響應(yīng)面法優(yōu)化羅漢果紅燒肉工藝研究

張瑛，何志貴，楊銘鐸，趙冬，朱少東，陶霞梅，張宇晴2,，崔瑩瑩2，，徐祥林

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，哈爾濱 150076；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)中式快餐研究發(fā)展中心博士后科研基地，哈爾濱 150076；3.桂林旅游學(xué)院 休閑與健康學(xué)院，廣西 桂林 541006)

羅漢果又名假苦瓜、白毛果等，作為藥食同源植物，有消暑潤(rùn)肺、益肝健脾等功用，可直接以果實(shí)入藥。其成分是皂苷類、黃酮類及油脂類，含有豐富的蛋白質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)素，具有開(kāi)發(fā)潛力[1]。羅漢果產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)多以羅漢果甜苷為主，其甜度約為蔗糖的300倍，執(zhí)量低，具有強(qiáng)穩(wěn)定性，可以作為蔗糖的替代品，經(jīng)提取濃縮制得羅漢果糖產(chǎn)品，可用于烹飪及調(diào)味，也可作為天然甜味劑應(yīng)用于飲料、乳品開(kāi)發(fā)。羅漢果還含有活性成分，具有抗氧化性、抗菌性，在控制血糖升高和肉類防腐保鮮等方面具有一定功效[2-4]。目前市場(chǎng)上的羅漢果產(chǎn)品主要有功能性食品和保健品，如羅漢果茶、羅漢果酒、羅漢果糖果、羅漢果飲料、羅漢果酸奶、羅漢果咀嚼片、羅漢果降血糖食品等[5]。

紅燒肉是一道出名的傳統(tǒng)中式菜肴，多選用豬五花肉為原料，加鹽、糖、醬油和料酒調(diào)味烹制所得，鮮美可口、風(fēng)味濃郁，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[6]，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究多集中于工藝、品質(zhì)與風(fēng)味變化方面[7-8]。肉類風(fēng)味的形成大多通過(guò)脂肪氧化、美拉德反應(yīng)等產(chǎn)生[9]，糖和醬油是紅燒菜肴必不可少的原料，可以起到增色賦味的作用。但豬肉膽固醇偏高，不同的烹飪加工方式對(duì)肉質(zhì)脂肪酸含量會(huì)有所影響[10-11]，因而糖尿病、肥胖人群以及血脂較高者不宜多食，這使紅燒肉的發(fā)展受到一定限制。為了更好地改善紅燒肉的品質(zhì)，使其在保持口感和營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的負(fù)面影響，考慮用羅漢果作為甜味劑，并有效附加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，推動(dòng)新型紅燒肉產(chǎn)品的研發(fā)。

感官評(píng)價(jià)作為針對(duì)食品感官特性的科學(xué)分析方法，在肉制品質(zhì)量與品質(zhì)檢測(cè)中尤為重要[12]，可用于直接分析肉制品食用可口性及可接受度。通過(guò)精密儀器測(cè)定肉制品的質(zhì)構(gòu)及色度，可更準(zhǔn)確地表明其食用品質(zhì)。本研究針對(duì)羅漢果紅燒肉的產(chǎn)品工藝進(jìn)行優(yōu)化，以感官評(píng)分、質(zhì)構(gòu)及色差作為評(píng)定指標(biāo)，最終利用響應(yīng)面試驗(yàn)方法，以感官評(píng)分為響應(yīng)值得出最佳配方，為羅漢果投入烹飪菜肴等開(kāi)發(fā)領(lǐng)域提供研究依據(jù)及理論基礎(chǔ)，同時(shí)有利于提高藥食同源類食材的利用率和開(kāi)發(fā)率。

1 材料與方法

1.1 材料

黑豬五花肉、生抽、老抽、料酒、鹽、姜、蔥、大豆油、桂皮、香葉：均購(gòu)于桂林市中山北路力源優(yōu)選超市；羅漢果：廣西桂林市龍勝富鴻農(nóng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)專業(yè)合作社。

1.2 儀器與設(shè)備

C22-WT2202型美的電磁爐 美的電磁爐科技股份有限公司；TMS-PILOT型物性分析儀 美國(guó)FTC公司；CM-5型分光式色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.1.1 制作工藝

