響應(yīng)面法優(yōu)化風(fēng)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(xué) 食品與生物工程學(xué)院，安徽省農(nóng)產(chǎn)品精深加工重點實驗室，農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

中式調(diào)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?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚恼{(diào)味品[1]。中國豆醬年產(chǎn)量超過500萬噸，占世界總產(chǎn)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(diào)味醬種類和風(fēng)味的要求也越來越高，傳統(tǒng)的中式醬由于其種類和風(fēng)味有限而在市場競爭中處于劣勢。

近幾年，很多學(xué)者通過在傳統(tǒng)中式醬的基礎(chǔ)上添加各種其他材料來豐富醬的種類和風(fēng)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(jìn)行響應(yīng)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(shù)，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(fù)合型調(diào)味醬的研制，較好地推動了我國調(diào)味品行業(yè)的發(fā)展。從調(diào)味品的總體發(fā)展趨勢上看, 水產(chǎn)品資源已經(jīng)開始作為原料被利用于生產(chǎn)中高端的海鮮調(diào)味品[7,8]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，天然海鮮調(diào)味品的發(fā)展正向著深加工時代轉(zhuǎn)變，因而研制新型天然海鮮調(diào)味品成為當(dāng)今水產(chǎn)品開發(fā)的熱點，這不僅為水產(chǎn)品的高效應(yīng)用提供了新途徑，同時也提高了水產(chǎn)品的市場價值[9-13]。蟹肉作為一種常見的水產(chǎn)品，不僅蛋白質(zhì)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(jīng)活血、預(yù)防疾病的作用[14-18]。但迄今為止，尚未有學(xué)者對蟹肉與傳統(tǒng)中式醬相結(jié)合制備復(fù)合型水產(chǎn)調(diào)味醬進(jìn)行相關(guān)的研究。

為了順應(yīng)和加快海鮮調(diào)味品的發(fā)展進(jìn)程，充分利用水產(chǎn)品資源生產(chǎn)中高級天然海鮮調(diào)味品，本研究將蟹肉與傳統(tǒng)中式黃豆醬進(jìn)行搭配，同時進(jìn)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(fēng)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(diào)味醬的開發(fā)提供了一定的理論和實踐依據(jù)。

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(shè)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(shù)顯水浴鍋 江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)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(zhuǎn)蒸發(fā)儀 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；FA104N電子分析天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 風(fēng)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(yù)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(yù)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(guān)鍵在于嚴(yán)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(fēng)味與色澤。

罐裝與滅菌：將經(jīng)過上述步驟制得的風(fēng)味蟹肉醬攪拌均勻，趁熱裝入經(jīng)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(nèi)醬體溫度超過80 ℃后蓋緊瓶蓋，繼續(xù)放置在90 ℃水浴鍋中進(jìn)行巴氏滅菌30 min，滅菌結(jié)束后快速分段冷卻至室溫，經(jīng)過上述所有步驟處理后即可得到成品風(fēng)味蟹肉醬。

1.3.2 風(fēng)味蟹肉醬感官評定標(biāo)準(zhǔn)

為使風(fēng)味蟹肉醬得到最好的口感、風(fēng)味、色澤以及組織狀態(tài)，首先對各因素進(jìn)行單因素試驗，通過前期預(yù)試驗及查閱相關(guān)文獻(xiàn)后，選出4個對蟹肉醬品質(zhì)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(chǔ)進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗，再對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行分析，以得到最優(yōu)的工藝配方。

邀請7名有感官評定經(jīng)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(jìn)行綜合評價。根據(jù)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(fēng)味蟹肉醬最后的感官評定分值，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 風(fēng)味蟹肉醬感官評定表

1.3.3 單因素試驗設(shè)計

根據(jù)預(yù)試驗結(jié)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(fēng)味蟹肉醬感官評分為響應(yīng)值，進(jìn)行單因素試驗。

