響應(yīng)面法優(yōu)化黑蒜銀條醬制備工藝

賈慶超，梁艷美，盧燦，張宇恒

(1.鄭州科技學(xué)院 食品科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450064；2.安陽(yáng)工學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000)

黑蒜不僅具有普通大蒜所有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且其含有的微量元素及維生素都比普通大蒜豐富，各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更容易被吸收利用，自由基清除能力明顯增強(qiáng)，具有更強(qiáng)的抗氧化和抗酸化功效[1-2]，黑蒜中的微量元素尤其以硒、鍺這兩種抗癌元素更豐富，可延緩衰老,預(yù)防癌癥和心腦血管疾病，在降血糖、降血壓、降血脂等方面具有特殊的生理功效，可增強(qiáng)人體的免疫力，是一款優(yōu)良的保健食品[3-4]。銀條學(xué)名銀苗，有獨(dú)特的文化價(jià)值，被譽(yù)為“國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品”，河南洛陽(yáng)偃師市是其主產(chǎn)地，是當(dāng)?shù)厝瞬妥郎系募页２?，口感似蓮菜，清脆爽口，風(fēng)味獨(dú)特，富含多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等，同樣具有保健和醫(yī)療作用，其含有的水蘇糖不僅可以消除肺炎等炎癥，而且在治療腫瘤和提高免疫力等方面有舉足輕重的地位[5]，被賦予“超強(qiáng)雙歧因子”的美譽(yù)[6]，也可作糖尿病病人食品的替代品，是一款良好的保健食品[7]。本研究以黑蒜和銀條為主要原料研制營(yíng)養(yǎng)豐富、美味可口、保健功能的黑蒜銀條醬，為黑蒜銀條醬的工業(yè)化發(fā)展提供了數(shù)據(jù)參考，同時(shí)宣揚(yáng)了銀條特產(chǎn)的文化價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

銀條、八角、花椒、小茴香、蔥、姜、蒜、糖、鹽：洛陽(yáng)市偃師市中成百貨超市；黑蒜：山東鑫良食品獨(dú)頭富硒黑蒜；魯花低芥酸菜籽油：中糧集團(tuán)有限公司；賽多利斯BSA2202S型電子天平；博科BKQ-Z50I型高壓蒸汽滅菌鍋；九陽(yáng)手動(dòng)破碎機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)方法

設(shè)定銀條原料的添加量為60 g，菜籽油的用量為10 g，將影響醬品質(zhì)的香辛料八角、花椒、小茴香和調(diào)味料糖、鹽、蔥姜(參考火鍋底料配方[8]，二者之比為1∶1)及黑蒜做單因素試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，將八角、花椒、小茴香、蔥姜進(jìn)行正交試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將此配方作為一個(gè)單因素，對(duì)糖、鹽、黑蒜的添加量進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，最終得出最佳工藝配方。

1.2.2 工藝流程

燒油至八成熱(熱油冒煙)→加入香辛料→加入蔥、姜→加入黑蒜、銀條→轉(zhuǎn)小火→加入糖、鹽→攪拌均勻后加入適量涼白開(kāi)→小火收汁，冷卻→裝罐→發(fā)酵→成品。

1.2.3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

請(qǐng)10名徑行感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)的人員對(duì)制備的黑蒜銀條醬進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)分取平均值。以GB/T 24399-2009《黃豆醬》為參考[9]，并根據(jù)黑蒜銀條醬的實(shí)際情況，制定感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

表1 黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation criteria of black garlic and Rorippa globosa sauce

1.2.4 理化指標(biāo)和微生物的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.3-2016中的直接干燥法測(cè)定成品的水分含量；根據(jù)GB/T 12456-2008中的電位滴定法測(cè)定成品的總酸含量；根據(jù)GB 5009.33-2016中的分光光度法測(cè)定成品的亞硝酸鹽含量；根據(jù)GB 4789.2-2016中菌落總數(shù)的測(cè)定方法測(cè)定成品中的菌落總數(shù)；根據(jù)GB 4789.3-2016中大腸菌群數(shù)的測(cè)定方法——乳糖膽鹽發(fā)酵法測(cè)定成品的大腸菌群。

2 結(jié)果與討論

2.1 香辛料單因素試驗(yàn)

香辛料大多有一定的藥理作用，對(duì)人體有一定的保健功能[10]。設(shè)定銀條60 g、黑蒜40 g、糖5 g、鹽3 g、蔥姜均為8 g，進(jìn)行下列單因素試驗(yàn)。

