響應(yīng)面法優(yōu)化鮮辣香菇醬加工工藝

劉馥源，黃占旺，覃財(cái)華，林立，沈勇根，盧劍青，程宏楨，李曉明

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院 江西省發(fā)展與改革委員會(huì)農(nóng)產(chǎn)品加工與安全控制工程實(shí)驗(yàn)室，南昌 330045)

香菇[Lentinusedodes(Berk.)Sing]，子實(shí)體單生、叢生或群生，又名香蕈、香菌、冬菇等，分類學(xué)上屬于傘菌屬，菌蓋直徑約為5～10 cm，呈扁平狀，表面為淺褐色、深褐色或深肉桂色，菌肉為白色，細(xì)密厚實(shí)，具有芳香氣味。干香菇可食部分達(dá)70%以上，碳水化合物占比約50%、蛋白質(zhì)20%、粗纖維10%，其味道鮮美，蘊(yùn)含的主要化學(xué)成分有香菇多糖、香菇嘌呤、蛋白質(zhì)及氨基酸類、酶類物質(zhì)、核酸、多種微量礦物質(zhì)元素和維生素等[1]，被譽(yù)為“菇中皇后”[2]，是一種重要的食藥兼用菌物，在抗腫瘤、抗病毒、降血壓、降血脂、抗炎及抗氧化等方面都具有一定的活性[3],在預(yù)防心血管疾病、糖尿病，治療高血壓，促進(jìn)血循環(huán)等諸多方面起著重要的作用[4]。使得近幾年對(duì)香菇的研究得到越來越多的關(guān)注，是國內(nèi)重點(diǎn)研究的抗癌植物之一[5-7]。

我國是香菇栽培生產(chǎn)的第一大國，主要分布于福建、河南、河北、湖北、浙江、山東、湖南、江西等省份[8]。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和營養(yǎng)學(xué)的不斷發(fā)展，香菇中的麥角甾醇、多糖、脂肪酸等被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)。近年來，日本以香菇為原料制成的各種保健食品相繼上市，我國關(guān)于香菇醬、香菇飲料、香菇精等多樣化的香菇制品也都在研究之中[9-10]。香菇在我國產(chǎn)量巨大，大部分香菇以鮮食和簡單干制方式銷售為主，深加工產(chǎn)品較少，香菇醬是香菇制品中比較常見的一種調(diào)味品，無時(shí)無刻不伴隨著人們的日常生活，隨著人們對(duì)食品風(fēng)味的要求提高，消費(fèi)者對(duì)舌尖刺激感的依賴程度也越來越強(qiáng)，當(dāng)前鮮辣風(fēng)味已經(jīng)成為食品市場(chǎng)上主要的流行趨勢(shì)[11]。

本文以干香菇、黃豆醬為主要原料，以辣椒、陳皮、花椒、食用油、芝麻、五香、食鹽、味精等為輔料，在傳統(tǒng)麻辣香菇醬的基礎(chǔ)上，添加陳皮粉改善其風(fēng)味，制成風(fēng)味獨(dú)特、鮮辣可口、營養(yǎng)豐富的香菇醬產(chǎn)品，為多樣化的香菇醬工業(yè)生產(chǎn)提供了參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

干香菇、海天黃豆醬、菜籽油(魯花)、辣椒粉、陳皮粉、花椒粉、五香粉、生姜粉、白芝麻、食用鹽、味精：均為市售。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

C21-SDHCB9E88型電磁爐 浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司；ME3002T/02型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；DZ400/2D型真空包裝機(jī) 浙江葆春包裝機(jī)械有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

原料選擇→清洗→復(fù)水→脫水→切丁→油炸→炒料→炒醬→裝罐排氣→密封→殺菌→成品。

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原料處理

挑選無霉變、無蟲害、大小均勻的干香菇，去除雜質(zhì)，仔細(xì)清洗干凈至表面無泥沙和污物。

1.2.2.2 復(fù)水

將洗凈的香菇放于40 ℃溫水中浸泡90 min[12]。

1.2.2.3 脫水、切丁

將浸泡好的香菇裝在紗布網(wǎng)袋中，擠出多余的水分，然后切成大小均勻的香菇丁備用[13]。

1.2.2.4 油炸

向燒好的鍋中加入40 g菜籽油，待油溫升高時(shí)，將切好的香菇丁倒入油鍋中油炸3 min，盛出備用。在油炸過程中要不停翻炒香菇丁，防止粘鍋和炸焦，同時(shí)使之受熱均勻[14]。

