響應(yīng)曲面法優(yōu)化棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料工藝參數(shù)

張麗珠，黃 湛，唐 潔，盧 靖，車振明*，肖文艷，黃清吉

(1.西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.大馬棕櫚油技術(shù)研究(上海)有限公司，上海 201108)

·生物工程·

響應(yīng)曲面法優(yōu)化棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料工藝參數(shù)

張麗珠1，黃 湛1，唐 潔1，盧 靖1，車振明1*，肖文艷2，黃清吉2

(1.西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.大馬棕櫚油技術(shù)研究(上海)有限公司，上海 201108)

采用響應(yīng)曲面分析法對棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以復(fù)合火鍋底料的組織形態(tài)、渾湯度、色澤、香氣、滋味5個因素計算的感官綜合評分為響應(yīng)值，進行了用油量、棕櫚硬脂與牛油的油配比、熬制時間3個因素的顯著性和交互作用分析，優(yōu)化得到其最佳工藝參數(shù)條件為：用油量為51 %(質(zhì)量比)、熬制時間26 min，油配比為1∶2 (體積比)(棕櫚硬脂與牛油)。在此條件下棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的組織形態(tài)88.95分、色澤89.25分、香味90.84分、渾湯度88.81分、滋味88.52分，感官綜合評分為89.35分。

響應(yīng)曲面法；棕櫚硬脂；牛油；火鍋底料

火鍋是川渝地區(qū)的一種傳統(tǒng)的飲食方式，隨著火鍋文化的發(fā)展，火鍋受到越來越多消費者的青睞?；疱伒琢献鳛榛疱伵腼冞^程中風(fēng)味物質(zhì)形成的基礎(chǔ)，對火鍋品質(zhì)的好壞有重大的影響。川渝地區(qū)的火鍋底料由動物油(以牛油為主)或者植物油(以菜籽油為主)、食鹽、郫縣豆瓣、辣椒、花椒、香辛料等為原料經(jīng)炒制或者熬制而成。牛油火鍋底料因具有良好的外觀形態(tài)及優(yōu)良的口感受到廣大消費者喜愛，但其飽和脂肪酸含量過高，過多食用對人體健康不利；因此目前市場上已使用植物油代替或者部分代替牛油或者其他動物油脂制作火鍋底料，其中主要以菜籽油為主，還包括少量大豆油、玉米油、橄欖油等?？墒牵@些植物油相比于牛油沸點低，因此漂燙的菜品風(fēng)味難以與牛油漂燙菜品媲美。那么，是否能夠?qū)ふ业揭环N既健康又沸點高的植物油來部分替代牛油呢？棕櫚硬脂作為植物油的一種，不僅具有較高的沸點[1]，而且有良好的抗氧化性、較高含量的維生素A和維生素E[2]并且無反式脂肪酸；同時，在常溫下具有與牛油類似的組織形態(tài)(熔點為44 ℃)，且價格便宜，在食品工業(yè)中已被廣泛應(yīng)用，例如人造奶油、煎炸食品、嬰兒食品等[3]：因此，棕櫚硬脂成為了火鍋底料中部分替代牛油的首選植物油。但目前針對食用級棕櫚硬脂在火鍋底料中的應(yīng)用還鮮有報道。基于此，本文探討棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的工藝條件，旨在拓寬火鍋底料的用油類型，開發(fā)火鍋底料新產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料

食用級棕櫚硬脂由大馬棕櫚油技術(shù)研發(fā)(上海)有限公司/ MPOB 提供；牛油、香辛料、郫縣豆瓣、干辣椒、食用鹽、姜、蔥、蒜、料酒、冰糖等均購于超市。

1.2 儀器與設(shè)備

C21-RK2106電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司；電腦控制真空包裝機，諸城市舜康包裝機械有限公司；LDZX-75KB立式壓力蒸汽滅菌鍋。

1.3 方法

1.3.1 棕櫚硬脂和牛油復(fù)合火鍋底料主要原料配比

干辣椒10 %(質(zhì)量比，下同)，郫縣豆瓣24 %，老姜末3 %，蒜末3 %，蔥末3 %，花椒粉1.5 %，食鹽3 %以及1 %復(fù)合香辛料(由八角、桂皮、茴香、三奈、香草等組成)[4-7]，棕櫚硬脂和牛油的配比及用油量通過試驗確定。

1.3.2 火鍋底料生產(chǎn)工藝流程

原輔料預(yù)處理→混合油煎熬→冷卻至80 ℃左右→加入干辣椒、郫縣豆瓣→加入老姜末、蒜末、蔥末→加入復(fù)合香辛料→加入冰糖→加入料酒→冷卻→滅菌→裝袋成型→封口→成品[8-12]。