預(yù)處理→焯水→煸炒→調(diào)味→大火燒開(kāi)→小火燉煮→大火收汁。

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

預(yù)處理：選取肥瘦均勻的豬五花肉洗凈瀝干，切成4 cm×3 cm×2 cm的小塊。

焯水：2200 W燒開(kāi)水，立即放入五花肉，焯水2 min后撈起備用。

煸炒：300 W低溫放油，將蔥姜、放入鍋中煸炒，至脆香撈起。五花肉瀝干水分放入鍋中，熱油煸炒5 min至肉塊變色、變硬且出油，撈出。

調(diào)味：重新起鍋放肉，加入4%生抽、1%鹽、2%蔥、2%姜、0.4%桂皮、0.4%香葉調(diào)味(以肉質(zhì)量計(jì))，羅漢果(干果)、老抽、料酒添加量待定，倒入120%水，大火燒開(kāi)。

燉煮：2200 W煮開(kāi)后，設(shè)置300 W燉煮一定時(shí)間，最后用1800 W大火收汁至湯汁濃稠。

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)，以羅漢果添加量1.8%、老抽添加量4%、料酒添加量6%、燉煮時(shí)間40 min為初始工藝，分別研究羅漢果添加量(0.6%、1.2%、1.8%、2.4%、3%)、老抽添加量(3%、4%、5%、6%、7%)、料酒添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、燉煮時(shí)間(20，40，60，80，100 min)對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響，通過(guò)指標(biāo)測(cè)定及感官評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上選取合適的條件，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)。

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

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以羅漢果添加量(A)、老抽添加量(B)、料酒添加量(C)為自變量，設(shè)定上下限，以感官評(píng)分(Y)為響應(yīng)值，利用Box-Behnken響應(yīng)面法設(shè)計(jì)出三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，確定羅漢果紅燒肉的最佳工藝參數(shù)，試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.3.4 指標(biāo)測(cè)定

1.3.4.1 感官評(píng)價(jià)

參考相關(guān)文獻(xiàn)[13]制定的紅燒肉感官描述和GB/T 22210-2008《肉與肉制品感官評(píng)定規(guī)范》，分別采用品嘗、嗅聞、目測(cè)和按壓等方式對(duì)紅燒肉的色澤、外觀、風(fēng)味和口感進(jìn)行綜合評(píng)分，并作適當(dāng)修改。選定10名食品專業(yè)感官評(píng)價(jià)員，要求評(píng)價(jià)員將樣品放入口中咀嚼后下咽，且每次品嘗后用清水漱口，以免影響感官評(píng)價(jià)結(jié)果。設(shè)置感官評(píng)分總分50分，具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 羅漢果紅燒肉感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory evaluation standard of braised pork with Siraitia grosvenorii

1.3.4.2 TPA測(cè)定

參考趙越[14]的方法，取肉樣肥肉層和瘦肉層，切成大小為2 cm×1 cm×1 cm的肉塊，樣品在室溫下進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)5次，結(jié)果取平均值。采用TPA模式下壓縮測(cè)試，設(shè)定參數(shù)為：圓柱形探頭P/36R，測(cè)試速度60 mm/min，觸發(fā)力5 g，形變量40%。選取硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性作為質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3.4.3 色差測(cè)定

采用CM-5分光式色差儀對(duì)羅漢果紅燒肉的肉色指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定其肥肉層和瘦肉層的色差值，使用前進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和用戶校準(zhǔn)使其標(biāo)準(zhǔn)化。選取同一樣品條件下羅漢果紅燒肉做色差測(cè)定試驗(yàn)，并在同一位置進(jìn)行檢測(cè)，做3次平行試驗(yàn)，記錄下L*、a*、b*值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 21.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，各組數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，利用Excel軟件進(jìn)行繪圖，采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 羅漢果添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著羅漢果添加量的增加，羅漢果紅燒肉的質(zhì)構(gòu)變化并不明顯。羅漢果紅燒肉的感官評(píng)分隨著羅漢果添加量的增加呈先上升后逐步下降的趨勢(shì)，當(dāng)羅漢果粉的添加量達(dá)到1.8%時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最大值42.33分，且差異顯著(P<0.05)，此時(shí)肉質(zhì)醇香，羅漢果風(fēng)味明顯，且甜味適度；當(dāng)添加量過(guò)低時(shí)羅漢果味不突出，肉質(zhì)甜味較低，對(duì)比不明顯，而當(dāng)羅漢果添加量繼續(xù)增加且超過(guò)2.4%以后，羅漢果香甜味過(guò)于突出，口感較膩，影響羅漢果紅燒肉整體的呈味效果。