1.2.2.5 炒料、炒醬

向鍋中倒入剩余的菜籽油，待油溫升高至所需溫度時(shí)，加入芝麻，當(dāng)芝麻炸至微黃時(shí)，加入辣椒粉，花椒粉、生姜粉翻炒，炒出香味和紅油后，倒入之前炒好的香菇丁，翻炒均勻后加入黃豆醬和剩余輔料，繼續(xù)翻炒。當(dāng)炒醬時(shí)間達(dá)到試驗(yàn)控制時(shí)間，停止炒醬，盛出。

1.2.2.6 裝罐排氣

將炒好的香菇醬趁熱依次裝入150 mL的玻璃瓶或者復(fù)合蒸煮袋中。如果采用的是玻璃瓶盛裝則需要在90 ℃的恒溫水浴鍋中水浴加熱排氣，排氣時(shí)間約為6 min，待中心溫度達(dá)到85 ℃后迅速擰緊瓶蓋密封；如果采用的是復(fù)合蒸煮袋盛裝則采用真空包裝機(jī)進(jìn)行抽真空并熱封。

1.2.2.7 殺菌

將密封好的香菇醬進(jìn)行輻照殺菌處理。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

選擇主要影響香菇醬風(fēng)味的5個(gè)因素：電磁爐功率(300，600，1200，1400，1600 W)、炒醬時(shí)間(1，2，3，4，5 min)、黃豆醬添加量(20，40，60，80，100 g)、辣椒添加量(2，4，6，8，10 g)、陳皮添加量(1，2，3，4，5 g)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察各因素對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響。

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，觀察試驗(yàn)中5個(gè)因素對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響，選取影響較大的3個(gè)因素炒醬時(shí)間(A)、黃豆醬添加量(B)、辣椒添加量(C)作為研究因素，以風(fēng)味香菇醬的感官評(píng)分Y為響應(yīng)值，共設(shè)計(jì)17組試驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)[15-16]，因素水平及編碼設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)因素水平及編碼表Table 1 The factors and levels of response surface optimization test

1.2.5 產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)方法

1.2.5.1 香菇醬的感官評(píng)定方法

選取幾位有一定感官評(píng)定基礎(chǔ)的食品學(xué)院的同學(xué)組成感官評(píng)定小組，從色澤、氣味、口感、形態(tài)4個(gè)方面對(duì)香菇醬的整體風(fēng)味進(jìn)行感官評(píng)定打分[17-18]。參照NY/T 1070-2006《辣椒醬》感官標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合香菇醬特征特性制作評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，滿分為10分，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 鮮辣香菇醬的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory evaluation of fresh and spicy mushroom sauce

續(xù) 表

1.2.5.2 香菇醬理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢驗(yàn)方法

水分含量的測(cè)定：按照GB 5009.3-2016中的直接干燥法測(cè)定；食鹽含量的測(cè)定：按照GB 5009.42-2016中規(guī)定的方法測(cè)定；酸價(jià)的測(cè)定：按照GB 5009.229-2016中冷溶劑指示劑滴定法測(cè)定；過氧化值的測(cè)定：按照GB/T 5009.227-2016 中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定；微生物指標(biāo)的測(cè)定：參照參考文獻(xiàn)[19-22]。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

采用Origin 9.1軟件繪制折線圖和Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 電磁爐功率對(duì)香菇醬風(fēng)味影響的結(jié)果

