響應面法優(yōu)化風味蟹肉醬工藝配方

吳浩然，林琳，姜紹通，陸劍鋒

(合肥工業(yè)大學 食品與生物工程學院，安徽省農產品精深加工重點實驗室，農產品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

中式調味醬起源于2500多年前，類似于日本的納豆、韓國的泡菜，是人們日常生活中必不可少的調味品[1]。中國豆醬年產量超過500萬噸，占世界總產量的55%以上[2]。傳統(tǒng)的中式醬包括黃豆醬、蠶豆醬等，作為一種以豆類為基本原料的發(fā)酵食品，中式豆醬香味獨特、營養(yǎng)豐富且極易被人體吸收[3]。然而，隨著生活水平的不斷提高，人們對調味醬種類和風味的要求也越來越高，傳統(tǒng)的中式醬由于其種類和風味有限而在市場競爭中處于劣勢。

近幾年，很多學者通過在傳統(tǒng)中式醬的基礎上添加各種其他材料來豐富醬的種類和風味。胡仁強等[4]以竹燕窩和牦牛肉為原料，通過對配方和工藝進行響應面優(yōu)化，研制出了一種營養(yǎng)、美味的竹燕窩牦牛肉醬。鄧源喜等[5]以花生、雞腿菇、牛肉為主要原料，通過正交試驗選擇出最佳的工藝參數，研制出了一種兼具營養(yǎng)與美味的功能性低鹽花生雞腿菇牛肉醬。王新悅等[6]以長白山香菇和豆醬為主要原料，研制并優(yōu)化出了一款色澤鮮艷、口感滑潤的香辣香菇醬。這些復合型調味醬的研制，較好地推動了我國調味品行業(yè)的發(fā)展。從調味品的總體發(fā)展趨勢上看, 水產品資源已經開始作為原料被利用于生產中高端的海鮮調味品[7,8]。隨著科學技術的不斷提高，天然海鮮調味品的發(fā)展正向著深加工時代轉變，因而研制新型天然海鮮調味品成為當今水產品開發(fā)的熱點，這不僅為水產品的高效應用提供了新途徑，同時也提高了水產品的市場價值[9-13]。蟹肉作為一種常見的水產品，不僅蛋白質含量豐富，而且含有人體所需的各種微量元素以及EPA和DHA等多種飽和脂肪酸，營養(yǎng)價值非常高，長期食用蟹肉能夠起到養(yǎng)經活血、預防疾病的作用[14-18]。但迄今為止，尚未有學者對蟹肉與傳統(tǒng)中式醬相結合制備復合型水產調味醬進行相關的研究。

為了順應和加快海鮮調味品的發(fā)展進程，充分利用水產品資源生產中高級天然海鮮調味品，本研究將蟹肉與傳統(tǒng)中式黃豆醬進行搭配，同時進行工藝優(yōu)化，研制出一款味道鮮美、醬香醇厚、營養(yǎng)豐富的即食風味蟹肉醬，既為蟹肉的開發(fā)利用開辟了新的方向，也為新型天然海鮮調味醬的開發(fā)提供了一定的理論和實踐依據。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

冷凍蟹肉：安徽福恩食品科技有限公司；小米椒、植物油、大蔥、生姜、大蒜、白砂糖、白芝麻、黃豆醬、白酒：購于合肥家樂福超市。

1.2 儀器與設備

C21-KT2115多功能電磁爐、MP-CJ28WWOK302炒鍋 廣東美的生活電器制造有限公司；HH-2A雙孔數顯水浴鍋 江蘇金壇市環(huán)宇科學儀器廠；PHS-3C型精密酸度計 上海虹益儀器儀表有限公司；RZ-5286A旋轉蒸發(fā)儀 鞏義市予華儀器有限責任公司；FA104N電子分析天平 上海民橋精密科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 風味蟹肉醬制作工藝1.3.1.1 試驗工藝流程

1.3.1.2 操作要點

蟹肉的預處理：選擇冷凍蟹肉，流水解凍后除去混在其中的碎蟹殼。在鍋中倒入少許植物油，將解凍后的蟹肉放入鍋中，在220 ℃條件下炒制5 min使蟹肉脫水，然后盛出備用。

