响应面优化番茄炒蛋配料包制备工艺

李亚如 王亮 王勇 俞春山 苟春梅 严晓琴 张民伟

摘要：以新疆番茄为原料，加入配料后经炒制得到一种番茄炒蛋配料包。探讨水分添加量、食用油添加量、番茄块添加量和炒制时间对番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄红素活性和固形物含量的影响，以感官评分为指标，在单因素试验的基础上采用响应面试验优化番茄炒蛋配料包的生产工艺。结果表明，番茄炒蛋配料包的最佳生产工艺条件为按照质量百分比计，配料包中番茄酱15%、食用油27%、番茄块15%、开水45%、辅料2%、调味料1%，炒制时间8 min。基于上述研究结果所制备的番茄炒蛋配料包评分为92.28分，色泽橙红光亮，组织状态均匀黏稠，具有令人愉悦的番茄香味，可为番茄制品的开发及番茄炒蛋配料包的工业化生产提供理论指导。

关键词：番茄；加工工艺；响应面法

中图分类号：TS201.1      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0125-06

Abstract： Taking Xinjiang tomato as the raw material， add ingredients and fry to obtain a kind of tomato scrambled egg ingredient package. The effects of water addition amount， edible oil addition amount， tomato cube addition amount and frying time on the viscosity， chromatic aberration， lycopene activity and solid content of tomato scrambled egg ingredient package are investigated. Using sensory score as the index， based on the single factor test， response surface test is used to optimize the production technology of tomato scrambled egg ingredient package. The results show that the optimum production technology conditions of tomato scrambled egg ingredient package are as follows： in terms of mass percentage， the ingredient package contains 15% tomato paste， 27% edible oil， 15% tomato cube， 45% boiled water， 2% auxiliary materials， 1% seasoning， and the frying time is 8 min. The score of tomato scrambled egg ingredient package prepared under the above research results is 92.28 points， the color is bright orange red， the tissue state is uniform and sticky， with pleasant tomato flavor， which could provide theoretical guidance for the development of tomato products and the industrial production of tomato scrambled egg ingredient package.

Key words： tomato; processing technology; response surface methodology

收稿日期：2022-11-16

基金項目：新疆维吾尔自治区重点研发专项子课题（2022B02004-3）

作者简介：李亚如（1993－），女，硕士，研究方向：食品加工。

*通信作者：张民伟（1987－），男，副教授，博士，研究方向：食品加工、生物传感器器件开发与应用。

番茄别称西红柿，番茄中富含番茄红素[1]、纤维素，其酸甜的口感和独特的芳香也为番茄作为食材在烹饪中起到重要作用奠定了深厚的基础[2]，番茄具有较好的感官性状的同时对人体健康也有着较高的营养价值[3]。在番茄的烹饪过程中，时常使用油脂，这些油脂有助于番茄释放脂溶性抗氧化剂（番茄红素），以充分发挥抗氧化剂的作用[4]；在油脂作用下，番茄等抗氧化剂的含量持续上升，但番茄中的VC却严重流失[5]。另外，新鲜西红柿上市时间受限，所以冬天大部分家庭采用西红柿酱制作番茄炒蛋，成品颜色深，炒制中食用油偏多造成番茄红素含量降低，降低了成品的感官评分。番茄炒蛋虽然是一种家常菜，但其制备过程中的诸多不可控因素造成最终成品的色泽、VC含量、理化性能不可控[6]，因此，亟需一种制作方便且成品品质及营养不受制备原料、工艺因素影响的方便西红柿酱料包。

番茄炒蛋配料包主要由番茄酱和番茄等经复配调味并添加其他食材炒制完成，具有黏度适中、风味愉悦的特点[7]。本研究以感官评分为指标，在单因素试验的基础上对番茄炒蛋配料包产品进行响应面优化，研究其番茄红素活性、黏度、色差、水分含量、菌落总数、感官品质变化规律，确定产品的最佳工艺，该产品满足了人们对新口味、高营养食品的需要，丰富了消费市场，同时对调味品和方便食品产业化的升级提供了理论依据和实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

新鲜番茄：购自兵团14师；番茄酱、鸡精、香辛料：购自新疆笑厨食品有限公司；白砂糖、食盐、大葱、生姜、大蒜等：均为市售；平板计数琼脂（plate count agar，PCA）培养基、MRS肉汤培养基：北京奥博星生物科技有限公司。

