響應(yīng)面法優(yōu)化竹燕窩牦牛肉醬的工藝

胡仁強，楊芳，戢得蓉，周安琪，范成夢

(四川旅游學(xué)院 食品學(xué)院，成都 610100)

竹燕窩(bamboo bird's nest)，又名竹菌、竹花、竹菇、竹蓐，是一種食用真菌。竹燕窩的味與形和燕窩極其相似，營養(yǎng)價值堪比燕窩，故也被譽為“植物燕窩”。 近代研究表明，竹燕窩不僅味美還富含蛋白質(zhì)、脂肪、6種人體必需氨基酸、維生素B1、B2、B12和維生素C、以及麥角醇、六碳糖醇、生物堿、果膠等。其中諸多成分對人體的生命活動起著非常重要的作用?，F(xiàn)階段對竹燕窩的研究主要集中在對其生長規(guī)律的探究[1]，對竹燕窩進行分子鑒定和金屬含量的測定[2]，而對竹燕窩及其制品工藝的研究還未見報道。牦牛是我國高原地區(qū)特有的牛種，其常年生活在無污染、生態(tài)環(huán)境潔凈的高寒地帶，被譽為“高原之舟”。我國牦牛存欄量大，占世界總數(shù)的95%，其肉質(zhì)細嫩、味道鮮美、蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低、礦物質(zhì)元素含量豐富、氨基酸結(jié)構(gòu)比例與人體極為相近，與此同時其對增強人體抗病力、細胞活力和器官功能均有顯著作用[3-6]，因此牦牛肉及其相關(guān)制品深受人們的青睞[7-12]，具有良好的市場前景。本研究將竹燕窩與牦牛肉進行搭配，同時進行工藝優(yōu)化制作出一款口感細嫩、醬香濃郁、營養(yǎng)豐富、食用方便、符合大眾口味的即食性竹燕窩牦牛肉醬，與人們快節(jié)奏的生活接軌；同時，為竹燕窩的開發(fā)利用開辟了新的方向，也為竹燕窩和牦牛肉更深層次的研究提供了一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 實驗原料

辣椒、蔥、姜、蒜、花生、芝麻：市售，采購于成都龍泉驛區(qū)永輝超市；竹燕窩：市售，采購于四川宜賓當(dāng)?shù)兀魂笈Ｈ猓菏惺?，采購于四川阿壩藏族羌族自治州；食用花生油：山東魯花集團有限公司；味精：梅花生物科技集團股份有限公司；食鹽：中鹽長江鹽化有限公司；生抽：佛山市海天調(diào)味股份有限公司；白糖：廣西上上糖業(yè)有限公司；料酒：成都巨龍生物科技有限公司。

1.2 實驗儀器與試劑

電子分析天平 上海西唐生物科技有限公司；實驗室反滲透超純水機 滕州市鴻翔分析儀器有限公司；電熱恒溫干燥箱 成都晟杰科技有限公司；JJ-2B高速組織搗碎機 常州市偉嘉儀器制造有限公司；歐達時KT300溫度計 潮州市潮安區(qū)保德儀器具有限公司；SHZ-D循環(huán)水式多用真空泵 上海羌強實業(yè)發(fā)展有限公司；220 V/2 kW電子萬用爐(功率可調(diào)) 滬興電熱電器廠；pH計 成都蘇凈科學(xué)器材有限公司。

NaOH、濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、氯化鈉、鉻酸鉀、硝酸銀、酚酞：均為分析純AR。

1.3 基礎(chǔ)配方

主料：竹燕窩20 g、牦牛肉50 g。

輔料：食用油60 g、生抽25 g、食鹽2 g、生姜2 g、蔥1 g、大蒜1 g、味精1 g、白糖5 g、花生碎7 g、辣椒15 g、芝麻3.5 g。

1.4 工藝流程

竹燕窩牦牛肉醬的基本工藝：

竹燕窩→選擇→清洗→瀝干→切碎→稱重；

牦牛肉→去肥脂筋腱→清洗→切碎→料酒腌制→稱重；

輔料→處理→稱重。

待所有原輔料準(zhǔn)備好后，將已稱重的食用油倒入鍋中，同時測量油的溫度，待油溫達到后，將已稱量好的干辣椒加入鍋中，炒制出香味后迅速加入已稱量好切碎的牦牛肉，開始計時，炒制至1 min 30 s時，加入已稱重的花生碎及辣椒粉，再加入已稱重的生抽，快速翻炒，再加已稱重的白糖，翻炒30 s后加入竹燕窩、食鹽、味精、姜、蔥、蒜，最后加入芝麻。均勻翻炒達到炒制時間后，將成品冷卻、裝罐、密封、待測。

