响应面法优化罗汉果红烧肉工艺研究

张瑛，何志贵，杨铭铎，赵冬，朱少东，陶霞梅，张宇晴2,，崔莹莹2，，徐祥林

(1.哈尔滨商业大学 旅游烹饪学院，哈尔滨 150076；2.哈尔滨商业大学中式快餐研究发展中心博士后科研基地，哈尔滨 150076；3.桂林旅游学院 休闲与健康学院，广西 桂林 541006)

罗汉果又名假苦瓜、白毛果等，作为药食同源植物，有消暑润肺、益肝健脾等功用，可直接以果实入药。其成分是皂苷类、黄酮类及油脂类，含有丰富的蛋白质和维生素等营养素，具有开发潜力[1]。罗汉果产品的开发多以罗汉果甜苷为主，其甜度约为蔗糖的300倍，执量低，具有强稳定性，可以作为蔗糖的替代品，经提取浓缩制得罗汉果糖产品，可用于烹饪及调味，也可作为天然甜味剂应用于饮料、乳品开发。罗汉果还含有活性成分，具有抗氧化性、抗菌性，在控制血糖升高和肉类防腐保鲜等方面具有一定功效[2-4]。目前市场上的罗汉果产品主要有功能性食品和保健品，如罗汉果茶、罗汉果酒、罗汉果糖果、罗汉果饮料、罗汉果酸奶、罗汉果咀嚼片、罗汉果降血糖食品等[5]。

红烧肉是一道出名的传统中式菜肴，多选用猪五花肉为原料，加盐、糖、酱油和料酒调味烹制所得，鲜美可口、风味浓郁，深受消费者喜爱[6]，国内外对其研究多集中于工艺、品质与风味变化方面[7-8]。肉类风味的形成大多通过脂肪氧化、美拉德反应等产生[9]，糖和酱油是红烧菜肴必不可少的原料，可以起到增色赋味的作用。但猪肉胆固醇偏高，不同的烹饪加工方式对肉质脂肪酸含量会有所影响[10-11]，因而糖尿病、肥胖人群以及血脂较高者不宜多食，这使红烧肉的发展受到一定限制。为了更好地改善红烧肉的品质，使其在保持口感和营养的同时，对人体不会产生过多的负面影响，考虑用罗汉果作为甜味剂，并有效附加其营养价值，推动新型红烧肉产品的研发。

感官评价作为针对食品感官特性的科学分析方法，在肉制品质量与品质检测中尤为重要[12]，可用于直接分析肉制品食用可口性及可接受度。通过精密仪器测定肉制品的质构及色度，可更准确地表明其食用品质。本研究针对罗汉果红烧肉的产品工艺进行优化，以感官评分、质构及色差作为评定指标，最终利用响应面试验方法，以感官评分为响应值得出最佳配方，为罗汉果投入烹饪菜肴等开发领域提供研究依据及理论基础，同时有利于提高药食同源类食材的利用率和开发率。

1 材料与方法

1.1 材料

黑猪五花肉、生抽、老抽、料酒、盐、姜、葱、大豆油、桂皮、香叶：均购于桂林市中山北路力源优选超市；罗汉果：广西桂林市龙胜富鸿农产品开发专业合作社。

1.2 仪器与设备

C22-WT2202型美的电磁炉 美的电磁炉科技股份有限公司；TMS-PILOT型物性分析仪 美国FTC公司；CM-5型分光式色差仪 日本柯尼卡美能达公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.1.1 制作工艺

预处理→焯水→煸炒→调味→大火烧开→小火炖煮→大火收汁。

1.3.1.2 操作要点

预处理：选取肥瘦均匀的猪五花肉洗净沥干，切成4 cm×3 cm×2 cm的小块。

焯水：2200 W烧开水，立即放入五花肉，焯水2 min后捞起备用。

煸炒：300 W低温放油，将葱姜、放入锅中煸炒，至脆香捞起。五花肉沥干水分放入锅中，热油煸炒5 min至肉块变色、变硬且出油，捞出。

调味：重新起锅放肉，加入4%生抽、1%盐、2%葱、2%姜、0.4%桂皮、0.4%香叶调味(以肉质量计)，罗汉果(干果)、老抽、料酒添加量待定，倒入120%水，大火烧开。

