响应面法优化羊肉脯工艺配方

◎ 严丹敏，邓源喜

（蚌埠学院，安徽 蚌埠 233030）

随着人们生活水平的不断提高，羊肉脯成为一种新型的休闲食品，逐渐受到人们的关注。消费者对羊肉脯的品质、营养和安全的要求也越来越高。羊肉脯的消费开始向功能化、营养化、保健化转变，以传统工艺加工的羊肉脯制品已难以满足消费者的需求。目前，国内对羊肉脯的研究较为滞后，存在较大的市场空白和商业潜力。研发和制作高品质的羊肉脯是羊肉加工制作研究的重要方向。

羊肉因其特有的膻味使一部分人难以接受，在普通传统羊肉脯的基础上添加适量的胡萝卜和芹菜汁，可以增加维生素B2、维生素C、胡萝卜素及钙、磷、钾和镁等矿物质的含量，使成品具有特殊的复合风味，且芹菜汁作为发色剂代替硝酸盐和亚硝酸盐作用于羊肉脯中，能去除羊肉中的膻味，改善口感，且能通过控制肉脯的氧化速率来延长其保质期[1]。王吉等[2]通过研究得出，添加发酵芹菜汁的调理肉饼在贮藏过程中表现出较好的感官品质和较低的亚硝酸盐残留，并能抑制脂质氧化。混合了蔬菜的羊肉脯口感好、健康营养，具有很好的市场前景，能被大多数人接受和喜爱。

本文以绵羊肉原料为主料，胡萝卜为辅料加工制作羊肉脯。对腌制时间、胡萝卜添加量、烘干时间和烘烤温度进行单因素试验，并检测羊肉脯的质构（弹性和硬度）和感官评分，利用Box-Benhnken中心组合试验设计4因素3水平的响应面试验，确定羊肉脯的最佳工艺参数，为更多羊肉产品研发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

绵羊肉（取后腿肉置于-20 ℃冰箱中保存并备 用）；胡萝卜、芹菜、五香粉、食盐、料酒，购于超市。

1.2 仪器与设备

JA1003N电子天平，上海菁海仪器有限公司；Hu-500 Series Hurom榨汁机，上海韩惠人爱家电科技有限公司；SZ-12A绞肉机，广州旭众食品机械有限公司；40斩拌机，诸城市华杰机械有限公司；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；KQD50F烤箱，宁波方太厨具有限公司；TAXT2i质构仪，英国Stable Micro System公司；Vs2210真空包装机，东莞市广俊电子电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

羊肉脯制作工艺流程见图1。

1.3.2 操作要点

①原料的选择。选择国家卫生检疫标准合格的新鲜优质绵羊肉。②原料的预处理。将挑选好的原料仔细剔除碎骨、软骨、筋膜等，进行清洗，沥干水备用。③绞碎。将洗干净的羊肉放入绞肉机中进行绞碎。④腌制。将搅拌好的肉糜取出，加入食盐、白砂糖等搅拌均匀。用保鲜膜包好，放入0～4 ℃冰箱内腌制。⑤斩拌压片。取出腌制好的羊肉放入斩拌机，加入五香粉、料酒、胡萝卜（包括胡萝卜汁）和芹菜汁等辅料进行斩拌（所有辅料均需提前准备好，其中胡萝卜切成小块榨汁，多余的胡萝卜渣切碎混合在胡萝卜汁内，芹菜也进行榨汁）。取出肉糜用保鲜膜包好放到模具内压成2 mm厚的片状。⑥静置。将压好的肉片放在室温下静置成型，使其表面光滑。⑦烘干。将肉片放入电热鼓风干燥箱进行烘制，温度65 ℃，风速1.5 m·s-1，烘制时间按试验设计进行，每隔30 min翻一次面。⑧冷却。将烘干好的肉片拿出冷却。⑨烤制。烤制将冷却好的肉片再放入烤箱进行烘烤，烤制温度按试验设计进行，烤制时间为15 min。⑩包装成品。采用真空包装机，将烤制好的羊肉脯包装成成品。

1.3.3 质构测定

参照梅谭等[3]的试验方法，采用质构仪对样品进行质构剖面分析（Texture Profile Analysis，TPA），在测定前校正高度，并在电脑上对参数进行修改，测定样品的硬度和弹性值等。将样品切成2 cm×2 cm×2 mm 大小，每个因素准备5个大小相同的方块，每个量准备5个，在室温（25 ℃）下进行3次平行试验。选用P/36R探头，测定速度1.00 mm·s-1，触发力5 g，时间间隔5 s，压缩比30%，循环次数3次。将准备好的样品依次放入质构仪中进行检测。

