響應(yīng)面法優(yōu)化豬骨
——香菇高湯工藝研究

沈春燕

（上海食品科技學校，上海 201599）

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響應(yīng)面法優(yōu)化豬骨
——香菇高湯工藝研究

沈春燕

（上海食品科技學校，上海 201599）

摘要：以豬骨、香菇為主要原料，研究豬骨——香菇高湯制作工藝，并對工藝進行優(yōu)化。在單因素試驗基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法，以豬骨水解液與香菇水解液的比值、食鹽、料酒、白砂糖為自變量，感官評分為響應(yīng)值，研究各因素及其交互作用對高湯感官評分的影響，優(yōu)化工藝條件。由單因素試驗和響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定豬骨——香菇高湯調(diào)配液的最佳配方為:豬骨與香菇水解液比值1.0、食鹽1.5%、酵母精0.1%、HVP 0.3%、HAP 0.5%、琥珀酸0.015%、料酒1.2%、白砂糖1.2822%、豬肉調(diào)味粉0.1%，在此條件下制得的豬骨——香菇高湯感官評定分值最高。并以最佳工藝條件進行成品化試驗，對其進行感官鑒定和殺菌保藏試驗，結(jié)果表明，豬骨——香菇高湯的色澤、香味、滋味、形態(tài)均符合產(chǎn)品應(yīng)有的要求，高溫瞬時殺菌比巴氏殺菌具有更好的防腐效果。

關(guān)鍵詞：豬骨；香菇；高湯；響應(yīng)面法；工藝條件

“民以食為天，食以味為先。”美食離不開美味。隨著豬肉加工業(yè)的發(fā)展，豬骨資源變得日益豐富，其開發(fā)利用價值也日益重要，鮮骨營養(yǎng)豐富，是一種優(yōu)質(zhì)廉價的天然資源，其營養(yǎng)保健功能早已為人們所接受［1］，而我國鮮骨食品開發(fā)處于比較落后的狀態(tài)，絕大多數(shù)骨頭都沒有得到充分利用，造成巨大的浪費［2］。香菇是一種著名的食、藥用菌，營養(yǎng)豐富、味道鮮美、香味宜人，素有“菇中之王”享有“植物皇后”之譽［3］，然而，香菇大多以香菇干制原料為主，深加工產(chǎn)品很少，產(chǎn)品的附加值很低。若能充分利用這些資源，開發(fā)新型調(diào)味品，必將為豬骨和香菇的深加工利用提供一條新途徑。

本試驗運用現(xiàn)代科學手段，利用酶解法提取豬骨含氮物質(zhì)，微波法提取香菇含氮物質(zhì)，提取率高，而且營養(yǎng)物質(zhì)更容易被人體吸收利用。在單因素試驗基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法優(yōu)化豬骨——香菇高湯配方調(diào)配工藝，最終研制成含豐富氨基酸且具有獨特風味的豬骨——香菇高湯。本研究不但為豬骨和香菇產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)，也為復(fù)合調(diào)味品的發(fā)展提供了新思路。

1　材料與方法

1.1試驗材料

豬骨水解液，自制，詳見1.3.2.1。香菇水解液，自制，詳見1.3.2.2。食鹽、白砂糖、豬肉調(diào)味粉、料酒、酵母精 (Ye)、植物蛋白水解物（HVP）、動物蛋白水解物（HAP）等為食用級。木瓜蛋白酶，上海源聚生物科技有限公司。胰蛋白酶，諾維信(中國)投資有限公司。

1.2儀器和設(shè)備

電磁爐，佛山順德區(qū)東澤智能電器有限公司；CS501型超級水浴器，重慶實驗設(shè)備廠；VIP200S微波爐，順德惠爾浦蜆華微波制品有限公司；FW80型高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；Sigma2-16高速冷凍離心機，Sigma公司；恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限公司；真空罐裝封蓋機，廣州寶川包裝機械有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1豬骨——香菇高湯制作工藝流程