炖煮：2200 W煮开后，设置300 W炖煮一定时间，最后用1800 W大火收汁至汤汁浓稠。

1.3.2 单因素试验设计

根据前期预试验，以罗汉果添加量1.8%、老抽添加量4%、料酒添加量6%、炖煮时间40 min为初始工艺，分别研究罗汉果添加量(0.6%、1.2%、1.8%、2.4%、3%)、老抽添加量(3%、4%、5%、6%、7%)、料酒添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、炖煮时间(20，40，60，80，100 min)对罗汉果红烧肉品质的影响，通过指标测定及感官评价，在此基础上选取合适的条件，设计响应面试验。

1.3.3 响应面优化试验设计

在单因素试验基础上，以罗汉果添加量(A)、老抽添加量(B)、料酒添加量(C)为自变量，设定上下限，以感官评分(Y)为响应值，利用Box-Behnken响应面法设计出三因素三水平的响应面试验，确定罗汉果红烧肉的最佳工艺参数，试验因素与水平见表1。

表1 响应面试验因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.3.4 指标测定

1.3.4.1 感官评价

参考相关文献[13]制定的红烧肉感官描述和GB/T 22210-2008《肉与肉制品感官评定规范》，分别采用品尝、嗅闻、目测和按压等方式对红烧肉的色泽、外观、风味和口感进行综合评分，并作适当修改。选定10名食品专业感官评价员，要求评价员将样品放入口中咀嚼后下咽，且每次品尝后用清水漱口，以免影响感官评价结果。设置感官评分总分50分，具体评定标准见表2。

表2 罗汉果红烧肉感官评定标准Table 2 The sensory evaluation standard of braised pork with Siraitia grosvenorii

1.3.4.2 TPA测定

参考赵越[14]的方法，取肉样肥肉层和瘦肉层，切成大小为2 cm×1 cm×1 cm的肉块，样品在室温下进行测定，重复5次，结果取平均值。采用TPA模式下压缩测试，设定参数为：圆柱形探头P/36R，测试速度60 mm/min，触发力5 g，形变量40%。选取硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性作为质构评价指标。

1.3.4.3 色差测定

采用CM-5分光式色差仪对罗汉果红烧肉的肉色指标进行测定，测定其肥肉层和瘦肉层的色差值，使用前进行零点校准和用户校准使其标准化。选取同一样品条件下罗汉果红烧肉做色差测定试验，并在同一位置进行检测，做3次平行试验，记录下L*、a*、b*值。

1.4 数据处理

试验数据采用IBM SPSS Statistics 21.0软件进行单因素方差分析，各组数据均表示为平均值±标准差，利用Excel软件进行绘图，采用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 罗汉果添加量对罗汉果红烧肉品质的影响

由图1可知，随着罗汉果添加量的增加，罗汉果红烧肉的质构变化并不明显。罗汉果红烧肉的感官评分随着罗汉果添加量的增加呈先上升后逐步下降的趋势，当罗汉果粉的添加量达到1.8%时感官评分达到最大值42.33分，且差异显著(P<0.05)，此时肉质醇香，罗汉果风味明显，且甜味适度；当添加量过低时罗汉果味不突出，肉质甜味较低，对比不明显，而当罗汉果添加量继续增加且超过2.4%以后，罗汉果香甜味过于突出，口感较腻，影响罗汉果红烧肉整体的呈味效果。

图1 罗汉果添加量对罗汉果红烧肉品质的影响 Fig.1 Effect of the additive amount of Siraitia grosvenorii on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii注：1为瘦肉层；2为肥肉层；不同小写字母表示不同组别间的差异显著(P<0.05)，下图同。

由表3可知，当罗汉果添加量增加时，瘦肉层和肥肉层的L*值有所降低，而b*值呈上升趋势，即罗汉果红烧肉的黄度值有所增加，罗汉果含有水溶性黄色素，其主要成分为罗汉果甜苷[15]，在炖煮时可能对肉色产生影响。综合感官评分，罗汉果添加量在1.8%时罗汉果红烧肉品质最佳。

表3 罗汉果添加量对罗汉果红烧肉色泽的影响Table 3 Effect of the additive amount of Siraitia grosvenorii on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