圖1 羅漢果添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響 Fig.1 Effect of the additive amount of Siraitia grosvenorii on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii注：1為瘦肉層；2為肥肉層；不同小寫(xiě)字母表示不同組別間的差異顯著(P<0.05)，下圖同。

由表3可知，當(dāng)羅漢果添加量增加時(shí)，瘦肉層和肥肉層的L*值有所降低，而b*值呈上升趨勢(shì)，即羅漢果紅燒肉的黃度值有所增加，羅漢果含有水溶性黃色素，其主要成分為羅漢果甜苷[15]，在燉煮時(shí)可能對(duì)肉色產(chǎn)生影響。綜合感官評(píng)分，羅漢果添加量在1.8%時(shí)羅漢果紅燒肉品質(zhì)最佳。

表3 羅漢果添加量對(duì)羅漢果紅燒肉色澤的影響Table 3 Effect of the additive amount of Siraitia grosvenorii on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

續(xù) 表

2.1.2 老抽添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響

紅燒菜肴中老抽可用于上色提味，老抽中含有一定量的焦糖，在發(fā)酵和烹飪過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)[16]，產(chǎn)生獨(dú)特風(fēng)味，使羅漢果紅燒肉的口感濃郁。由圖2可知，老抽添加量為4%時(shí)，羅漢果紅燒肉的感官評(píng)分可達(dá)到最大值，而隨著老抽添加量越多，感官評(píng)價(jià)有所改變，此時(shí)羅漢果紅燒肉口味過(guò)咸，醬色過(guò)濃，掩蓋了羅漢果風(fēng)味，且色澤過(guò)暗，口感不佳。隨著老抽添加量的增加，羅漢果紅燒肉瘦肉層和肥肉層的膠黏性、咀嚼性均呈上升趨勢(shì)，并且膠黏性顯著高于其他指標(biāo)(P<0.05)。這是由于老抽含有氯化鈉、有機(jī)酸等成分，對(duì)肉中肌球蛋白的溶出及可溶性蛋白的含量有所影響，促進(jìn)其對(duì)水和脂肪的結(jié)合能力[17]，從而影響羅漢果紅燒肉的組織狀態(tài)。

圖2 老抽添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響 Fig.2 Effect of the additive amount of dark soy sauce on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表4可知，瘦肉層和肥肉層的L*、a*、b*值均呈下降趨勢(shì)，即隨著老抽添加量增多，羅漢果紅燒肉咸味越重，顏色越深, 黏度越稠，當(dāng)老抽添加量為7%時(shí)，L*亮度值可降到24.45。綜合以上指標(biāo)，老抽添加量為4%時(shí)羅漢果紅燒肉口感較好。

表4 老抽添加量對(duì)羅漢果紅燒肉色澤的影響Table 4 Effect of the additive amount of dark soy sauce on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

續(xù) 表

2.1.3 料酒添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響

料酒可以有效改善菜肴的滋味、口感等感官品質(zhì)，可起到去腥調(diào)味等作用。由圖3可知，羅漢果紅燒肉的感官評(píng)分隨著料酒添加量的增多呈先緩慢上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)料酒添加量為6%時(shí)，其感官評(píng)分達(dá)到最大值45.33分，顯著性較高(P<0.05)，此時(shí)羅漢果紅燒肉香鮮適宜，口感較好。而當(dāng)料酒添加量過(guò)低時(shí)，肉味鮮香較淡，當(dāng)添加量為10%時(shí)，肉味則有發(fā)酸的趨勢(shì)，且料酒味過(guò)濃，掩蓋了羅漢果紅燒肉特有的香味。且隨著料酒添加量的增多，羅漢果紅燒肉瘦肉層和肥肉層的硬度、彈性、膠黏性呈緩慢下降的趨勢(shì)，分析原因可能是料酒中含有乙醇，對(duì)滲透壓有所影響，因而導(dǎo)致肉樣品質(zhì)有所變化[18]。

