基于響應面法優(yōu)化洋蔥醬的制備工藝

王彩虹，劉玉潔，孫思雨，劉大鵬，劉生杰

(1.阜陽師范大學 信息工程學院，安徽 阜陽 236041；2.阜陽師范大學生物與食品工程學院，安徽 阜陽 236037)

洋蔥(AlliumcepaL.)為百合科蔥屬草本植物，其肉質(zhì)柔嫩，汁多辣味淡，品質(zhì)佳，營養(yǎng)豐富，是人們較為喜愛的調(diào)味蔬菜。此外，洋蔥中含有多種活性成分，如多糖、硫化物、類黃酮化合物、苯丙素、甾體皂苷、含氮化合物、前列腺素等，具有抑菌、抗癌、降血糖、抗血小板凝聚、降血脂、抗氧化、利尿、降血壓、調(diào)節(jié)身體生理平衡等廣泛且良好的藥理作用[1,2]，因此洋蔥又有“蔬菜皇后”之稱。

洋蔥作為我國主要栽培的蔬菜之一，現(xiàn)在許多個省市都實現(xiàn)了規(guī)?；N植。在中國，洋蔥的常見方式為烹飪和沙拉。近年來，國內(nèi)外先后開發(fā)出更多潛在的深加工產(chǎn)品，如洋蔥微膠囊、洋蔥酒、洋蔥醋、洋蔥醬等[3-7]。因此，開展對洋蔥深加工產(chǎn)品的開發(fā)對我國洋蔥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。利用資源優(yōu)勢，生產(chǎn)以洋蔥為主要原料制成的洋蔥醬，可用作餐桌上的調(diào)味品，具有去腥增香的作用，也可以用來改善肉類和魚類的氣味，還可以加到湯類、蔬菜拼盤中，這種食用方式很受人們歡迎。本試驗采用響應面分析法優(yōu)化洋蔥醬加工過程中檸檬酸濃度、加熱時間以及加熱溫度對洋蔥醬感官評價指標的影響，為洋蔥醬的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮紫皮洋蔥：購于當?shù)卮鬂櫚l(fā)超市；檸檬酸、果膠酶制劑：均為食品級。

1.2 儀器與設備

MJ-BL35D5型攪拌機、M3-L233C型微波爐 廣東美的生活電器制造有限公司；JA2003型電子天平 上海越平科學儀器有限公司；不銹鋼鍋 潮州市威利佳五金電器廠。

1.3 工藝流程

洋蔥→去皮→清洗→刻芽→切塊→清洗→打漿→調(diào)酸加熱→酶解→濃縮→預熱→罐裝→殺菌冷卻→檢驗。

1.4 操作要點

1.4.1 原料選購要點

原料采用市面上常見的優(yōu)質(zhì)新鮮紫皮洋蔥，確保其沒有腐爛、變質(zhì)、生蟲和病變等現(xiàn)象，以無農(nóng)藥栽培的洋蔥為佳。

1.4.2 去皮，刻芽

用摩擦法剝掉洋蔥外表皮，切掉根盤，無殘留纖維老皮及根須(用手撕掉每瓣洋蔥的內(nèi)表皮可以使洋蔥醬成品醬體更細膩，酶解更充分)。

1.4.3 切塊

將去皮、刻芽完成后的洋蔥切成0.4～0.6 cm的小塊狀，清洗并瀝干使用。

1.4.4 破碎

用打漿機將切塊后的洋蔥打漿，靜置一段時間使打漿時產(chǎn)生的泡沫消散，醬體均勻并且無沉淀及析水現(xiàn)象。

1.4.5 調(diào)酸加熱

使用檸檬酸溶液將破碎后的洋蔥調(diào)整pH為4.4～4.6之間，形成緩沖溶液。將其在一定溫度的恒溫水浴鍋中加熱一定時間。

1.4.6 酶解

將加熱的洋蔥醬冷卻至約45 ℃，加入一定量的果膠酶進行酶水解。

1.4.7 罐裝

將制備完成的洋蔥醬產(chǎn)品嚴格殺菌后密封保存。

1.4.8 檢驗

在30 ℃保溫10 d，然后按照罐頭商業(yè)無菌衛(wèi)生標準進行檢驗。

1.5 試驗方法

1.5.1 洋蔥醬制備工藝中調(diào)酸加熱的單因素試驗

1.5.1.1 檸檬酸濃度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

采用不同濃度的檸檬酸緩沖溶液會影響洋蔥醬最終成品的口感，試驗選取0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的檸檬酸溶液，采用不同濃度的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的pH值為4.4～4.6。調(diào)節(jié)加熱溫度為85 ℃，控制加熱時間為10 min，以洋蔥醬成品的感官評價分值為指標，確定合適的檸檬酸濃度。