续 表

2.1.2 老抽添加量对罗汉果红烧肉品质的影响

红烧菜肴中老抽可用于上色提味，老抽中含有一定量的焦糖，在发酵和烹饪过程中会发生美拉德反应[16]，产生独特风味，使罗汉果红烧肉的口感浓郁。由图2可知，老抽添加量为4%时，罗汉果红烧肉的感官评分可达到最大值，而随着老抽添加量越多，感官评价有所改变，此时罗汉果红烧肉口味过咸，酱色过浓，掩盖了罗汉果风味，且色泽过暗，口感不佳。随着老抽添加量的增加，罗汉果红烧肉瘦肉层和肥肉层的胶黏性、咀嚼性均呈上升趋势，并且胶黏性显著高于其他指标(P<0.05)。这是由于老抽含有氯化钠、有机酸等成分，对肉中肌球蛋白的溶出及可溶性蛋白的含量有所影响，促进其对水和脂肪的结合能力[17]，从而影响罗汉果红烧肉的组织状态。

图2 老抽添加量对罗汉果红烧肉品质的影响 Fig.2 Effect of the additive amount of dark soy sauce on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表4可知，瘦肉层和肥肉层的L*、a*、b*值均呈下降趋势，即随着老抽添加量增多，罗汉果红烧肉咸味越重，颜色越深, 黏度越稠，当老抽添加量为7%时，L*亮度值可降到24.45。综合以上指标，老抽添加量为4%时罗汉果红烧肉口感较好。

表4 老抽添加量对罗汉果红烧肉色泽的影响Table 4 Effect of the additive amount of dark soy sauce on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

续 表

2.1.3 料酒添加量对罗汉果红烧肉品质的影响

料酒可以有效改善菜肴的滋味、口感等感官品质，可起到去腥调味等作用。由图3可知，罗汉果红烧肉的感官评分随着料酒添加量的增多呈先缓慢上升后下降的趋势，当料酒添加量为6%时，其感官评分达到最大值45.33分，显著性较高(P<0.05)，此时罗汉果红烧肉香鲜适宜，口感较好。而当料酒添加量过低时，肉味鲜香较淡，当添加量为10%时，肉味则有发酸的趋势，且料酒味过浓，掩盖了罗汉果红烧肉特有的香味。且随着料酒添加量的增多，罗汉果红烧肉瘦肉层和肥肉层的硬度、弹性、胶黏性呈缓慢下降的趋势，分析原因可能是料酒中含有乙醇，对渗透压有所影响，因而导致肉样品质有所变化[18]。

图3 料酒添加量对罗汉果红烧肉品质的影响 Fig.3 Effect of the additive amount of cooking wine on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表5可知，当料酒添加最为6%时，罗汉果红烧肉瘦肉层和肥肉层的L*值趋于稳定，而瘦肉层的a*、b*值降低，肥肉层的a*、b*值略有上升，即当料酒添加过多时，罗汉果红烧肉整体颜色偏淡，酱色不够明显。综合感官评分，当料酒添加量为6%时罗汉果红烧肉品质最佳。

表5 料酒添加量对罗汉果红烧肉色泽的影响Table 5 Effect of the additive amount of cooking wine on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

2.1.4 炖煮时间对罗汉果红烧肉品质的影响

由图4可知，随着炖煮时间的增加，罗汉果红烧肉的感官评分呈上升趋势，并在40 min时达到最大值。当炖煮时间超过60 min后，罗汉果红烧肉的感官评分逐渐下降，瘦肉层和肥肉层的硬度、弹性、咀嚼性都显著降低。这是由于炖煮时间过长，肉中肌原纤维蛋白变性，蛋白结构受到破坏，从而影响其质构[19]。并且罗汉果红烧肉在炖煮过程中，系水力会下降，其可溶性蛋白及风味物质也有所流失，进而对肉色产生影响[20]。

图4 炖煮时间对罗汉果红烧肉品质的影响 Fig.4 Effect of the stewing time on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表6可知，罗汉果红烧肉的L*值呈逐渐下降趋势，瘦肉层的a*值在炖煮初期有所上升，但随着炖煮时间延长，a*值有所下降，肥肉层的a*值则略有增加。而随着炖煮时间延长，红烧酱汁的上色效果越明显，在炖煮时间为40 min时罗汉果红烧肉整体色泽红亮，肥肉层呈半透亮，瘦肉层呈酱红色，适宜可口。综上，确定炖煮时间为40 min较适宜，此时罗汉果红烧肉品质最优。

表6 炖煮时间对罗汉果红烧肉色泽的影响Table 6 Effect of the stewing time on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

