响应面法优化扒鸡一步法熟制工艺研究

郭文娟 李 琼 贾 欣 王勇亮

山西省食品研究所(有限公司) 山西太原 030024

熟肉制品在历史悠久、品类繁多、色泽诱人、风味各异、口感较好，备受国人青睐，消费群体稳定，同时也受到国外友人的喜爱，发展前景广阔。但相比国外熟肉制品加工，国内一直沿用传统工艺，先老汤卤煮、后烘烤或干燥等，加工过程时间长，制作步骤多，出品率低，能耗大[1]。想要使中国的传统熟肉制品发扬光大、走出国门、走向世界，就必须吸取传统工艺中的精华，并借鉴西式肉制品加工的理念和结合现代智能设备研制，使产品的加工可以量化、简化、标准化操作。因此，本文通过一步法熟制工艺(蒸煮、烤制热加工工序在同一设备内完成)，提高了熟肉制品出品率、简化了工艺步骤、缩短了加工时间，在满足消费者感官要求的同时具有较高的安全性，可以有效避免由传统卤汤反复蒸煮带来的有害物质富集、微生物超标、口感不一致等问题。

本试验以冷冻三黄鸡为原料，采用单因素试验和响应面优化试验，研究蒸制时间、烤制温度、烤制时间对扒鸡感官评价的影响，并对工艺进行优化，确定其最佳工艺参数，分析了产品的质构指标，为熟肉制品实现标准化、规模化、工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

冷冻三黄鸡、香辛料、调味料等，均购自本地商场与超市。

1.2 设备和仪器

电子天平，PR224ZH/E，奥豪斯仪器(常州)有限公司；

电磁炉，C12103，美的公司；

冰箱，BCD-216WMPT，青岛海尔股份有限公司；

电蒸熏炉，QZX-120，沈阳东方机械厂；

真空包装机，DZ500，浙江葆春包装机械有限公司；

质构仪，TA-XT2i，上海保圣仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

香辛料和调味料

↓

冷冻三黄鸡→解冻→修整→腌制→整形→一步法熟制→冷却→包装。

1.3.1.1 解冻

检查原料质量符合标准后，再用流动的冷水解冻。

1.3.1.2 修整

解冻好的原料肉去除残留羽根、腔膜、血污、淋巴、脏物等，按工艺要求修整。

1.3.1.3 腌制

根据不同原料，准确称取和配制相应的香辛料和调味料。先将香辛料按照一定比例称量好，粉碎后装入料包，加水熬制50min，加入事先称好的调味料，继续熬制10min，待腌制液冷却后，将原料肉和腌制液投入腌制槽内在4℃下腌制48h。

1.3.1.4 整形

将鸡双腿盘起，双爪插入腹部，两翅收拢。

1.3.1.5 一步法熟制

将腌制整形后的原料置于专用设备架上，设置工艺参数后进行一步法熟制。

1.3.1.6 冷却

熟制结束后，将扒鸡产品置于冷却间中，冷却至室温(20～25℃)。

1.3.1.7 包装

将冷却后的扒鸡产品真空包装，置于冷藏间中储存(4℃)。

1.3.2 质构分析

将鸡胸肉切成2.0cm×2.0cm×2.0cm的大小置于操作台，采用TA-XT2i型质构仪对扒鸡质构特性进行测定。具体参数为：测试速度1mm/s，形变量40%，测后速度5mm/s，初始压力值0.5N，探头型号TA44[2]。

2 单因素及正交试验设计

2.1 单因素试验设计

香辛料配比1.5%、食用盐添加量2.0%、腌制液比例45%、腌制时间48h、蒸制温度95℃的基本条件下，保持其他条件不变，蒸制时间20、25、30、35min，烤制温度125、130、135、140℃，烤制时间15、20、25、30min，进行单因素试验，以感官评分为指标，进行单因素试验，每个试验重复3次[3]。

2.2 响应面试验设计

在单因素试验设计的基础上，选取蒸制时间(A)、烤制温度(B)、烤制时间(C)为试验因子，以感官评分为评价指标，Design-Expert 7进行响应面试验设计，试验各因素水平见表1[3]。

表1 响应曲面设计试验因素水平和编码

2.3 指标测定

2.3.1 感官质量评价标准

从口感、滋味、气味、色泽、组织状态、残留肉味，6个方面对产品进行评价，其感官质量评分标准如表2所示。

表2 感官评定标准[4]

2.4 单因素试验结果

2.4.1 蒸制时间对感官评分的影响

蒸制时间对感官评分的影响见图1。

图1 蒸制时间对感官评分的影响

蒸制熟化使得产品蛋白质发生热变性凝固，肉的保水性、可溶性蛋白及酸碱性基团等均发生不同程度变化，随着时间的延长，产品感官评分呈先升高后降低的趋势，过长时，蒸制程度过大，后期经过烤制工艺后，产品口感过于软烂(如图1所示)，综合考虑选择25min比较合适[4]。

2.4.2 烤制温度对感官评分的影响

烤制温度对感官评分的影响见图2。

图2 烤制温度对感官评分的影响

烘烤使产品表面发生美拉德反应，快速脱水后形成锁水层，防止产品内部水分和蛋白质损失，既可以增加色泽、提升风味，又可以提高出品率。温度过高，产品部分表面会产生脱水、焦糊问题。综合考虑选择烘烤温度135℃较适宜(见图2)。

2.4.3 烤制时间对感官评分的影响

烤制时间对感官评分的影响见图3。

图3 烤制时间对感官评分的影响

烤制时间选择通常需要考虑烤制温度因素(如图3所示)。时间过短，烤制不完全，色泽不均匀，焦香气不足；时间过长，肌纤维收缩，持水性下降，组织状态愈加紧密，质构硬化。综合考虑选择20min比较合适。