1.3.4 感官评定

根据《肉与肉制品感官评定规范》（GB/T 22210— 2008）中的方法，并结合羊肉脯本身的特点，对色泽等感官评价指标进行调整。随机抽取10位食品专业人员作为评定人员，其中男女参半，要求评定人员在评定前12 h不吸烟饮酒、不吃辛辣等刺激性食物。在感官检验试验室中进行（室温25 ℃，相对湿度65%），每种样品随机分发，样品评定前需清水漱口，每隔 10 min再评定下一个样品，评定人员均单独进行，评定过程中不得进行交流。羊肉脯的感官评分采用百分制，通过对羊肉脯的外观形态、色泽、滋味、气味、组织状态、口感和咬感等指标进行打分，评分标准如表1所示。

表1 羊肉脯感官评分表

1.3.5 单因素试验

研究单因素变化对羊肉脯硬度、弹性和感官评分的影响，各因素水平为腌制时间为2 h、4 h、6 h、8 h 和10 h，胡萝卜添加量为0%、10%、20%、30%和40%，烘干时间为1 h、2 h、3 h、4 h和5 h，烘烤温度为110 ℃、120 ℃、150 ℃、170 ℃和190 ℃。

1.3.6 响应面试验设计

在单因素试验基础上，选取腌制时间、胡萝卜添加量、烘干时间和烘烤温度这4个因素为自变量，采用Design Expert8.0.6软件，通过Box-Behnken的中心组合试验设计原理，选取3个较优水平，综合单因素试验的结果，感官评分为响应值，建立4因素3水平的Box-Behnken design模型，确定最优的羊肉脯加工工艺配方。研究各个因素对羊肉脯硬度、弹性和感官评价的影响，确定胡萝卜添加量、腌制时间、烘干时间和烘烤温度的最适范围。试验因素及水平设计见表2。

表2 羊肉脯的响应面试验因素水平表

1.3.7 数据处理

通过质构仪测定样品的硬度、弹性数值，每次试验做5个平行，通过感官评定得到感官评分数值。采用Design-Expert8.0.6软件对试验数据进行二次多元回归拟合，得到回归方程模拟的方差分析和回归系数估计值，得到羊肉脯的感官评分值对腌制时间、胡萝卜添加量、烘干时间和烘烤时间的回归方程，根据二次回归的数学模型分析结果，得出最佳配方。最后将响应面二次回归所得最佳配方重复试验3次，对比所得的实际值和理论值，验证响应面法的可行性，得出最佳工艺配方。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 腌制时间对羊肉脯弹性、硬度和感官评分的影响

如图2和图3所示，随着羊肉脯腌制时间的延长，硬度呈下降趋势，弹性呈上升趋势，感官评分则呈先上升再下降趋势。腌制时间为8 h时，感官评分达到最高85分。随着腌制时间的延长，肌球蛋白头部、尾部和肌动蛋白的变性热焓值均显著降低，使得弹性提高，硬度降低[4]。综上，选取腌制时间为8 h时最佳。

2.1.2 胡萝卜添加量对羊肉脯弹性、硬度和感官评分的影响

如图4和图5所示，随着胡萝卜添加量的增加，羊肉脯的硬度呈下降趋势，弹性呈上升趋势，感官评分则呈先上升再下降趋势。胡萝卜添加量为20%时，感官评分达到最高82分。胡萝卜富含膳食纤维，能与肌纤维蛋白结合，生成的产物凝胶能改善肉制品质构，降低其硬度提高弹性[5]。综上，选取胡萝卜添加量为20%时最佳。

2.1.3 烘干时间对羊肉脯弹性、硬度和感官评分的影响

如图6和图7所示，随着羊肉脯烘干时间的延长，硬度呈上升趋势，弹性呈下降趋势，感官评分呈先上升再下降趋势。烘干时间为3 h时，感官评分达到最高82分。表明烘干过程中肉内部和外部的水-蛋白相互作用不同，肉表皮的温度比内部温度高，且表皮水分含量下降速度比内部快，导致了硬壳的形成[6]。综上，选取烘干时间为3 h时最佳。

