25名营养与食品卫生专业的学生中选出10名符合优选评价员标准的学生进行专门培训。感官评定前不吃有刺激性的食物，防止对味觉和嗅觉造成干扰。每个样品评定完后用清水漱口并等待1 min，根据感官评分标准中权重大小对评价样品的色泽、风味、口感和组织状态4项指标依次进行打分，满分100分[7]。评价员之间不做相关评价的交流以保证评价结果的真实性和可靠性。感官评分标准见表1[8-9]。

表1 猴头菇牛肉酱配方优化的感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standard for formula optimization of Hericium erinaceus beef paste

1.4 单因素试验

通过豆瓣酱添加量(6，8，10，12，14 g)、食用油添加量(50，55，60，65，70 g)、白砂糖添加量(1，3，5，7，9 g)对猴头菇牛肉酱品质的影响，进行试验时固定一个参数[10]，在牛肉60 g、猴头菇100 g为标准时，各参数水平分别为豆瓣酱添加量10 g、食用油添加量60 g、白砂糖添加量5 g。以10名评价员的感官评分为指标，设计单因素试验。

1.5 响应面试验

选择豆瓣酱添加量、食用油添加量、白砂糖添加量为自变量，以猴头菇牛肉酱更改配方为响应值，设计Box-Behnken响应面优化试验，各添加量的因素水平见表2。

表2 Box-Behnken响应面设计因素及水平Table 2 The factors and levels of Box-Behnken response surface design

1.6 数据处理

采用Origin 2018进行单因素试验的绘图，采用Design-Expert 8.0进行响应面试验的设计，绘制等高线图和曲面图并进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 豆瓣酱添加量对品质的影响

图1 豆瓣酱添加量对品质的影响Fig.1 The effect of additive amount of broad bean paste on the quality

豆瓣酱的添加量影响酱料的整体粘稠度、滋味、香气及色泽。由图1可知，随着豆瓣酱添加量的增加，猴头菇牛肉酱的感官得分曲线先上升后下降。豆瓣酱从6 g增加到10 g，感官评分也在增加，当豆瓣酱添加量为10 g时感官得分最高，为85分。但随着豆瓣酱比例的增加，豆瓣酱含量增大，猴头菇调味酱的色泽变暗，猴头菇牛肉酱的感官评分降低。并且随着豆瓣酱添加量增加，其中所含的盐也增多，降低了口感。因此，本试验进行响应面优化时选择8，10，12 g的豆瓣酱添加量。

2.1.2 食用油添加量对品质的影响

图2 食用油添加量对品质的影响Fig.2 The effect of additive amount of edible oil on the quality

由图2可知，随着食用油添加量的增加，猴头菇牛肉酱的感官得分曲线先上升后下降。食用油添加量为50 g时，猴头菇牛肉酱的色泽发暗，口感较差，酱汁与菇粒、牛肉粒分离；食用油添加量为60 g时，色泽发亮，酱汁与菇粒、牛肉粒融合较好并且无油腻味。食用油的添加量过小，就没有了食用油的风味和口感；但是添加量过大，会使肉酱变得油腻，影响香味和口感。食用油添加量为60 g时感官得分最高，为83分，因此，本试验进行响应面优化时选择55，60，65 g的食用油添加量。

2.1.3 白砂糖添加量对品质的影响

图3 白砂糖添加量对品质的影响Fig.3 The effect of additive amount of white granulated sugar on the quality

由图3可知，随着白砂糖添加量的增加，猴头菇牛肉酱的感官得分曲线先上升后下降。添加白砂糖可以增加鲜味，减少腻味，白砂糖在高温煸炒下转化成葡萄糖和果糖，持续的高温加热会发生焦糖化反应和美拉德反应，增加酱料的焦糖色[11]，然而白砂糖添加过量也会影响猴头菇牛肉酱的口感。当白砂糖添加量为5 g时感官得分最高，为87分，因此进行响应面优化时可以选择3，5，7 g的白砂糖添加量。

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 Box-Behnken响应面设计及结果

本试验以豆瓣酱添加量(A)、食用油添加量(B)、白砂糖添加量(C)为自变量，采用 Box-Behnken进行3因素3水平的响应面优化试验，以猴头菇牛肉酱感官评分为响应值，探究猴头菇牛肉酱的最优加工工艺，试验结果见表3。

