响应面法优化黑蒜鸡枞菌酱制备工艺

贾庆超，梁艳美，张宇恒

(1.郑州科技学院 食品科学与工程学院，郑州 450064；2.安阳工学院 计算机科学与信息工程学院，河南 安阳 455000)

鸡枞菌，别名鸡丝菇、鸡耳菌，隶属于伞菌目、自蘑科、鸡枞菌属[1]，是一类与大白蚁共存的野生大型真菌子实体，肉质肥厚，质地细嫩，滋味鲜美，为菌中之冠，现代医学表明，鸡枞菌对降低血糖有明显效果，含各种人体必需的氨基酸[2-4]，能健脾胃，提高人体的免疫力，是一款优良的保健食品。黑蒜是由普通新鲜大蒜在发酵箱中发酵2～3个月后制得的，改变了原有鲜蒜的蒜臭味和辛辣味，变成香甜可口、没有蒜臭的一种食品，不仅具有普通大蒜所有的营养物质，而且含有更丰富的杀菌消毒物质、微量元素等，具有抗氧化性、抗酸化、降血糖、降血压、降血脂等功效，增强人体免疫能力，是一款优良的保健食品[5-7]。随着新冠病毒疫情的发生，人们更加注重食品的保健功能。目前黑蒜鸡枞菌酱制品还未见报道，本研究以具有保健作用和营养丰富的黑蒜和鸡枞菌为主要原料，研究制备一种具有保健功能、营养丰富、美味可口的方便即食的酱，满足当下人们对酱制品的需求，为黑蒜鸡枞菌酱的工业化生产提供了可靠的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

黑蒜：宏康农产品直销店；鸡枞菌：云谷源店；花生油：中粮集团有限公司(鲁花5S压榨一级花生油)；盐、糖、姜、蒜、干辣椒、八角、花椒：均购自大型超市；赛多利斯BSA2202S电子天平；博科BKQ-Z50I高压蒸汽灭菌锅。

1.2 试验方案设计

1.2.1 原料处理

鸡枞菌：将风干的鸡枞菌用1%的食盐水浸泡10 min，用清水洗净，沥干水，将菌伞沿形状切成1 cm长的条状，将菌柄切成0.5 cm的块状备用；黑蒜：将腌制好的黑蒜剥开，切成1 cm2的块状备用；其他辅料：干辣椒切成小块备用，葱、蒜、姜切成小块备用。

除去影响黑蒜鸡枞菌酱风味的主要因素黑蒜、鸡枞菌、盐、糖和香辛料的使用量，葱、姜、蒜参考火锅底料的配方即1∶1.5∶1的比例添加，添加量为葱1 g、姜1.5 g、蒜1 g，将这一添加量称为一份葱姜蒜。

1.2.2 黑蒜鸡枞菌酱的工艺流程

工艺流程：花生油烧至八成热→加入花椒八角干辣椒→沥油捞出→加入葱、姜、蒜→小火加入鸡枞菌、黑蒜→搅拌并加入盐、糖和基础调味料→装罐→密封灭菌→成品[8]。

1.2.3 黑蒜鸡枞菌的感官评价标准

根据《食品感官评价》和《食品感官评价原理与实践》，并结合GB/T 24399-2009《黄豆酱》，制定感官评价标准见表1，选10名经过培训的人员进行评价打分，对成品的色泽、滋味、风味、体态4个方面进行评定[9-11]。

表1 黑蒜鸡枞菌酱的感官评价标准Table 1 The sensory evaluation criteria of black garlic and Collybia albuminosa sauce

2 结果与分析

2.1 辅料的单因素试验

花生油15 g、鸡枞菌5 g、黑蒜8 g、盐1.5 g、糖1.5 g、葱姜蒜1份量不变，进行下列单因素试验。

2.1.1 八角的单因素试验

花椒1 g、干辣椒1 g，添加八角的量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g。

图1 八角添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.1 Effect of star anise additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图1可知，随着八角添加量的增加，感官评分先升高再下降。在添加量为1.5 g时，酱的评分最高，添加量继续增加时，八角的味道开始过于突出。因此，1.5 g是最适添加量。