1.1.2 仪器设备

PL203电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DHP-9052电热恒温培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司；电热鼓风干燥箱 北京市永光明医疗仪器有限公司；LS-150LD立式压力蒸汽灭菌器 江阴滨江医疗设备有限公司；HH-S2数显恒温水浴锅 江苏金仪仪器科技有限公司；BCD-180LC冰箱 合肥美菱股份有限公司；pH计、752N可见光分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司；SW-CJ-2G超净工作台 上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 番茄炒蛋配料包的制备

番茄炒蛋配料包的制备工艺流程见图1。

1.2.2 工艺要点

原料、清洗：选择新鲜、饱满、无害虫、颜色艳丽、果实熟透的番茄。用自来水冲洗番茄果肉上附着的泥沙、杂质等。

预处理：热烫是为了分离果皮与果肉，达到更好的去皮效果，去除表面的微生物并灭活果胶酶。表皮开裂后，剥去果皮与硬芯。尽量保留果肉以提高原料利用率。最后将其切成2 cm3的均匀块状。

炒酱：待油温升至150 ℃时，加入适量葱、姜、蒜，将番茄酱倒入锅中搅拌均匀，待酱汁沸腾后倒入热水，将翻炒温度设为85 ℃左右，加入白砂糖、食盐、香辛料、鸡精等调味料进行调味，炒至酱汁均匀，待酱汁变香后关火，炒酱时间约为8 min。

装袋：起锅趁热装入食品包装袋中，每袋净含量为230 g。

杀菌：分装好后进行水浴加热（92～95 ℃），保持酱心温度85 ℃，计时30 min。

冷却：将灭菌后的产品用冷水冷却至35 ℃，即为成品。

1.2.3 番茄炒蛋配料包工艺优化

1.2.3.1 单因素试验设计

参考新疆笑厨食品有限公司現有的半固体调味料试验配方，通过预试验确定番茄炒蛋配料包的基本配方：食用油添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、水分添加量（32%、37%、42%、47%、52%）、番茄块添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、炒制时间（4，6，8，10，12 min）等单因素对番茄炒蛋配料包品质的影响。

1.2.3.2 响应面法试验设计

以番茄炒蛋配料包的感官品质为指标，应用Design-Expert软件，采用Central Composite Design（CCD）方法， 对食用油、水、番茄块的添加量和炒制时间4个因素进行响应面设计，设计并研究番茄炒蛋配料包的最佳工艺配方。试验因素水平见表1。

1.2.4 番茄炒蛋配料包的品质特性研究

1.2.4.1 色差

将番茄炒蛋配料包中产品填充至比色皿内。用比色法测定番茄炒蛋配料包的L*（亮度或暗度）、a*（红度或绿度）和b*（黄度或蓝度）。 番茄炒蛋配料包的颜色由CIE-L*a*b*色彩空间系统表示[8]。对每个样品进行3次平行试验，取3次测量的平均值。

1.2.4.2 黏度

将番茄炒蛋配料包中产品放在250 mL烧杯中，转子号2#，测量时间30 s，即为番茄炒蛋配料包的黏稠度。每个样品做3次平行试验，取3次测量的平均值。

1.2.4.3 番茄红素活性

测定一定量的DPPH，用无水乙醇配制0.04 mg/mL的DPPH溶液。将样品破碎，以5 000 r/min离心10 min，加入2 mL样品溶液，再加入2 mL DPPH溶液混合均匀。用VC作阳性对照，室温避光放置30 min后，于517 nm处测吸光度值。根据下式计算对DPPH自由基的清除率[9]：

清除率（%）=（1－Ai－AjA0）×100%。

式中：Ai为2 mL待测样品+2 mL DPPH的吸光度值；Aj为2 mL待测样品+2 mL无水乙醇的吸光度值；A0为2 mL无水乙醇+2 mL待测样品的吸光度值。

1.2.4.4 固形物含量

根据QB 1007－1990《罐头食品净重和固形物含量的测定》[10]的方法进行测定，开袋将内容物倒入预先称重的圆筛中，并在圆筛下安装漏斗。为了方便测量，不搅拌产品，将圆筛倾斜静置3 min，并将圆筛和产品一起称重（g），将量筒静置 5 min，使油与汤汁分为两层，量取油层的毫升数乘以比重0.9，即得油层质量（g）。根据下式计算固形物含量：