2.5 响应面试验设计结果及模型的建立

以蒸制时间(A)、烤制温度(B)、烤制时间(C)为3个因素，做三因素三水平的Box-Behnken响应面分析试验，试验设计及结果见表3、表4。

表3 响应曲面试验设计及感官评分

2.5.1 回归方程拟合及方差分析

对所得数据进行回归分析，结果见表4，对各因素拟合后得到的回归方程公式(1)：

Y=90.00-0.5A-1.75B-0.75C+5.00AB-3.50AC-1.50BC-4.50A2-13.50B2-10.50C2

(1)

由表4可知，因素AB、AC、BC、A2、B2、C2(p<0.01)对试验有极显著影响，模型回归拟合方程显著，说明该模型与实际试验拟合良好，试验方案可靠。失拟项不显著(p>0.05)，说明所得方程与实际拟合中非正常误差所占比例较小，可用于试验结果分析。考察各试验因素对产品感官评价的影响显著性，得到试验因素对感官评价影响大小顺序为：烤制温度>烤制时间>蒸制时间。

表4 回归模型及方差分析

2.5.2 响应曲面图分析

响应面是优化存在多因素影响试验条件的寻优方法，并画出响应值与因素变量构成的响应面图和等高线图，较直观的分析和解释各个变量和变量之间对响应值的影响，结果如图4至图6所示，AB、AC、BC的交互作用对试验有极显著的影响。

图4 Y=f(A,B)的响应面图分析

图5 Y=f(B,C)的响应面图分析

图6 Y=f(A,C)的响应面图分析

响应面图中曲面的陡峭程度可以表明变量对感官评分的影响程度。坡度较陡表明影响较大，反之则较小。通过对感官评分进行响应面分析结果显示存在最大值，最佳加工工艺参数为蒸制时间24.1min、烤制温度134.6℃、烤制时间19.6min，该加工条件下产品综合感官评分理论上为90.1。

2.6 验证试验

通过响应面分析确定最佳工艺条件后，考虑到实际加工过程中的可操作性和实用性，将所得工艺条件设定为：蒸制时间24min，烤制温度135℃，烤制时间20min，并此条件下进行了3次试验，试验后产品感官评分平均值为88，与预测结果误差相差0.2，测定结果稳定，试验结果可靠，具有实用价值和指导意义。

2.7 质构特性分析

传统工艺加工的扒鸡先经过油炸，后经过老汤反复卤煮，产品内肌肉纤维收缩较多，水分及蛋白质易流失。研究表明，随着蒸制时间的延长，鸡肉的蒸煮损失、蛋白质含量、剪切力、肌纤维直径和呈味物质含量呈下降趋势；随着烘烤时间的延长，鸡肉的咀嚼性、总蛋白含量和盐溶性蛋白含量都显著上升[5]。因此结合质构的指标，对终产品进行质构分析，更直观地分析一步法扒鸡品质质量。

质构测定结果如表5所示。

表5 一步法扒鸡质构指标

一步法扒鸡剪切力值和咀嚼感适中，剪切力值是反映肉的嫩度最常用的指标之一。综合考虑质构与感官评定的结果，可知一步法扒鸡口感好，易受到广大消费群众的认可[6,7]。

3 结论

本试验在单因素的基础上，以感官评分为判定指标，采用Box-Behnken响应面法确定一步法扒鸡最佳工艺条件为：蒸制时间24min，烤制温度135℃、烤制时间20min。在此工艺条件下，得到的感官评分为88分，与理论值相接近，表明该工艺确定的参数优化合理，可直接用于实际生产。采用本研究优化的工艺参数生产的产品具有较高的出品率，达80%，对企业生产有着重要的实际参考价值。

近年来，由于疫情影响，熟肉制品行业迎来了巨大的挑战，尤其是规模小、工艺落后的生产企业逐渐被淘汰，市场集中度逐步提高。大型知名企业依靠标准化的现代生产技术、智能化成套设备，逐渐凸显出市场的竞争优势，市场占有率逐渐提高，在生产规模、工艺技术、研发创新、产品营销、品牌建设等方面具有更大的竞争优势，引领着行业的发展方向[8]。中国熟肉制品加工工艺一直沿用传统方法，主要特点有：反复利用老汤腌制和卤煮，高温油炸、烧烤和烟熏等，工艺步骤对设备要求不高，也可以保证独特风味。不足之处就是操作复杂，凭经验把控加工程度、产品风味不稳定，微生物指标不易控制，有害物质易聚集，保质期短，品质差异大，能耗高，严重阻碍了熟肉制品工艺的发展。因此，促进工艺技术改进、设备改造创新与传统加工方式的结合迫在眉睫。

本研究采用一步法熟制工艺，将蒸煮、烤制热加工工序在同一设备内完成，将设备在原有基础上进行改造升级和创新，可以减少工艺环节，缩短工艺时间，减少能源的消耗，降低碳排放，降低生产用水的排放量，实现低碳绿色环保生产。不仅可用于禽类产品，其他熟肉制品同样可以适用。同传统的蒸煮、汤卤、烘烤干燥工艺比较，该方法生产成本低，效率高，可实现风味调味的工业化调控及标准化生产，可替代部分传统工艺，提高原辅材料的利用率，降低设备投资和能源消耗，减少劳动强度，实现低排放，是一种绿色、高效、低能耗的肉制品加工方法。利用改造后的专有设备，可以实现连续化生产，从而提高生产效率，实现了现代化工艺技术与传统工艺的有机结合。