2.1.2 花椒的单因素试验

八角1.5 g、干辣椒1 g，添加花椒的量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g。

图2 花椒添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.2 Effect of Chinese prickly ash additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图2可知，随着花椒添加量的增加，感官评分先升高再下降，在添加量为1 g时评分最高，当添加量继续升高时，会有花椒的苦味，这可能是因为花椒中含有花椒碱、苦味素等成分[12]，花椒的麻苦味有些突出。因此，1 g是最适添加量。

2.1.3 干辣椒的单因素试验

八角1.5 g、花椒1 g，添加干辣椒的量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g。

图3 干辣椒添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.3 Effect of dried chili additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图3可知，随着干辣椒添加量的增加，感官评分先升高再下降。干辣椒添加量不够时，味道不足；在添加量为1 g时辣味刚好，评分最高，当干辣椒添加量高于1 g时，辣味明显，影响了酱的整体风味。因此，1 g是最适添加量。

2.1.4 辅料试验设计

根据单因素试验结果，采用Design-Expert 10.0.7版本软件，根据Box-Behnken设计原理，增加葱姜蒜(各1，1.5，1 g，为1份)，对影响黑蒜鸡枞菌酱的4个因素八角、花椒、干辣椒、葱姜蒜进行四因素三水平响应面优化试验，结果见表2。

表2 响应面试验设计与结果Table 2 Design and results of response surface experiment

续 表

2.1.5 二次回归模型方差分析

对表2中数据进行拟合分析，得到回归方程为：Y=81.28+6.52A+3.01B+3.47C+2.24D+4.95AB-1.23AC-3.92AD-4.30BC-1.23BD-0.83CD-5.09A2-2.63B2+2.89C2+8.08D2，方差分析见表3。

表3 响应面回归模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

由表4中的方差分析结果可知，模型的P<0.0001，表明试验所采用的二次模型是极显著的。失拟项的P=0.112456>0.05，表明对模型是有利的，模型具有高度可靠性[13-15]。通过对试验模型的可信度进行分析，得到R2=0.9194，表明响应值的变化91.94%来自于所选因素，该方程的拟合度较好，方程的调整决定系数RAdj2=0.8389，说明有83.89%的试验符合该模型，与实际情况符合良好[16-18]。变异系数C.V.(%)=4.37，较小，方程模型具有良好的重现性[19]。一次项A、B、C和交互项AB 以及二次项A2、D2对结果的影响极显著(P<0.01)，一次项D和交互项AD、BC以及二次项C2对结果的影响显著(0.01C>B>D，即八角>干辣椒>花椒>葱姜蒜。

2.1.6 响应面分析

根据回归方程建立响应面图，结果见图4。

图4 响应面及等高线图Fig.4 Response surface plots and contour lines

等高线越密集，表明该因素对试验结果的影响越显著[20]，等高线越接近于椭圆形，二者的交互作用越强，反之圆形则交互作用不强[21]。利用Design-Expert 10.0.7对回归方程进行回归分析，确定辅料的最佳添加量为八角1.5 g、花椒1.5 g、干辣椒0.5 g、葱姜蒜1.87份，得分93.115分。

2.2 主料的单因素试验

花生油15 g、鸡枞菌5 g、最佳辅料配方不变，进行下列单因素试验[22]。

2.2.1 黑蒜单因素试验

盐1.5 g、糖1.5 g，添加黑蒜的量分别为6，8，10，12，14 g。

图5 黑蒜添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.5 Effect of black garlic additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图5可知，随着黑蒜添加量的增加，感官评分先升高再下降，在黑蒜的添加量为10 g时评分最高，添加量继续增大，黑蒜比例过大，味道过浓，评分下降。因此，10 g是最合适的添加量。

2.2.2 盐单因素试验

黑蒜10 g、糖1.5 g，添加盐的量分别为1，1.5，2，2.5，3 g。

图6 盐的添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.6 Effect of salt additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图6可知，随着盐添加量的增加，感官评分先升高再下降，在盐的添加量为1.5 g时评分最高，当继续增加盐的量时，咸味过重，掩盖了酱的酸甜味，也使鸡枞菌的特殊鲜味变淡。因此，1.5 g是最合适的添加量。

2.2.3 白糖的单因素试验

黑蒜10 g、盐1.5 g，添加糖的量分别为1，1.5，2，2.5，3 g。

图7 糖的添加量对黑蒜鸡枞菌酱品质影响趋势Fig.7 Effect of sugar additive amount on the quality of black garlic and Collybia albuminosa sauce