通過設(shè)置不同水平的電磁爐功率對(duì)炒醬過程進(jìn)行控制，分別為300，600，1200，1400，1600 W，以100 g預(yù)處理后的香菇粒作為參照，其他原料添加量分別為黃豆醬60 g、菜籽油60 g、辣椒6 g、陳皮粉3 g、花椒3 g、白砂糖4 g、食用鹽1 g、味精0.5 g、五香粉1 g、生姜粉2 g、芝麻5 g，炒醬時(shí)間為3 min，觀察不同電磁爐功率下香菇醬的色澤、形態(tài)、滋味、氣味來評(píng)判香菇醬風(fēng)味的差異，感官評(píng)定結(jié)果見圖1。

圖1 電磁爐功率對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響Fig.1 The effect of electromagnetic oven power on the flavor of mushroom sauce

由圖1可知，醬體顏色隨著功率所對(duì)應(yīng)的溫度的升高而加深，醬體的風(fēng)味也隨之變化。當(dāng)功率為600 W時(shí)，香菇醬暗淡，無光澤，沒有油潤感，香氣也不是很濃郁，香味物質(zhì)沒有經(jīng)過高溫?zé)o法散發(fā)出來；當(dāng)功率過高時(shí)，由于高溫作用，使醬體的焦糊味變重，色澤偏黑，口感不佳；當(dāng)功率為1200 W時(shí)，香菇醬風(fēng)味較好，色澤紅亮，醬體油潤，香氣較為濃郁。因此，本試驗(yàn)得出較佳功率為1200 W。

2.1.2 炒醬時(shí)間對(duì)香菇醬風(fēng)味影響的結(jié)果

通過設(shè)置不同水平的炒醬時(shí)間對(duì)炒醬過程進(jìn)行控制，分別為1，2，3，4，5 min，觀察不同炒醬時(shí)間下香菇醬的色澤、形態(tài)、滋味、氣味來評(píng)判香菇醬風(fēng)味的差異，感官評(píng)定結(jié)果見圖2。

圖2 炒醬時(shí)間對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響Fig.2 The effect of sauce frying time on the flavor of mushroom sauce

由圖2可知，隨著炒醬時(shí)間的增加，香菇醬的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)，醬體顏色隨著炒醬時(shí)間的增加而加深，醬體香氣也隨之變化。當(dāng)炒醬時(shí)間為1 min時(shí)，醬香味不夠濃郁；當(dāng)炒醬時(shí)間為5 min時(shí)，醬體色澤暗淡發(fā)黑，焦糊味濃重；當(dāng)炒醬時(shí)間為3 min時(shí)，整體風(fēng)味較好，色澤紅亮，醬體油潤，香氣濃郁。因此，本試驗(yàn)得出較佳炒醬時(shí)間為3 min。

2.1.3 黃豆醬添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味影響的結(jié)果

通過設(shè)置不同水平的黃豆醬添加量對(duì)香菇醬進(jìn)行處理，分別為20，40，60，80，100 g，觀察不同添加量下香菇醬的色澤、形態(tài)、滋味、氣味來評(píng)判香菇醬風(fēng)味的差異，感官評(píng)定結(jié)果見圖3。

圖3 黃豆醬添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響Fig.3 The effect of the additive amount of soybean sauce on the flavor of mushroom sauce

由圖3可知，黃豆醬添加量對(duì)香菇醬的氣味、口感、形態(tài)影響較大，醬體的粘稠度和顏色隨著黃豆醬添加量的增加而增加。當(dāng)黃豆醬添加量為40 g時(shí)，香菇醬顆粒感十分明顯，香菇味較為濃郁，但沒有醬的形態(tài)；當(dāng)黃豆醬添加量為80 g時(shí)，醬味過重，掩蓋了香菇獨(dú)有的風(fēng)味，整體氣味不協(xié)調(diào)；當(dāng)黃豆醬添加量為60 g時(shí)，香菇醬整體稀稠度適宜，香菇味和醬味基本調(diào)和，香氣較為濃郁，菇粒咀嚼性較好。因此，本試驗(yàn)得出較佳黃豆醬添加量為60 g。

2.1.4 辣椒添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味影響的結(jié)果

通過設(shè)置不同水平的辣椒添加量對(duì)香菇醬進(jìn)行處理，分別為2，4，6，8，10 g，觀察不同添加量下香菇醬的色澤、形態(tài)、滋味、氣味來評(píng)判香菇醬風(fēng)味的差異，感官評(píng)定結(jié)果見圖4。