X=（W2－W1）+FW×100%。

式中：X为固形物含量（%）；W2为沥干物和圆筛质量（g）；W1为圆筛质量（g）；F为油脂质量（g）；W为产品标明净重（g）。

1.2.4.5 微生物指标

菌落总数按照 GB 4789.2－2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定；霉菌、酵母菌按照 GB 4789.15－2016《食品安全国家标准  食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》进行测定。

1.2.4.6 感官评定

感官评定小组由10名经过培训的企业员工组成，满分10分，评分人员根据表2赋分标准进行打分，每项指标的最终得分为所有评定人员评分的平均值。感官评分等于每项评分乘以0.25之和。

1.2.5 保质期检测

根据GB 2760－2011《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[11]，选择纳他霉素∶乳酸链球菌素∶壳聚糖为1∶1∶1制作含有复配生物防腐剂的番茄炒蛋配料包，以未添加防腐剂为对照，将番茄炒蛋配料包进行密封包装并进行水浴灭菌处理（92～95 ℃，30 min），分别贮存在4，25，37 ℃条件下进行加速破坏性试验[12]，每隔5 d取样进行感官评定、理化和微生物等相关指标测定，每项指标做3组平行。

1.3 数据处理与分析

試验数据采用SPSS 25.0软件在0.05的显著性水平上进行单因素方差分析（ANOVA），结果以平均值±标准偏差（SD）形式表示，并通过Waller-Duncan 进行比较，每项指标测定均设置至少3个重复。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 食用油添加量对番茄炒蛋配料包的影响

以产品质量为基准，在油温为150 ℃、水分添加量为42%、番茄块添加量为15%、炒制时间为8 min的条件下进行试验，探究不同食用油添加量对番茄炒蛋配料包的影响。由图2可知，随着食用油用量的增加，番茄炒蛋配料包的黏度和固形物含量逐渐降低，产品的亮度指数L*逐渐降低，红度指数a*逐渐升高，黄度指数b*和亮度指数L*与食用油添加量呈负相关，红度指数a*和黄度指数b*与食用油添加量呈正相关，表明番茄红素活性与食用油添加量呈明显的正相关[13]；番茄炒蛋配料包的感官评分随着食用油添加量的增加呈先增加后减小的趋势，对样品的各项指标进行加权评分得出食用油添加量的最优水平为25%，因此以食用油添加量为25%作为固定值进行下一步试验。

2.1.2 水分添加量对番茄炒蛋配料包的影响

由图3可知，产品的固形物含量和黏度随着水分添加量的增加而下降，而样品的黏度和番茄红素活性与水分添加量呈明显的负相关，随着水分添加量的增加，亮度指数L*、红度指数a*和黄度指数b*逐渐降低。 样品的颜色与水分添加量呈负相关。 产品的番茄红素活性随着水分添加量的增加呈现下降趋势。对样品的各项指标进行加权评分，得出水分添加量的最优水平为42%，因此以水分添加量42%为固定值进行下一步试验。

2.1.3 炒制时间对番茄炒蛋配料包的影响

由图4可知，产品的色差和黏度随着炒制时间的增加而升高，炒制时间与固形物含量呈明显正相关，成品酱随着炒制时间的增加，其色泽的亮度指数L*逐渐减小，红度指数a*和黄度指数b*逐渐增大。炒制时间过长会造成番茄红素的损失[14]。过长的炒制时间会造成番茄炒蛋配料包产生焦糊味，炒制过度会影响产品的外观。对产品的各项指标进行加权评分得出炒制时间的最优水平为8 min，因此以炒制时间8 min为固定值进行下一步试验。

2.1.4 番茄块添加量对番茄炒蛋配料包的影响

由图5可知，随着番茄块添加量的增加，样品的黏度和色差呈现先增加后稳定的趋势，色泽的亮度指数L*略有减小，红度指数a*和黄度指数b*略有增大。产品的红度指数a*和黄度指数b*与番茄块添加量呈正相关，且红度指数a*与其添加量相关性最大。而其番茄红素活性和固形物含量随着番茄块添加量的增加而增加，并在番茄块添加量为15%时具有最大值。对产品的各项指标进行加权评分得出番茄块添加量的最优水平为15%。