花椒、小茴香使用量各1 g，八角使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 八角對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.1 Effect of star anise on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖1可知八角添加量為1 g時(shí)感官評(píng)價(jià)最好，且有明顯峰值，說(shuō)明八角這一因素的影響比較大，主要是由于八角味道偏甜，風(fēng)味比較突出[11]。

小茴香1 g、八角1 g，花椒使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 花椒對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.2 Effect of Chinese prickly ash on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖2可知，花椒添加量為0.5 g時(shí)感官評(píng)分最高，而后呈下降趨勢(shì)，添加量越高，評(píng)分越低，因此，花椒添加量選取0.5 g?；ń吩诔洚?dāng)調(diào)味品的角色時(shí)，功能偏于除臭和增香[12]，這是沒(méi)有八角添加量多的原因之一。

八角1 g、花椒0.5 g，小茴香使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 小茴香對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.3 Effect of cumin on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖3可知，小茴香的最佳使用量為1 g，小茴香的曲線同八角的曲線走勢(shì)相似，都有較明顯的峰值。但是小茴香的總體感官評(píng)分沒(méi)有八角高，說(shuō)明小茴香在影響黑蒜銀條醬風(fēng)味時(shí)，調(diào)味作用沒(méi)有八角明顯。

2.2 調(diào)味料及黑蒜添加量單因素試驗(yàn)

以下單因素試驗(yàn)均加入銀條60 g，八角、小茴香各為1 g，花椒0.5 g。

糖5 g、鹽3 g、黑蒜40 g，蔥姜使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為4，8，12，16，24 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 蔥姜對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.4 Effect of onion and ginger on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖4可知，蔥姜為16 g時(shí)的感官評(píng)價(jià)最高，這是由于在此使用量下蔥姜提香去味的能力比較強(qiáng)，消除不良?xì)馕逗推胶飧髁现g味道的能力也比較好。因此，當(dāng)蔥姜為16 g時(shí)為最佳使用量。

蔥姜16 g、食鹽3 g、黑蒜40 g，白砂糖使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為5，10，15，20，25 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，白砂糖在5 g和10 g時(shí)的感官評(píng)價(jià)相差不大，但是在10 g時(shí)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高，口味比較甜，適合大多數(shù)人的要求。高于10 g評(píng)分下降，在15 g時(shí)甜度過(guò)高，不太符合多數(shù)人的口味。因此，白砂糖的最佳使用量為10 g。

圖5 白砂糖對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.5 Effect of sugar on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

蔥姜16 g、白砂糖10 g、黑蒜40 g，食鹽使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為3，6，9，12，15 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 食用鹽對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.6 Effect of edible salt on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖6可知，食用鹽對(duì)黑蒜銀條醬的口味影響極大，曲線走勢(shì)幾乎呈直線下降。在3 g時(shí)感官評(píng)價(jià)最高，而后隨著食用鹽用量的增加，醬的味道過(guò)咸，因此，在食用鹽用量為3 g時(shí)最佳。

蔥姜16 g、白砂糖10 g、食鹽3 g，將黑蒜使用量作為變量，設(shè)質(zhì)量梯度分別為30，40，50，60，70 g，感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 黑蒜對(duì)黑蒜銀條醬感官評(píng)價(jià)的影響Fig.7 Effect of black garlic on the sensory evaluation of black garlic and Rorippa globosa sauce

由圖7可知，隨著黑蒜添加量的增加，曲線上升且趨于平緩，當(dāng)黑蒜添加量為40 g和50 g時(shí)，兩者感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)基本持平，這是由于黑蒜使用量的增多，與各種配料混合得均勻，但在40 g時(shí)，黑蒜與銀條及各種配料混合更融洽，評(píng)分更高，所以黑蒜的最佳添加量為40 g。

2.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)八角、花椒、小茴香、蔥姜4個(gè)因素，采用四因素三水平L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，更完整地研究4個(gè)因素對(duì)黑蒜銀條醬風(fēng)味的影響，蔥姜各2 g為一份。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，正交試驗(yàn)結(jié)果分析見(jiàn)表3(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

表2 黑蒜銀條醬輔料正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 2 The orthogonal test design for the auxiliary materials of black garlic and Rorippa globosa sauce

表3 黑蒜銀條醬輔料正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 3 Analysis of orthogonal test results of black garlic and Rorippa globosa sauce