其他原料的制備：將新鮮小米椒去蒂并用清水洗凈后，切成0.5 cm左右的辣椒圈，備用；將生姜用清水洗凈后，切成0.5 cm左右的姜片，備用；將蒜瓣剝皮并用清水洗凈后，切成0.5 cm左右的蒜片，備用；將新鮮大蔥用清水洗凈后，切成0.5 cm左右的蔥段，備用。

炒制：將蔥、姜、蒜片置于八成熟的油鍋中炸出香味，待蔥、姜、蒜炸至金黃色后撈出，再放入黃豆醬，文火熬至沸騰，隨后放入預處理好的蟹肉，熬制5 min左右后依次加入小米椒、白砂糖和白芝麻，繼續(xù)熬制3～5 min，在醬出鍋前加入少量白酒并攪拌均勻。制醬的關鍵在于嚴格控制油溫以及醬的熬制時間。并且加入輔料后需及時攪拌以防醬體變焦而影響成品的風味與色澤。

罐裝與滅菌：將經過上述步驟制得的風味蟹肉醬攪拌均勻，趁熱裝入經滅菌處理后的六棱玻璃瓶中，裝填完畢后蓋上瓶蓋(無需蓋得太緊)，并將玻璃瓶置于水浴鍋中加熱，待瓶內醬體溫度超過80 ℃后蓋緊瓶蓋，繼續(xù)放置在90 ℃水浴鍋中進行巴氏滅菌30 min，滅菌結束后快速分段冷卻至室溫，經過上述所有步驟處理后即可得到成品風味蟹肉醬。

1.3.2 風味蟹肉醬感官評定標準

為使風味蟹肉醬得到最好的口感、風味、色澤以及組織狀態(tài)，首先對各因素進行單因素試驗，通過前期預試驗及查閱相關文獻后，選出4個對蟹肉醬品質影響較大的因素：主料比(蟹肉∶黃豆醬)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量，篩選出這4個因素的最適添加量，并以此為基礎進行四因素三水平的響應面優(yōu)化試驗，再對響應面試驗結果進行分析，以得到最優(yōu)的工藝配方。

邀請7名有感官評定經驗的食品專業(yè)研究生組成評定小組，對醬的顏色、組織狀態(tài)、氣味和滋味4個方面進行綜合評價。根據每個方面的重要程度確定分值，取7人評價總分的平均值作為風味蟹肉醬最后的感官評定分值，具體評分標準見表1。

表1 風味蟹肉醬感官評定表

1.3.3 單因素試驗設計

根據預試驗結果，在其他配料不變的條件下，選取因素：主料比(蟹肉∶黃豆醬為1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6)、白砂糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、小米椒添加量(3%、5%、7%、9%、11%)和植物油添加量(20%、30%、40%、50%、60%)，以風味蟹肉醬感官評分為響應值，進行單因素試驗。

1.3.4 響應面試驗設計及數據處理

選取對風味蟹肉醬感官評分影響較大的4個因素作為自變量，根據單因素試驗結果，選取合適的自變量水平，再以感官評分為響應值，采用Box-Benhnken Design法設計試驗，對主料比(蟹肉∶黃豆醬)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量進行優(yōu)化試驗，以主料比(蟹肉∶黃豆醬)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量為自變量，分別用A，B，C，D表示，并以-1，0，1分別代表各自變量的相應水平，按上述工藝流程進行響應面試驗制醬，并邀請評定小組，根據表1進行感官評分，并用軟件Design Expert 8.0.6處理數據，得出最佳工藝配方。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果和分析

2.1.1 主料比(蟹肉∶黃豆醬)添加對風味蟹肉醬感官品質的影響

圖1 主料比對風味蟹肉醬感官品質的影響

由圖1可知，隨著主料比(蟹肉∶黃豆醬)的改變，產品的感官評分先升高后下降。當主料比為1∶3～1∶4時，產品綜合評分較高，風味蟹肉醬品質較好。為了降低產品成本，選擇主料比為1∶4添加最適宜。

2.1.2 白砂糖添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

圖2 白砂糖添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

由圖2可知，隨著白砂糖添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升后降，在白砂糖添加量為6%時，產品的感官評定得分達到最高。白砂糖添加量主要影響蟹肉醬的滋味和組織狀態(tài)，加入適量的白砂糖可以降低蟹肉醬的咸味，同時提高其鮮味，但當白砂糖添加過量時，則會導致制得的風味蟹肉醬甜度太高，過于甜膩。因此，得出白砂糖的最適添加量為6%。