表3 响应面试验方案及结果Table 3 Response surface test scheme and results

续 表

2.2.2 回归拟合及方差分析

对表3中数据进行多元回归拟合，得出猴头菇牛肉酱的感官评分与3个因素之间的方程：Y(感官评分)=89.82+0.88A+0.81B-1.21C+2.70AB+0.40AC-0.62BC-11.85A2-4.02B2-5.47C2。

方差分析和显著性检验结果见表4。

表4 方差分析和显著性检验Table 4 Analysis of variance and significance test

由表4可知，响应面试验构建模型的结果极显著(P<0.0001)，失拟项不显著(P>0.05),说明该回归方程拟合度良好，能够很好地解释豆瓣酱添加量(A)、食用油添加量(B)、白砂糖添加量(C)与猴头菇牛肉酱感官评分之间的关系。方差R2=0.9928，调整系数RAdj2=0.9835，说明利用该模型可以解释响应曲面中98.35%的可变性，预测值与真实值之间存在着很高的关联性，可以用于猴头菇牛肉酱的加工工艺优化[12]。由表4中各因素F值的大小分析可知，A(F=6.50)、B(F=5.61)和C(F=12.48)，因此各因素对猴头菇牛肉酱感官得分的影响顺序为C>A>B,C影响非常显著(P<0.01)，说明白砂糖添加量(C)对猴头菇牛肉的感官得分影响非常显著；A,B的影响显著(P<0.05)，说明豆瓣酱添加量(A)和食用油添加量(B)对猴头菇牛肉酱的感官得分影响显著。交互项AB影响极显著(P<0.001)，而交互项 AC、BC 影响不显著(P>0.05),表明豆瓣酱添加量(A)和食用油添加量(B)有交互作用。二次项中A2、B2、C2对猴头菇牛肉酱的感官得分影响都极显著。

2.2.3 响应曲面及等高线图

图4 各因素交互作用对猴头菇牛肉酱感官得分影响的响应曲面和等高线图Fig.4 Response surface and contour plots of the influence of interaction of various factors on the sensory score of Hericium erinaceus beef paste

3个因素对猴头菇牛肉酱感官得分影响的响应面图和等高线图见图4，响应曲面越陡，说明两因素之间的交互作用对响应值的影响越大[13]。同样，等高线的形状越接近于椭圆形表示两因素之间的交互作用越显著，形状越接近于圆形则说明两因素的交互作用对响应值的影响越小[14]。

由图4中(a)可知，3D曲面图在3组图中显示最为陡峭，且等高线多而密集，说明豆瓣酱添加量(A)与食用油添加量(B)的交互作用对猴头菇牛肉酱的感官评分影响较大，猴头菇牛肉酱的感官评分在所选范围内随着豆瓣酱添加量和食用油添加量的增加而增加。豆瓣酱添加量(A)和食用油添加量(B)的交互作用对响应值的影响显著，豆瓣酱添加量对感官得分的影响大于食用油添加量；由图4中(b)、(c)可知，因素AC、BC的交互作用对响应值的影响不显著。其中，图4中(c)的3D曲面图最为平缓，等高线最少且稀疏，说明当豆瓣酱添加量(A)一定时，食用油添加量(B)与白砂糖添加量(C)的交互作用对产品品质影响较小。

2.2.4 最佳配方的确定和验证试验

根据Box-Behnken模型预测响应面优化的最佳配方为豆瓣酱添加量10.10 g、食用油添加量60.63 g、白砂糖添加量4.77 g，此时的感官评分为89.96。考虑到实际可操作性，将最优工艺参数定为豆瓣酱添加量10 g、食用油添加量61 g、白砂糖添加量5 g。按照最终得出的最优配方再次进行3次验证试验并取平均值，得到感官评分为89.65，与响应面预测模型基本相符，表明得到的最优配方参数是可取的。

3 结论

试验以牛肉粒和猴头菇粒为原料，经炒制得到猴头菇牛肉酱产品。在单因素试验的基础上将感官评分设为响应值，进行响应面试验，所得模型极显著(P<0.0001)，最终确定猴头菇牛肉酱的最佳加工工艺为：以牛肉60 g、猴头菇100 g为标准时，豆瓣酱添加量10 g，食用油添加量60 g，白砂糖添加量5 g，此时猴头菇牛肉酱的色泽光亮，风味浓郁，口感细腻，呈半固体状态。本试验为研发新型复合调味酱料提供了新方向，也为猴头菇牛肉酱的研发提供了科学依据。