由表3可知，影響黑蒜銀條醬風(fēng)味的因素主次為八角添加量>小茴香添加量>蔥姜使用量>花椒使用量，得出的最佳方案為A2B3C2D3，即八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥姜各8 g。

2.4 黑蒜銀條醬響應(yīng)面優(yōu)化

2.4.1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

將銀條的使用量定為60 g，輔料配方(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥姜各為8 g)設(shè)定為1份，同時(shí)，白砂糖、食用鹽、黑蒜添加量作為試驗(yàn)中的變量因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果分析見(jiàn)表5。

表4 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素水平表Table 4 The factors and levels of Box-Behnken response surface test

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 5 The design and results of response surface test

對(duì)表5中數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得到回歸方程為：Y=94.13+1.90E-3.36I-1.21G-1.49H+4.07EI-1.17EG+4.03EH-1.46IG-2.34IH-1.24GH-5.29E2-6.19I2-3.09G2-3.60H2，方差分析見(jiàn)表6。

表6 響應(yīng)面回歸模型的方差分析Table 6 Analysis of variance of response surface regression model

續(xù) 表

由表6中的方差分析結(jié)果可知，模型的P<0.0001，表明試驗(yàn)所采用的二次模型是極顯著的。失擬項(xiàng)的P=0.0924>0.05，表明對(duì)模型是有利的，模型具有高度可靠性[13-14]。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目尚哦冗M(jìn)行分析，得到R2=0.9396，表明響應(yīng)值的變化有93.96%來(lái)自于所選因素，該方程的擬合度較好，方程的調(diào)整決定系數(shù)RAdj2=0.8792，說(shuō)明有87.92%的試驗(yàn)符合該模型，與實(shí)際情況符合良好[15-16]。變異系數(shù)C.V.(%)=2.20，較小，方程模型具有良好的重現(xiàn)性[17]。一次項(xiàng)E、I和交互項(xiàng) EI、EH以及二次項(xiàng)E2、I2、G2、H2對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01)，一次項(xiàng)G、H及交互項(xiàng)IH對(duì)結(jié)果的影響顯著(0.01E>H>G，即食鹽>白糖>黑蒜>蔥姜。

2.4.2 響應(yīng)面分析

根據(jù)回歸方程建立響應(yīng)面圖，結(jié)果見(jiàn)圖8。等高線越密集，表明該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越顯著[18]，等高線越接近于橢圓形，二者的交互作用越強(qiáng)，反之圓形則交互作用不強(qiáng)[19]。

圖8 響應(yīng)面及等高線圖Fig.8 Response surface diagrams and contour plots

由圖8可知，EI的影響最顯著，其次是IH、GH，這與方差分析一致。任意兩個(gè)因素之間均有一定的交互作用。利用Design-Expert 10.0.7對(duì)回歸方程進(jìn)行回歸分析，確定最佳添加量為白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.9份(1份為花椒1.3 g，蔥、姜各6.8 g，小茴香1.4 g，八角1.5 g)，黑蒜39.4 g，得分94.71分。

2.5 配方參數(shù)優(yōu)化和模型驗(yàn)證

由響應(yīng)面法優(yōu)化可知，預(yù)測(cè)得到的最佳黑蒜銀條醬的配方參數(shù)為：銀條60 g，白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.18份(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥、姜各8 g)，黑蒜39.4 g，得分94.71分。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次，取平均值，制作的黑蒜銀條醬的感官評(píng)分分別為94.21，93.89，93.57分，平均值為93.89分，與理論值非常接近。

2.6 理化指標(biāo)及微生物的測(cè)定

理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)見(jiàn)表7。

表7 理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)Table 7 The physical and chemical indexes and microbial indexes

3 結(jié)論

本文主要研究了黑蒜銀條醬的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及在不同發(fā)酵時(shí)間其亞硝酸鹽含量的變化。首先將影響黑蒜銀條醬的八角、花椒、小茴香、白糖和鹽等因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，然后根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，首先對(duì)花椒、蔥姜、小茴香、八角進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，得到最佳配方為花椒1.3 g，蔥、姜各6.8 g，小茴香1.4 g，八角1.5 g，而后以此配方為一份，作為一個(gè)因素，對(duì)白糖、食鹽、黑蒜進(jìn)行二次響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，最終得到最佳配方為銀條60 g，白糖10.5 g，食用鹽5.4 g，配料1.18份(八角1 g，花椒2 g，小茴香1 g，蔥、姜各8 g)，黑蒜39.4 g。制成的黑蒜銀條醬醬香濃郁，整體組織更黏稠，香甜適口。