Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化明爐烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方

孟宇竹 雷昌貴 鞠慧麗 馬亞龍

1.平頂山技師學(xué)院 河南平頂山 467000 2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 河南平頂山 467000

明爐烤羊肉串是風(fēng)靡我國的一種風(fēng)味小吃，受到廣大人民的喜愛，特別是戶外愛好者的喜歡。但往往因烤制技術(shù)和戶外條件的限制，致使烤出來的羊肉串肉質(zhì)偏硬，口感達(dá)不到消費(fèi)者的預(yù)期效果而影響戶外情緒。造成這些問題的主要原因可能是原料肉的部位和品質(zhì)、腌制過程、烤制過程等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。為了迎合消費(fèi)者需求，開發(fā)一種易上手、好操作、口感好的復(fù)合預(yù)調(diào)理腌制料以簡化燒烤過程對(duì)技術(shù)的要求。

近代考古發(fā)現(xiàn)表明烤羊肉串在我國出現(xiàn)至少可追溯至1 800年前，馬王堆漢墓出土的烤肉用扇子以及《漢代畫像全集》中收錄的兩幅烤羊肉串石刻畫像都證明了此事。近年來對(duì)烤羊肉串的研究較少，主要集中在烤肉制品中苯并(a)芘含量的檢測[1]、多環(huán)芳烴檢測[2]、雜環(huán)胺檢測[3]、膽固醇檢測[4]、烤制工藝技術(shù)對(duì)羊肉串感官與營養(yǎng)物質(zhì)的影響等[5～9]。R.J.Whittington[10](2010)等研究了烤制溫度對(duì)烤羊腿品質(zhì)的影響，并篩選了烤制溫度條件；O.R.Oltra[11](2014)等研究了葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、肌苷、肌苷單磷酸和腺苷單磷酸與“甜味”、“肉味余味”、“烤羊肉味”、“烤羊肉余味”和消費(fèi)者對(duì)羊肉的喜愛程度；丹麥的L.Duedahl-Olesen[12](2015)等采用加壓液相萃取(PLE)、硅膠固相萃取(SPE)、氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)、凝膠滲透色譜(GPC)等技術(shù)綜合檢測了烤肉所含的24類多環(huán)芳烴；JavierGarcía-Lomillo[13](2017)等研究了紅酒渣調(diào)味料(RWPS)和高氧氣氛對(duì)烤肉肉餅中PAHs和HAs生成的影響。但關(guān)于烤羊肉串預(yù)調(diào)理腌制料的研究基本沒有。

評(píng)價(jià)烤羊肉串食用品質(zhì)的指標(biāo)主要涉及到硬度、彈性、含水量、氯化鈉含量、嫩度、咀嚼性等指標(biāo)。其食用品質(zhì)的影響因素包括：(1)原料品種；(2)屠宰和成熟方式；(3)原料新鮮度；(4)腌制(腌料配方、時(shí)間)；(5)燒烤條件(如溫度、時(shí)間、肉塊大小)等[14]。本文采用感官評(píng)價(jià)和嫩度作為主要指標(biāo)，研究了食鹽、玉米淀粉、雞蛋蛋清粉、谷氨酸鈉用量、腌制時(shí)間等主要因素對(duì)明爐烤羊肉串食用品質(zhì)的影響。

本文旨在研究明爐烤羊肉串腌制工序中復(fù)合腌料配方，以期研制出一種烤羊肉串用預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方，用于指導(dǎo)消費(fèi)者通過簡單腌制處理即可制作出食用品質(zhì)較優(yōu)的烤羊肉串。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

羊肉，市場采購去骨羊排肉；

洋蔥粉、雞蛋蛋清粉，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；

谷氨酸納，河南蓮花味精股份有限公司；

玉米淀粉、食鹽、香辛料(食品級(jí))，均為市場采購。

1.2 儀器與設(shè)備

肉嫩度測定儀(配有WBS(Warner-Bratzler Shear)刀具的相關(guān)剪切力測定儀，圓形鉆孔取樣器，恒溫水浴鍋，熱電偶測溫儀和真空包裝機(jī))，型號(hào)Bosin-BS，上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司；