1.5 操作要點

1.5.1 竹燕窩的選擇與處理

竹燕窩的選擇：挑選新鮮的色澤金黃且未被污染的優(yōu)級竹燕窩備用。

清洗：在清洗過程中，為避免造成營養(yǎng)物質(zhì)的流失和影響口感應(yīng)盡量避免對原材料造成明顯的損傷，但同時又必須清洗徹底避免有雜質(zhì)殘存。

切碎：將竹燕窩剁碎，不聚團成簇即可。

1.5.2 牦牛肉的選擇與處理

牦牛肉的選擇：選擇新鮮的經(jīng)衛(wèi)生檢驗合格的牦牛后腿肉。

去脂肪筋腱：將挑選好的牦牛肉用小刀除盡脂肪筋腱，以防止其對產(chǎn)品的口感產(chǎn)生不良影響。

清洗：將去脂肪筋腱后的牦牛肉用冷水沖洗至無淤血即可，不宜長時間沖洗，避免營養(yǎng)的流失和牦牛肉口感的降低。

切碎：將清洗好的牦牛肉切成長、寬、高不大于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的牦牛肉粒；不宜過大，過大影響感官，也不宜過小，過小易炒糊。

腌制：向切好的牦牛肉中加入適量的料酒，去除牦牛肉的腥味。

1.5.3 輔料的選擇與處理

芝麻：選用市售的白色、飽滿、香味清純的優(yōu)質(zhì)熟芝麻。

花生：選用飽滿的、無蟲害、無霉變的優(yōu)質(zhì)花生米炒熟去皮，用刀剁碎，花生粒不宜太大，以免影響醬成品的感官。

干辣椒：選取色澤鮮艷的干紅椒，去除不可食用部分，用刀剁成若干小段。

1.5.4 竹燕窩牦牛肉醬成品的炒制

炒制：用歐達時KT300溫度計測量油溫，將清洗潔凈的金屬探頭放入食用油中靜置數(shù)秒，待顯示至指定溫度后進行炒制，炒制時間由秒表記錄[13]。炒制過程中每加入一種原料都應(yīng)不斷地翻炒，混合均勻，避免糊鍋底。

1.6 實驗設(shè)計

1.6.1 單因素實驗設(shè)計

在基礎(chǔ)配方和前期預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，選擇對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)、口感影響較為顯著的7項：竹燕窩添加量、牦牛肉添加量、炒制時間、油的溫度、食用油添加量、辣椒添加量、生抽添加量為實驗自變量，以感官評分為評鑒指標(biāo)(實驗因變量)，每組實驗平行3次。

1.6.2 BBD響應(yīng)面優(yōu)化實驗

在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，由BBD響應(yīng)面實驗設(shè)計原理，選取油的溫度(A)、炒制時間(B)、牦牛肉添加量(C)和竹燕窩添加量(D)4個因素，以成品竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)感官評分為響應(yīng)值，采取四因素三水平的響應(yīng)面分析方法對竹燕窩牦牛肉醬進行工藝優(yōu)化，得到最佳工藝組，實驗因素水平見表1。

表1 響應(yīng)面實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.7 竹燕窩牦牛肉醬的理化指標(biāo)與檢測方法

1.7.1 感官鑒評

由10名經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的食品相關(guān)人員對竹燕窩牦牛肉醬成品進行單獨評分，得出各因素分值，感官鑒評總分為每組實驗3次平行后的各因素分值平均值總和。計分擬用百分制，感官指標(biāo)評分細則見表2。

表2 竹燕窩牦牛肉醬感官評分標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Sensory scoring table of yak meat paste with bamboo bird's nest

1.7.2 理化性質(zhì)測定

總酸的測定：根據(jù) GB/T 12456-2008測定；pH的測定：根據(jù) GB 5009.237-2016測定；食鹽含量的測定：根據(jù)GB 5009.44-2016測定；蛋白質(zhì)含量的測定：根據(jù)GB 5009.5-2016測定；水分含量的測定：根據(jù)GB 5009.3-2016測定；色差的測定：利用色差儀進行測定；平行測定3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

1.7.3 質(zhì)構(gòu)測定

制備竹燕窩牦牛肉醬成品，圓柱形探頭，觸發(fā)力0.38 N，形變量50%，剪切速度1 mm/s，返回速度1 mm/s，測定成品的硬度、粘附性、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性及咀嚼性。平行測定4次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