2.2 响应面法试验结果

为确定罗汉果红烧肉的最优工艺，根据单因素试验结果和Box-Behnken的中心组合设计原理，结合试验相关性，筛选出显著影响综合品质的因素，选取感官评分作为最终的综合评定标准，设计三因素三水平试验方案。响应变量Y为感官评分，响应因素A为罗汉果添加量，B为老抽添加量，C为料酒添加量。利用Design-Expert 8.0.6软件对表7中试验结果进行回归拟合，建立二次响应面回归模型，所得方程为：

表7 Box-Benhnken试验设计及结果Table 7 Box-Benhnken experimental design and results

Y=48.43-2.66A+1.50B-3.51C-1.82AB+1.06AC-1.13BC-7.53A2-7.76B2-5.40C2。

由表8可知，对所建立的感官评分回归模型进行分析，可知F值=328.89，P<0.01，具有极显著性差异，且不同因素之间差异存在显著性。失拟项的P=0.0980>0.05，不显著，说明回归模型的稳定性较好。模型的调整决定系数R2=0.9976，决定系数RAdj2=0.9946，一次项A、B、C，交互项AB、AC、BC，二次项A2、B2、C2均差异极显著(P<0.01)，表明该模型拟合度较好，能明确反映响应值变化。由F值可判断出单因素的影响大小顺序为C(料酒添加量)>A(罗汉果添加量)>B(老抽添加量)；交互项影响大小为AB>BC>AC；二次项影响大小为C2>B2>A2。

表8 回归模型方差分析Table 8 Analysis of variance of regression model

2.3 交互作用分析及验证试验

2.3.1 交互作用

利用回归方程绘制响应面图，预测3组因素交互作用对感官评分的影响，结果见图5～图7。

图5 老抽添加量与罗汉果添加量交互作用对罗汉果红烧肉感官评分的影响Fig.5 Effect of the interaction of dark soy sauce additive amount and Siraitia grosvenorii additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

图6 料酒添加量与罗汉果添加量交互作用对罗汉果红烧肉感官评分的影响Fig.6 Effect of the interaction of cooking wine additive amount and Siraitia grosvenorii additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

图7 料酒添加量与老抽添加量交互作用对罗汉果红烧肉感官评分的影响Fig.7 Effect of the interaction of cooking wine additive amount and dark soy sauce additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

根据等高线和响应面坡度可判断交互作用的影响程度，坡度越陡，单因素影响越显著，等高线形状越圆其影响越弱，呈椭圆形则影响越强[21]。由图5～图7可知，3个响应面均呈开口向下的凸形曲线，表明响应值存在极大值，即最优配方的条件存在于所设计的单因素水平范围内。

2.3.2 验证试验

通过Design Expert V8.0.6软件分析，以感官评分为响应指标，得到罗汉果红烧肉的最优工艺组合是：罗汉果添加量1.67%、老抽添加量4.15%、料酒添加量5.28%。在上述条件下，罗汉果红烧肉感官评分的预测值为49.47分。考虑到实际可操作性，将所得最优工艺参数调整为罗汉果添加量1.7%、老抽添加量4.2%、料酒添加量5.3%，进行验证试验，重复3次取试验平均值，最终成品的感官评分49.06分。

用同一添加量的白砂糖制作红烧肉进行对比试验，由表9可知，最优配方的罗汉果红烧肉的弹性、硬度、咀嚼性与加白砂糖红烧肉并无明显差距，说明罗汉果红烧肉的适口性良好，食用品质较理想，且罗汉果红烧肉色泽鲜亮，口味更香甜。综上所述，本试验方案可行，罗汉果红烧肉的食用性能够达到最优化，整体可接受度良好，且感官评分与预测值相近，表明模型的拟合度良好，得到的最优工艺可靠。

表9 相关工艺参数对比Table 9 The comparison of relevant process parameters

3 结论

罗汉果含有营养成分，药理作用突出，可食用性强，具有良好的开发利用前景。在单因素试验基础上，以感官评分为响应值，根据Box-Behnken响应面设计，确定罗汉果红烧肉的最佳工艺为：罗汉果添加量1.7%、老抽添加量4.2%、料酒添加量5.3%，经验证，该模型合理可靠。此条件下加工的罗汉果红烧肉色泽鲜亮，含罗汉果香甜味，肉质硬度、弹性、咀嚼性较好，胶黏性适中，为罗汉果开发烹饪食品等加工工艺提供了良好基础。