響應(yīng)面法優(yōu)化胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l工藝的研究

劉立新，李永歌

（保定味群食品科技股份有限公司，河北保定 071000）

胡辣湯，又名糊辣湯，是中國北方早餐中常見的傳統(tǒng)湯類名吃，是中華傳統(tǒng)飲食文化的瑰寶，距今已有800多年歷史。目前，市面上已出現(xiàn)“水沖式便攜胡辣湯”“胡辣湯全味粉”等若干系列46個(gè)品種的湯料，但尚未發(fā)現(xiàn)胡辣湯風(fēng)味應(yīng)用于薯?xiàng)l的產(chǎn)品[1-3]。油炸薯?xiàng)l是以新鮮優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯為原料，經(jīng)清洗、去皮、切片、漂燙、油炸和調(diào)味等多道工序制成的一種方便休閑食品[4-5]。研究顯示，在美國幼童食用的蔬菜制品中，炸薯?xiàng)l的消耗量最大[6]。油炸薯?xiàng)l是方便休閑食品中一個(gè)重要的分支，產(chǎn)品附加值高。

休閑食品產(chǎn)業(yè)是我國食品工業(yè)的重要分支，近10年來發(fā)展迅猛，銷售復(fù)合增長率在15%以上[7-8]。形式多樣、口感豐富、包裝獨(dú)特和營養(yǎng)全面是未來休閑食品的發(fā)展趨勢。為吸引更多的消費(fèi)者，休閑食品應(yīng)從定制方向考慮，根據(jù)不同消費(fèi)群體的消費(fèi)期望推出不同風(fēng)味的產(chǎn)品[9]。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對休閑食品新奇口味的需求更旺盛。本文采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法研制出一款胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l。

1 材料與方法

1.1 材料

食用鹽，中鹽榆林鹽化有限公司；白砂糖，山東星光糖業(yè)有限公司；味精，新疆梅花氨基酸有限責(zé)任公司；麥芽糊精，秦皇島驪驊淀粉股份有限公司；胡椒粉，美全食品河北有限公司；香辛料，保定味群食品科技股份有限公司；食用香精，保定味群食品科技股份有限公司；鮮切冷凍薯?xiàng)l，北京凱達(dá)恒業(yè)農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司；成品棕櫚液油，中糧東海糧油工業(yè)（張家港）有限公司；抗結(jié)劑（納米型），天津龍華誠信粉體技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BL2102S電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；VST型實(shí)驗(yàn)室混合機(jī)，德爾特混合設(shè)備有限公司；WI-800油炸鍋，寧波市維捷電器有限公司；ZHTW-JY30八角桶混合機(jī)，石家莊澤宏機(jī)械有限公司；T4-L326F電烤箱，廣東美的廚房電器制造有限公司；中藥粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；標(biāo)準(zhǔn)篩，DER SHUENN。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料的工藝流程

胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料的工藝流程如圖1所示。

圖1 胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料的工藝流程

1.3.2 胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的工藝流程

胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的工藝流程如圖2所示。

圖2 胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的工藝流程

1.3.3 操作要點(diǎn)

（1）粉碎磨粉過篩。食用鹽、味精、白砂糖單獨(dú)進(jìn)行粉碎磨粉，過60目分析篩。過篩的目的是控制原料顆粒度，防止薯?xiàng)l著味時(shí)出現(xiàn)掉粉現(xiàn)象。

（2）薯?xiàng)l油炸。成品棕櫚液油預(yù)熱至設(shè)定溫度后油炸，注意油炸溫度和時(shí)間，防止油炸過度。

（3）胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l調(diào)味。油炸薯?xiàng)l脫油后趁熱進(jìn)行著粉調(diào)味，需充分混勻，防止附粉不均。

（4）胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料實(shí)驗(yàn)配方。胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料的配方見表1，以此作為對照實(shí)驗(yàn)配方。

表1 胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料配方

（5）胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的配方。胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的配方為油炸薯?xiàng)l94.0%、胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料6.0%。

1.3.4 胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分標(biāo)準(zhǔn)

參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 復(fù)合調(diào)味料》（GB 31644—2018）[10]，由12名經(jīng)過感官鑒評培訓(xùn)的感官評定員（男女各半，22～50歲）用綜合評分法對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l進(jìn)行感官品評，對薯?xiàng)l的風(fēng)味香氣和口感滋味2項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，按照百分制對各組試驗(yàn)進(jìn)行感官評分并計(jì)算平均值作為各組試驗(yàn)的最終得分，評分細(xì)則見表2[11-12]。

表2 胡辣湯風(fēng)味復(fù)合調(diào)味料感官品評評分細(xì)則

1.3.5 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）食用鹽添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，食用鹽的添加量分別為9.0%、11.0%、13.0%、15.0%和17.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

（2）味精添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定食用鹽13.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，味精的添加量分別為6.0%、8.0%、10.0%、12.0%和14.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

（3）白砂糖添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，白砂糖的添加量分別為10.0%、15.0%、20.0%、25.0%和30.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

（4）胡椒粉添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，胡椒粉的添加量分別為12.0%、14.0%、16.0%、18.0%、20.0%和22.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

（5）香辛料添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和食用香精6.0%，香辛料的添加量分別為8.0%、10.0%、12.0%、14.0%、16.0%和18.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

（6）食用香精添加量的確定。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定食用鹽13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和香辛料12.0%，食用香精的添加量分別為4.0%、6.0%、8.0%、10.0、12.0%和14.0%，對產(chǎn)品進(jìn)行感官評定。

