醬鹵肉智能化精準(zhǔn)調(diào)控掛汁技術(shù)研究

煙臺喜旺肉類食品有限公司 山東煙臺 264000

燒肉是我國傳統(tǒng)醬鹵肉制品的代表性產(chǎn)品，因其營養(yǎng)豐富、肉質(zhì)細(xì)膩、美味可口，深受消費(fèi)者喜愛。燒肉經(jīng)過煮制后必須經(jīng)過掛汁才能銷售，掛汁可以保持皮子干硬，肉不柴老[1]，但傳統(tǒng)的掛汁方式主要靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作，缺乏科學(xué)性的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，造成產(chǎn)品色澤不均勻，品質(zhì)不穩(wěn)定。

本試驗(yàn)以燒肉感官品質(zhì)作為考察掛汁工藝的三項(xiàng)指標(biāo)，建立產(chǎn)品感官評定與三項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，揭示其內(nèi)在聯(lián)系，并且以產(chǎn)品感官評定結(jié)果為考察目標(biāo)，利用響應(yīng)面法分析了不同腌制條件對產(chǎn)品感官評價(jià)結(jié)果的影響，對掛汁過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為燒肉掛汁工藝的改進(jìn)提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

燒肉，從本公司生產(chǎn)過程中取樣；

電子天平PL2001-L，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

溫度記錄儀NCA-WL80，北京安伏電子技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 不同老湯使用周期對產(chǎn)品掛汁效果的影響

溫度控制在70℃，掛汁時(shí)間為20s，老湯使用周期分別控制在2、4、6、8、10h下進(jìn)行掛汁，探討老湯使用周期對燒肉掛汁效果的影響。

1.2.2 不同掛汁時(shí)間對產(chǎn)品掛汁效果的影響

溫度控制在70℃，選擇前一步實(shí)驗(yàn)的最佳掛汁溫度，掛汁時(shí)間分別控制在5、10、15、20、25s下進(jìn)行掛汁，探討掛汁時(shí)間對燒肉掛汁效果的影響。

1.2.3 不同掛汁溫度對產(chǎn)品掛汁效果的影響

選擇前兩步實(shí)驗(yàn)的最佳老湯使用周期和掛汁時(shí)間，分別調(diào)節(jié)老湯溫度在60、70、80℃，探討掛汁溫度對燒肉掛汁效果的影響。

建立老湯使用周期、掛汁溫度、掛汁時(shí)間與產(chǎn)品感官評價(jià)值之間的數(shù)學(xué)模型，考察這3個(gè)參數(shù)對燒肉品質(zhì)的影響。其數(shù)學(xué)模型[2]為：

根據(jù)腌制工藝，設(shè)計(jì)試驗(yàn)中以老湯使用周期、掛汁溫度、掛汁時(shí)間三個(gè)因素為自變量，并以+1，0，-1分別代表自變量的高、中、低水平，以產(chǎn)品感官評定結(jié)果為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)了3因素3水平試驗(yàn)，見表1。根據(jù)Box-Behnk中心設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)15個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),其中12個(gè)析因點(diǎn),3個(gè)零點(diǎn),所有試驗(yàn)測定重復(fù)3次，數(shù)據(jù)分析和回歸方程的建立均采用SAS8.2系統(tǒng)，并且通過回歸方程和響應(yīng)曲面的分析獲得最佳變量水平[3]。

表1 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素水平表

1.2.4 不同掛汁方式對產(chǎn)品重量出品率的測定[4]

重量出品率計(jì)算公式：L(%)=[(X1-X2)/X1]×100%。

式中：X1為掛汁后燒肉的重量(g)；

X2為掛汁前燒肉的重量(g)；

L為燒肉重量出品率(%)。

1.2.5 感官評價(jià)[5]

由10人組成的感官評定小組，參照肉與肉制品感官評定規(guī)范制定感官評分表，見表2。

表2 燒肉感官評分表

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用SPSS17.0軟件進(jìn)行分析，用Origin Pro 8進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 掛汁溫度的影響