豬骨——香菇高湯制作工藝流程如圖1所示。

圖1　豬骨-香菇高湯制作工藝流程圖Fig.1　Craftsmanship flow chart of pig-lentinula edodes soup

1.3.2豬骨水解液、香菇水解液制備方法

1.3.2.1豬骨水解液制備方法

先將豬骨剔除殘留的肉和脂肪洗凈后冷凍，然后將豬骨砸碎并經(jīng)10min、90℃的熱處理，再進行酶解，酶解提取條件為:底物濃度15%，E/S為6000u/g，酶解時間4h，酶解溫度50℃，酶解pH值7.5，酶活比（木瓜蛋白酶∶胰蛋白酶）1∶1，經(jīng)過濾，離心分離，制得豬骨水解液。

1.3.2.2香菇水解液制備方法

將經(jīng)粉碎的干香菇粉用55℃溫水浸泡25min，然后用微波進行提取，微波提取條件為:固液比1:100、微波功率500w、微波時間30min，經(jīng)過濾，離心分離，制得香菇水解液。

表1　豬骨——香菇調(diào)配液評分細則Tab.1 Scoring detailed regulations of pig-lentinula formulated fluids

1.3.3豬骨——香菇高湯調(diào)配試驗

1.3.3.1感官評定標準

本試驗采取專家法對產(chǎn)品進行感官鑒定。評分細則如表1所示。表中設(shè)有權(quán)重因子一項內(nèi)容，其中滋味一項權(quán)重因子最大，這樣更能反映味感品質(zhì)水平。說明:評定人員根據(jù)各項目的品質(zhì)要求，在得分選擇欄選取一個認為合適的分值，然后將該分值乘以后面的權(quán)重因子，即為該試驗項目的權(quán)重值。將各項目的權(quán)重值相加，除以權(quán)重因子總和（=20），即為所得的質(zhì)量分。

1.3.3.2配方篩選試驗

A.單因素試驗

影響豬骨——香菇高湯調(diào)配液質(zhì)量的主要因素有豬骨與香菇水解液比值、食鹽、酵母精、HVP、HAP、琥珀酸、料酒、白砂糖、豬肉調(diào)味粉等。以感官評分為指標，分別對各因素進行單因素試驗，考察各因素對高湯調(diào)配液質(zhì)量的影響。因素水平表見表2，感官評定標準見表1。

表2　各單因素水平表Tab.2　Each single factor level

B.響應(yīng)面法優(yōu)化試驗

在前期單因素試驗的基礎(chǔ)上，確定影響高湯調(diào)配液質(zhì)量的幾個重要因素是豬骨水解液與香菇水解液的比值、食鹽、料酒、白砂糖。為考察這四個因素對高湯調(diào)配液質(zhì)量的協(xié)同影響，采用響應(yīng)面法優(yōu)化豬骨——高湯調(diào)配試驗。以豬骨水解液與香菇水解液的比例、食鹽、料酒、白砂糖的添加量為因素，其他配料按單因素試驗確定的比例經(jīng)計算后加入，確定豬骨——香菇高湯調(diào)配液的最佳工藝條件。以感官評分為指標，分析各因素對豬骨——香菇高湯調(diào)配液質(zhì)量的影響。感官評分標準見表1，因素水平編碼表設(shè)計見表3。

表3　因素水平編碼表Tab.3　Factor level coding schedule

1.3.4豬骨——香菇高湯成品化試驗

1.3.4.1豬骨——香菇高湯產(chǎn)品感官評定

根據(jù)單因素試驗和響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定最佳配方，按要求進行試制，生產(chǎn)批量產(chǎn)品，對產(chǎn)品進行感官評定。

1.3.4.2豬骨——香菇高湯殺菌保藏試驗

據(jù)資料報道，影響復(fù)合調(diào)料儲藏保鮮的主要原因是由于微生物增殖代謝而造成的腐敗，其中，短小芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌是最主要的腐敗變質(zhì)菌［4］。本文采取巴氏殺菌、高溫瞬時殺菌二種方法對其保藏性進行了研究，其中巴氏殺菌條件為63℃，0.5h；高溫瞬時殺菌條件為140℃，4.0s。

