基于熵权法软包装红烧牦牛酸醡肉关键工艺优化

卢雪松，罗秋霞，彭毅秦，丁捷*，刘春燕，肖猛，何江红，程利思，李奥兰

(1.四川旅游学院 烹饪学院，成都 610100；2.四川旅游学院 食品学院，成都 610100； 3.四川旅游学院烹饪科学重点实验室，成都 610100；4.浙江海洋大学 食品与药学学院，浙江 舟山 316000)

红烧菜肴[9-10]色泽诱人、香味浓郁、操作简单、易储藏；软包装罐头[11]具有质量轻、便于携带、开启方便等优点，在食品工业中越来越普遍[12]。因此，大量学者研究软包装红烧类食品，如张微等[13]结合真空和软包装的方法贮藏红烧扣肉，延长了食品保质期，刘莉丹等[14]采用加速实验的方法，研究不同包装材料对红烧肉品质的影响，结果表明PET/A1/PA/RCPP最适合作为软包装红烧肉的材料。彭锦玲[15]在软包装的条件下研究出了红烧肉的最佳加工工艺配方。

信息熵[16]可以度量数据包含的信息量，还可用于在多指标评价系统中来确定各指标权重的数据统计方法。首先，将每一个品质评价指标看作一个随机变量，然后建立待测项目和评价指标的原始数据矩阵，进行归一化处理；其次，计算各指标的熵值；最后，得出该指标的熵权系数。各品质评价指标变异越大、越无序，提供的信息量越多就越重要。

本次实验以牦牛酸醡肉发酵时间、油炸时间、油炸温度和灭菌温度为关键因素，以感官评价、色差及质构为考察指标，通过信息熵确定各品质指标权重，以综合评分为响应值，通过响应面优化加工工艺，为红烧牦牛酸醡肉标准化加工提供了一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料

按照参考文献[1]的方法自备牦牛酸醡肉；白砂糖：广州福正东海食品有限公司；料酒、蚝油：佛山市海天调味食品有限公司；味精：上海太太乐有限公司；盐：四川盐业总公司；菜籽油：上海嘉里食品工业有限公司；香叶、草果、花椒、干辣椒、八角：龙泉驿区平安菜市场。

YP-N型电子天平、TMS-PRO型高精度专业食品物性分析仪、YXQ-LS-100SII立式高压蒸汽灭菌器、DZ-300真空压缩包装机；DC-P3 新型全自动测色色差计 北京市兴光测色仪器公司。

1.2 加工工艺

基础配方：酸醡牦牛肉200 g、菜籽油100 g、姜10 g、蒜10 g、葱10 g、啤酒330 mL、水200 mL、生抽10 g、醋10 g、鸡精5 g、糖色10 g、香料包(八角2 g、香叶1 g、草果3 g、花椒2 g、干辣椒5 g)。

“你还想怎么复杂？”苏秋琴笑道，“烂眼阿根的死跟我有啥关系？我家的玉米地不遮不拦的，谁都可以死在那儿。”

牦牛酸醡肉切块备用→姜、蒜、葱切配备用→油炸→煸炒→加入调味汁→加入香料包→小火熬煮→大火收汁→装袋→灭菌→成品。

制作方法：将牦牛酸醡肉块(1 cm3)200 g、菜籽油50 g、姜片10 g、蒜片10 g、葱段20 g称量备用，在锅中加入菜籽油、姜片、蒜片加热至180 ℃油炸2 min后将香料捞出，捞出后加入牦牛酸醡肉丁煸炒1 min，加入调味汁(啤酒330 mL、水200 mL、生抽10 g、醋10 g、鸡精5 g、糖色10 g)、香料包(八角2 g、香叶1 g、草果3 g、花椒2 g、干辣椒5 g)，小火熬煮40 min后大火收干汤汁后盛出装袋，灭菌(121 ℃，15 min)。

1.3 样品检测

1.3.1 质构测定[17-18]

