響應(yīng)面法優(yōu)化泡椒牦牛黃喉制作工藝研究

包高良,郭兆斌,魏晉梅,張 麗,,*,王 莉,周玉春,孫寶忠,余群力

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究測(cè)試中心,甘肅蘭州 730070;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193)

響應(yīng)面法優(yōu)化泡椒牦牛黃喉制作工藝研究

包高良1,郭兆斌1,魏晉梅2,張 麗1,3,*,王 莉1,周玉春1,孫寶忠3,余群力1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研究測(cè)試中心,甘肅蘭州 730070;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193)

對(duì)牦牛黃喉進(jìn)行泡椒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),有利于牦牛副產(chǎn)物的增值增效,提高產(chǎn)品附加值。本實(shí)驗(yàn)以水煮時(shí)間、食用堿質(zhì)量濃度、浸漬液中泡椒的比例和泡制時(shí)間4個(gè)反應(yīng)因素,以泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),在單因素工藝實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)四因素三水平的Box-Behnken響應(yīng)面分析法優(yōu)化泡椒牦牛黃喉的制作工藝條件。經(jīng)方差分析得知泡制時(shí)間和食用堿質(zhì)量濃度的交互影響顯著,泡椒比例和泡制時(shí)間對(duì)泡椒牦牛黃喉的交互影響極顯著。結(jié)果表明,最優(yōu)制作條件為水煮時(shí)間25min,食用堿質(zhì)量濃度0.7g/100mL,泡椒比例21%,泡制時(shí)間53h。在此制作條件下得到泡椒牦牛黃喉色澤良好,口感細(xì)膩,脆嫩,泡椒香氣濃郁,泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分可達(dá)到36.19。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分為35.27,表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與軟件優(yōu)化結(jié)果相符。

響應(yīng)面,感官評(píng)價(jià),泡椒牦牛黃喉,優(yōu)化

黃喉是畜禽類(lèi)動(dòng)物的大動(dòng)脈血管(一般為主動(dòng)脈,又稱(chēng)心管),其中富含血紅素(有機(jī)鐵)和促進(jìn)鐵吸收的半胱氨酸,可改善缺鐵性貧血,提高機(jī)體免疫力,增強(qiáng)抵抗力。目前,黃喉作為食材主要應(yīng)用于涮火鍋,也可以作為毛血旺、麻辣香鍋的食材原料之一,主要來(lái)源于豬、牛等動(dòng)物。牦牛黃喉是牦牛的副產(chǎn)物之一,其中蛋白質(zhì)含量約19.1g/100g,脂肪含量約2.97g/100g,是高蛋白低脂肪的食材,但針對(duì)牦牛黃喉產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)很少。泡椒類(lèi)產(chǎn)品可以增進(jìn)食欲,幫助消化與吸收,深受廣大老百姓的喜愛(ài)[1]。目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的泡椒類(lèi)產(chǎn)品主要有泡椒鳳爪、泡椒肉絲、泡椒鵝腸、泡椒肘子、泡椒竹筍、泡椒筍丁、泡椒蕨菜等。因此,本研究采用牦牛黃喉作為原料,在不同水煮時(shí)間、食用堿質(zhì)量濃度、浸漬液中泡椒的比例、泡制時(shí)間泡制泡椒牦牛黃喉,通過(guò)感官評(píng)價(jià)得到泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù),運(yùn)用響應(yīng)面優(yōu)化最佳工藝條件,開(kāi)發(fā)出一種新的休閑、方便、便攜的符合衛(wèi)生質(zhì)量要求的泡椒類(lèi)休閑食品。從而對(duì)泡椒牦牛黃喉技術(shù)化、工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)行初探[2-3],并為同類(lèi)食品的工業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牦牛黃喉 選自甘南藏族自治州;生姜 黃姜;小茴香 甘肅武威民勤;香葉 百里香香葉;八角 大紅八角;桂皮 南肉桂桂皮;花椒 大紅袍花椒;胡椒 黑胡椒;干辣椒 線椒;大蒜 蒼山大蒜;洋蔥 金罐1號(hào)洋蔥;大蔥 羊角蔥;青野山泡椒罐頭 宏斌小米辣;料酒 孝感佬米酒;食鹽 白流井食用鹽;白酒 古河州牡丹酒;味精 好百味味精;冰糖 得元水晶冰糖;醪糟汁 天府醪糟;食用油 金龍魚(yú)食用油;小蘇打(NaHCO3) 天津紅三角小蘇打;食用堿(Na2CO3) 天津紅三角食用堿;檸檬酸 豐原生化檸檬酸。

