响应曲面法结合模糊感官评定在木姜子风味酸辣酱研制中的应用

曾朝懿，张琦，何绍志，王凤扬，鄢梦，刘娟，车振明

(1.西华大学 食品与生物工程学院，成都 610039；2.四川省食品检验研究院，成都 611731)

我国传统复合调味酱一直深受消费者喜爱，不仅可以烹调菜肴，还可以佐餐蘸料。但传统复合调味酱品类较少，选择单一，随着生活水平的提高，人们更加需要天然化、方便化、风味多元化的调味酱以满足烹饪要求[1]。木姜子又名山胡椒、山苍子，其根、茎、叶、果实不仅可以入药[2]，还含有精油，其主要成分是柠檬醛，占60%～80%，具有新鲜柠檬果香[3-4]。在我国川南、滇、黔、湘等地作为风味独特的调味料被人们用于凉粉、豆花蘸酱等烹饪食品中[5]。此外，木姜子及其精油具有杀虫、抗氧化、抑菌功效，在食品行业中被广泛应用于防腐保鲜[6-7]。

木姜子风味酸辣酱是一种酸辣型的复合调味酱，由多种调味料炒制调配而成，酱体一般呈红色或红褐色，其味道鲜美，即食方便，使用的原料种类丰富，呈味成分多，口感复杂，各种呈味成分的性能特点及其之间的配合比例[8]决定了木姜子风味酸辣酱的调味效果。为了得到木姜子风味突出的酸辣酱，本研究以辣椒面、永川豆豉、醋、木姜子油为主材料，添加桂皮、八角、山奈等香料炒制，通过模糊数学感官评定优化工艺，研制出一种木姜子风味酸辣酱，从原料上满足了人们对药食同源的需求，丰富了我国传统酱类产品种类。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

木姜子油、菜籽油、辣椒面、永川豆豉、葱、姜、蒜、香叶、小茴香、桂皮、花椒、藤椒、八角、山奈、糖、醋、味精：均购于本地沃尔玛超市；生理盐水、平板计数琼脂、月桂基硫酸盐胰蛋白胨(LST)肉汤、煌绿乳糖胆盐(BGLB)肉汤、百里香酚酞指示剂、乙醚、乙醇、氢氧化钾标准滴定溶液、三氯甲烷、冰乙酸、饱和碘化钾溶液、硫代硫酸钠标准滴定溶液、可溶性淀粉：均购于成都科龙试剂公司。

WK2102多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司；JY20002电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；SGSP-02电热恒温培养箱 黄石市恒丰医疗器械有限公司；WF32-16 mm色差仪 深圳市威福光电科技有限公司；Novasina LabSwift-aw水分活度仪(瑞士)；双人超净台 苏州净化设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

根据预试验结果和参考文献[9-12]确定酸辣酱工艺流程，见图1。

图1 木姜子风味酸辣酱工艺流程图Fig.1 Process flow chart of Litsea cubeba flavor chutney

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 预处理

挑选完好无损的老姜、小葱、大葱、香叶、小茴香、桂皮、花椒、藤椒、八角、山奈等香辛料，洗净晾干。

1.2.2.2 配料

香辛料添加量为10%，各香辛料占比1%。

1.2.2.3 炒制搅拌

用电磁炉将菜籽油在130 ℃下煎熬5 min，再将加热温度调至60 ℃，加入香辛料翻炒至颜色金黄时，用漏勺过滤香辛料后分别加入豆豉、辣椒面、蒜末翻炒至香气四溢时停止加热，添加一定比例的糖、醋、味精、木姜子油等调味料充分搅拌混合。

1.2.2.4 罐装

趁热罐装，罐装温度不得低于70 ℃。

1.2.2.5 灭菌

121 ℃高压蒸汽灭菌15 min，取出冷却至室温[13]。

1.2.3 木姜子风味酸辣型调味酱各原料单因素实验

根据前期实验结果，在用油量为100 g，香辛料为10%，蒜末为5%的条件下，分别以糖醋比(1∶3、1∶2、2∶5、2∶3，质量比)、辣椒面用量(20%、25%、30%、35%、40%、45%，质量比)、永川豆豉用量(15%、20%、25%、30%、35%、40%，质量比)以及木姜子油用量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，mL/g)为影响因素，通过单因素实验考察其对酸辣酱感官品质的影响，为响应面实验选出因素水平。

1.2.4 木姜子风味酸辣型调味酱工艺响应面优化实验

经单因素实验，运用Design-Expert软件，采用Box-Behnken实验设计[14-17]，以模糊感官评分为响应值，确定酸辣型复合调味酱的最优配方。试验因子及水平见表1。