1.5.1.2 加熱溫度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

用濃度為0.25%的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的酸度，將pH調(diào)至4.4～4.6。調(diào)節(jié)加熱溫度分別為75，80，85，90，95 ℃，控制加熱時間為10 min，以洋蔥醬成品的感官評價分值為指標，確定合適的加熱溫度。

1.5.1.3 加熱時間對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

用濃度為0.25%的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的酸度，將pH調(diào)至4.4～4.6。調(diào)節(jié)加熱溫度為85 ℃，調(diào)整加熱時間分別為5，10，15，20，25 min，以洋蔥醬成品的感官評價分值為指標，確定適當?shù)募訜釙r間。

1.5.2 酶解條件的確定

1.5.2.1 果膠酶添加量對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

果膠酶添加量會影響成品色澤并有提升洋蔥醬風味的作用[8]，故在洋蔥醬調(diào)酸加熱完成后，添加不同劑量的果膠酶(0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%)，在45 ℃條件下酶解20 min，以洋蔥醬成品感官評價分值為指標，確定適宜的果膠酶添加量。

1.5.2.2 酶解溫度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

在洋蔥醬調(diào)酸加熱完成后添加0.5%的果膠酶，在不同的溫度下(35，40，45，50，55 ℃)酶解20 min，以洋蔥醬成品感官評價分值為指標，確定適宜的果膠酶酶解溫度。

1.5.2.3 酶解時間對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

在洋蔥醬調(diào)酸加熱完成后添加0.5%的果膠酶，在酶解溫度為45 ℃條件下酶解不同的時間(5，10，15，20，25 min)，以洋蔥醬成品感官評價分值為指標，確定適宜的果膠酶酶解時間。

1.5.3 感官評價

從色澤、組織狀態(tài)、風味、口感4個方面進行感官評價，評分比重為2∶2∶3∶3，各項評分總和為100分。以10個身體健康且對色、香、味有較強分辨能力的食品專業(yè)人員為一組進行評分，將每組得分結(jié)果取平均值，計算感官評分的最終結(jié)果。洋蔥醬成品感官評分標準見表1。

表1 洋蔥醬感官評分標準

1.5.4 響應面優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗所得的試驗數(shù)據(jù)，并通過Box-Behnken中心組合設計原理進行3因素3水平的試驗方案設計，以檸檬酸濃度(A)、加熱溫度(B)、加熱時間(C)為自變量，以感官評分值(Y)為響應值，每一個自變量的低、中、高試驗水平分別以-1，0，1進行編碼(見表2)，根據(jù)相應的試驗表進行試驗后，對數(shù)據(jù)進行二次回歸擬合，以獲得最佳制備工藝參數(shù)。

表2 響應面試驗因素水平表

1.6 相關衛(wèi)生指標的測定

對洋蔥醬最終產(chǎn)品進行微生物指標的檢測，檢測方法參考GB 11671—2003。

1.7 數(shù)據(jù)分析

每一個試驗至少設計3個平行，結(jié)果均表示為平均值±標準偏差進行繪圖分析。數(shù)據(jù)通過IBM SPSS Statistics和Design Expert 8.06軟件進行統(tǒng)計學分析處理，進行單向方差分析(ANOVA)，使用Origin Lab(Origin Pro 8.6軟件)進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)酸加熱單因素試驗

2.1.1 檸檬酸濃度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖1 檸檬酸濃度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖1可知，洋蔥醬的感官評分值隨著檸檬酸濃度的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。可能的原因是添加適量的檸檬酸可以調(diào)整洋蔥醬的pH，進而使后期酶解時酶的活性最大化，酶解更加充分，增加產(chǎn)品的可溶性固形物含量，組織狀態(tài)更加細膩[9]。但隨著檸檬酸濃度的繼續(xù)增加，洋蔥醬的風味評分值會下降，產(chǎn)品口感也會呈現(xiàn)出略微的酸味。故試驗選取0.25%的檸檬酸溶液來調(diào)整洋蔥醬的pH值至4.4～4.6。