電磁爐 美的電磁爐SF164;冰箱，海爾BCD-216SDCM 佛山順得美祥廠;真空包裝機(jī)，XZ-260T臺(tái)式真空包裝機(jī) 上海祥正機(jī)械有限公司;殺菌鍋，YX280B手提式不銹鋼蒸汽消毒器 上海三申醫(yī)療器械有限公司;真空包裝袋、刀、盆子、鍋。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 感官評(píng)定方法 選擇牦牛黃喉,在不同水煮時(shí)間、食用堿質(zhì)量濃度、浸漬液中泡椒的比例、泡制時(shí)間泡制的泡椒牦牛黃喉,依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 16861-1997[4]從切面緊實(shí)、切面均勻、有光澤、濕潤(rùn)度、灰白的、有嚼勁的、硬的、膠粘性、筋道、多汁性、刺激性的、肉香的、泡椒味、有咸味等方面為指標(biāo),依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 10221-2012[5]按沒(méi)有感覺(jué)(0)、弱(1)、稍弱(2)、平均(3)、稍強(qiáng)(4)、強(qiáng)(5)進(jìn)行感官評(píng)分。感官評(píng)價(jià)員10人,6男4女,都是食品方面相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人員,對(duì)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分,取10個(gè)人感官評(píng)分的平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)定

1.2.3.1 水煮時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響 食用堿質(zhì)量濃度0.6g/100mL,泡椒比例20%,泡制48h,按照工藝流程和操作要點(diǎn)加工成泡椒牦牛黃喉,分析不同水煮時(shí)間(10、15、20、25、30min)對(duì)泡椒牦牛黃喉感官品質(zhì)的影響。

1.2.3.2 食用堿質(zhì)量濃度對(duì)感官評(píng)分的影響 水煮25min,泡椒比例20%,泡制48h,不同食用堿質(zhì)量濃度(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0g/100mL)對(duì)泡椒牦牛黃喉感官品質(zhì)的影響。

表1 泡椒牦牛黃喉主要食用品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義Table 1 The definition of edible quality evaluation indexes of yak aortic with pickled peppers

1.2.3.3 泡椒比例對(duì)感官評(píng)分的影響 水煮25min,食用堿質(zhì)量濃度0.6g/100mL,泡制48h,分析不同泡椒比例(10%、15%、20%、25%、30%)對(duì)泡椒牦牛黃喉感官品質(zhì)的影響[6-8]。

1.2.3.4 泡制時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響 水煮25min,食用堿質(zhì)量濃度0.6g/100mL,泡椒比例為20%,不同泡制時(shí)間(12、24、48、72、96h)對(duì)泡椒牦牛黃喉感官品質(zhì)的影響。

1.2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),運(yùn)用Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析對(duì)感官評(píng)價(jià)顯著影響的因素,進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)[9]。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Factors and levels in the Box-Behnken design

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用F檢驗(yàn)對(duì)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行方差分析以評(píng)價(jià)模型的統(tǒng)計(jì)意義。泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)分析軟件采用Design-Expert 8.05b。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 水煮時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響 如圖1所示,隨著水煮時(shí)間的延長(zhǎng),感官評(píng)分呈先增大后減小的趨勢(shì)。水煮時(shí)間在15～25min時(shí),泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分較高,并且顯著(p<0.05)高于水煮10、30min時(shí)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分,而水煮15、20和25min時(shí)感官評(píng)價(jià)結(jié)果差異不顯著(p>0.05)。水煮時(shí)間過(guò)短有夾生現(xiàn)象[10],時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致軟爛,不利于定型,同時(shí)增加產(chǎn)品的成本[11],所以煮制時(shí)間以15、20、25min為宜。

圖1 水煮時(shí)間對(duì)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of cooking time on quality of yak aortic with pickled peppers注:圖中的小寫(xiě)字母a,b表示水煮時(shí)間之間差異顯著性 (p<0.05),下文圖中的小寫(xiě)字母 均表示差異顯著性(p<0.05)，圖2～圖4同。

2.1.2 食用堿質(zhì)量濃度對(duì)感官評(píng)分的影響 如圖2所示,隨著食用堿質(zhì)量濃度的增加,感官評(píng)分呈先增大后減小的趨勢(shì)。食用堿質(zhì)量濃度在0.6g/100mL時(shí),泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分最高,顯著(p<0.05)高于食用堿質(zhì)量濃度0.4g/100mL時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,極顯著(p<0.01)高于食用堿質(zhì)量濃度在0.2、1.0g/100mL時(shí)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分,食用堿質(zhì)量濃度在0.4、0.8g/100mL時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異不顯著(p>0.05)。食用堿質(zhì)量濃度過(guò)高會(huì)造成產(chǎn)品有苦味,嚴(yán)重影響消費(fèi)者的身體健康[12],因此選擇0.4、0.6、0.8g/100mL為適宜的食用堿質(zhì)量濃度。

