基于響應(yīng)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(yáng)師范大學(xué) 信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236041；2.阜陽(yáng)師范大學(xué)生物與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 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(yíng)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(guó)主要栽培的蔬菜之一，現(xiàn)在許多個(gè)省市都實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化種植。在中國(guó)，洋蔥的常見方式為烹飪和沙拉。近年來，國(guó)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(duì)洋蔥深加工產(chǎn)品的開發(fā)對(duì)我國(guó)洋蔥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。利用資源優(yōu)勢(shì)，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(yàn)采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化洋蔥醬加工過程中檸檬酸濃度、加熱時(shí)間以及加熱溫度對(duì)洋蔥醬感官評(píng)價(jià)指標(biāo)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(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮紫皮洋蔥：購(gòu)于當(dāng)?shù)卮鬂?rùn)發(fā)超市；檸檬酸、果膠酶制劑：均為食品級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

MJ-BL35D5型攪拌機(jī)、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(xué)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(yù)熱→罐裝→殺菌冷卻→檢驗(yàn)。

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 原料選購(gòu)要點(diǎn)

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(xì)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(jī)將切塊后的洋蔥打漿，靜置一段時(shí)間使打漿時(shí)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(shí)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(jìn)行酶水解。

1.4.7 罐裝

將制備完成的洋蔥醬產(chǎn)品嚴(yán)格殺菌后密封保存。

1.4.8 檢驗(yàn)

在30 ℃保溫10 d，然后按照罐頭商業(yè)無菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 洋蔥醬制備工藝中調(diào)酸加熱的單因素試驗(yàn)

1.5.1.1 檸檬酸濃度對(duì)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(huì)影響洋蔥醬最終成品的口感，試驗(yàn)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(shí)間為10 min，以洋蔥醬成品的感官評(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定合適的檸檬酸濃度。

1.5.1.2 加熱溫度對(duì)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(shí)間為10 min，以洋蔥醬成品的感官評(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定合適的加熱溫度。

1.5.1.3 加熱時(shí)間對(duì)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(shí)間分別為5，10，15，20，25 min，以洋蔥醬成品的感官評(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間。

1.5.2 酶解條件的確定

1.5.2.1 果膠酶添加量對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

果膠酶添加量會(huì)影響成品色澤并有提升洋蔥醬風(fēng)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(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定適宜的果膠酶添加量。

1.5.2.2 酶解溫度對(duì)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(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定適宜的果膠酶酶解溫度。

1.5.2.3 酶解時(shí)間對(duì)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(shí)間(5，10，15，20，25 min)，以洋蔥醬成品感官評(píng)價(jià)分值為指標(biāo)，確定適宜的果膠酶酶解時(shí)間。

1.5.3 感官評(píng)價(jià)

從色澤、組織狀態(tài)、風(fēng)味、口感4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)分比重為2∶2∶3∶3，各項(xiàng)評(píng)分總和為100分。以10個(gè)身體健康且對(duì)色、香、味有較強(qiáng)分辨能力的食品專業(yè)人員為一組進(jìn)行評(píng)分，將每組得分結(jié)果取平均值，計(jì)算感官評(píng)分的最終結(jié)果。洋蔥醬成品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 洋蔥醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.5.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理進(jìn)行3因素3水平的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，以檸檬酸濃度(A)、加熱溫度(B)、加熱時(shí)間(C)為自變量，以感官評(píng)分值(Y)為響應(yīng)值，每一個(gè)自變量的低、中、高試驗(yàn)水平分別以-1，0，1進(jìn)行編碼(見表2)，根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸擬合，以獲得最佳制備工藝參數(shù)。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

1.6 相關(guān)衛(wèi)生指標(biāo)的測(cè)定

對(duì)洋蔥醬最終產(chǎn)品進(jìn)行微生物指標(biāo)的檢測(cè)，檢測(cè)方法參考GB 11671—2003。

1.7 數(shù)據(jù)分析

每一個(gè)試驗(yàn)至少設(shè)計(jì)3個(gè)平行，結(jié)果均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行繪圖分析。數(shù)據(jù)通過IBM SPSS Statistics和Design Expert 8.06軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理，進(jìn)行單向方差分析(ANOVA)，使用Origin Lab(Origin Pro 8.6軟件)進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)酸加熱單因素試驗(yàn)

2.1.1 檸檬酸濃度對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖1 檸檬酸濃度對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖1可知，洋蔥醬的感官評(píng)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(shì)。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(jìn)而使后期酶解時(shí)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(xì)膩[9]。但隨著檸檬酸濃度的繼續(xù)增加，洋蔥醬的風(fēng)味評(píng)分值會(huì)下降，產(chǎn)品口感也會(huì)呈現(xiàn)出略微的酸味。故試驗(yàn)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(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖2 加熱溫度對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖2可知，洋蔥醬的感官評(píng)分值隨著加熱溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。可能是因?yàn)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(xì)膩[10]。但隨著溫度的繼續(xù)升高，洋蔥醬會(huì)逐漸趨于蒸熟，洋蔥風(fēng)味開始下降，有少量水析出，對(duì)其組織狀態(tài)的評(píng)分產(chǎn)生影響。故試驗(yàn)選擇90 ℃為調(diào)酸加熱溫度。