2.1.2 加熱溫度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖2 加熱溫度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖2可知，洋蔥醬的感官評分值隨著加熱溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢?？赡苁且驗榧訜嶂烈欢ǖ臏囟?，可以去除洋蔥刺激性辛辣味，增加洋蔥醬產(chǎn)品中的碳水化合物含量，使洋蔥醬的醬體更加細膩[10]。但隨著溫度的繼續(xù)升高，洋蔥醬會逐漸趨于蒸熟，洋蔥風味開始下降，有少量水析出，對其組織狀態(tài)的評分產(chǎn)生影響。故試驗選擇90 ℃為調(diào)酸加熱溫度。

2.1.3 加熱時間對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖3 加熱時間對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖3可知，洋蔥醬感官評分隨著加熱時間的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。可能是因為加熱一定的時間，可以去除洋蔥所固有的刺激性辛辣味，提升洋蔥的獨特風味，也使得醬料更好地混合，提高了感官評分，但隨著加熱時間的持續(xù)增加，洋蔥醬組織狀態(tài)開始受到破壞，色澤發(fā)生變化[11]，對其評分值產(chǎn)生影響，加熱時間越長，洋蔥醬感官評分值會越低。故試驗選擇10 min為調(diào)酸加熱時間。

2.2 酶解條件對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

2.2.1 果膠酶添加量對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的pH至4.4～4.6，在恒溫水浴鍋中以85 ℃加熱10 min，取出后冷卻至45 ℃。保持酶解溫度(45 ℃)和酶解時間(20 min)不變，分別添加不同劑量的果膠酶(0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%)，并對最終產(chǎn)品進行感官評分，結(jié)果見圖4。

圖4 果膠酶添加量對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，其他條件不變，隨著果膠酶添加量的增加，洋蔥醬的感官評分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。果膠酶添加量為0.5%時，洋蔥醬的色澤、口感及風味達到最佳，因此選擇0.5%為果膠酶的添加量。

2.2.2 酶解溫度的選擇對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的pH至4.4～4.6，在恒溫水浴鍋中以85 ℃加熱10 min，取出后冷卻至45 ℃。保持果膠酶添加量(0.5%)和酶解時間(20 min)不變，分別以不同的溫度進行酶解(35，40，45，50，55 ℃)，并對最終產(chǎn)品進行感官評分，結(jié)果見圖5。

圖5 酶解溫度對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖5可知，其他條件不變，隨著酶解溫度的升高，洋蔥醬的感官評測分呈現(xiàn)上升趨勢，當酶解溫度超過50 ℃時，洋蔥醬的組織狀態(tài)變差，出現(xiàn)少量析水，色澤變暗。酶解溫度為50 ℃時，洋蔥醬的色澤，口感及風味達到最佳，因此選擇50 ℃為最終酶解溫度。

2.2.3 酶解時間的選擇對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬的pH至4.4～4.6，在恒溫水浴鍋中以85 ℃加熱10 min，取出后冷卻至45 ℃。保持果膠酶添加量(0.5%)和酶解溫度(50 ℃)不變，分別以不同的時間進行酶解(5，10，15，20，25 min)，并對最終產(chǎn)品進行感官評分，結(jié)果見圖6。

圖6 酶解時間對洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖6可知，其他條件不變，隨著酶解時間的增加，洋蔥醬的感官評分呈現(xiàn)上升趨勢。酶解時間超過20 min后，洋蔥醬的風味及口感評分值有所下降，組織狀態(tài)評分也略微下降，并且酶解時間過長，成品會出現(xiàn)析水現(xiàn)象。酶解時間為20 min時，洋蔥醬的色澤、口感及風味達到最佳，因此選擇20 min為最終酶解時間。

2.3 響應面優(yōu)化試驗

基于單因素試驗結(jié)果，采用響應面設計的原理，選擇檸檬酸濃度(%)、加熱溫度(℃)及加熱時間(min)3個自變量且分別用A，B，C代表，以響應值Y為洋蔥醬感官評分值，試驗方案及結(jié)果見表3，分析結(jié)果見表4。采用軟件Design-Expert 8.06對所得數(shù)據(jù)進行回歸分析，對各因素進行多元回歸擬合后，可得回歸方程：Y=86.2+6.33A+0.35B-0.48C+0.35AB+0.1AC-0.95BC-11.1A2-4.05B2-1.9C2。