圖2 食用堿質(zhì)量濃度對(duì)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of edible alkali quality concentration on quality of yak aortic with pickled peppers

2.1.3 泡椒比例對(duì)感官評(píng)分的影響 由圖3可看出,隨著泡椒添加量的增加,泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分先增大后減小。泡椒添加量15%時(shí),泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分最高,顯著(p<0.05)高于泡椒比例為20%時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,極顯著(p<0.01)高于泡椒比例為10%、25%和30%泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分。泡椒具有辣而不燥、辣中微酸的特點(diǎn),將其添加到肉類(lèi)產(chǎn)品中賦予產(chǎn)品特殊風(fēng)味,增加產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng),掩蓋牦牛黃喉腥味等作用[13],但泡椒的添加量過(guò)多則會(huì)造成產(chǎn)品過(guò)于辛辣,嚴(yán)重刺激消費(fèi)者味蕾[14],因此選擇15%、20%為適宜的泡椒添加量。

圖3 泡椒比例對(duì)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of pickled peppers amount on quality of yak aortic with pickled peppers

2.1.4 泡制時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響 整體來(lái)看,隨著泡制時(shí)間的延長(zhǎng),泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分呈先增大后減小的趨勢(shì)。在48～72h減小趨勢(shì)變緩,泡制時(shí)間為48、72和96h時(shí),感官評(píng)分較高,顯著(p<0.05)高于泡制時(shí)間為24h時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,極顯著(p<0.01)高于泡制時(shí)間為12h時(shí)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分,而泡制時(shí)間48、72和96h時(shí)泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分差異不顯著(p>0.05)。泡制是泡椒牦牛黃喉加工工藝過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目的在于進(jìn)一步提升肉品風(fēng)味和色澤,泡制時(shí)間過(guò)短會(huì)出現(xiàn)入味不足現(xiàn)象,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)增加泡椒牦牛黃喉的制作成本[15-16],從節(jié)約成本的角度考慮,因此選擇24、48、72h為適宜的泡制時(shí)間。

圖4 泡制時(shí)間泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of soaking time on quality of yak aortic with pickled peppers

2.2 泡椒牦牛黃喉制作工藝響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析

泡椒牦牛黃喉制作工藝的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)進(jìn)行了29組實(shí)驗(yàn),利用Design Expert 8.05b軟件對(duì)表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,得到泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分的回歸方程如下:R=35.59+3.07A+0.72B-0.061C-0.27D-0.15AB+0.45AC+0.01AD-1.74BC+0.88CD-2.28A2-1.96B2-1.25C2-1.22D2。

表3 Box-Bchnken 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Box-Behnken experimental design matrix and experimental results

續(xù)表

從該模型的方差分析表4可見(jiàn),所選用的二次多項(xiàng)模型具有高度的顯著性(p<0.0001)。失擬項(xiàng)在α=0.05水平上不顯著(p=0.0885>0.05),其決定系數(shù)為0.9795,校正決定系數(shù)為0.9594,說(shuō)明該模型能解釋95.94%響應(yīng)值的變化,僅有總變異的4.06%不能用此模型來(lái)解釋,說(shuō)明該模型擬合程度良好,用該模型對(duì)泡椒牦牛黃喉制作工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化是合適的。

表4 二次多項(xiàng)式模型方差分析表Table 4 Variance analysis for the developed quadratic polynomial model

表5 回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)Table 5 Significance test of regression coefficients for the developed quadratic polynomial model

注:表4中“*”表示差異顯著,“**”表示差異極顯著。

對(duì)上述方程的回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表明(表4),實(shí)驗(yàn)中A、B這兩個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的影響顯著,表明在泡椒牦牛黃喉的制作過(guò)程中,泡椒比例和泡制時(shí)間對(duì)感官評(píng)分有顯著影響;AB的交互作用影響極顯著,BC的交互作用影響顯著,即泡椒牦牛黃喉制作過(guò)程中,泡椒比例和泡制時(shí)間、泡制時(shí)間和食用堿質(zhì)量濃度對(duì)泡椒牦牛黃喉的制作造成顯著影響。