1.3.3 操作要點

原輔料預(yù)處理：應(yīng)選擇干燥、無霉變、未變質(zhì)的干辣椒、復(fù)合香辛料，并粉碎成所需粉末。

熬制過程：加入干辣椒和郫縣豆瓣后應(yīng)加熱至豆瓣水氣干，辣椒微微發(fā)白時加入老姜末、蒜末、蔥末；待姜、蒜、蔥熬制到香氣四溢時，再加入冰糖；加入料酒后熬制到水分完全蒸發(fā)后即可出鍋。

1.3.4 試驗設(shè)計

預(yù)試驗表明，影響棕櫚硬脂與牛油火鍋底料感官綜合評分的因素有：用油量、棕櫚硬脂與牛油的配比和熬制時間。以復(fù)合火鍋底料感官綜合評分為響應(yīng)值，采用Box-Behnken三因素三水平的響應(yīng)曲面分析方法對其關(guān)鍵工藝參數(shù)進行優(yōu)化，響應(yīng)曲面設(shè)計的因素水平表見表1。

1.3.5 感官綜合評分標(biāo)準(zhǔn)[8]

試驗過程中選擇經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的評議人員10 人，在專門的實驗環(huán)境中分別對每種樣品的組織形態(tài)(S1)、渾湯度(S2)、色澤(S3)、香氣(S4)、滋味(S5)進行評分。再根據(jù)各因素占據(jù)的不同權(quán)重由專人對結(jié)果進行計算、匯總，取其平均值。棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。感官綜合評分

Y=aS1+bS2+cS3+dS4+eS5

其中不同因素所占據(jù)的權(quán)重分別為a=0.15，b=0.15，c=0.20，d=0.25，e=0.25。

2 結(jié)果與分析

2.1 棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料熬制工藝條件優(yōu)化

棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料優(yōu)化試驗設(shè)計及結(jié)果如表3所示。

2.2 棕櫚硬脂與牛油熬制工藝參數(shù)模型的建立與顯著性檢驗

運用Minitab軟件對復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分進行結(jié)果分析，其回歸系數(shù)及顯著性檢驗如表4所示。由表4可知，以復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分為響應(yīng)值可以得出，感官綜合評分Y對用油量A、熬制時間B和油配比C的二次多項回歸方程為

Y=88.833+3.713A+1.262B+1.322C+0.560AB-1.300AC-

2.444BC-8.499A2-3.503B2-1.749C2。

在回歸方程中：A、B、C變量的正系數(shù)表明該變量的正向變化能引起響應(yīng)值的增加；負的二次項系數(shù)表明方程的拋物線開口向下，具有極大值點，能夠進行最優(yōu)分析。由表4知，并結(jié)合T值和P值大小，3個因素對火鍋底料的感官綜合評分的影響因素從大到小為用油量>油配比>熬制時間。

回歸模型的方差分析如表5所示。從方差分析結(jié)果可知，試驗所選用模型P值為0.001，顯著(P<0.05)；決定系數(shù)R2=0.980 0，調(diào)整決定系數(shù)為0.944 0，R2越接近1，說明此模型越能預(yù)測其響應(yīng)值；表4中t檢驗表明方程式中A、B、C、BC、A2、B2均在P<0.05水平顯著。即可說明用油量、熬制時間、油配比、用油量和油配比、熬制時間和油配比對火鍋底料的感官交互作用明顯。

2.3 棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料熬制工藝的響應(yīng)曲面分析

響應(yīng)曲面法的圖形是由響應(yīng)值Y對應(yīng)自變量A、B、C的一個三維空間的響應(yīng)曲面圖及在二維平面上的等高線圖構(gòu)成，響應(yīng)曲面圖能夠反應(yīng)出各因子對響應(yīng)值影響的大小，從等高線圖中可以看出最優(yōu)條件下各因子的取值[13];從試驗所得響應(yīng)曲面分析圖上可以看出不同因子在反應(yīng)過程中的交互作用從而確定合適的工藝條件[14]。在相應(yīng)曲面分析圖中，如果響應(yīng)面坡度相對平緩，表明其處理條件的變異對響應(yīng)值的影響不大；相反，如果坡度非常陡峭，表明處理條件改變對響應(yīng)值的影響較大[15]。圖1—3是根據(jù)回歸方程作出的不同因子的響應(yīng)曲面分析圖。

由圖1可知，隨著熬制時間的增長，曲線先快速增長后有略微下降，并結(jié)合t檢驗，熬制時間對復(fù)合火鍋底料感官綜合評分影響顯著。當(dāng)熬制時間一定時，隨著油配比的改變，感官綜合評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但幅度較小。熬制時間和油配比的等高線圖呈明顯的橢圓形。