使用圆柱形挤压探头,仪器参数设置为：测试速率60 mm/min，形变量60%，最小感应力0.375 N，停顿2 s测定3次取平均值。

1.3.2 色差分析

使用全自动色差计对样品的颜色变化进行测定，每个样品测定3次，分别记录L*、a*、c*，每组测定3次。

1.3.3 感官评价

按照参考文献[15]的方法，略作改动。主要从色泽、滋味、口感和风味4个方面制定料汁评分标准。由10名(男女各5人)食品专业的人员组成感官评价小组，按表1要求进行评分。

表1 感官评价标准Table 1 The sensory evaluation standard

1.4 Box-Behnken响应面实验

根据Box-Behnken实验设计原理，以红烧牦牛酸醡肉综合评分为响应值，采用4因素3水平响应曲面分析发酵时间、油炸时间、油炸温度、灭菌时间等因素对红烧牦牛酸醡肉加工工艺的影响，实验因素与水平设计见表2。

表2 因素水平编码表Table 2 The coding table of factors and levels

1.5 信息熵法确定权重系数[19-20]

原始数据矩阵归一化，以咀嚼性、内聚性、硬度、感官弹性、L*、a*、c*、感官评分8个评价指标建立原始评价指标矩阵，形成原始数据矩阵R=(rij)m×n，其中rij为第j个指标下第i个项目的评价值。

将原始数据矩阵(Rij)m×n转化为概率矩阵(Pij)m×n，在信息熵公式中Pij为某个信息的概率，满足0≤Pij≤1，因此必须先对矩阵(Rij)m×n做归一化处理，经处理后的矩阵可视为评价指标的概率矩阵，其中Pij表示第j个指标下第i个项目的概率。

计算指标的熵值，确定第j个指标的信息熵(Hj)。咀嚼性、内聚性、硬度、感官弹性、L*、a*、c*、感官评分的信息熵分别为1.631，1.766，1.869，1.591，1.776，1.774，1.566，1.571。

当Pij=0 时，考虑到lnPij无意义，因此，对Pij的计算进行修正，将其定义为：

计算指标的熵权系数(Wj)。咀嚼性、内聚性、硬度、感官弹性、L*、a*、c*、感官评分的信息熵分别为0.114，0.138，0.157，0.107，0.140，0.140，0.102，0.103。

综合评分(Y)的计算：Y=咀嚼性×0.114+内聚性×0.138+硬度×0.157+感官弹性×0.107+L*×0.140+a*×0.140+c*×0.102+感官评分×0.103。

2 结果与分析

2.1 发酵时间对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响

表3 发酵时间对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响Table 3 Effect of fermentation time on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

续 表

由表3可知，随着发酵时间的延长，红烧牦牛酸醡肉的咀嚼性、内聚性、硬度、感官弹性等质构指标均呈先增高后降低的变化趋势。L*亮度、a*红度和c*彩色饱和度均呈先增高后降低的变化趋势。感官评分和综合评分在发酵时间为27 h时最高，显著高出其他发酵时间点2.38%～13.16%和18.69%～53.75%。

2.2 油炸时间对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响

表4 油炸时间对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响Table 4 Effect of frying time on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

由表4可知，随着油炸时间的延长，红烧牦牛酸醡肉的咀嚼性、硬度呈逐渐增高的趋势，在120 s时分别达到166.23 mJ和84.54 N，相较于30 s分别高出81.85 mJ和10.14 N；感官弹性呈先增后减的趋势，在90 s时达到最大值76.16%，高出其他样品4.34%～40.44%。L*亮度和a*红度在120 s达到最大值，分别为30.01和7.23，相较于30 s时高出20.86%和18.33%；c*彩色饱和度在90 s达到最大值8.42，高出其他时间点1.57%～58.57%。感官评分和综合评分在120 s时最高，显著高出其他发酵时间点3.40%～16.40%和14.81%～106.67%。随着油炸时间的延长，牦牛酸醡肉的水分在高温作用下逐步流失，蛋白质变性导致空间结构改变，使得样品的质构特性发生变化，同时发生的美拉德反应导致样品的颜色逐渐改变。