圖4 辣椒添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響Fig.4 The effect of the additive amount of chili on the flavor of mushroom sauce

由圖4可知，辣椒添加量對(duì)香菇醬的口感影響較大，香菇醬的辣度隨著辣椒添加量的增加而增加。當(dāng)辣椒添加量為2 g時(shí)，香菇醬辣味不足，口感較差；當(dāng)辣椒添加量為10 g時(shí)，辣味太重；當(dāng)辣椒添加量為6 g時(shí)，香菇醬辣味適中，符合大部分人的口感，市場(chǎng)接受度較高。因此，本試驗(yàn)得出較佳辣椒添加量為6 g。

2.1.5 陳皮添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味影響的結(jié)果

通過設(shè)置不同水平的陳皮添加量對(duì)香菇醬進(jìn)行處理，分別為1，2，3，4，5 g，觀察不同添加量下香菇醬的色澤、形態(tài)、滋味、氣味來評(píng)判香菇醬風(fēng)味的差異，感官評(píng)定結(jié)果見圖5。

圖5 陳皮添加量對(duì)香菇醬風(fēng)味的影響Fig.5 The effect of the additive amount of tangerine peel on the flavor of mushroom sauce

由圖5可知，陳皮粉添加量對(duì)香菇醬的口感、氣味影響較大。因陳皮粉具有特殊的果香味和酸苦味，當(dāng)添加量過多時(shí)，口感較為苦澀，太過搶味；當(dāng)添加量太低時(shí)，又起不到改善香菇醬風(fēng)味的作用；當(dāng)添加量為3 g時(shí)，風(fēng)味最佳，口感略顯酸辣，果香味和菇味醬味基本調(diào)和。因此，本試驗(yàn)得出較佳陳皮粉添加量為3 g。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

綜合考慮單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取了對(duì)香菇醬風(fēng)味影響較大的3個(gè)因素，即A(炒醬時(shí)間)，B(黃豆醬添加量)，C(辣椒添加量)，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，進(jìn)行17組響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The response surface optimization test and test results

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型的建立與分析

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件，以A(炒醬時(shí)間)，B(黃豆醬添加量)，C(辣椒添加量)為因素，香菇醬風(fēng)味感官評(píng)分Y為響應(yīng)值，得到17組試驗(yàn)條件與響應(yīng)值之間的二次多項(xiàng)回歸方程：

Y(%)=9.43-0.34A-0.54B-0.17C-0.18AB+0.12AC-0.31BC-1.33A2-1.61B2-0.83C2。

對(duì)回歸模型的方差分析見表4。

表4 回歸模型的方差分析Table 4 The variance analysis of regression model

續(xù) 表

由表4可知，該模型F值為342.50，P值<0.0001，表明該模型差異極顯著；失擬項(xiàng)P值0.2499>0.05，不顯著，表明回歸模型可以接受；模型決定系數(shù)R2=0.9977，校正系數(shù)RAdj2=0.9948，說明香菇醬感官評(píng)價(jià)分與該模型擬合程度較高，能夠較好地反映各因素與響應(yīng)值的關(guān)系。模型中A、B、C、A2、B2、C2、AB、BC對(duì)感官評(píng)價(jià)分影響極顯著；AC對(duì)感官評(píng)價(jià)分影響顯著。根據(jù)F值和P值，各因素對(duì)香菇醬感官評(píng)價(jià)分影響的主次順序?yàn)辄S豆醬添加量>炒醬時(shí)間>辣椒添加量。以上回歸方程較好地?cái)M合了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)誤差小，可以用于香菇醬加工工藝優(yōu)化的理論預(yù)測(cè)。

2.2.3 響應(yīng)面各因素交互作用分析

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件，分析響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，響應(yīng)曲面見圖6。

圖6 各因素兩兩交互作用對(duì)香菇醬感官評(píng)價(jià)分影響的響應(yīng)面圖Fig.6 The response surface diagrams of the influence of interaction of each factor on the sensory score of mushroom sauce