由圖2可知，適當(dāng)?shù)挠糜土磕芴岣咦貦坝仓c牛油復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分，在響應(yīng)曲面圖中表現(xiàn)為：曲線先快速上升后下降，表明用油量對復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分影響顯著，與t檢驗相符；當(dāng)用油量一定時，油配比的改變對火鍋底料的感官綜合評分改變不明顯。

用油量和熬制時間的響應(yīng)曲面圖均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并結(jié)合顯著性檢驗可知用油量和熬制時間均對復(fù)合火鍋底料感官綜合評分影響顯著；用油量和熬制時間對火鍋底料感官綜合評分的等高線圖呈現(xiàn)明顯的橢圓形，并結(jié)合顯著性檢驗，表明二者交互作用顯著。

根據(jù)棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果用油量為51.06 %，熬制時間為25.66 min，油配比為2.4∶5(棕櫚硬脂體積∶牛油體積)是復(fù)合火鍋底料的最優(yōu)條件，預(yù)測復(fù)合火鍋底料的感官綜合評分為89.43分。

2.4 驗證試驗

考慮實驗實際操作，調(diào)整用油量為51 %、熬制時間26 min，油配比為1∶2(棕櫚硬脂體積∶牛油體積)進行驗證實驗。結(jié)果表明：其中組織形態(tài)88.95分、色澤89.25分、香味90.84分、渾湯度88.81分、滋味88.52分，感官綜合評分為89.35分。驗證性實驗結(jié)果表明：試驗建立的模型其預(yù)測值與實測值吻合性好；試驗采用響應(yīng)曲面法所得的最優(yōu)工藝參數(shù)準(zhǔn)確，具有可靠的實用價值。

3 結(jié)論

以棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的組織形態(tài)、渾湯度、色澤、香氣、滋味5個因素計算的感官綜合評分為響應(yīng)值，采用三因素三水平的響應(yīng)曲面法對復(fù)合火鍋底料熬制工藝參數(shù)進行優(yōu)化，得出棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的熬制工藝優(yōu)化條件為：51.06 %，熬制時間為25.66 min，油配比為2.4∶5(棕櫚硬脂體積∶牛油體積)?？紤]實際實驗情況，調(diào)整用油量為51 %、熬制時間26 min，油配比為1∶2(棕櫚硬脂體積∶牛油體積)進行驗證實驗，在此條件下棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料的組織形態(tài)88.95分、色澤89.25分、香味90.84分、渾湯度88.81分、滋味88.52分，感官綜合評分為89.35分。

在優(yōu)化條件下制作的棕櫚硬脂與牛油復(fù)合火鍋底料呈固態(tài)，形態(tài)規(guī)整，湯色紅潤，香味濃郁，具有良好的口感及傳統(tǒng)川渝火鍋特點，說明食用級棕櫚硬脂能運用于火鍋底料的生產(chǎn)。試驗結(jié)果不僅拓寬了火鍋底料的用油品種，更為新型火鍋底料的研制及其工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

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(編校：葉超)

Optimization of Processing Parameters for Palm Stearin and Tallow Compound Hot Pot Soup Stock by Response Surface Methodology

ZHANG Li-zhu1, HUANG Zhan1, TANG Jie1, LU Jing1, CHE Zhen-ming1*, XIAO Wen-yan2, HUANG Qing-ji2

(1.SchoolofFoodandBioengineering,XihuaUniversity,Chengdu610039China;2.MalaysianPalmOilTechnologyResearchandDevelopment(Shanghai)Co.Ltd./MPOB,Shanghai201108China)

The processing parameters of palm stearin and butter compound hot pot seasoning are optimized by the response surface methodology (RSM). The sensory score, which was calculated according to the shape, color, aroma, turbid and taste five factors, were employed to evaluate the significant and interactions of the oil consumption, the ratio of palm stearin and butter, and the fry time based on the response value after their single factor experiments. The results indicate that the optimizational condition is that the sensory score is 89.35 including 88.95 for shape, 89.25 for color, 90.84 for aroma, 88.81 for turbid, and 88.52 for taste when 51 % (m/m) oil consumption, 26 min for fry time and 1∶2 (V/V) palm stearin and tallow.

response surface methodology; palm stearin; tallow; hot pot seasoning

2013-10-29

TS264

A

1673-159X(2015)05-0091-06

10.3969/j.issn.1673-159X.2015.05.017

*通信作者：車振明(1960—)，男，教授，主要研究方向為食品營養(yǎng)與安全。E-mail：chezhenming@163.com