電子天平，型號(hào)BSA224S，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；

紅外線測溫儀，型號(hào)DT-8380，廣州銘睿電子科技有限公司；

明爐烤爐，型號(hào)規(guī)格長×寬為60cm×18cm，市場采購。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.1.1 明爐烤羊肉串工藝流程

明爐烤羊肉串工藝操作流程示意圖如圖1。

圖1 明爐烤羊肉串工藝流程圖Fig. 1 Process flow chart of open-hot-roasted mutton shashlik

1.3.1.2 明爐烤羊肉串操作要點(diǎn)

(1)原料肉選擇。

一般以去骨羊肋排肉口感最佳，其次是羊臀腿、背腰的瘦肉，需要剔除影響食用的筋腱、碎骨等，本試驗(yàn)原料均采用去骨羊排肉[3]。

(2)清洗與整理、切塊。

用溫水將羊肉沖洗干凈，先分割成長方肉塊，然后切成大小均勻長方形肉塊(3cm×1cm×2cm)，備用。

(3)腌制。

將切好的羊肉塊放入盆中，加入稱量好的預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料，腌制30min。由于洋蔥可改善明爐烤羊肉串成品感官品質(zhì)，在腌制時(shí)加入適量洋蔥粉。

(4)預(yù)烤制。

用紅外掃描測溫儀測試烤爐上溫度，當(dāng)溫度上升至170℃時(shí)將羊肉串置于烤爐上進(jìn)行烤制，肉表面顏色泛白時(shí)，可進(jìn)行刷油。

(5)刷油。

使用混合動(dòng)植物油(羊油∶植物油=1∶3)，均勻刷油，不可過多。

(6)烤制。

將羊肉串間接置于烤爐上，隨時(shí)翻動(dòng)，一般5～8min即可完成(烤制過程不能起明火)。

(7)撒調(diào)料。

根據(jù)工藝或口感需求在烤制過程中可適量的撒入各種調(diào)味料。

1.3.2 感官評(píng)分

感官評(píng)分由7位具有食品科學(xué)知識(shí)的人員組成感官評(píng)分小組，對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考DB62/T 1325-2005《清真餐飲羊肉產(chǎn)品烤羊肉串》制定，按照GB/T 22210-2008《肉與肉制品感官評(píng)定規(guī)范》進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[15～17]，具體見表1。

表1 明爐烤羊肉串感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 嫩度測定

參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1180-2006檢測。

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每份羊肉樣品500g，按照1.3.1工藝流程操作，將不同配方的預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料與50mL純凈水混勻，然后再與切好的羊肉塊攪勻腌制，常溫下腌制時(shí)間30min[18]。以嫩度和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料選擇食鹽、玉米淀粉、雞蛋蛋清粉和谷氨酸鈉添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)詳見表2。

1.3.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用響應(yīng)面法中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)[19]，用以確定影響烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方的關(guān)鍵因素和最佳因素水平，并用Design Expert 8.06軟件進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化分析。將不同預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方處理的明爐烤羊肉串，以樣品的感官評(píng)分和嫩度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化獲得最佳明爐烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用excel軟件作折線圖，采用Design Expert 8.06軟件中的Box-Behnken進(jìn)行中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 食鹽添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響

由圖2可知，烤羊肉串感官評(píng)分在食鹽添加量<2.5%時(shí)，隨著食鹽添加量的增加而上升，當(dāng)食鹽添加量是2.5%，感官評(píng)分89.3。當(dāng)食鹽添加量>2.5%時(shí)，感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢。這可能是由于食鹽添加量為2.5%時(shí)咸淡適中，符合大部分人的口味，故而評(píng)分最高?？狙蛉獯鄱入S著食鹽添加量的增加逐漸降低，當(dāng)添加量>2.5%時(shí)，羊肉串的嫩度值變化不大，趨于平穩(wěn)。嫩度值的變化情況與吳亮亮[20](2016)等研究的結(jié)論基本一致，即食鹽對(duì)肉類可以起到一定的嫩化作用。