1.7.4 數(shù)據(jù)處理

利用Design-Expert 8.0.6軟件進行響應(yīng)面分析和方差分析，利用Excel進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 竹燕窩添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩10，15，20，25，30 g對竹燕窩牦牛肉醬成品進行制作，通過感官評分確定竹燕窩的最佳添加量，見圖1。

圖1 竹燕窩添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the additive amount of bamboo bird's nest on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

竹燕窩作為竹燕窩牦牛肉醬的主要原料之一，對竹燕窩牦牛肉醬的口感、外觀均起到主導(dǎo)作用，當(dāng)竹燕窩添加量在10～15 g之間時，不能明顯觀察到竹燕窩均勻分布在醬體中，隨著竹燕窩量的進一步添加，逐漸分布均勻，但當(dāng)竹燕窩增加到一定量后卻會造成產(chǎn)品的流動性降低，影響外觀。由圖1可知，當(dāng)竹燕窩添加量為20 g時，感官評分最高，故竹燕窩的最佳添加量為20 g。

2.1.2 牦牛肉添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉添加量20，30，40，50，60 g制作竹燕窩牦牛肉醬，通過感官評分確定最佳牦牛肉添加量，見圖2。

圖2 牦牛肉添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the additive amount of yak meat on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

牦牛肉的添加量對竹燕窩牦牛肉醬的口感、風(fēng)味、醬體的流動性有明顯的影響。由圖2可知，隨著牦牛肉量的不斷增加，感官評分逐漸增高，當(dāng)牦牛肉的量為40 g時，產(chǎn)品的感官評分最高，產(chǎn)品的風(fēng)味、口感達到最佳，再隨著牦牛肉的不斷增加，醬體的口感、流動性都有不同程度的下降，導(dǎo)致感官評分降低，因此牦牛肉的最佳添加量為40 g。

2.1.3 炒制時間對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉40 g，炒制時間130，190，250，310，370 s制作竹燕窩牦牛肉醬，通過感官評分確定最佳炒制時間，見圖3。

圖3 炒制時間對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of frying time on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

炒制時間對產(chǎn)品的口感、風(fēng)味、外觀有顯著影響。炒制時間過短產(chǎn)品的水分含量過多，肉質(zhì)過嫩而帶生，影響口感；炒制時間過短產(chǎn)品的上色程度不夠，易出現(xiàn)油濁態(tài)，嚴重影響產(chǎn)品的美觀；炒制時間過短不能促進營養(yǎng)物質(zhì)的溶出，香氣不濃郁，影響風(fēng)味。炒制時間過長容易使產(chǎn)品顏色發(fā)烏，牦牛肉口感粗糙。由圖3可知，隨著炒制時間的增加，產(chǎn)品的感官評分先增高后減少，當(dāng)炒制時間在250 s時，產(chǎn)品的口感、風(fēng)味、外觀均達到較優(yōu)，當(dāng)炒制時間為250 s時，竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)達到最優(yōu)。

2.1.4 油的溫度對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉40 g，炒制時間250 s，油的溫度140，160，180，200，220 ℃制作竹燕窩牦牛肉醬，通過感官評分確定最佳油溫，見圖4。

圖4 油的溫度對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of oil temperature on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

油的溫度對產(chǎn)品品質(zhì)有一定的影響。油溫過低不能使原料迅速加熱，蛋白質(zhì)凝固較慢，水分含量較高，成品上色不均勻。油溫過高，產(chǎn)品風(fēng)味容易發(fā)生改變，營養(yǎng)物質(zhì)被破環(huán)，成品顏色較深，影響美觀。由圖4可知，當(dāng)溫度在180～200 ℃時，具有較高的感官評分，此時產(chǎn)品口感細嫩，上色度好。因此，油的溫度在180～200 ℃較為適宜。

2.1.5 食用油添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉40 g，炒制時間250 s，油溫180 ℃，食用油50,55,60,65,70 g對竹燕窩牦牛肉醬成品進行制作，通過感官評分確定食用油的最佳添加量，見圖5。

圖5 食用油添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of the additive amount of edible oil on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

食用油不僅對竹燕窩牦牛肉醬的風(fēng)味形成有顯著影響，而且對竹燕窩牦牛肉醬的保存存在影響，當(dāng)食用油太少時，竹燕窩牦牛肉醬體無流動性，不成醬狀；而當(dāng)食用油添加太多時，醬體黏稠度不夠，影響口感，整體可接受性下降。由圖5可知，當(dāng)食用油添加量為65 g時，整體可接受性最好，感官評分最高。

