響應(yīng)面法優(yōu)化紅薯全粉低脂沙拉醬配方的研究

趙山山，楊曉艷，邸一桓，張莎莎，王磊，杜秋玲，郝光飛

(河北工程大學(xué) 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，河北 邯鄲 056000)

沙拉醬是我們?nèi)粘ｏ嬍持兄匾恼{(diào)味品。使用沙拉醬配合蔬果制成的沙拉最大限度地保留了果蔬等食材的營養(yǎng)成分，因而被譽為“保持營養(yǎng)的最佳吃法”?，F(xiàn)階段國內(nèi)外對沙拉醬的研究多為特殊風(fēng)味沙拉醬和低脂沙拉醬。風(fēng)味獨特的沙拉醬如藍圓鲹沙拉醬[1]、牛肝菌沙拉醬[2]，提高了原料的利用率和附加值；低脂沙拉醬通過減少油脂使用量或添加油脂代替品來降低沙拉醬中的脂肪含量[3-6]。隨著人們對健康認知的不斷提高，研究開發(fā)出不同口味的低脂沙拉醬，使沙拉醬行業(yè)具有更加廣闊的市場及發(fā)展空間。

紅薯含有大量的膳食纖維、胡蘿卜素、維生素和鉀、鐵、銅、鈣等十余種微量元素，營養(yǎng)均衡。我國紅薯資源豐富，但紅薯加工產(chǎn)品單一，開發(fā)利用水平較低[7]。本研究利用紅薯全粉制作沙拉醬，通過單因素實驗確定影響沙拉醬品質(zhì)的顯著因素：植物油添加量、紅薯全粉添加量、白糖添加量，并以此3個因素為響應(yīng)因素，感官評分為響應(yīng)值，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化沙拉醬的配方，確定紅薯全粉低脂沙拉醬的最佳配方，并對優(yōu)化配方制作的沙拉醬進行理化指標的檢測。本研究以紅薯全粉為原料，提高了原料利用率，紅薯營養(yǎng)豐富，符合目前市場上消費者的消費理念。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實驗材料

紅薯全粉、白醋、白糖、菜籽油、食鹽、淀粉、花椒粉、水、味精、雞蛋等原料：購自邯鄲市美食林超市；黃原膠、單甘酯、蔗糖酯：均為食品級。

1.1.2 主要試劑

硼酸、乙醚、石油醚、冰乙酸、無水乙醇、氫氧化鈉、濃硫酸、硫酸銅、鹽酸、磷酸、氫氧化鉀、氯化鈉、硫酸鐵銨、三氯甲烷：天津市歐博凱化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9070A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；B10B攪拌機 廣州展卓商用設(shè)備制造有限公司；FA2104S電子分析天平 上海精密儀器儀表有限公司；JMLB-120立式膠體磨 上?？苿跈C械設(shè)備有限公司；K9860凱式定氮儀 濟南海能儀器股份有限公司；BSXT06-150索氏提取器 上?？畦巸x器有限公司；DZKW-D-Z電熱恒溫水浴鍋 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；YU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；PHJ-3F酸度計 天津賽多利斯實驗有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅薯全粉低脂沙拉醬的制作

通過查閱大量相關(guān)文獻，確立紅薯全粉低脂沙拉醬的加工工藝參數(shù)，確定低脂沙拉醬的基本配方，見表1。

表1 低脂沙拉醬的基本配方Table 1 The basic formula of low-fat salad dressing %

沙拉醬加工工藝的基本參數(shù)為：1200 r/min快速攪拌5 min，500 r/min慢速攪拌5 min。膠體磨均質(zhì)轉(zhuǎn)速3500 r/min，均質(zhì)時間5 min。