圖3 料酒添加量對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響 Fig.3 Effect of the additive amount of cooking wine on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表5可知，當(dāng)料酒添加最為6%時(shí)，羅漢果紅燒肉瘦肉層和肥肉層的L*值趨于穩(wěn)定，而瘦肉層的a*、b*值降低，肥肉層的a*、b*值略有上升，即當(dāng)料酒添加過(guò)多時(shí)，羅漢果紅燒肉整體顏色偏淡，醬色不夠明顯。綜合感官評(píng)分，當(dāng)料酒添加量為6%時(shí)羅漢果紅燒肉品質(zhì)最佳。

表5 料酒添加量對(duì)羅漢果紅燒肉色澤的影響Table 5 Effect of the additive amount of cooking wine on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

2.1.4 燉煮時(shí)間對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著燉煮時(shí)間的增加，羅漢果紅燒肉的感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)，并在40 min時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)燉煮時(shí)間超過(guò)60 min后，羅漢果紅燒肉的感官評(píng)分逐漸下降，瘦肉層和肥肉層的硬度、彈性、咀嚼性都顯著降低。這是由于燉煮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，肉中肌原纖維蛋白變性，蛋白結(jié)構(gòu)受到破壞，從而影響其質(zhì)構(gòu)[19]。并且羅漢果紅燒肉在燉煮過(guò)程中，系水力會(huì)下降，其可溶性蛋白及風(fēng)味物質(zhì)也有所流失，進(jìn)而對(duì)肉色產(chǎn)生影響[20]。

圖4 燉煮時(shí)間對(duì)羅漢果紅燒肉品質(zhì)的影響 Fig.4 Effect of the stewing time on the quality of braised pork with Siraitia grosvenorii

由表6可知，羅漢果紅燒肉的L*值呈逐漸下降趨勢(shì)，瘦肉層的a*值在燉煮初期有所上升，但隨著燉煮時(shí)間延長(zhǎng)，a*值有所下降，肥肉層的a*值則略有增加。而隨著燉煮時(shí)間延長(zhǎng)，紅燒醬汁的上色效果越明顯，在燉煮時(shí)間為40 min時(shí)羅漢果紅燒肉整體色澤紅亮，肥肉層呈半透亮，瘦肉層呈醬紅色，適宜可口。綜上，確定燉煮時(shí)間為40 min較適宜，此時(shí)羅漢果紅燒肉品質(zhì)最優(yōu)。

表6 燉煮時(shí)間對(duì)羅漢果紅燒肉色澤的影響Table 6 Effect of the stewing time on the color of braised pork with Siraitia grosvenorii

2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果

為確定羅漢果紅燒肉的最優(yōu)工藝，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果和Box-Behnken的中心組合設(shè)計(jì)原理，結(jié)合試驗(yàn)相關(guān)性，篩選出顯著影響綜合品質(zhì)的因素，選取感官評(píng)分作為最終的綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)三因素三水平試驗(yàn)方案。響應(yīng)變量Y為感官評(píng)分，響應(yīng)因素A為羅漢果添加量，B為老抽添加量，C為料酒添加量。利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表7中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，建立二次響應(yīng)面回歸模型，所得方程為：

表7 Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 7 Box-Benhnken experimental design and results