2　結(jié)果與分析

2.1豬骨——香菇高湯配方篩選試驗結(jié)果

2.1.1單因素試驗結(jié)果

根據(jù)試驗方法1.3.3.2（1）中表2的各因素水平表，分別進行單因素試驗，豬骨與香菇水解液比值、食鹽、酵母精、HVP、HAP、琥珀酸、料酒、白砂糖、豬肉調(diào)味粉各因素對豬骨——香菇調(diào)配液感官評分的影響見圖2和圖3。

圖2　各因素對豬骨——香菇高湯液感官評分的影響Fig.2 Influence of various factors on bone score-letinous edodes stock solution of the senses

圖3　各因素對豬骨——香菇高湯液感官評分的影響Fig.3　Factors affecting the sensory score of pig-lentinula edodes soup

由圖2和圖3可知，隨著豬骨與香菇水解液比值、食鹽、酵母精、HVP、HAP、琥珀酸、料酒、白砂糖、豬肉調(diào)味粉添加量的增加，感官評分都是先提高后降低，其中，影響高湯調(diào)配液質(zhì)量的幾個重要因素是豬骨水解液與香菇水解液的比值、食鹽、料酒、白砂糖。最佳添加量分別為豬骨與香菇水解液比值1.0、食鹽1.5%、酵母精0.1%、HVP0.3%、HAP0.5%、琥珀酸0.015%、料酒1.2%、白砂糖1.2%、豬肉調(diào)味粉0.1%。

2.1.2響應(yīng)面法優(yōu)化試驗結(jié)果

2.1.2.1數(shù)學模型建立和擬合

根據(jù)方法1.3.3.2（2）中表3的因素水平編碼表設(shè)計四因子的二次回歸正交試驗，試驗方案及試驗結(jié)果見表4。

表4　試驗方案及試驗結(jié)果Tab.4　Testing program and testing results

利用minitab軟件對試驗結(jié)果進行回歸分析及方差分析。以感官評分為響應(yīng)值，各試驗因子對響應(yīng)值的影響，經(jīng)回歸擬合后得到回歸方程為:

未編碼單位方程:

其中，y為感官評分數(shù)值，x1為豬骨水解液與香菇水解液比值，x2為食鹽，x3為料酒，x4為白砂糖。

回歸方程的方差分析結(jié)果見表5，從表中可以看出該回歸模型在ɑ=0.01水平上顯著，失擬項p= 0.232，表明失擬不顯著。經(jīng)F檢驗，可知回歸方程中一次項、二次項及交互項對相應(yīng)值都有顯著影響，說明所擬合的二次回歸方程較合適。方程的相關(guān)系數(shù)R2為0.9951，調(diào)整后R2為0.9889，即表明模型可以解釋99.51%的豬骨——香菇高湯調(diào)味液感官評分的變化，進一步說明了回歸方程的擬合程度較好。

表5　回歸方程的方差分析Tab.5 Variance analysis of regression equation

2.1.2.2各因素協(xié)同作用分析

根據(jù)以上二次回歸方程通過響應(yīng)面分析和繪圖來建立參數(shù)與響應(yīng)值之間的響應(yīng)立體圖和平面圖，來直觀反映局部參數(shù)值和整體響應(yīng)值之間的交互對應(yīng)關(guān)系，即反應(yīng)豬骨水解液與香菇水解液比值、食鹽、料酒、白砂糖四個因素對高湯調(diào)配液感官評分的影響，響應(yīng)面分析圖及等高線圖見圖4～圖9。

圖4　豬骨與香菇水解液比值與食鹽對感官評分的影響Fig.4　Effect of pig-lentinula hydrolyzate ratio and salt onsensory score

由圖4可知，隨著豬骨與香菇水解液比值的增大，感官評分先增大后減小；隨著食鹽添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖4中圖形向上突起，說明豬骨與香菇水解液比值與食鹽的協(xié)同作用顯著，即豬骨與香菇水解液的加入可以增加食鹽對感官評分的影響作用。