2.1.3 小米椒添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

圖3 小米椒添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

由圖3可知，隨著小米椒添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升后降，在小米椒添加量為7%時，產品的感官評分達到最高，品質相對較好。小米椒添加量主要影響蟹肉醬的滋味和組織狀態(tài)，添加適量的小米椒能夠很好地提升蟹肉醬的鮮味及稀稠度，但當小米椒添加量過多時，則會導致制得的蟹肉醬過于辛辣，不適合食用。因此，確定小米椒的最適添加量為7%。

2.1.4 植物油添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

圖4 植物油添加量對風味蟹肉醬感官品質的影響

由圖4可知，隨著植物油添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升后降，且在植物油添加量為40%時，感官評分最高。植物油的添加量不僅對風味蟹肉醬的風味形成有顯著影響，而且對蟹肉醬的保存存在影響，當植物油太少時，風味蟹肉醬體流動性差，醬狀不明顯，且不利于保存；而當植物油添加太多時，醬體黏稠度不夠，影響口感，整體可接受性下降。因此，選取植物油添加量為40%。

2.2 響應面法優(yōu)化試驗結果與分析

2.2.1 響應面優(yōu)化試驗因素水平表

在單因素試驗結果的基礎上，通過Box-Benhnken響應面試驗設計原理，選取主料比(蟹肉∶黃豆醬)(A)、白砂糖添加量(B)、小米椒添加量(C)和植物油添加量(D)4個因素，以成品風味蟹肉醬品質感官評分為響應值，采取四因素三水平的響應面分析方法對風味蟹肉醬進行工藝優(yōu)化，得到最佳工藝組。

表2 響應面試驗因素水平表

根據表2中的因素水平，利用Design Expert 8.0.6軟件，按照Box-Benhnken Design試驗方案設計試驗，見表3。

表3 響應面試驗設計及結果

續(xù) 表

2.2.2 結果分析

根據表3的試驗結果，利用Design Expert軟件進行回歸擬合，得到二次多項式回歸方程：Y=89.60+0.42A+0.75B-0.083C+0.92D+0.25AB-0.5BC-0.75CD-2.84A2-0.84B2-1.59C2-2.09D2。

該式中A，B，C，D分別為主料比(蟹肉∶黃豆醬)、白砂糖添加量、小米椒添加量和植物油添加量。

該多項式中各項系數的絕對值大小反映了各響應因素對風味蟹肉醬感官品質的影響程度，因此，各因素對風味蟹肉醬感官品質的影響程度大小順序為：植物油添加量(D)>白砂糖添加量(B)>主料比(A)>小米椒添加量(C)。為驗證方程的有效性，對上述回歸方程進行方差分析，結果見表4。

表4 回歸模型方差分析

由表4可知，感官評分的回歸方程模型極顯著(F=6.22，P=0.0008)，表明模型的擬合度較好。失擬項不顯著(P=0.6106>0.05)，表明該方程在被研究的區(qū)域內不失擬，殘差由隨機誤差產生。模型的決定系數R2=0.8616，與校正系數RAdj2=0.7232相近，表明回歸方程與試驗值具有較高擬合性，能很好地對響應面值進行預測，模型可較好解釋響應值的變化。因此，該回歸模型可用于風味蟹肉醬工藝配方的優(yōu)化。方程回歸系數顯著性檢驗結果表明，一次項B，D對風味蟹肉醬感官品質的影響顯著，二次項A2、B2、C2、D2對風味蟹肉醬感官品質的影響極顯著。

2.2.3 響應曲面和等高線圖分析

為研究影響風味蟹肉醬感官品質各因素之間的交互作用，利用Design Expert 8.0.6軟件繪制響應面曲線圖和等高線圖進行分析。等高線為橢圓形表明因素間交互作用顯著，為圓形則表明交互作用不顯著。

在小米椒添加量為7%，植物油添加量為40%的情況下制醬，考察白砂糖添加量(B)和主料比(A)對蟹肉醬品質的交互影響, 見圖5。

圖5 Y=f(A, B)曲面和等高線(C=7%, D=40%)

由圖5可知，等高線為圓形，表明白砂糖添加量與主料比的交互作用不顯著，蟹肉醬的感官評分主要受B因素影響。主料比為1∶4時，隨白砂糖添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升后降。