由表4可知,模型的回歸方程的一次項(xiàng)A(浸漬液中泡椒比例)影響極顯著,一次項(xiàng)B(泡制時(shí)間)影響顯著;而C(食用堿質(zhì)量濃度)和D(水煮時(shí)間)影響不顯著;二次項(xiàng)AB影響極顯著,BC影響顯著;而其余兩項(xiàng)交互項(xiàng)均不顯著。根據(jù)模型的回歸方程,可以得到各因素的影響主次順序?yàn)?A>B>D>C,即泡椒比例>泡制時(shí)間>水煮時(shí)間>食用堿質(zhì)量濃度。根據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果和二次多項(xiàng)回歸方程,利用Design-Expert 8.05b軟件獲得了各個(gè)因素的最佳制作條件組合為泡椒比例21%、泡制時(shí)間53h、食用堿質(zhì)量濃度0.7g/100mL、水煮時(shí)間25min,在此制作條件下,泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分可達(dá)到36.19。

響應(yīng)面圖形是響應(yīng)值對(duì)各實(shí)驗(yàn)因子泡椒比例、泡制時(shí)間、食用堿質(zhì)量濃度、水煮時(shí)間所構(gòu)成的三維空間的曲面圖,結(jié)果如圖5～圖6所示。

圖5 浸漬液中泡椒比例和泡制時(shí)間 交互影響感官評(píng)分的曲面圖Fig.5 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between pickled peppers amount and soaking time on quality of yak aortic with pickled peppers

圖6 泡制時(shí)間和食用堿質(zhì)量濃度 交互影響感官評(píng)分的曲面圖Fig.6 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between Soaking time and edible alkali quality concentration on quality of yak aortic with pickled peppers

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,在最佳制作條件下進(jìn)行泡椒牦牛黃喉的制作,做3組平行實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果為35.27,由此可得,采用響應(yīng)面分析法對(duì)泡椒牦牛黃喉制作條件的優(yōu)化是行之有效的。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,以泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分為響應(yīng)指標(biāo),通過(guò)四因素三水平的響應(yīng)分析對(duì)泡椒牦牛黃喉制作工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,經(jīng)方差分析得知泡制時(shí)間和食用堿質(zhì)量濃度的交互影響顯著,泡椒比例和泡制時(shí)間對(duì)泡椒牦牛黃喉的交互影響極顯著。最佳制作條件為泡制時(shí)間53h、泡椒比例21%、食用堿質(zhì)量濃度0.7g/100mL、水煮時(shí)間25min,在此制作條件下,泡椒牦牛黃喉感官評(píng)分為36.19。為制作爽口的泡椒牦牛黃喉,通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化找到了一個(gè)制作最優(yōu)點(diǎn),并且此工藝條件下得到泡椒牦牛黃喉色澤良好,口感細(xì)膩,脆嫩,泡椒香氣濃郁。

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Optimization of yak aortic with pickled peppers by response surface methodology

BAO Gao-liang1,GUO Zhao-bin1,WEI Jin-mei2,ZHANG Li1,3,*,WANG Li1,ZHOU Yu-chun1,SUN Bao-zhong3,YU Qun-li1

(1.College of Food Science and Engineering,Gansu Agriculture University,Lanzhou 730070,China;2.Center of Analysis and Determination,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;3.Institute of Animal Science,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China)

Aortic is one of the by-products of yak,develop the products of yak aortic with pickled peppers,its Advantageous to appreciation synergism of the yak by-product,improve the added value of products. The experiment was analyzed from every aspect such as the boiling time,edible alkali quality concentration,pickled peppers amount and soaking time,the quality of yak aortic with pickled peppers as evaluation index,based on single factor experiment,four factors three levels by Box-Behnken condition to make optimization of yak aortic with pickled peppers. The results of variance analysis indicated that cross-interaction between soaking time and edible alkali quality concentration,pickled peppers amount and soaking time had significant effect. And the optimal production conditions was boiling time 25min,edible alkali quality concentration 0.7g/100mL,pickled peppers amount 21%,soaking time 53h. Under the above conditions for yak aortic with pickled peppers had a good color,delicate taste,crisp,spicy aroma. The production conditions,sensory score can reach 36.19. Verification test was 35.27,which showed experimental results consistent with software optimization results.

response surface methodology;sensory evaluation;yak aortic with pickled peppers;optimization

2014-04-21

包高良(1987-)，男，碩士，研究方向：食品工程。

青藏高原特色有機(jī)畜產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)模式(201203009)；國(guó)家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(nycytx-38)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD28B01)。

TS251

B

1002-0306(2015)01-0250-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.01.043

*通訊作者:張麗(1979-)，博士，副教授，主要從事畜產(chǎn)加工與質(zhì)量安全控制方面的研究。