工藝流程如下：

紅薯粉預(yù)處理：紅薯全粉烤箱上下火180 ℃下烤制10 min，置涼后過篩；

黃原膠提前加10倍水溶脹，浸泡約2 h，繼續(xù)攪拌至完全溶解；

將蛋黃與白糖快速攪拌乳化，加入紅薯全粉、黃原膠、乳化劑、鹽等配料混勻，慢速攪拌均勻后快速攪拌使其均勻；

緩慢分次加入菜籽油，攪拌均勻；緩慢分次加入白醋，攪拌均勻至平滑狀態(tài)；

為得到細膩的紅薯全粉沙拉醬，用膠體磨進行均質(zhì)，得到成品。

1.3.2 感官分析

根據(jù)沙拉醬的體態(tài)、細膩度、風(fēng)味、口感對紅薯全粉低脂沙拉醬進行感官評分[8]，感官評分見表2。

表2 感官評分表Table 2 The sensory evaluation Table

1.3.3 單因素試驗

紅薯全粉沙拉醬制作過程中，在其他條件相同的情況下，將紅薯粉粒度、乳化劑不同配比作為試驗因素，通過感官評分評價紅薯粉粒度對沙拉醬品質(zhì)的影響。

紅薯全粉沙拉醬制作過程中，在其他條件相同的情況下，對菜籽油、白醋、紅薯粉、白糖不同添加量進行單因素試驗，改變蛋黃的添加量使原料總量保持在100%，通過感官評分評價配料添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響。

1.3.4 響應(yīng)面試驗[9]

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken的中心組合試驗設(shè)計原理，選取植物油(A)、紅薯全粉(B)、白醋(C)為考察因素，以感官評價為指標，采用三因素三水平響應(yīng)面分析法進行試驗設(shè)計。響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平見表3。

表3 含蛋沙拉醬響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平表Table 3 Factors and levels of response surface experiment for egg-containing salad dressing %

1.3.5 沙拉醬理化指標的測定

對自制紅薯全粉沙拉醬中的蛋白質(zhì)含量、灰分含量、水分含量、脂肪含量、pH值、膽固醇含量進行測定。

蛋白質(zhì)含量：參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[10]中的凱式定氮法對沙拉醬中的蛋白質(zhì)含量進行測定。

灰分含量：參照GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》[11]對沙拉醬中的灰分含量進行測定。

水分含量：參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》[12]中的熱風(fēng)干燥至衡重法對沙拉醬中的水分含量進行測定。

脂肪含量：參照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》[13]中的索氏抽提法對沙拉醬中的脂肪含量進行測定。

pH值的測定：稱量2 g沙拉醬置于燒杯中，用蒸餾水稀釋10倍，標準緩沖液校準pH計后，測定其pH值。

膽固醇含量：參照GB 5009.128-2016《食品中膽固醇的測定》[14]中的比色法對沙拉醬中的膽固醇含量進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 20.0分析整理數(shù)據(jù)，計算標準誤差；采用GraphPad Prism 6.0軟件制圖。采用Design-Expert V 8.0.6軟件設(shè)計響應(yīng)面試驗方案，建立模型并進行多元回歸分析，每個試驗均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

參照沙拉醬初步配方，在其他條件相同的情況下，以感官評分為評價指標，研究紅薯粉粒度、菜籽油添加量、白醋添加量、紅薯全粉添加量、白糖添加量、乳化劑配比對沙拉醬品質(zhì)的影響。

2.1.1 紅薯全粉粒度對沙拉醬品質(zhì)的影響

紅薯全粉的粗細程度對沙拉醬的口感有一定影響，通過對紅薯全粉進行60，80，100，120，140目過篩制作紅薯全粉沙拉醬，感官評分見圖1。

圖1 紅薯全粉粒度對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of particle size of sweet potato whole powder on the quality of salad dressing

由圖1可知，紅薯粉過篩目數(shù)越大，感官評分越高。過60，80目篩，紅薯全粉粉質(zhì)較為粗糙，制作的沙拉醬組織粗糙，感官評分較低。過100，120，140目篩，感官評分基本相同，沒有顯著性差異，紅薯全粉應(yīng)用效果較好，粉質(zhì)較細、均勻，沙拉醬口感較細膩。在滿足紅薯全粉粒度達到沙拉醬所需口感狀態(tài)的情況下，為避免原料的浪費，采用過100目篩的紅薯全粉為沙拉醬的制作原料。