1.3.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及數(shù)據(jù)處理

選取對風(fēng)味蟹肉醬感官評分影響較大的4個因素作為自變量，根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取合適的自變量水平，再以感官評分為響應(yīng)值，采用Box-Benhnken Design法設(shè)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(jìn)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(yīng)水平，按上述工藝流程進(jìn)行響應(yīng)面試驗制醬，并邀請評定小組，根據(jù)表1進(jìn)行感官評分，并用軟件Design Expert 8.0.6處理數(shù)據(jù)，得出最佳工藝配方。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果和分析

2.1.1 主料比(蟹肉∶黃豆醬)添加對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響

圖1 主料比對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著主料比(蟹肉∶黃豆醬)的改變，產(chǎn)品的感官評分先升高后下降。當(dāng)主料比為1∶3～1∶4時，產(chǎn)品綜合評分較高，風(fēng)味蟹肉醬品質(zhì)較好。為了降低產(chǎn)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(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響

圖2 白砂糖添加量對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)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(chǎn)品的感官評定得分達(dá)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(dāng)白砂糖添加過量時，則會導(dǎo)致制得的風(fēng)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(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響

圖3 小米椒添加量對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)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(chǎn)品的感官評分達(dá)到最高，品質(zhì)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(dāng)小米椒添加量過多時，則會導(dǎo)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(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響

圖4 植物油添加量對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)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(fēng)味蟹肉醬的風(fēng)味形成有顯著影響，而且對蟹肉醬的保存存在影響，當(dāng)植物油太少時，風(fēng)味蟹肉醬體流動性差，醬狀不明顯，且不利于保存；而當(dāng)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(yīng)面法優(yōu)化試驗結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗因素水平表

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過Box-Benhnken響應(yīng)面試驗設(shè)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(fēng)味蟹肉醬品質(zhì)感官評分為響應(yīng)值，采取四因素三水平的響應(yīng)面分析方法對風(fēng)味蟹肉醬進(jìn)行工藝優(yōu)化，得到最佳工藝組。

表2 響應(yīng)面試驗因素水平表

根據(jù)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(shè)計試驗，見表3。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

續(xù) 表

2.2.2 結(jié)果分析

根據(jù)表3的試驗結(jié)果，利用Design Expert軟件進(jìn)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(shù)的絕對值大小反映了各響應(yīng)因素對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響程度，因此，各因素對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)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(jìn)行方差分析，結(jié)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(nèi)不失擬，殘差由隨機誤差產(chǎn)生。模型的決定系數(shù)R2=0.8616，與校正系數(shù)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(yīng)面值進(jìn)行預(yù)測，模型可較好解釋響應(yīng)值的變化。因此，該回歸模型可用于風(fēng)味蟹肉醬工藝配方的優(yōu)化。方程回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果表明，一次項B，D對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響顯著，二次項A2、B2、C2、D2對風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的影響極顯著。

2.2.3 響應(yīng)曲面和等高線圖分析

為研究影響風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)各因素之間的交互作用，利用Design Expert 8.0.6軟件繪制響應(yīng)面曲線圖和等高線圖進(jìn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yù)測，得到風(fēng)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(yù)測值為88.60。為驗證模型的可靠性，在上述最優(yōu)條件下進(jìn)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(yù)測值88.60接近，相對誤差僅為1.88%，表明上述響應(yīng)面法得出的風(fēng)味蟹肉醬最佳配方準(zhǔn)確可靠，具有實用價值。

3 產(chǎn)品質(zhì)量檢驗

表6 風(fēng)味蟹肉醬產(chǎn)品質(zhì)量分析

由表6可知，產(chǎn)品具有風(fēng)味醬特有的色澤、香氣、滋味和形態(tài)，且理化及微生物指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)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(yīng)面優(yōu)化試驗，對風(fēng)味蟹肉醬的制作工藝配方進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)了一款營養(yǎng)、美味的即食風(fēng)味蟹肉醬。結(jié)果表明，植物油的添加量是影響風(fēng)味蟹肉醬感官品質(zhì)的最關(guān)鍵因素，各因素對蟹肉醬感官品質(zhì)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(fēng)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(fēng)味蟹肉醬的預(yù)期感官總分為88.60，實際得分為86.93，制作出的風(fēng)味蟹肉醬醬香濃厚，既有小米椒的爽辣，又有蟹肉的鮮美。