表1 响应曲面设计的因素水平Table 1 Factors and levels of response surface design

1.2.5 木姜子风味酸辣酱模糊感官数学模型

模糊感官数学模型多用于非标准化的百分制评价[18]。感官评分标准见表2，邀请10名不同年龄层次的食品从业人员对正交实验的27组酸辣酱组织状态、色泽、香味、口感进行评定。模糊感官评价数学模型设定评定指标V=(V1，V2，V3，V4)，其中V1、V2、V3、V4分别代表组织状态、色泽、香味、口感；指标权重Q=(0.25，0.15，0.25，0.35)；有4种评定等级P=(优，良，中，差)，各等级对应的分值为F=(90，80，70，60)[19-21], 10名评委对实验组4个指标等级的投票数除以10以矩阵W表示。模糊感官评价得分的数学模型公式：

Ai=Q×W44×F=(0.25，0.15，0.25，0.35)×

其中，i=1，2，3……27。

表2 木姜子风味酸辣酱感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of Litsea cubeba flavor chutney

1.2.6 木姜子风味酸辣酱理化指标及微生物检测

色泽的测定：采用TC-P3型全自动测色色差计，每个样品至少进行3次实验，取平均值作为结果。其中，L*为明度指数，L*=0表示黑色，L*=100表示白色；a*(正值)表示红色程度，b*(正值)表示黄色程度[22]。过氧化值、酸价测定：按照国家标准GB 5009.227—2016中规定的方法测定；水分活度：按照GB 5009.238—2016中规定的方法测定；微生物检测指标：按照GB 4789.2—2016中规定的方法测定[23]。

2 结果与讨论

2.1 木姜子风味酸辣酱单因素实验

2.1.1 糖醋比对木姜子风味酸辣酱滋味的影响

图2 糖醋比对木姜子风味酸辣酱滋味的影响Fig.2 The effect of sugar-vinegar ratio on the taste of Litsea cubeba flavor chutney

糖、醋的用量可以中和辣椒酱的辣味，提高酸辣酱的风味。由图2可知，随着糖醋比例的增加，酸辣酱的感官评分先增大，当糖醋比例达到2∶5时，感官评分达到最大值。当糖醋比例超过2∶5时，酸味过于突出，感官评分逐渐降低。因此，确定糖醋比为2∶5。

2.1.2 辣椒面添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响

图3 辣椒面添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响Fig.3 Effect of additive amount of pepper powder on the taste of Litsea cubeba flavor chutney

辣椒的添加量决定了木姜子风味酸辣酱的色泽以及辣味。由图3可知，随着辣椒面添加量的增加，酸辣酱的感官评分呈现先迅速增加再有所回落的趋势，在20%～35%范围内，感官评分达到最大值83分，因此确定辣椒面添加量为35%。

2.1.3 豆豉添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响

图4 豆豉添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响Fig.4 Effect of additive amount of fermented black beans on the taste of Litsea cubeba flavor chutney

豆豉经大豆发酵制得，油润松软，为木姜子风味酸辣酱提供部分咸味和鲜味。豆豉的加入还能影响木姜子风味酸辣酱的组织形态。由图4可知，豆豉添加量对酸辣酱感官评分的影响与辣椒面添加量的变化趋势相似，当添加量达到30%时，感官评分达到最大值。这可能是因为随着豆豉的增加，木姜子风味酸辣酱酱体均匀性不足，豆豉入味较差，因此确定豆豉添加量为30%。

2.1.4 木姜油添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响

木姜子油富含柠檬醛成分，具有柠檬的果香，木姜子油的添加不仅丰富了酸辣酱的风味，还可以作为天然防腐剂起到护色抑菌作用。由图5可知，木姜子油添加量为0.6%时，感官评分达到最高分85分。添加量超过0.6%时，感官评分有所降低，这是因为木姜子油添加过多，酸味过于浓郁，风味欠佳。

图5 木姜子油添加量对木姜子风味酸辣酱滋味的影响Fig.5 Effect of additive amount of Litsea cubeba oil on the taste of Litsea cubeba flavor chutney

2.2 模糊感官数学模型评价结果

感官评定小组结合评分标准对27组试验进行评价，其结果见表3。根据模糊感官评价得分的数学模型公式计算出感官评分，以7号试验组为例：

A7=Q×W×F=(0.25，0.15，0.25，0.35)×

同理可得每组感官评价的结果，见表3。

表3 木姜子风味酸辣酱模糊数学感官模型评价结果Table 3 Evaluation results of fuzzy mathematical sensory model for Litsea cubeba flavor chutney