2.2 番茄炒蛋配料包的响应面优化

2.2.1 响应面试验结果

在单因素试验的基础上，采用Box-Behnken试验设计，以感官评分为指标，选取食用油添加量（A）、水分添加量（B）、番茄块添加量（C）、炒制时间（D）为影响因素，进行四因素三水平的响应面分析，试验结果见表3。

应用Design-Expert V8.0.6软件，对表3中数据进行处理、分析，预测模型为Y=92.36－1.53A－2.2B－1.56C－0.017D+0.75AB+1AC+0.57AD+3.48BC－0.025BD－0.05CD－5.45A2－3.81B2－4.07C2－4.23D2。

2.2.2 响应面试验回归模型及方差分析

感官评分的方差分析和显著性检验结果见表4。

对试验结果进行拟合的二次模型方差分析，由表4可知，回归方程模型极显著（P<0.000 1），失拟项的P为0.079 5（P>0.05），检验结果为不显著。相关系数R2是 0.905 7，表明该模型的实测值和预测值之间拟合度较好，模型拟合效果好，可分析预测番茄炒蛋配料包的工艺参数。

回归方程系数显著性试验表明，一次项A、C显著，B极显著；交互项AB、AC、AD、BD、CD不显著，BC显著；二次项 A2、B2、C2、D2的影响都极显著。由4个主要因素的F值可知，各因素对产品感官品质的影响顺序依次为B>C>A>D，即水分添加量>番茄块添加量>食用油添加量>炒制时间。

2.2.3 响应面分析各因素交互作用对番茄炒蛋配料包的影响

由图6可知，各因素交互作用对感官评分影响的显著性与表4中交互项P值的分析结果一致。此外，从等高线的形状亦可以判断交互作用的强弱，图6中d水分添加量与番茄块添加量的交互呈显著性良好的椭圆形，等高线的顶点即响应值感官评分的最大值。a～f的响应面图像均开口朝下，表明响应值随着各个因素值的增大而呈现出增大的趋势，达到响应值最大值后，响应值即随着因素值的增大而减小。

经Design-Expert 8.0.6软件分析得到的优化条件为食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制时间7.9 min、番茄块添加量14.6%。结合实际条件，将工艺条件改为食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制时间8 min、番茄块添加量15%，感官评分为92.28，与理论预测值基本一致。

2.2.4 最佳条件的预测和验证

通过回归模型的预测得到番茄炒蛋配料包的最佳工艺为食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制时间7.9 min、番茄块添加量14.6%。此时番茄炒蛋配料包的感官评分预测值为93.4。综合考虑，将最优条件修正为食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制时间8 min、番茄块添加量15%。在此条件下进行3次平行验证试验，得到番茄炒蛋配料包的感官评分预测值为92.28。所得平均值与理论预测值非常接近，且相对误差小于2%，说明重复性良好。

2.3 保质期测定结果

在不同溫度下，检测番茄炒蛋配料包在贮藏过程中的大肠杆菌、酵母菌、霉菌，每3 d一次，直至45 d在3个温度下均符合国家标准，然后对预测货架期最后1 d的番茄炒蛋配料包进行大肠杆菌、酵母菌、霉菌检测，亦符合国家标准。表明本试验制备的番茄炒蛋配料包经装袋后巴氏杀菌能够很好地保证番茄炒蛋配料包在货架期内的生物安全性，并且抑制了番茄炒蛋配料包在货架期内因大肠杆菌、酵母菌、霉菌导致的腐败变质。

3 小结

以番茄、番茄酱等为原料，经过炒制制备番茄炒蛋配料包。进行单因素和响应面试验，目的在于提高番茄的营养价值，获得最佳番茄炒蛋配料包工艺。

单因素试验：以番茄炒蛋配料包的水分添加量、食用油添加量、番茄块添加量和炒制时间为指标，探讨其对番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄红素活性和固形物含量的影响，进行单因素试验以确定响应面试验因素和水平。确定食用油添加量为25%，水分添加量为42%，炒制时间为8 min，番茄块添加量为15%。

响应面试验：以感官评分为响应值，确定番茄炒蛋配料包工艺条件，最优条件为食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制时间8 min、番茄块添加量15%，在此条件下进行3次平行验证试验，感官评分为92.28，与理论预测值基本一致，说明采用响应面试验进行优化得出的番茄炒蛋配料包的最佳工艺条件较可靠，验证了该模型的有效性。

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