2.1.6 完整帶籽干辣椒與辣椒面之比對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉添加量40 g，炒制時間250 s，油的溫度180 ℃，食用油65 g，辣椒15 g(完整帶籽干辣椒∶辣椒面為1∶1、1∶2、1∶3 、1∶4、1∶5)制作竹燕窩牦牛肉醬，根據(jù)感官評分確定辣椒的最佳搭配比例，見圖6。

圖6 完整帶籽干辣椒與辣椒面之比對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.6 Effect of ratio of whole-seed dried chili to chilipowder on the quality of yak meat paste withbamboo bird's nest

由圖6可知，隨著加入的完整帶籽干辣椒與辣椒面之比不斷變化，成品的感官評分分值先升高后下降，隨著完整帶籽干辣椒所占比例的減小，成品醬的感官評分先升高后下降。當(dāng)辣椒為15 g(完整帶籽干辣椒∶辣椒面為1∶4)時，感官評分最高，此時竹燕窩牦牛肉醬辣味適中，色澤較好。

2.1.7 生抽添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響

基于工藝流程和基礎(chǔ)配方，選取竹燕窩20 g，牦牛肉添加量40 g，炒制時間250 s，油溫180 ℃，食用油65 g，辣椒15 g(完整帶籽干辣椒∶辣椒面為1∶4)，生抽添加量10，15，20，25，30 g制作竹燕窩牦牛肉醬，通過感官評分確定最佳生抽添加量，見圖7。

圖7 生抽添加量對竹燕窩牦牛肉醬品質(zhì)的影響Fig.7 Effect of the additive amount of light soy sauce on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

由圖7可知，隨著生抽量的不斷增加，產(chǎn)品的感官評分也不斷地增高，當(dāng)生抽添加量為20 g時，產(chǎn)品的色澤、流動性均達到最優(yōu)，此時產(chǎn)品的感官評分達到最高；隨著生抽的繼續(xù)加入，產(chǎn)品的色澤進一步加深并逐漸發(fā)烏，使得產(chǎn)品的色澤評分有所下降。因此，生抽添加量為20 g時最優(yōu)。

2.2 響應(yīng)面實驗設(shè)計

在單因素實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合Box-Behnken中心組合設(shè)計原理，選擇對竹燕窩牦牛肉醬影響較大的4項：油的溫度(A)、炒制時間(B)、牦牛肉添加量(C)和竹燕窩添加量(D)進行四因素三水平實驗設(shè)計，根據(jù)實驗設(shè)計方案制備竹燕窩牦牛肉醬成品并進行感官評分，以感官評分(Y)為響應(yīng)值，結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面實驗設(shè)計結(jié)果Table 3 Results of response surface experimental design

續(xù) 表

采用Design-Expert 8.0.6軟件對表3中的數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合分析，以感官評分(Y)為響應(yīng)值，以油的溫度(A)、炒制時間(B)、牦牛肉添加量(C)、竹燕窩添加量(D)為響應(yīng)因素，得到對應(yīng)的二次多項回歸方程：感官評分(Y)=+90.80+1.07A+1.20B-0.28C-0.90D+0.20AB-0.29AC+0.63AD+2.13BC-0.74BD-1.14CD-2.69A2-1.97B2-2.46C2-2.35D2。

表4 響應(yīng)面結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface results

注：“*”表示P<0.05，顯著水平；“**”表示P<0.01，極顯著水平。

由表4可知，方程回歸模型極顯著(P<0.0001)，失擬項(P=0.9371)，影響不顯著。相關(guān)回歸系數(shù)R2=0.9516，RAdj2=0.9033，表明建立的回歸方程與真實實驗值擬合度較高。A,B,D的P值均小于0.01，表明油的溫度、炒制時間、竹燕窩添加量對竹燕窩牦牛肉醬的品質(zhì)影響均達到了極顯著的水平，其影響力的大小為：炒制時間>油的溫度>竹燕窩添加量>牦牛肉添加量；BC的P<0.0001，表明炒制時間和牦牛肉添加量兩因素間存在交互作用，且影響極顯著；CD的P<0.05，表明牦牛肉添加量和竹燕窩添加量兩因素間存在交互作用，且影響顯著。由響應(yīng)面實驗設(shè)計所得的各因素間交互作用的三維立體曲面圖見圖8～圖11。