2.1.4 烘烤温度对羊肉脯弹性、硬度和感官评分的影响

如图8和图9所示，随着羊肉脯烘烤温度的升高，硬度呈上升趋势，弹性呈下降趋势，感官评分呈先上升后下降趋势。烘烤温度为150 ℃时，感官评分达到最高82分。

随着烧烤温度的升高，水分蒸发过多，与硬度呈正相关性，与弹性呈负相关性[7]。综上，选取烘烤温度为150 ℃时最佳。

2.2 响应面优化试验结果

2.2.1 响应面法试验结果

根据单因素试验结果，以腌制时间8 h，胡萝卜添加量20%，烘干时间3 h，烘烤温度150 ℃作为中心点，羊肉脯的感官评分为响应值，设计响应面试验。按照所述方案制作羊肉脯，结果如表3所示。对表3中的数据使用软件Design Expert 8.0.6进行方差分析和多元回归拟合分析，得到羊肉脯的感官评分（Y）关于各因素的回归方程为Y=84.20-1.42A+2.00B+3.58C-3.33D-0.75AB-1.50AC+0.50AD+3.50BC-4.75BD-12.25CD-5.68A2-7.06B2-12.18C2-11.56D2。

表3 响应面试验结果表

2.2.2 响应面试验方差分析

响应面试验回归模型方差分析结果见表4。由表4可知，回归模型P＜0.000 1，说明该模型具有统计学意义。其中失拟项P=0.637 5＞0.05为不显著，说明该模型与羊肉脯感官评分实际值具有较高的拟合度，可用该回归方程代替试验进行分析。该回归模型R2为0.979 5，表明该模型相关度好，经调整后的系数R2Adj为0.959 0，说明95.90%测试值可被模型准确反应，自变量与响应值之间线性关系显著，可用于有效预测感官评分并进行羊肉脯加工工艺的理论推测。F值则表示变量对响应值的影响程度，得到各因素对羊肉脯的影响程度依次为C（烘干时间）＞D（烘烤温度）＞B（胡萝卜添加量）＞A（腌制时间），由显著性分析可知，B、C、D、BC、BD、CD、A2、B2、C2和D2达到极显著水平，A达到显著水平。综上，可以使用该模型进一步确定羊肉脯的最优工艺。

表4 回归方程方差分析表

2.2.3 响应面曲面分析

由图10、11可知，当烘干时间不变时，随着胡萝卜添加量的增加，感官评分先增加后降低。

由图12、13可知，当烘烤温度不变时，随着胡萝卜添加量的增加，感官评分先增加后降低。

由图14、15可知，当烘干时间不变时，随着烘烤温度的增加，感官评分先增加后降低。

综上，响应面曲面较陡峭，等高线图呈椭圆形，说明各因素交互作用显著[8-9]。4因素中烘干时间和胡萝卜添加量之间交互作用达到极显著（P＜0.01），烘烤温度和胡萝卜添加量之间交互作用达到极显著 （P＜0.01），烘干时间和烘烤温度之间交互作用达到极显著（P＜0.01）。

通过Design-Expert的响应面试验设计与分析后得到羊肉脯最佳工艺参数为腌制时间7.35 h、胡萝卜添加量22.18%、烘干时间3.40 h以及烘烤温度141.61 ℃，在该条件下羊肉脯的感官评分为86.121 1。考虑到实际生产条件，将工艺参数调整为腌制时间7.5 h、胡萝卜添加量20%、烘干时间3.5 h以及烘烤温度140 ℃。在此工艺下进行3次试验，得到羊肉脯硬度为11 683.6 g，弹性为0.922，感官评分为85.666 7分。产品感官性质令人满意，同预测值非常接近，表明模型预测结果准确，优化工艺条件较为可靠，可用此工艺条件进行制作。

3 结论

本文以绵羊肉和胡萝卜为原料研究了羊肉脯的加工工艺。在腌制时间、胡萝卜添加量、烘干时间和烘烤温度等单因素基础上，以羊肉脯的感官评分为评价标准，利用Box-Benhnken中心组合试验设计4因素3水平响应面试验，对得到的数据进行线性回归和方差分析，确定最佳工艺参数，并检测其质构（硬度和弹性）来探究羊肉脯品质的相关性，通过响应面试验得出羊肉脯最佳工艺参数为腌制时间7.35 h、胡萝卜添加量22.18%、烘干时间3.40 h、烘烤温度141.61 ℃，在该条件下羊肉脯的感官评分为86.121 1。经调整后确定的最佳工艺条件为腌制时间7.5 h、胡萝卜添加量20%、烘干时间3.5 h、烘烤温度140 ℃，实际试验得到羊肉脯的硬度为11 683.6 g，弹性为0.922，感官评分为85.666 7分。试验值与预测值基本相符，证实了该回归方程的准确性，具有实用价值。