由圖1可知，適宜的掛汁溫度為70℃，在溫度低于70℃時(shí)，掛汁效果隨掛汁溫度的升高而上升趨，當(dāng)掛汁溫度高于70℃時(shí)，掛汁效果呈平緩趨勢，略有下降。這是由于掛汁溫度較低時(shí)，產(chǎn)品掛汁效果較差，感官評分低；而當(dāng)掛汁溫度較高(90℃以下)時(shí)，溫度對掛汁效果的影響不大，考慮實(shí)際生產(chǎn)能耗的影響，將掛汁溫度設(shè)定為70℃。

圖1 掛汁溫度對燒肉品質(zhì)效果的影響

2.2 掛汁時(shí)間的影響

由圖2可知，掛汁效果值隨掛汁時(shí)間的延長而逐漸升高，當(dāng)掛汁時(shí)間為15s時(shí)，掛汁效果值達(dá)到最大，繼續(xù)延長掛汁時(shí)間，掛汁效果值降低，這主要是因?yàn)閽熘瓡r(shí)間太短，燒肉掛汁不徹底；掛汁時(shí)間過長，燒肉汁液流失過多，顏色變暗等。

圖2 掛汁時(shí)間對燒肉品質(zhì)效果的影響

2.3 老湯使用周期的影響

由圖3可知，隨著老湯使用周期的延長，掛汁效果呈下降的趨勢，在老湯使用周期為2～4h之間，掛汁效果值最好，之后掛汁效果值又逐漸降低，所以，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，考慮生產(chǎn)成本，實(shí)驗(yàn)選取老湯使用周期4h較為合適。

圖3 老湯使用周期對燒肉品質(zhì)效果的影響

2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)選取最佳老湯使用周期、掛汁時(shí)間、掛汁溫度進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，應(yīng)用design6.0.5相應(yīng)的Box-Behnken設(shè)計(jì)[6]，對燒肉的掛汁效果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。

2.5 回歸模型的建立及其參數(shù)分析

以掛汁溫度(T)、掛汁時(shí)間(t)、老湯使用周期

表3 Box-Behnken設(shè)計(jì)表及試驗(yàn)結(jié)果

(R)為自變量，燒肉的掛汁效果為因變量Y，建立燒肉掛汁工藝參數(shù)的回歸模型，對該模型進(jìn)行方差分析[7]，對模型系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[8]，結(jié)果見表3。使用Design Expert6.0.5軟件對上表數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到以下多元二次回歸方程預(yù)測模型：Y=+4.88+0.36A+0.57B+0.72C-0.22A2-0.51B2-0.87C2+0.15AB-0.19AC-0.22BC。

對模型進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表4。

從表4結(jié)果中可以看出。

(1)該回歸模型P值為0.0005遠(yuǎn)小于0.01，表明該模型具有良好的顯著水平；且該模型的R2=0.9605也說明回歸模型的擬合程度良好，實(shí)驗(yàn)誤差小，理論上僅有約4.9%微生物生長數(shù)量不能通過該模型解釋。從該回歸模型的失擬項(xiàng)中看出，失擬項(xiàng)P值為0.19825大于0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷氖M度好。可以用該模型對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測和分析。

表4 回歸方程的方差分析

(2)對因素A、B、C及其交互項(xiàng)AB、AC、BC進(jìn)行分析：一次項(xiàng)A和C的P值小于0.01，說明掛汁溫度和老湯使用周期對產(chǎn)品掛汁效果影響極顯著，B項(xiàng)P值大于0.05說明掛汁溫度對產(chǎn)品掛汁效果影響不顯著。二次項(xiàng)A2和C2的P值均小于0.05，說明具有較高的顯著性，對響應(yīng)值的影響相對復(fù)雜，它們之間不是簡單的線性關(guān)系，而是具有顯著的曲面效應(yīng)。交互項(xiàng)AB的P值小于0.01，說明掛汁溫度和掛汁時(shí)間的交互影響極顯著；交互項(xiàng)AC、BC的P值大于0.05，說明掛汁時(shí)間、掛汁溫度與老湯使用周期的交互影響并不顯著。