由圖5可知，隨著豬骨與香菇水解液比值的增大，感官評分先增大后減小；隨著料酒添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖5中圖形向上突起，說明豬骨與香菇水解液比值與料酒的協(xié)同作用顯著，即豬骨與香菇水解液的加入可以增加料酒對感官評分的影響作用。

圖5　豬骨與香菇水解液比值與料酒對感官評分的影響Fig.5　Effect of pig-lentinula hydrolyzate ratio and cooking wine on sensory score

圖6　豬骨與香菇水解液比值與白砂糖對感官評分的影響Fig.6 Effect of pig-lentinula hydrolyzate ratio and whitesugar onsensory score

由圖6可知，隨著豬骨與香菇水解液比值的增大，感官評分先增大后減??；隨著白砂糖添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖6中圖形向上突起，說明豬骨與香菇水解液比值與白砂糖的協(xié)同作用顯著，即豬骨與香菇水解液的加入可以增加白砂糖對感官評分的影響作用。

圖7　食鹽與料酒對感官評分的影響Fig.7 Effect of salt and cooking wine on sensory score

由圖7可知，隨著食鹽添加量的增大，感官評分先增大后減小；隨著料酒添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖7中圖形向上突起，說明食鹽與料酒的協(xié)同作用顯著，即食鹽的加入可以增加料酒對感官評分的影響作用。

圖8　食鹽與白砂糖對感官評分的影響Fig.8 Effect of salt and white sugar on sensory score

由圖8可知，隨著食鹽添加量的增大，感官評分先增大后減??；隨著白砂糖添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖8中圖形向上突起，說明食鹽與白砂糖的協(xié)同作用顯著，即食鹽的加入可以增加白砂糖對感官評分的影響作用。

圖9　料酒與白砂糖對感官評分的影響Fig.9 Effect of cooking wine and white sugar on sensory score

由圖9可知，隨著料酒添加量的增大，感官評分先增大后減小；隨著白砂糖添加量的增大，感官評分也是先增大后減小。曲面頂部的部位或等高線數(shù)值最大的區(qū)域為較優(yōu)區(qū)域。由三維圖片可知，圖9中圖形向上突起，說明料酒與白砂糖的協(xié)同作用顯著，即料酒的加入可以增加白砂糖對感官評分的影響作用。

2.1.2.3各因素最佳添加量確定及驗證試驗

利用minitab軟件中的Response Optimizer擬合二次回歸模型得出最優(yōu)條件和最優(yōu)值，見表6。

表6　最佳添加量、最佳結(jié)果及驗證試驗結(jié)果Tab.6 Optimal dosage,the best results and verification test results

分析方程模擬最優(yōu)值可知，當感官評分最佳時，x1、x2、x3、x4的添 加 量 分 別 為 1.0、1.5%、1.2%和1.2822%，即豬骨與香菇提取液比值1.0、食鹽1.5%、料酒1.2%、白砂糖1.2822%。為驗證方程與實際情況的吻合程度，進行最佳添加量驗證試驗，根據(jù)以上試驗結(jié)果確定的各因素添加量來調(diào)配高湯調(diào)配液。進行三組試驗，得到感官評分的平均值為96.1，與模擬結(jié)果基本符合?？梢娔Ｐ徒⒑侠?，預(yù)測的結(jié)果較為準確。說明用響應(yīng)面尋求高湯調(diào)配液最佳配方可行。

因此確定豬骨與香菇水解液比值、食鹽、料酒和白砂糖添加量分別為1.0、1.5%、1.2%和1.2822%，此時的感官評分為96.1。

根據(jù)調(diào)味的基本原理可知，各味之間有一定的相互作用。由單因素試驗和響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定了豬骨——香菇高湯調(diào)配液的配方如下:豬骨與香菇水解液比值1.0、食鹽1.5%、酵母精0.1%、HVP 0.3%、HAP 0.5%、琥珀酸0.015%、料酒1.2%、白砂糖1.2822%、豬肉調(diào)味粉0.1%。