圖2 食鹽添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響Fig. 2 Effects of salt addition on sensory evaluation and tenderness of roasted mutton string

2.1.2 玉米淀粉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響

由圖3可知，當(dāng)玉米淀粉添加量小于2.4%時(shí)，烤羊肉串的感官評(píng)分隨著添加量的增加呈現(xiàn)快速上升趨勢，當(dāng)玉米淀粉添加量大于2.4%時(shí)，感官評(píng)分增長緩慢，這說明玉米淀粉添加量為2.4%時(shí)，感官評(píng)分已達(dá)到較佳狀態(tài)。玉米淀粉添加量對(duì)烤羊肉串嫩度的影響與王羽[21](2014)等研究結(jié)果基本一致，即淀粉能顯著提高烤羊肉串的嫩度[22]。

圖3 玉米淀粉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響Fig. 3 Effects of Corn Starch Addition on Sensory Evaluation and Tenderness of roasted mutton string

2.1.3 雞蛋蛋清粉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響

由圖4可知，雞蛋蛋清粉的添加量對(duì)烤羊肉串的感官評(píng)分影響不大，添加量增大僅使評(píng)分略微上揚(yáng)，當(dāng)大于0.6%時(shí)略有降低。雞蛋蛋清粉添加量的增加可造成烤羊肉串的嫩度值顯著下降，添加量大于0.5%時(shí)嫩度值變化趨于平緩。

圖4 雞蛋蛋清粉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響Fig. 4 Effects of egg white powder addition on sensory evaluation and tenderness of roasted mutton string

2.1.4 谷氨酸鈉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響

由圖5可知，烤羊肉串的感官評(píng)分隨著谷氨酸鈉添加量的增加呈緩慢上升趨勢，而當(dāng)谷氨酸鈉添加量大于1.1%以后感官評(píng)分略有下降。谷氨酸鈉添加量對(duì)烤羊肉串嫩度的影響與馬現(xiàn)永[23](2009)等研究結(jié)果基本一致，即谷氨酸鈉能提高烤羊肉串的嫩度。

圖5 谷氨酸鈉添加量對(duì)烤羊肉串感官評(píng)價(jià)和嫩度的影響Fig. 5 Effects of sodium glutamate addition on sensory evaluation and tenderness of roasted mutton string

2.2 Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 回歸模型的建立

Box-Behnken設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 Box-Behnken設(shè)計(jì)方案及試驗(yàn)結(jié)果

采用Box-Behnken對(duì)明爐烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方進(jìn)行響應(yīng)面法優(yōu)化，使用Design-Expert 8.06軟件對(duì)表4的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析處理，進(jìn)而得到嫩度值(R1)和感官評(píng)分(R2)回歸模型分別為：

嫩度值=34.25-0.26A-0.37B-0.25C-0.17D-0.18AB-0.21AC-0.25AD+0.20BC-0.050BD-0.035CD+0.92A2+0.55B2+0.43C2+0.075D2

(1)

感官評(píng)分=90.08+1.76A+2.10B+1.04C-0.28D+0.050AB-0.075AC+0.60AD-0.85BC-0.80BD+0.20CD-2.46A2-3.78B2-0.87C2-1.18D2

(2)

2.2.2 回歸模型的方差分析

表5 二次響應(yīng)面回歸模型方差分析

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析

2.2.3.1 響應(yīng)面交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值的影響

由圖6～圖11響應(yīng)面圖和等高線圖可知，從各因素交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響可以直觀地看出，交互項(xiàng)AC、AD、BC影響均顯著，交互項(xiàng)AB、BD、CD影響均不顯著，食鹽添加量2.4%～2.6%、玉米淀粉添加量2.3%～2.5%、雞蛋蛋清粉添加量0.4%～0.6%、谷氨酸鈉添加量0.9%～1.3%之間時(shí)，烤羊肉串的嫩度值最小。