在白砂糖添加量為6%，植物油添加量為40%的情況下制醬，考察小米椒添加量(C)和主料比(A)對蟹肉醬品質的交互影響，見圖6。

圖6 Y=f(A, C)曲面和等高線(B=6%, D=40%)

由圖6可知，小米椒添加量與主料比的交互作用不顯著，感官評分主要受A因素影響。小米椒添加量為7%時，隨著主料比中黃豆醬比例的增加，蟹肉醬的感官評分先升高后降低。

在小米椒添加量為7%，白砂糖添加量為6%的情況下制醬，考察植物油添加量(D)和主料比(A)對蟹肉醬品質的交互影響，見圖7。

圖7 Y=f(A, D)曲面和等高線(B=6%, C=7%)

由圖7可知，等高線為圓形，表明植物油添加量與主料比的交互作用不顯著，蟹肉醬感官評分主要受D因素影響。主料比為1∶4時，蟹肉醬的感官評分隨著植物油添加量的增加呈先升高后降低的趨勢。

在主料比為1∶4，植物油添加量為40%的情況下制醬，考察白砂糖添加量(B)和小米椒添加量(C)對蟹肉醬品質的交互影響，見圖8。

圖8 Y=f(B, C)曲面和等高線(A=1∶4, D=40%)

由圖8可知，等高線為圓形，表明白砂糖添加量與小米椒添加量之間的交互作用不顯著，蟹肉醬感官評分主要受B因素影響。小米椒添加量為7%時，隨著白砂糖添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升高后降低。

在小米椒添加量為7%，主料比為1∶4的情況下制醬，考察植物油添加量(D)和白砂糖添加量(B)對蟹肉醬品質的交互影響，見圖9。

圖9 Y=f(B, D)曲面和等高線(A=1∶4, C=7%)

由圖9可知，等高線為圓形，表明植物油添加量與白砂糖添加量間的交互作用不顯著，蟹肉醬感官評分主要受D因素影響。白砂糖添加量為6%時，蟹肉醬的感官評分隨著植物油添加量的增加先升高后降低。

白砂糖添加量為6%，主料比為1∶4的情況下制醬，考察植物油添加量(D)和小米椒添加量(C)對蟹肉醬品質的交互影響，見圖10。

圖10 Y=f(C, D)曲面和等高線(A=1∶4, B=6%)

由圖10可知，等高線為圓形，表明植物油添加量與小米椒添加量間的交互作用不顯著，蟹肉醬的感官評分主要受D因素影響。小米椒添加量為7%時，隨著植物油添加量的增加，蟹肉醬的感官評分先升高后降低。

2.2.4 驗證試驗

通過回歸模型的預測，得到風味蟹肉醬的最佳配方為：主料比(A)為1∶4.38、白砂糖添加量(B)為6.31%、小米椒添加量(C)為6.86%、植物油添加量(D)為41.41%，模型預測值為88.60。為驗證模型的可靠性，在上述最優(yōu)條件下進行驗證試驗。

表5 驗證試驗

由表5可知，實際感官評分平均值為86.93，與模型預測值88.60接近，相對誤差僅為1.88%，表明上述響應面法得出的風味蟹肉醬最佳配方準確可靠，具有實用價值。

3 產品質量檢驗

表6 風味蟹肉醬產品質量分析

由表6可知，產品具有風味醬特有的色澤、香氣、滋味和形態(tài)，且理化及微生物指標均達到相關標準的要求。

4 結論

本文以蟹肉和黃豆醬為主要原料，通過單因素試驗和響應面優(yōu)化試驗，對風味蟹肉醬的制作工藝配方進行了優(yōu)化，開發(fā)了一款營養(yǎng)、美味的即食風味蟹肉醬。結果表明，植物油的添加量是影響風味蟹肉醬感官品質的最關鍵因素，各因素對蟹肉醬感官品質的影響順序為：植物油添加量(D)>白砂糖添加量(B)>主料比(A)>小米椒添加量(C)。風味蟹肉醬的最佳配方為：主料比(A)為1∶4.38、白砂糖添加量(B)為6.31%、小米椒添加量(C)為6.86%、植物油添加量(D)為41.41%。此條件下，風味蟹肉醬的預期感官總分為88.60，實際得分為86.93，制作出的風味蟹肉醬醬香濃厚，既有小米椒的爽辣，又有蟹肉的鮮美。