圖8 油的溫度與炒制時間的交互作用對感官評分的影響Fig.8 Effect of the interaction of oil temperature and frying time on sensory score

圖9 油的溫度與牦牛肉添加量的交互作用對感官評分的影響Fig.9 Effect of the interaction of oil temperature and the additive amount of yak meat on sensory score

圖10 油的溫度與竹燕窩添加量的交互作用對感官評分的影響Fig.10 Effect of the interaction of oil temperature and the additive amount of bamboo bird's nest on sensory score

圖11 炒制時間與牦牛肉添加量的交互作用對感官評分的影響Fig.11 Effect of the interaction of frying time and the additive amount of yak meat on sensory score

2.3 竹燕窩牦牛肉醬最佳配方的確定

由單因素實驗和Design-Expert 8.0.6響應(yīng)面法分析得到竹燕窩牦牛肉醬的最佳配方：竹燕窩添加量18.75 g，牦牛肉添加量40.24 g，炒制時間267.68 s，油的溫度183.86 ℃，此時感官評分最高，為91.20分。

2.4 驗證實驗

為驗證此模型的可靠性，在最優(yōu)的條件下進行驗證性實驗，制作3份平行樣品，由10名食品從業(yè)人員進行感官評分，其感官評分平均值為90.29分。與模型給出的預(yù)測值91.20分進行對比，相對誤差為1.00%，說明通過此響應(yīng)面設(shè)計出的最佳配方準(zhǔn)確可靠。

2.5 最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬的理化指標(biāo)

總酸含量為(2.6±0.1) g/kg；pH為5.90±0.04；水分含量為(20.60±1.75) g/100 g；食鹽含量為(1.97±0.06) g/100 g；蛋白質(zhì)含量為(21.50±1.16) g/100 g。

2.6 最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬的色差值

表5 最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬的色差值Table 5 The chromatic aberration values of yak meat paste with bamboo bird's nest in the best processing group

對最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬進行色差測定，測其L*(顏色明度值)、A*(紅綠色品值)、B*(黃藍色品值)、E*(總色差值)。L*值越大表示顏色越亮，越小顏色越暗；A*為負值時表示綠色，為正值時表示紅色；B*為正值時表示黃色，為負值時表示藍色。由表5可知，竹燕窩牦牛肉醬的顏色主要表現(xiàn)為偏紅、偏黃，色差值為84.28±0.18。測定后感官鑒評為紅褐色。

2.7 最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬的質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果

表6 最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果Table 6 Texture properties test results of yak meat paste with bamboo bird's nest in the best processing group

由表6可知，最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬硬度為(19.72±0.44) N，粘附性為(0.47±0.07) mJ，內(nèi)聚性為(0.31±0.01) Ratio，彈性為(8.79±0.15) mm，膠黏性為(5.68±0.08) N，咀嚼性為(47.02±3.33) mJ。結(jié)合感官鑒評，最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬硬度、彈性、粘附性、咀嚼性適中，可接受度高。

3 總結(jié)

通過單因素和四因素三水平的響應(yīng)面分析，得出竹燕窩牦牛肉醬的最佳工藝：竹燕窩添加量18.75 g、牦牛肉添加量40.24 g、炒制時間267.68 s、油的溫度183.86 ℃、辣椒15 g、生抽20 g、姜、蔥、蒜4 g(2∶1∶1)、芝麻3.5 g、花生7 g、白糖5 g、食鹽2 g、味精1 g，此時感官評分最高，可達91.20分。最佳工藝組竹燕窩牦牛肉醬理化指標(biāo)為：總酸含量(2.6±0.1) g/kg、pH 5.90±0.04、水分含量(20.60±1.75) g/100 g、食鹽含量(1.97±0.06) g/100 g、蛋白質(zhì)含量(21.50±1.16) g/100 g；色差值84.28±0.18；質(zhì)構(gòu)指標(biāo)為：硬度(19.72±0.44) N，粘附性(0.47±0.07) mJ，內(nèi)聚性(0.31±0.01) Ratio，彈性(8.79±0.15) mm，膠黏性(5.68±0.08) N，咀嚼性(47.02±3.33) mJ。該工藝下的竹燕窩牦牛肉醬油潤有光澤，口感細嫩，咸辣可口，香氣濃郁，符合大眾口味。本研究結(jié)果將對竹燕窩和牦牛肉的進一步開發(fā)利用提供一定的理論支撐。