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，其肉質柔嫩，汁多辣味淡，品質佳，營養(yǎng)豐富，是人們較為喜愛的調味蔬菜。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，現在許多個省市都實現了規(guī)模化種植。在中國，洋蔥的常見方式為烹飪和沙拉。近年來，國內外先后開發(fā)出更多潛在的深加工產品，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品的開發(fā)對我國洋蔥產業(yè)的發(fā)展具有重要意義。利用資源優(yōu)勢，生產以洋蔥為主要原料制成的洋蔥醬，可用作餐桌上的調味品，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：購于當地大潤發(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)質新鮮紫皮洋蔥，確保其沒有腐爛、變質、生蟲和病變等現象，以無農藥栽培的洋蔥為佳。

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生的泡沫消散，醬體均勻并且無沉淀及析水現象。

1.4.5 調酸加熱

使用檸檬酸溶液將破碎后的洋蔥調整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整洋蔥醬的pH值為4.4～4.6。調節(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的影響

用濃度為0.25%的檸檬酸溶液調整洋蔥醬的酸度，將pH調至4.4～4.6。調節(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的影響

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

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的影響

在洋蔥醬調酸加熱完成后添加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的影響

在洋蔥醬調酸加熱完成后添加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，將每組得分結果取平均值，計算感官評分的最終結果。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

根據單因素試驗所得的試驗數據，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)，根據相應的試驗表進行試驗后，對數據進行二次回歸擬合，以獲得最佳制備工藝參數。

表2 響應面試驗因素水平表

1.6 相關衛(wèi)生指標的測定

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

1.7 數據分析

每一個試驗至少設計3個平行，結果均表示為平均值±標準偏差進行繪圖分析。數據通過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 結果與分析

2.1 調酸加熱單因素試驗

2.1.1 檸檬酸濃度對洋蔥醬感官品質的影響

圖1 檸檬酸濃度對洋蔥醬感官品質的影響

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出先上升后下降的趨勢?？赡艿脑蚴翘砑舆m量的檸檬酸可以調整洋蔥醬的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，產品口感也會呈現出略微的酸味。故試驗選取0.25%的檸檬酸溶液來調整洋蔥醬的pH值至4.4～4.6。

2.1.2 加熱溫度對洋蔥醬感官品質的影響

圖2 加熱溫度對洋蔥醬感官品質的影響

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先上升后下降的趨勢?？赡苁且驗榧訜嶂烈欢ǖ臏囟龋梢匀コ笫[刺激性辛辣味，增加洋蔥醬產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)的評分產生影響。故試驗選擇90 ℃為調酸加熱溫度。

2.1.3 加熱時間對洋蔥醬感官品質的影響

圖3 加熱時間對洋蔥醬感官品質的影響

由圖3可知，洋蔥醬感官評分隨著加熱時間的增加呈現出先上升后下降的趨勢?？赡苁且驗榧訜嵋欢ǖ臅r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為調酸加熱時間。

2.2 酶解條件對洋蔥醬感官品質的影響

2.2.1 果膠酶添加量對洋蔥醬感官品質的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調整洋蔥醬的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%)，并對最終產品進行感官評分，結果見圖4。

圖4 果膠酶添加量對洋蔥醬感官品質的影響

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的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調整洋蔥醬的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 ℃)，并對最終產品進行感官評分，結果見圖5。

圖5 酶解溫度對洋蔥醬感官品質的影響

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的影響

以0.25%的檸檬酸溶液調整洋蔥醬的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)，并對最終產品進行感官評分，結果見圖6。

圖6 酶解時間對洋蔥醬感官品質的影響

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，成品會出現析水現象。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，試驗方案及結果見表3，分析結果見表4。采用軟件Design-Expert 8.06對所得數據進行回歸分析，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

根據交互作用對試驗結果的影響顯著程度，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為：采用檸檬酸濃度0.32%調整洋蔥醬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。基于上述最優(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)化參數進行5次平行試驗，并對最終產品進行感官評測，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，工藝參數較為準確可靠。

2.6 衛(wèi)生指標的測定結果

將制成的洋蔥醬成品進行微生物檢驗，檢驗結果見表5。經檢驗，菌落總數低于國家標準，洋蔥醬中含有的大腸桿菌數小于國家規(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果

3 結論

以洋蔥為原料，對洋蔥醬的生產制備工藝進行優(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，其質量符合國家標準，可為洋蔥的精深加工提供理論依據。