2.2豬骨——香菇高湯成品化試驗結(jié)果

2.2.1豬骨——香菇高湯產(chǎn)品感官評定結(jié)果

根據(jù)2.1.2.3的最佳配方，按要求進行試制，生產(chǎn)批量產(chǎn)品，對產(chǎn)品進行感官評定，符合產(chǎn)品應(yīng)有的感官要求，具體見表7所示。

表7　感官評定Fig.7　Sensory evaluation

2.2.2豬骨——香菇高湯殺菌保藏試驗結(jié)果

采取巴氏殺菌、高溫瞬時殺菌二種方法對其保藏性進行研究，以未做任何處理的樣品作對照組（CK），結(jié)果見表8所示。

由表8可知，巴氏殺菌抑菌效果較差，高溫殺菌具有較好的防腐效果。另外，根據(jù)資料報道［5］，Co60γ射線輻射調(diào)味料制品，殺菌效果很理想。由于受條件限制，本文未對此進行探討。

表8　高湯殺菌保藏試驗Tab.8 Soup-stock sterilization preservation test

3　結(jié)論

在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法對豬骨——香菇高湯配方進行優(yōu)化，得出最佳配方為:豬骨與香菇水解液比值1.0、食鹽1.5%、酵母精0.1%、HVP 0.3%、HAP 0.5%、琥珀酸0.015%、料酒1.2%、白砂糖1.2822%、豬肉調(diào)味粉0.1%。按此配方制備的豬骨——香菇高湯經(jīng)感官評定后得分較高，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

本試驗利用酶解技術(shù)、微波技術(shù)等先進手段提取豬骨、香菇提取液，解決了傳統(tǒng)高湯生產(chǎn)的不利因素，具有營養(yǎng)價值高、口感豐滿醇厚、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，產(chǎn)品經(jīng)感官鑒定和殺菌保藏試驗發(fā)現(xiàn)豬骨——香菇高湯的色澤、香味、滋味、體態(tài)均符合產(chǎn)品應(yīng)有的要求，而且高溫瞬時殺菌對其具有較好的防腐效果。

豬骨和香菇用于調(diào)味品生產(chǎn)，不僅豐富了復(fù)合調(diào)味品的色、香、味，而且由于動植物蛋白營養(yǎng)成分的互補增效作用，更有利于人體的消化吸收。該技術(shù)的利用為豬骨和香菇的高層次轉(zhuǎn)化利用提供了一條前景廣闊的途徑。

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Optimization of technology of pig bone-lentinus edodes soup by response surface methodology

SHEN Chun-yan
(Shanghai Food Science and Technology School,Shanghai 201599,China)

Abstract:In this paper,the pig bone and lentinus edodes were chosen as main raw material.The production process and process optimization of pig bone-lentinus edodes soup were studied.On the base of single factor experiment,the process optimization was studied by response surface methodology,with pig bone hydrolyzate-lentinus edodes hydrolyzate ratio, salt,cooking wine,white sugar as independent variable and sensory scores as response value.The interaction of various factors influence on sensory score of soup was studied.The process conditions were optimized.By single factor test and response surface optimization test,the optimum formula was determined as follows:pig bone hydrolyzate-lentinus edodes hydrolyzate ratio1.0,salt 1.5%,yeast extract 0.1%,hydrolyzed vegetable protein 0.3%,hydrolyzed animal protein 0.5%,succinic acid 0.015%,cooking wine 1.2%,white sugar 1.2822%,pork powdered flavoring 0.1%.Under these conditions,the sensory score of pig bone-lentinus edodes soup was the highest.The finished product test was carried out under the best technological conditions.The product was tested by sensory evaluation and sterilization.The result showed that the color,aroma,taste and form of pig bone-lentinus edodes soup are in line with the requirements of the product,and UHT had better corrosion protection effect than pasteurization.

Key words:Pig bone;Lentinus edode;Soup;Response surface methodology;Process conditions

中圖分類號：TS251.94

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）08-0004-06

收稿日期：2016-02-01

作者簡介：沈春燕（1982-），女，上海人，碩士研究生，講師，主要從事食品加工工藝研究。