表3 響應面試驗設計及結(jié)果

表4 回歸模型的方差分析

續(xù) 表

由表4可知，模型的p值小于0.0001，表明回歸模型極顯著。模型失擬項不顯著(p=0.5487>0.05)，由此可以看出所建立的回歸模型有較好的顯著性，試驗方法可靠。此外，模型相關系數(shù)R2=0.9951，說明模型的擬合度良好，可以反映出99.51%的響應值變化。根據(jù)回歸模型方差分析表中各因素p值可看出，影響洋蔥醬最終成品感官評價的因素按照主次順序排列為A>C>B。其中A因素p值小于0.01，說明檸檬酸濃度對洋蔥醬最終成品感官評分指標影響最大。B，C因素的p值分別為0.2695和0.1477，都大于0.05，表明加熱溫度與加熱時間對洋蔥醬最終成品感官評分值影響不顯著。該模型變異系數(shù)為1.06%，說明模型建立穩(wěn)定，因素的變異概率比較低，因素的選擇較為合理。

2.4 響應面交互作用分析

根據(jù)交互作用對試驗結(jié)果的影響顯著程度，使用Design Expert軟件做出響應面曲線圖。檸檬酸濃度與加熱溫度的交互作用響應面見圖7中(a)，檸檬酸濃度與加熱時間的交互作用響應面見圖7中(b)，加熱溫度與加熱時間的交互作用響應面見圖7中(c)。

圖7 響應面交互作用分析

由圖7可知，檸檬酸濃度和加熱溫度對洋蔥醬最終成品的感官評分的影響最大，檸檬酸濃度和加熱時間對洋蔥醬最終成品的感官評分的影響次之，而加熱溫度和加熱時間對洋蔥醬最終成品的感官評分的影響最小。以上試驗結(jié)果與多元回歸模型的方差分析基本相同，這說明該多元回歸方程能夠較好地描述洋蔥醬的工藝配方。

2.5 響應面模型優(yōu)化試驗

使用Design Expert軟件對模型進行分析優(yōu)化，得到洋蔥醬制備的最佳工藝參數(shù)為：采用檸檬酸濃度0.32%調(diào)整洋蔥醬pH為4.4～4.6，加熱溫度為90.36 ℃，加熱時間為9.33 min時，洋蔥醬的最終成品感官評分值為87.2分?；谏鲜鲎顑?yōu)工藝條件，對其進行修正，即：采用濃度為0.32%檸檬酸溶液調(diào)整洋蔥醬pH為4.4～4.6，加熱溫度為90 ℃，加熱時間為9.3 min。添加0.5%的果膠酶制劑，在50 ℃溫度下酶解20 min。對修正后所得出的優(yōu)化參數(shù)進行5次平行試驗，并對最終產(chǎn)品進行感官評測，最終感官評分平均值為87.8分，與理論預測值相差較小，說明該響應面模型比較貼合實際，工藝參數(shù)較為準確可靠。

2.6 衛(wèi)生指標的測定結(jié)果

將制成的洋蔥醬成品進行微生物檢驗，檢驗結(jié)果見表5。經(jīng)檢驗，菌落總數(shù)低于國家標準，洋蔥醬中含有的大腸桿菌數(shù)小于國家規(guī)定的標準，并未檢驗出致病菌，洋蔥醬可以放心食用。

表5 洋蔥醬成品微生物指標測定結(jié)果

3 結(jié)論

以洋蔥為原料，對洋蔥醬的生產(chǎn)制備工藝進行優(yōu)化，在單因素試驗的基礎上進行響應面分析。結(jié)果表明：在洋蔥醬制作過程中，以0.32%的檸檬酸作為緩沖溶液調(diào)整洋蔥醬pH值為4.4～4.6，在90 ℃下加熱9.3 min，果膠酶添加量0.5%，酶解溫度50 ℃，酶解時間20 min。在此條件下制得的洋蔥醬感官評分為87.8分，醬體組織細膩，風味鮮美，保持洋蔥醬鮮艷的外觀，檢驗后，其質(zhì)量符合國家標準，可為洋蔥的精深加工提供理論依據(jù)。