二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計優(yōu)化紅燒肉醬汁加工工藝

石奇磊，任紅濤，余秋穎，崔晨旭，張濤，王娜*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450002；2.鄭州市營養(yǎng)與健康食品重點實驗室，鄭州 450002)

紅燒肉是我國經(jīng)典傳統(tǒng)肉類菜肴，其由于文化底蘊深厚、制作工藝考究和風味獨特而深受人們喜愛[1]?！搬u”是起源于中國的一類調(diào)味品，最初出現(xiàn)的醬是以肉類為原料制成的，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了植物性醬類。風味醬是我國傳統(tǒng)的調(diào)味醬，各種風味醬由于原料和做法不同，色、香、味均有明顯的差異[2-4]，其中紅燒肉醬汁是深受人們喜愛的一種風味醬，并且隨著人們生活水平的提高，對紅燒肉醬汁品質(zhì)的要求越來越高。因此，本實驗以豬后腿肉為主要原料，以老抽、白糖、米醋、八角、桂皮、姜、蔥、味精、茴香等為調(diào)味料，研究紅燒肉醬汁中各個變量的最佳值，以滿足人們的需要。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

精致豬后腿肉(一級肉)、食用植物油、海天老抽王、老才臣料酒王、9o米醋、白糖、八角、桂皮、蔥、姜、味精、鹽等:均購自于鄭州市金水區(qū)豐產(chǎn)路丹尼斯超市。

1.2 實驗儀器與設(shè)備

JA6102型電子天平、FA2004A型電子天平 上海精天電子儀器廠；MJ-250PP019型美的榨汁攪拌機 廣東美的生活電器制造有限公司；BCD-277(KK28F76TI)型冰箱 博西華家用電器有限公司；PEN3電子鼻 德國AIRSENSE公司。

1.3 工藝流程與操作要點

1.3.1 配方與基本工藝流程

紅燒肉醬汁配方見表1。

表1 紅燒肉醬汁配方Table 1 The formula of braised pork sauce g

豬后腿肉→清洗→絞碎→油炸→放入八角、桂皮、蔥、姜、味精、鹽→加老抽、米醋、料酒、白糖進行著色→大火燒開→小火熬干→破碎→裝袋。

1.3.2 操作要點

首先挑選精致豬后腿肉，清洗，靜置；然后將挑選的肉放入絞肉杯中絞碎，成碎塊狀；將準備好的大豆油放入平底鍋中加熱，然后將備好的肉放在鍋內(nèi)油炸約20 s，炸制有肉香味、顏色變色且無血色即可；隨后將八角、桂皮、姜、鹽、味精、蔥等配料放入鍋中，攪拌均勻；再加入老抽、料酒、米醋、白糖進行著色，然后加入準備好的熱水，大火燒開約30 min，再改用小火加熱約1 h，熬成濃稠狀且無糊狀，然后破碎、裝袋。

1.4 實驗設(shè)計

1.4.1 單因素實驗

在預(yù)實驗研究的基礎(chǔ)上，對影響紅燒肉醬汁風味因素突出的原輔料姜、桂皮、八角、料酒、白糖進行單因素實驗[5,6]，變化量見表2。

表2 5個因素的變化量Table 2 The changes of five factors g

1.4.2 二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計

由預(yù)實驗可知，對紅燒肉風味影響較大的因素有姜、桂皮、八角、料酒、白糖。以姜(X1)、桂皮(X2)、八角(X3)、料酒(X4)、白糖(X5)為考察因素，進行二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計[7]，見表3。

表3 二次正交旋轉(zhuǎn)組合實驗因素水平表Table 3 The factors and levels of quadratic orthogonal rotation combination test g

1.5 感官評定

1.5.1 感官評定的方法

選定10名食品感官評價人員，對照感官評價表進行評測[8]，評價標準見表4。

表4 紅燒肉醬汁感官評價標準Table 4 Sensory evaluation standard of braised pork sauce

1.5.2 電子鼻測定

實驗選用PEN3型便攜式電子鼻，包含10個金屬氧化物傳感器陣列，其敏感性和選擇性達106～109級，性能描述見表5。

表5 PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能描述Table 5 Performance description of PEN3 portable electronic nose sensors

根據(jù)氣味標識并利用化學(xué)計量學(xué)軟件對不同氣味進行快速鑒別，對每個樣品進行數(shù)據(jù)計算和識別，可得到樣品的氣味指紋圖和氣味標記[9,10]。

電子鼻測定風味步驟：連接好電子鼻，打開電源預(yù)熱30 min，取醬汁樣品5 g，放入50 mL錐形瓶中，瓶口用3層保鮮膜密封，并用橡膠皮筋固定，45 ℃水浴保溫5 min測定，每個樣品制備重復(fù)3次，設(shè)定傳感器清洗時間為120 s，測定時間為60 s。

1.6 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2013和DPS數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析軟件和WinMuster軟件中的主要成分分析(PCA)和線性判別分析(LDA)進行分析[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素感官評價分析

2.1.1 姜對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖1可知，姜有穿透性辛辣氣味和溫和的芳香，姜用量較少時無法達到除腥祛味的目的，過量時產(chǎn)生辛辣味而影響感官，所以姜的添加量為0.3 g時最佳，感官評分最高。

圖1 姜對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.1 The effect of ginger on the flavor of braised pork sauce

2.1.2 桂皮對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖2可知，桂皮香氣馥郁，可使肉類菜肴去腥解膩，令人食欲大增。桂皮用量過多會掩蓋住其他香辛料風味，過少會影響紅燒肉醬汁的品質(zhì)，所以桂皮的添加量為0.8 g最佳，感官評分最高。