续 表

2.3 响应曲面确定最优木姜子风味酸辣酱配方

2.3.1 响应曲面实验确定最优配方

在单因素实验结果分析的基础上，采用Box-Behnken实验设计，以模糊感官评分为响应值，设计响应面优化实验，结果见表4。

表4 木姜子风味酸辣酱Box-Behnken实验设计方案及结果Table 4 Design and results of Box-Behnken experiment of Litsea cubeba flavor chutney

4个因素经回归分析，拟合得到以模糊感官评分(Y)为响应值的二次回归方程：

Y=87.48-3.07A-1.69B+1.28C-0.28D+1.29AB+0.05AC-1.97AD+1.13BC-0.60BD+2.46CD-4.82A2-2.90B2-2.75C2-2.67D2。

表5 回归统计分析结果Table 5 Results of regression statistical analysis

由表5方差及显著性分析结果可知，所建立的回归模型的P=0.0199(P<0.05)显著，因变量与所考察自变量之间的线性关系显著(R2=0.9089)，表明所建立的模型可以用来解释90%的响应值变化，并且该模型与实际的情况拟合较好；失拟项P=0.0648>0.05，差异不显著，说明所得方程与实际拟合中非正常误差所占比例小，可用于模型分析，能够很好地对响应值进行理论预测。

2.3.2 响应曲面分析

两两因素相互作用的响应面图与等高线图见图6，图6能直观地反映出各因素对响应值的影响大小。

响应面立体分析图和相应等高线

响应面立体分析图和相应等高线

响应面立体分析图和相应等高线

响应面立体分析图和相应等高线

响应面立体分析图和相应等高线

响应面立体分析图和相应等高线

由图6中a，b，c可知，等高线沿糖醋比值的轴变化相对于辣椒添加量、豆豉添加量、木姜子油添加量的轴变化相对密集，响应曲面图均呈先上升后下降的趋势，说明糖醋比值对感官评分影响的显著。由图6中d可知，沿豆豉添加量轴变化相对稀疏，沿辣椒添加量相对密集，说明辣椒添加量对感官评分的影响较显著。由图6中e可知，在较大范围内，辣椒添加量可以得到较大的响应值，等高线的密集程度大于木姜子油的轴向方向。由图6中f可知，响应曲面较为陡峭，等高线呈椭圆状，说明木姜油添加量与豆豉添加量间的交互作用对感官评分的影响较为显著。

2.3.3 验证实验

根据优化结果，最优条件为：糖醋比1∶2，辣椒面添加量34.39%，豆豉添加量30.64%，木姜子油0.36%，感官评分为86.53。结合实际操作，调整为糖醋比为1∶2，辣椒面添加量为34%，豆豉添加量为31%，木姜子油添加量0.36%。结果表明，感官评分为86.92，与模型的预测值相对偏差为0.74%。说明响应曲面实验的预测值与实测值较为吻合，具有可行性。

2.4 木姜子风味酸辣酱检测指标

按照国标检测方法，对优化后的酸辣酱进行各项指标检测，所得到的结果见表6。

表6 木姜子风味酸辣酱指标测定结果Table 6 Determination results of indexes of Litsea cubeba flavor chutney

由表6可知，得到的成品酸辣酱酸价为3.765 mg/g，过氧化值为0.0048 g/100 g，测得的菌落总数<10 CFU/g，在酸辣酱中没有检测到大肠菌群，水分活度为0.818，色差L*=9.39 NBS，a*=4.46 NBS，b*=1.93 NBS，表明酸辣酱色泽红黄油亮，有光泽，说明在此参数条件下加工制得的酸辣型复合调味酱品质最好，且符合复合调味品的标准：酸价规定<5 mg/g；过氧化值规定<0.25 g/100 g；菌落总数规定<104CFU/g；大肠菌群规定<5 MPN/g[24]。

3 结论

以模糊数学感官评定结合响应曲面优化，得出了木姜子风味酸辣酱的最优配方：糖醋比为1∶2，辣椒面添加量为34%，豆豉添加量为31%，木姜子油添加量为0.36%。在此优化条件下，木姜子风味酸辣酱酱体均匀，油料比例合适，色泽亮红，酸、辣、咸味适中，香气协调，有清新木姜子油香味，其各项指标符合国家规定，感官评分达到86.92。实验结果不仅丰富了我国传统酱产品种类，还拓宽了木姜子在食品产品中的应用，为木姜子风味酸辣酱的研制及工业化生产奠定了基础。