Y=48.43-2.66A+1.50B-3.51C-1.82AB+1.06AC-1.13BC-7.53A2-7.76B2-5.40C2。

由表8可知，對(duì)所建立的感官評(píng)分回歸模型進(jìn)行分析，可知F值=328.89，P<0.01，具有極顯著性差異，且不同因素之間差異存在顯著性。失擬項(xiàng)的P=0.0980>0.05，不顯著，說(shuō)明回歸模型的穩(wěn)定性較好。模型的調(diào)整決定系數(shù)R2=0.9976，決定系數(shù)RAdj2=0.9946，一次項(xiàng)A、B、C，交互項(xiàng)AB、AC、BC，二次項(xiàng)A2、B2、C2均差異極顯著(P<0.01)，表明該模型擬合度較好，能明確反映響應(yīng)值變化。由F值可判斷出單因素的影響大小順序?yàn)镃(料酒添加量)>A(羅漢果添加量)>B(老抽添加量)；交互項(xiàng)影響大小為AB>BC>AC；二次項(xiàng)影響大小為C2>B2>A2。

表8 回歸模型方差分析Table 8 Analysis of variance of regression model

2.3 交互作用分析及驗(yàn)證試驗(yàn)

2.3.1 交互作用

利用回歸方程繪制響應(yīng)面圖，預(yù)測(cè)3組因素交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5～圖7。

圖5 老抽添加量與羅漢果添加量交互作用對(duì)羅漢果紅燒肉感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of the interaction of dark soy sauce additive amount and Siraitia grosvenorii additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

圖6 料酒添加量與羅漢果添加量交互作用對(duì)羅漢果紅燒肉感官評(píng)分的影響Fig.6 Effect of the interaction of cooking wine additive amount and Siraitia grosvenorii additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

圖7 料酒添加量與老抽添加量交互作用對(duì)羅漢果紅燒肉感官評(píng)分的影響Fig.7 Effect of the interaction of cooking wine additive amount and dark soy sauce additive amount on the sensory score of braised pork with Siraitia grosvenorii

根據(jù)等高線和響應(yīng)面坡度可判斷交互作用的影響程度，坡度越陡，單因素影響越顯著，等高線形狀越圓其影響越弱，呈橢圓形則影響越強(qiáng)[21]。由圖5～圖7可知，3個(gè)響應(yīng)面均呈開(kāi)口向下的凸形曲線，表明響應(yīng)值存在極大值，即最優(yōu)配方的條件存在于所設(shè)計(jì)的單因素水平范圍內(nèi)。

2.3.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)Design Expert V8.0.6軟件分析，以感官評(píng)分為響應(yīng)指標(biāo)，得到羅漢果紅燒肉的最優(yōu)工藝組合是：羅漢果添加量1.67%、老抽添加量4.15%、料酒添加量5.28%。在上述條件下，羅漢果紅燒肉感官評(píng)分的預(yù)測(cè)值為49.47分?？紤]到實(shí)際可操作性，將所得最優(yōu)工藝參數(shù)調(diào)整為羅漢果添加量1.7%、老抽添加量4.2%、料酒添加量5.3%，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次取試驗(yàn)平均值，最終成品的感官評(píng)分49.06分。

用同一添加量的白砂糖制作紅燒肉進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，由表9可知，最優(yōu)配方的羅漢果紅燒肉的彈性、硬度、咀嚼性與加白砂糖紅燒肉并無(wú)明顯差距，說(shuō)明羅漢果紅燒肉的適口性良好，食用品質(zhì)較理想，且羅漢果紅燒肉色澤鮮亮，口味更香甜。綜上所述，本試驗(yàn)方案可行，羅漢果紅燒肉的食用性能夠達(dá)到最優(yōu)化，整體可接受度良好，且感官評(píng)分與預(yù)測(cè)值相近，表明模型的擬合度良好，得到的最優(yōu)工藝可靠。

表9 相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)比Table 9 The comparison of relevant process parameters

3 結(jié)論

羅漢果含有營(yíng)養(yǎng)成分，藥理作用突出，可食用性強(qiáng)，具有良好的開(kāi)發(fā)利用前景。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，根據(jù)Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)，確定羅漢果紅燒肉的最佳工藝為：羅漢果添加量1.7%、老抽添加量4.2%、料酒添加量5.3%，經(jīng)驗(yàn)證，該模型合理可靠。此條件下加工的羅漢果紅燒肉色澤鮮亮，含羅漢果香甜味，肉質(zhì)硬度、彈性、咀嚼性較好，膠黏性適中，為羅漢果開(kāi)發(fā)烹飪食品等加工工藝提供了良好基礎(chǔ)。