2.1.3 加熱時(shí)間對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

圖3 加熱時(shí)間對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

由圖3可知，洋蔥醬感官評(píng)分隨著加熱時(shí)間的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。可能是因?yàn)榧訜嵋欢ǖ臅r(shí)間，可以去除洋蔥所固有的刺激性辛辣味，提升洋蔥的獨(dú)特風(fēng)味，也使得醬料更好地混合，提高了感官評(píng)分，但隨著加熱時(shí)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(duì)其評(píng)分值產(chǎn)生影響，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，洋蔥醬感官評(píng)分值會(huì)越低。故試驗(yàn)選擇10 min為調(diào)酸加熱時(shí)間。

2.2 酶解條件對(duì)洋蔥醬感官品質(zhì)的影響

2.2.1 果膠酶添加量對(duì)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(shí)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(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，結(jié)果見圖4。

圖4 果膠酶添加量對(duì)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(píng)分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。果膠酶添加量為0.5%時(shí)，洋蔥醬的色澤、口感及風(fēng)味達(dá)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(duì)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(shí)間(20 min)不變，分別以不同的溫度進(jìn)行酶解(35，40，45，50，55 ℃)，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，結(jié)果見圖5。

圖5 酶解溫度對(duì)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(píng)測(cè)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)酶解溫度超過50 ℃時(shí)，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(shí)，洋蔥醬的色澤，口感及風(fēng)味達(dá)到最佳，因此選擇50 ℃為最終酶解溫度。

2.2.3 酶解時(shí)間的選擇對(duì)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(shí)間進(jìn)行酶解(5，10，15，20，25 min)，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，結(jié)果見圖6。

圖6 酶解時(shí)間對(duì)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(shí)間的增加，洋蔥醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。酶解時(shí)間超過20 min后，洋蔥醬的風(fēng)味及口感評(píng)分值有所下降，組織狀態(tài)評(píng)分也略微下降，并且酶解時(shí)間過長(zhǎng)，成品會(huì)出現(xiàn)析水現(xiàn)象。酶解時(shí)間為20 min時(shí)，洋蔥醬的色澤、口感及風(fēng)味達(dá)到最佳，因此選擇20 min為最終酶解時(shí)間。

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)的原理，選擇檸檬酸濃度(%)、加熱溫度(℃)及加熱時(shí)間(min)3個(gè)自變量且分別用A，B，C代表，以響應(yīng)值Y為洋蔥醬感官評(píng)分值，試驗(yàn)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(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對(duì)各因素進(jìn)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(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(xiàng)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(yàn)方法可靠。此外，模型相關(guān)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(yīng)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(píng)價(jià)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(duì)洋蔥醬最終成品感官評(píng)分指標(biāo)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(shí)間對(duì)洋蔥醬最終成品感官評(píng)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(yīng)面交互作用分析

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

圖7 響應(yīng)面交互作用分析

由圖7可知，檸檬酸濃度和加熱溫度對(duì)洋蔥醬最終成品的感官評(píng)分的影響最大，檸檬酸濃度和加熱時(shí)間對(duì)洋蔥醬最終成品的感官評(píng)分的影響次之，而加熱溫度和加熱時(shí)間對(duì)洋蔥醬最終成品的感官評(píng)分的影響最小。以上試驗(yàn)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(yīng)面模型優(yōu)化試驗(yàn)

使用Design Expert軟件對(duì)模型進(jìn)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(shí)間為9.33 min時(shí)，洋蔥醬的最終成品感官評(píng)分值為87.2分?；谏鲜鲎顑?yōu)工藝條件，對(duì)其進(jìn)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(shí)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(duì)修正后所得出的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行5次平行試驗(yàn)，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)測(cè)，最終感官評(píng)分平均值為87.8分，與理論預(yù)測(cè)值相差較小，說明該響應(yīng)面模型比較貼合實(shí)際，工藝參數(shù)較為準(zhǔn)確可靠。

2.6 衛(wèi)生指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果

將制成的洋蔥醬成品進(jìn)行微生物檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表5。經(jīng)檢驗(yàn)，菌落總數(shù)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，洋蔥醬中含有的大腸桿菌數(shù)小于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，并未檢驗(yàn)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(biāo)測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

以洋蔥為原料，對(duì)洋蔥醬的生產(chǎn)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)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(shí)間20 min。在此條件下制得的洋蔥醬感官評(píng)分為87.8分，醬體組織細(xì)膩，風(fēng)味鮮美，保持洋蔥醬鮮艷的外觀，檢驗(yàn)后，其質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可為洋蔥的精深加工提供理論依據(jù)。