2.1.2 乳化劑不同配比對沙拉醬品質(zhì)的影響

乳化劑可以改善沙拉醬中油相、水相之間的表面張力，改變沙拉醬的質(zhì)地、口感，使沙拉醬形成均勻穩(wěn)定的體系。復(fù)合乳化劑選用2種或多種乳化劑進行復(fù)配，具有協(xié)同作用[15]。乳化劑不同配比對低脂沙拉醬的口感有一定影響，通過對單甘酯和蔗糖酯進行3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3的配比制作低脂沙拉醬，感官評分結(jié)果見圖2。

圖2 乳化劑不同配比對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different proportions of emulsifier on the quality of salad dressing

由圖2可知，單甘酯∶蔗糖酯為5∶5時，感官評分最高，沙拉醬乳化效果最佳，穩(wěn)定性最好。

2.1.3 菜籽油添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響

植物油作為沙拉醬體系的主要成分，添加量對產(chǎn)品品質(zhì)具有很大的影響，菜籽油添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 菜籽油添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the additive amount of rapeseed oil on the quality of salad dressing

由圖3可知，菜籽油添加量從25%增加到45%的過程中，感官評分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，當(dāng)菜籽油添加量為30%時，感官評分最高；當(dāng)添加量繼續(xù)增加時，沙拉醬油膩感較重，影響沙拉醬口感，并且植物油中含有大量的脂質(zhì)，不宜添加過多。

2.1.4 白醋添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響

白醋屬于酸甜刺激性調(diào)味品，添加白醋可以改善沙拉醬的口感，調(diào)節(jié)沙拉醬的pH值，把沙拉醬控制在一定的酸度范圍內(nèi)，抑制微生物的繁殖，適當(dāng)延長保存期限，白醋添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 白醋添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of the additive amount of white vinegar on the quality of salad dressing

由圖4可知，白醋的添加量為7.5%時，沙拉醬酸度適中，感官評分最高。適量添加白醋也能降低沙拉醬的油膩感，但隨著添加量增加，酸味越大，口感下降。

2.1.5 紅薯全粉添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響

紅薯作為營養(yǎng)最為均衡的保健食品，含有較高的纖維和豐富的營養(yǎng)成分。紅薯全粉作為一種紅薯脫水制品，保留了紅薯的營養(yǎng)及特殊風(fēng)味。在其他原料添加量不變的情況下，分別稱量20%、22%、24%、26%、28%的紅薯全粉制作沙拉醬，感官評分見圖5。

圖5 紅薯全粉添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of the additive amount of sweet potato whole powder on the quality of salad dressing

由圖5可知，紅薯全粉添加量為24%的沙拉醬組織細膩，感官評分較高。隨著紅薯全粉添加量的增加，紅薯粉自身特殊風(fēng)味逐漸明顯，沙拉醬的口感下降。

2.1.6 白糖添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響

白糖為一種甜味調(diào)味料，在沙拉醬中起到增加甜味、緩解酸味的作用。在其他原料添加量不變的情況下，分別稱量7%、9%、11%、13%、15%的白糖制作沙拉醬，感官評分見圖6。

圖6 白糖添加量對沙拉醬品質(zhì)的影響Fig.6 Effect of the additive amount of sugar on the quality of salad dressing

由圖6可知，隨著白糖添加量的增大，感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。白糖添加量為11%的紅薯全粉沙拉醬酸甜適中可口，感官評分較高。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果[16,17]

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果及方差分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取有顯著影響的植物油添加量(A)、紅薯全粉添加量(B)、白醋添加量(C)作為響應(yīng)因素，感官評分為響應(yīng)值Y，采用Design-Expert V 8.0.6軟件中的Box-Behnken設(shè)計并進行三因素三水平響應(yīng)面試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 4 Design and results of response surface test

對表4中的試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到的二次多項回歸模型為：Y=88.04-1.29A+1.09B-1.27C-0.25AB-1.02AC+1.08BC-2.37A2-3.22B2-2.90C2。