響應(yīng)曲面圖是對(duì)各因素影響香菇醬品質(zhì)最直觀的展示，曲面越陡峭，說明因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大；曲面越平緩，說明因素對(duì)響應(yīng)值的影響越小。由圖6可知a，b，c曲面較陡，說明黃豆醬添加量、炒醬時(shí)間、辣椒添加量之間兩兩交互作用對(duì)香菇醬整體的感官評(píng)分影響較大，與方差分析的結(jié)果相一致。

2.2.4 最佳工藝驗(yàn)證試驗(yàn)

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件，分析響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，將最佳的香菇醬工藝參數(shù)控制為炒醬時(shí)間3.6 min，黃豆醬添加量56 g，辣椒添加量6 g，脫水后的香菇100 g、菜籽油60 g、花椒粉3 g、白砂糖4 g、食用鹽1 g、味精0.5 g、五香粉1 g、生姜粉2 g、芝麻5 g和陳皮粉3 g，電磁爐功率為1200 W，在此優(yōu)化條件下香菇醬感官評(píng)分的理論值為8.73分，為了進(jìn)一步驗(yàn)證響應(yīng)面分析法的可靠性，采用上述最優(yōu)條件進(jìn)行鮮辣香菇醬的加工，實(shí)際測(cè)得感官評(píng)分為8.8分，因此采用響應(yīng)面分析優(yōu)化得到的香菇醬加工工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，可用于實(shí)際操作。

2.3 產(chǎn)品指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果及分析

通過在標(biāo)準(zhǔn)下載網(wǎng)進(jìn)行檢索，未見有香菇醬的國家標(biāo)準(zhǔn)，但可以查詢到《香菇肉醬罐頭》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB/T 4630-2014)和香菇醬的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/LXS 0001S-2016《靈寶市欣科食品有限公司 調(diào)味料(香菇醬)》[22-24]，通過對(duì)照并參考行標(biāo)和企標(biāo)，對(duì)制得的香菇醬進(jìn)行了感官檢驗(yàn)、理化檢驗(yàn)和微生物指標(biāo)檢驗(yàn)，結(jié)果見表5～表7。

表5 感官指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 The test results of sensory indexes

續(xù) 表

表6 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 6 The test results of physicochemical indexes

表7 微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 7 The test results of microbial indexes

由表5可知，色澤、氣味、口感、形態(tài)的感官指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果基本符合對(duì)應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，表明該香菇醬的感官品質(zhì)較好。

通過表6，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，食鹽測(cè)定值3.05<6.0，符合要求。參照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水分測(cè)定值25.6<45,食鹽測(cè)定值為3.05<8.0, 酸價(jià)測(cè)定值3.8<5.0，過氧化值測(cè)定值0.12<0.25，也滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，表明該產(chǎn)品的這4項(xiàng)理化指標(biāo)均是合格的。同時(shí)通過微生物檢測(cè)(參考表7微生物檢測(cè)指標(biāo))表示該香菇醬的菌落總數(shù)和大腸菌群也符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)在傳統(tǒng)麻辣香菇醬制作工藝研究的基礎(chǔ)之上，通過添加適量陳皮粉改善其風(fēng)味，制作成風(fēng)味獨(dú)特的香菇醬產(chǎn)品。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上選取了對(duì)香菇醬風(fēng)味影響較大的3個(gè)因素炒醬時(shí)間、黃豆醬添加量、辣椒粉添加量進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。結(jié)果表明，香菇醬的最佳工藝參數(shù)為：黃豆醬添加量56 g，辣椒粉6 g，炒醬時(shí)間為3.6 min，在此工藝下感官評(píng)分為8.8分，制成的鮮辣香菇醬色澤紅艷潤澤，香氣濃郁。同時(shí)，該產(chǎn)品的衛(wèi)生指標(biāo)和理化指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用響應(yīng)面試驗(yàn)得到的此加工工藝參數(shù)具有科學(xué)性和穩(wěn)定性，在擴(kuò)充鮮辣醬種類的同時(shí)，也拓寬了香菇的深加工利用途徑。