2.6 響應(yīng)面和等高線分析(RSA)

通過軟件設(shè)計(jì)得到響應(yīng)面圖，結(jié)果如下圖4～圖6。

圖4 Y=f(A,B)的響應(yīng)面

從圖4可見：等高線圖為圓形形狀，表明掛汁溫度和掛汁時(shí)間的交互作用不顯著。之間的交互作用可以由等高線反應(yīng)出來，等高線形狀越近似圓形，則表明兩者交互作用效果越差；反之，等高線形狀呈橢圓形，則表明兩者交互效應(yīng)顯著[9]。

圖5 Y=f(A,C)的響應(yīng)面

從圖5可見：當(dāng)掛汁時(shí)間一定時(shí)，掛汁效果值隨著老湯使用周期的縮短而增加，即在一定時(shí)間內(nèi)老湯更換頻次越高，產(chǎn)品掛汁后感官評價(jià)值越高；當(dāng)掛汁時(shí)間增加到一定值后，掛汁效果反而變差，即樣品中感官評價(jià)值逐漸變小，可能掛汁老湯中特有的風(fēng)味成分對產(chǎn)品品質(zhì)有一定的影響；當(dāng)掛汁溫度一定時(shí)，感官評價(jià)值隨著老湯使用周期變化與掛汁時(shí)間的變化基本相似。即掛汁時(shí)間與老湯使用周期的編碼值處于0水平附近時(shí)，二者的協(xié)同增效作用達(dá)到最佳，感官評價(jià)值達(dá)到最低，當(dāng)兩者在較高編碼值水平處具有拮抗作用；因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該使兩個(gè)因子的編碼值處于0水平，以充分發(fā)揮它們之間的協(xié)同作用[10]。

圖6 Y=f(B,C)的響應(yīng)面

從圖6可見：等高線曲率比較小，形狀近似橢圓，說明掛汁時(shí)間和老湯使用周期的相交影響顯著。當(dāng)掛汁時(shí)間含量趨近編碼值-1時(shí)，隨著老湯使用周期增加感官評價(jià)值而增加，說明老湯使用周期與掛汁時(shí)間存在明顯的拮抗作用。當(dāng)掛汁時(shí)間含量趨近編碼值1時(shí)，隨著老湯更換頻次增加，掛汁效果評價(jià)值越高，說明掛汁時(shí)間和老湯使用周期之間存在明顯的協(xié)同作用。

燒肉掛汁工藝最佳參數(shù)的計(jì)算。

通過降維法，可以得到以下3個(gè)偏子回歸模型：

YA=+4.88-0.36A-0.22A2

YB=+4.88-0.57B-0.51B2

YC=+4.88+0.72C-0.87C2

對其分別求導(dǎo)，可得：

dYA/dXA=-036-0.44A

dYB/dXB=-0.57-1.02B

dYC/dXC=0.72-1.74C

令dYi/dXi=0(i=A,B,C)可求出極小值時(shí)，各種因素單獨(dú)最適量：XA=-0.82，XB=-0.56，XC=0.41，將XA、XB、XC代入變換公式，可求得三種實(shí)際使用值如表5。

表5 基于試驗(yàn)編碼值的響應(yīng)值的典型分析

結(jié)合實(shí)際，考慮到實(shí)際生產(chǎn)耗能、操作便利等因素影響，將掛汁工藝參數(shù)修正為掛汁溫度72℃、掛汁時(shí)間15s、老湯使用周期2.5h、，感官評價(jià)值為10.2。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以燒肉感官品質(zhì)、出品率作為考察掛汁工藝的三項(xiàng)指標(biāo)，建立產(chǎn)品感官評定與三項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，揭示其內(nèi)在聯(lián)系，利用響應(yīng)面法分析了不同腌制條件對產(chǎn)品感官評價(jià)結(jié)果的影響，對掛汁過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明：老湯使用周期2.5h，掛汁溫度為72℃，掛汁時(shí)間為15s的條件下，所得產(chǎn)品的品質(zhì)最佳。