對該回歸模型進行方差分析，結(jié)果見表5。

表5 響應(yīng)面模型方差分析Table 5 Variance analysis of response surface model

注：“*”表示差異顯著(P<0.05)；“**”表示差異極顯著(P<0.01)。

2.2.2 各因素交互作用響應(yīng)面分析

響應(yīng)因素植物油添加量(A)、紅薯全粉添加量(B)和白醋添加量(C)3個因素之間交互作用對響應(yīng)值感官評分的等高線圖和響應(yīng)面圖見圖7。

圖7 各因素交互作用對沙拉醬感官評分影響的響應(yīng)面圖Fig.7 Response surface diagrams of the effects of various factors on the sensory score of salad dressing

等高線的形狀可反映出交互效應(yīng)的強弱，等高線的形狀為橢圓形表示因素的交互作用顯著，圓形則表示交互作用不顯著[18]。3個響應(yīng)因素在選定的范圍內(nèi)都存在響應(yīng)值，AC、BC交互作用顯著，AB交互作用不顯著，結(jié)果與方差分析的一致。由圖7可知，菜籽油添加量方向的響應(yīng)面曲線陡峭，對沙拉醬感官評分的影響最為顯著，其次是白醋添加量，紅薯粉添加量的影響最小。由上述回歸模型中計算出3個因素的最優(yōu)添加量為：植物油28.75%，白醋7.225%，紅薯全粉24.3%。此條件下響應(yīng)值感官評分的理論值為88.3774分。

通過單因素和響應(yīng)面試驗優(yōu)化紅薯全粉沙拉醬的配方，得到最優(yōu)的配方為：植物油28.75%，白醋7.225%，紅薯粉24.3%，白糖11%，食鹽1%，調(diào)味料1%，淀粉3%，蛋黃22.725%，黃原膠0.3%，單甘酯0.35%，蔗糖酯0.35%，感官評分為88.3774分。以此條件進行實驗驗證，進行3組平行實驗，制得紅薯全粉低脂沙拉醬實際感官評分的平均值為88.3分，與預(yù)測值接近，表明模型有效，優(yōu)化得到的配方可靠，有一定的實際價值。

2.3 紅薯全粉低脂沙拉醬理化指標

紅薯全粉沙拉醬理化指標測定結(jié)果見表6。蛋白質(zhì)含量為(4.416±0.29)%，灰分含量為(2.03±0.11)%，水分含量為(24.8±1.7)%，脂肪含量為(37.82±1.43)%，膽固醇含量為(365.69±7.77) mg/100 g，脂肪含量和膽固醇含量均低于傳統(tǒng)沙拉醬。pH值為4.27±0.08，符合SB/T 10753-2012[19]中沙拉醬pH≤4.3的要求。本研究通過對沙拉醬各成分的測定，可以提高消費者對食品成分的認識，為保證均衡的營養(yǎng)膳食提供了參考價值。

表6 沙拉醬理化指標檢測結(jié)果Table 6 Test results of physical and chemical indicators of salad dressing

續(xù) 表

3 結(jié)論

本研究通過單因素試驗和響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定紅薯全粉低脂沙拉醬的配方，其中響應(yīng)因素植物油、白醋、紅薯全粉添加量與響應(yīng)值感官評分均有顯著影響，影響響應(yīng)值的主次因素依次為植物油添加量>白醋添加量>紅薯全粉添加量，響應(yīng)因素植物油添加量28.75%，白醋添加量7.225%、紅薯全粉添加量24.3%，制作的沙拉醬感官評分預(yù)測值為88.3774分，實際值為88.3分，口感較好，風(fēng)味獨特，穩(wěn)定性較好且無油水分離現(xiàn)象。傳統(tǒng)沙拉醬中的油脂含量一般在50%以上，實驗中紅薯全粉沙拉醬中植物油添加量為28.75%，測得脂肪含量為(37.82±1.43)%，膽固醇含量為(365.69±7.77) mg/100 g，均低于傳統(tǒng)沙拉醬。本研究制作的沙拉醬以紅薯全粉為原料，豐富了沙拉醬的口味和類型，為開發(fā)更多口味的沙拉醬提供了借鑒依據(jù)。