圖6 食鹽添加量和玉米淀粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響Fig. 6 The interaction of salt addition and corn starch addition on the tenderness of roasted mutton string

圖7 食鹽添加量和雞蛋蛋清粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響Fig. 7 The interaction of salt addition and egg white powder addition on the tenderness of roasted mutton string

圖8 食鹽添加量和谷氨酸鈉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響Fig. 8 The interaction of salt addition and sodium glutamate addition on the tenderness of roasted mutton string

圖9 玉米淀粉添加量和雞蛋蛋清粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響Fig. 9 The interaction of corn starch addition and egg white powder addition on the tenderness of roasted mutton string

圖11 雞蛋蛋清粉添加量和谷氨酸鈉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串嫩度值影響Fig. 11 The interaction of egg white powder addition and sodium glutamate addition on the tenderness of roasted mutton string

2.2.3.2 響應(yīng)面交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分的影響

由圖12～圖17響應(yīng)面圖和等高線圖可知，從各因素交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分的影響可以直觀地看出，交互項(xiàng)BC、BD影響均極顯著，交互項(xiàng)AD影響顯著，交互項(xiàng)AB、AC、CD影響均不顯著，食鹽添加量2.4%～2.6%、玉米淀粉添加量2.3%～2.5%、雞蛋蛋清粉添加量0.4%～0.6%、谷氨酸鈉添加量0.9%～1.3%之間時(shí)，烤羊肉串的感官評(píng)分最理想。

圖12 食鹽添加量和玉米淀粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 12 The interaction of salt addition and corn starch addition on the tenderness of roasted mutton string

圖13 食鹽添加量和雞蛋蛋清粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 13 The interaction of salt addition and egg white powder addition on the tenderness of roasted mutton string

圖14 食鹽添加量和谷氨酸鈉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 14 The interaction of salt addition and sodium glutamate addition on the tenderness of roasted mutton string

圖15 玉米淀粉添加量和雞蛋蛋清粉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 15 The interaction of corn starch addition and egg white powder addition on the tenderness of roasted mutton string

圖16 玉米淀粉添加量和谷氨酸鈉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 16 The interaction of corn starch addition and sodium glutamate addition on the tenderness of roasted mutton string

圖17 雞蛋蛋清粉添加量和谷氨酸鈉添加量交互作用對(duì)烤羊肉串感官評(píng)分影響Fig. 17 The interaction of egg white powder addition and sodium glutamate addition on the tenderness of roasted mutton string

2.2.4 回歸模型尋優(yōu)

利用Design-Expert軟件對(duì)4因素的模型進(jìn)行尋優(yōu)，得到的預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方為食鹽添加量2.59%、玉米淀粉添加量2.48%、雞蛋蛋清粉添加量0.54%、谷氨酸鈉添加量1.16%，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果嫩度值為34.12N，感官評(píng)分為90.5分。與理論值基本接近，說明采用響應(yīng)面優(yōu)化預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方是可行的，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)篩選，Box-Behnken設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)配方，采用響應(yīng)面分析法進(jìn)行優(yōu)化明爐烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料配方參數(shù)，得到明爐烤羊肉串預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料最佳配方為食鹽添加量2.59%、玉米淀粉添加量2.48%、雞蛋蛋清粉添加量0.54%、谷氨酸鈉添加量1.16%，采用試驗(yàn)優(yōu)選出的最佳配方預(yù)調(diào)理復(fù)合腌料處理后，按試驗(yàn)條件烤出來的羊肉串嫩度值高，為34.12N，感官評(píng)分為90.5分。說明此配方對(duì)于明爐烤羊肉串嫩度和感官品質(zhì)的提高還是比較顯著。