由图7可知，随着糖添加量的增加，感官评分先升高再下降，在添加量为2 g时甜度适中，评分最高，但糖量过多时甜味会遮盖鸡枞菌的香味。因此，2 g是最合适的添加量。

2.2.4 主料试验设计

根据单因素试验结果，采用Design-Expert 10.0.7版本软件，根据Box-Behnken设计原理，对影响黑蒜鸡枞菌酱的4个因素黑蒜、盐、白糖、辅料进行四因素三水平响应面优化试验，试验设计结果见表4。

表4 响应面试验设计与结果Table 4 Design and results of response surface experiment

续 表

2.2.5 二次回归模型方差分析

对表4中数据进行拟合分析，得到回归方程为：Z=80.06+2.82E+4.32F-3.36G-1.99K+9.55EF-0.65EG-1.10EK+1.00FG+0.20FK-4.07GK-5.42E2-0.57F2-1.75G2-0.71K2，方差分析见表5。

表5 响应面回归模型的方差分析Table 5 Analysis of variance of response surface regression model

由表5中的方差分析结果可知，模型的P<0.0001，表明试验所采用的二次模型是极显著的。失拟项的P=0.1979>0.05，表明对模型是有利的，所用模型与试验拟合程度高，模型具有高度可靠性。通过对试验模型的可信度进行分析，得到R2=0.9002，表明响应值的变化有90.02%来自于所选因素，该方程的拟合度较好，方程的调整决定系数RAdj2=0.8004，说明有80.04%的试验符合该模型，与实际情况符合良好。变异系数C.V.(%)=3.93，较小，方程模型具有良好的重现性。一次项E、F、G和交互项 EF及二次项E2对结果的影响极显著(P<0.01)，一次项K及交互项GK对结果的影响显著(0.01G>F>K，即黑蒜>白糖>食盐>辅料。

2.2.6 响应面分析

根据回归方程建立响应面图，结果见图8。

图8 响应面及等高线图Fig.8 Response surface plots and contour lines

等高线越密集，表明该因素对试验结果影响越显著，等高线越接近于椭圆形，二者的交互作用越强，反之圆形则交互作用不强。利用Design-Expert 10.0.7对回归方程进行回归分析，经过优化最优配方为：黑蒜12 g、盐2 g、糖1.5 g、辅料2.8份，此时经过优化的感官评价得分为94.507分。

2.3 配方参数优化和模型验证

综上，预测得到的最佳黑蒜鸡枞菌酱的配方参数为：花生油15 g、鸡枞菌5 g、黑蒜12 g、盐2 g、糖1.5 g、辅料2.8份(1份为八角1.5 g、花椒1.5 g、干辣椒0.5 g、葱姜蒜各为葱1.87 g、姜2.81 g、蒜1.87 g)，在此配方条件下，感官评分理论值为94.507分。在此条件下进行验证试验，重复3次，取平均值，制作的黑蒜鸡枞菌酱的感官评分分别为93.811，93.562，94.879分，平均值为94.084分，与理论值非常接近。

3 理化指标的测定

理化指标分析见表6。

表6 理化指标Table 6 The physicochemical indexes

4 结论

本研究以黑蒜和鸡枞菌为主要原料，添加八角等辅料，以感官评分为响应值，通过单因素和响应面法首先研究了辅料八角、花椒、干辣椒和葱姜蒜的最佳配方，其次在此最佳辅料的配方下，将辅料作为一个因素，与黑蒜、盐、糖确定黑蒜鸡枞菌酱的最佳工艺参数：花生油15 g、鸡枞菌5 g、黑蒜12 g、盐2 g、糖1.5 g、辅料2.8份(1份为八角1.5 g、花椒1.5 g、干辣椒0.5 g、葱姜蒜各为葱1.87 g、姜2.81 g、蒜1.87 g)，此时经过优化的感官评价得分为94.507分。在此配方下酱体鲜艳有光泽，鸡枞菌呈棕褐色、香脆可口，有鸡枞菌的特殊香味，黑蒜呈黑色块状，外脆里软，酸甜可口，酱汁具有浓郁的酱香味和轻微的香辛料味，组织较黏稠且可见黑蒜块状和鸡枞菌条块状，味道醇厚可口。为黑蒜鸡枞菌酱的加工生产及工业化提供了数据参考。采用分光光度法测定成品的亚硝酸盐，其含量均满足食用的要求，对人体健康不会产生影响。