2.3 油炸温度对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响

表5 油炸温度对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响Table 5 Effect of frying temperature on the quality of soft-packaged braised sour yak meat

续 表

由表5可知，随着油炸温度的升高，咀嚼性、硬度和感官弹性均呈现逐渐增高的趋势，在180 ℃时达到最大值151.77 mJ、120.34 N和65.97%。L*、a*和c*值呈逐步增大的趋势，在180 ℃时达到最大值23.58、7.23和8.35。感官评分和综合评分均在180 ℃时最高，高出其他温度样品3.94%～14.84%和9.26%～103.44%。油炸温度的升高会导致牦牛肉脱水和部分脂肪溶出，同时表面变硬，使得样品的硬度等逐步提高；在高温作用下牦牛肉的蛋白质、糖类等物质之间发生交联反应，生成物具有较深的颜色，在赋予食物特殊油炸风味的同时，食物的颜色也会变化。

2.4 灭菌时间对软包装红烧牦牛酸醡肉品质的影响

由表6可知，随着灭菌时间的增加，咀嚼性、硬度、感官弹性等质构指标分别减小10.40%、56.12%和50.39%；L*、a*、c*分别减小2.49%、42.58%、15.59%；感官评分和综合评分分别下降7.30%和95.83%。在真空高温环境下，灭菌时间的延长加速了调味汁和红烧牦牛酸醡肉的融合，使得因高温油炸脱水的肉块水分增加，硬度等下降；同时料汁中的酱油等调味料也融入到肉块中，使样品的色泽加深，红度和彩色饱和度下降，但是油脂的融入有利于亮度的提升，因此亮度整体变化不明显。

3 红烧牦牛酸醡肉工艺优化实验设计与结果

3.1 Box-Behnken 实验设计与结果

在单因素实验基础上，以信息熵综合评价结果为响应值，采用响应面实验设计优化其工艺[21]，结果见表7。

续 表

3.2 模型的建立与显著性检验

表8 回归方程的显著性分析Table 8 Analysis of variance for the regression model

续 表

图1 发酵时间和油炸时间对综合评分影响的响应面Fig.1 The response surface of the effect of fermentation time and frying time on the comprehensive score

由表8可知，红烧牦牛酸醡肉的二次多项式模型为：Y=53.00-0.71A+0.95B+0.93C+0.72D-0.38AB+0.14AC+1.58AD+0.14BC+1.07BD+0.84CD-4.52A2-4.53B2-4.33C2-4.70D2。回归方程显著(P<0.01)，失拟项不显著(P=0.5127>0.05)，R2=0.941，RAdj2=0.8819，表示模型能较好地反映各因素对红烧牦牛酸醡肉品质综合评分的影响。其中A2、B2、C2、D2具有极显著性(P<0.01)， AD 具有显著性(P<0.05)，表明各自变量与因变量之间具有一定交互作用。

3.3 最佳条件的预测及验证实验

采用Design-Expert 8.0.6软件对回归方程进行分析，得到的最优工艺条件为：发酵时间27 h、油炸时间120 s、油炸温度180 ℃、灭菌时间20 min。此条件下红烧牦牛酸醡肉具有光泽度高、香气适中、口感细腻等特点，品质综合评分预测值为55.08，进行5 次平行实验，综合评分值为55.11，与预测值相近，证实模型优化所得工艺配方参数准确可行。

4 结论

软包装罐头食品是目前市场上常见且消费者接受度较高的食品，其加工技术目前在工业化食品加工中运用相对成熟，而牦牛酸醡肉作为优质的食用肉制品，其产品种类还不够丰富。因此，为研究适用于软包装红烧牦牛酸醡肉的加工工艺，以牦牛酸醡肉发酵时间、油炸时间、油炸温度和灭菌时间为考察因素，感官评价、色差分析及质构分析为食用品质评价指标，综合评分作为响应值，进行响应面优化[22]。得出的最佳工艺条件为发酵时间27 h、油炸时间120 s、油炸温度180 ℃、灭菌时间20 min。该研究结果可为后续软包装红烧牦牛酸醡肉的规模化加工提供一定的参考。