圖2 桂皮對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.2 The effect of cinnamon on the flavor of braised pork sauce

2.1.3 八角對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖3可知，八角可除腥膻等異味，使肉味更加醇香，增進食欲。添加量較少時影響紅燒肉醬汁的醇香風味，過量時會掩蓋其他香辛料風味，所以八角的添加量為0.3 g時最佳，感官評分最高。

圖3 八角對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.3 The effect of star anise on the flavor of braised pork sauce

2.1.4 料酒對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖4可知，料酒的主要功能在于去腥增鮮，加入過多時會因料酒味太重而影響醬汁本身的滋味，添加過少時無法發(fā)揮去腥增鮮的目的，所以料酒的用量為15 g時最佳，感官評分最高。

圖4 料酒對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.4 The effect of cooking wine on the flavor of braised pork sauce

2.1.5 白糖對紅燒肉醬汁風味的影響

由圖5可知，白糖能改善醬汁色澤，提升鮮味。白糖添加過多會導(dǎo)致醬汁偏甜而影響口感，添加量過少時不能提鮮和改善色澤，所以白糖的添加量為20 g時最佳，感官評分最高。

圖5 白糖對紅燒肉醬汁風味的影響Fig.5 The effect of sugar on the flavor of braised pork sauce

2.2 二次正交旋轉(zhuǎn)組合實驗結(jié)果與分析

將表6中數(shù)據(jù)通過計算機軟件DPS 7.05進行分析，建立數(shù)學(xué)回歸模型，得到二次多項式逐步回歸方程：Y=55.66667+1.08333X1+0.91667X2+1.25000X3+0.33333X4+0.66667X5-0.68750X12+0.43750X22+0.31250X32-0.18750X52+1.12500X1X2+0.62500X1X5+0.37500X2X3+0.75000X2X5+0.37500X3X4+1.37500X3X5+1.25000X4X5。

表6 二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方案與結(jié)果Table 6 Quadratic orthogonal rotation combination design scheme and the results

續(xù) 表

方差分析結(jié)果顯示：二次多項式逐步回歸線性方程相關(guān)系數(shù)R=0.8154，體現(xiàn)出二次多項式逐步回歸方程與全部實驗值在整體上的符合程度較高。顯著水平P=0.0384<0.05，所以回歸方程顯著，即實驗數(shù)據(jù)與所采用的二次數(shù)學(xué)模型基本符合。

每個因素的t值可以反映出各個因素對實驗指標的重要性，t值越大，表明對實驗指標的影響越大[12]。由表7可知，八角對紅燒肉醬汁風味影響極顯著，姜的影響顯著，桂皮、白糖、料酒的影響不顯著。各因素間的交互作用中，八角和白糖對紅燒肉醬汁風味的影響顯著且呈正相關(guān)。5個因素的影響大小順序為八角>姜>桂皮>白糖>料酒。

表7 偏回歸系數(shù)顯著性檢測結(jié)果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

表7 偏回歸系數(shù)顯著性檢測結(jié)果Table 7 Significance test of partial regression coefficients

根據(jù)回歸方程換算各個因素組合得出理論指標Fmax=87.1663。二次正交旋轉(zhuǎn)組合實驗得出的最佳配方(以肉重100 g計)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%，按照組合方案做3次驗證，可知實測感官評分為85.1254，與理論值(87.1663)相接近，相對誤差為2.3%，驗證了數(shù)學(xué)回歸模型的適合性[13]。

2.3 電子鼻測定

2.3.1 主成分分析

由圖6可知，第一主成分和第二主成分的總貢獻率為89.69%，可較好地反映不同因素添加量的樣品信息[14]。圖6中每個橢圓代表同一處理方式下紅燒肉醬汁的數(shù)據(jù)采集點，且同一樣品的數(shù)據(jù)點聚集程度均較高，說明穩(wěn)定性和重復(fù)性較好。從主成分PC1(貢獻率21.23%)和PC2(貢獻率68.46%)兩個主軸上看，呈較好的單項趨勢，從第一組定量組的位置來看，只有第9，14，16等個別組離得較遠，說明差異比較大，滋味香氣、色澤差異大，其余均和第一組很接近，說明差異不大，風味很好。

圖6 紅燒肉醬汁電子鼻PCA分析圖Fig.6 PCA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

2.3.2 線性判別法分析

由圖7可知，兩個判別式的總貢獻率為60.74%，判別式LD1和LD2的貢獻率分別為33.15%和27.59%，整體聚集程度集中。第1，2，3，4，17，18，19組通過判別式LD2分布較集中，其余組通過橫縱坐標相互交替區(qū)分LD1和LD2，最佳變量與主成分分析相一致，并且無重要信息遺漏，可認定分析的有效性[15]。

圖7 紅燒肉醬汁電子鼻LDA分析圖Fig.7 LDA analysis chart of braised pork sauce by electronic nose

3 結(jié)論

通過二次正交旋轉(zhuǎn)組合實驗和電子鼻分析，對紅燒肉醬汁工藝進行優(yōu)化，確定最佳工藝配方為(以肉重100 g計)：姜0.4%、桂皮1%、八角0.4%、料酒17%、白糖24%。其中姜對紅燒肉醬汁風味的影響顯著，八角對紅燒肉醬汁風味的影響極顯著。交互項八角和白糖對紅燒肉醬汁的風味影響顯著且呈正相關(guān)。本文可為企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)紅燒肉醬汁提供依據(jù)和參考信息。