1.3.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分影響較大的4個(gè)因素作為自變量，以胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分為響應(yīng)值，利用Box-Benhnken原理，分析對感官品質(zhì)影響的主次因素，得出胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l調(diào)配的最優(yōu)工藝條件。因素與水平如表3所示。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素及水平

1.3.7 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過1.3.6回歸模型的預(yù)測，得到胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的最優(yōu)工藝條件，為驗(yàn)證模型的可靠性，依據(jù)1.3.4感官品評標(biāo)準(zhǔn)，對優(yōu)化后的產(chǎn)品配方與對照組配方樣品進(jìn)行對比，根據(jù)感官得分評判兩組薯?xiàng)l的風(fēng)味和口感優(yōu)劣。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 食用鹽添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著食用鹽添加量的增加，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)食用鹽的添加量為13.0%時(shí)感官評分最高。食用鹽的添加量在9.0%～13.0%時(shí)，產(chǎn)品感官評分逐漸升高，說明隨著食用鹽含量的增加，調(diào)味料的口感會逐漸增強(qiáng)；當(dāng)食用鹽含量超過13.0%時(shí)，產(chǎn)品感官評分降低，可能是由于食用鹽添加量過多導(dǎo)致口感咸苦。因此，食用鹽的最適添加量為13.0%。

圖3 食用鹽添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.1.2 味精添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著味精添加量的增加，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)味精的添加量為10.0%時(shí)感官評分最高，此時(shí)得到的產(chǎn)品口感醇后，味道鮮香。當(dāng)味精含量超過10.0%時(shí)，產(chǎn)品的感官評分降低，是因?yàn)槲毒尤脒^多導(dǎo)致口感鮮澀，使人產(chǎn)生口干的感覺[13-14]。因此，味精的最適添加量為10.0%。

圖4 味精添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.1.3 白砂糖添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖5可知，隨著白砂糖添加量的增加，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)白砂糖的添加量為20.0%時(shí)感官評分最高。當(dāng)白砂糖的添加量＜20.0%時(shí)，產(chǎn)品甜度過低，導(dǎo)致感官評分不高；當(dāng)白砂糖添加量超過20.0%后，會使產(chǎn)品的口感甜膩感加重，產(chǎn)品的口感協(xié)調(diào)性下降。因此，白砂糖的最適添加量為20.0%。

圖5 白砂糖添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.1.4 胡椒粉添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖6可知，感官評分隨胡椒粉添加量的增加先升高再降低，胡椒粉添加量為20.0%時(shí)感官評分最高。胡椒粉的添加為胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l提供了明顯的胡椒辣味，當(dāng)胡椒粉添加量超過20.0%時(shí)，胡椒特有的胡椒臭味突出，胡椒辣加重，使感官評分下降。因此，胡椒粉的最適添加量為20.0%。

圖6 胡椒粉添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.1.5 香辛料添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖7可知，感官評分隨香辛料添加量的增加先升高再降低，香辛料添加量為14.0%時(shí)感官評分最高。香辛料的添加為胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l提供了胡辣湯特征的復(fù)合香辛料香氣，當(dāng)香辛料添加量超過14.0%時(shí)，會使產(chǎn)品產(chǎn)生香辛料苦澀的口感，感官評分下降。因此，香辛料的最適添加量為14.0%。

圖7 香辛料添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.1.6 食用香精對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

由圖8可知，感官評分隨食用香精添加量的增加先升高再降低。食用香精添加量為8.0%時(shí)感官評分最高。食用香精的添加為胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l提供了適宜的頭香，當(dāng)食用香精添加量超過8.0%時(shí)，會使產(chǎn)品頭香刺激，不自然，感官評分下降[15]。因此，食用香精的最適添加量為8.0%。

圖8 食用香精添加量對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定食用鹽添加量、胡椒粉添加量、香辛料添加量及食用香精添加量為胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分中影響最大的4個(gè)因素，以胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分為響應(yīng)值，采用Design-Expert Software 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，預(yù)測得出胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的最優(yōu)工藝條件，試驗(yàn)結(jié)果見表4。對各因素進(jìn)行回歸擬合，得到二次多項(xiàng)式回歸方程Y=92.83-0.42A-1.50B-2.42C-2.67D-0.50AB-1.00AC-0.75AD-1.00BC-1.50BD-1.25CD-3.62A2-6.50B2-7.63C2-9.25D2。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

回歸方程方差分析和顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可知，回歸模型極顯著（P＜0.001），失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），回歸系數(shù)R2=0.932 5，調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.869 4，說明該回歸模型與試驗(yàn)擬合度良好，可用于預(yù)測分析響應(yīng)值與因素值的關(guān)系及變化情況。根據(jù)F值可知，各因素對感官評分的影響順序依次為食用香精添加量（D）＞香辛料添加量（C）＞胡椒粉添加量（B）＞食用鹽添加量（A）。

表5 方差分析和顯著性檢驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 各因素交互作用分析

由圖9可知，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨食用鹽添加量和胡椒粉添加量的增加呈先上升后降低的趨勢。等高線呈圓形，表示食用鹽添加量和胡椒粉添加量的交互作用不顯著[16-18]。

圖9 食用鹽（A）和胡椒粉（B）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

由圖10、圖11可知，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨食用鹽添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨著食用鹽添加量和食用香精添加量的增加也呈先上升后降低的趨勢。等高線均呈現(xiàn)橢圓形，表示食用鹽添加量和香辛料添加量的交互作用顯著，食用鹽添加量和食用香精添加量的交互作用也顯著[19-21]。

圖10 食用鹽（A）和香辛料（C）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

圖11 食用鹽（A）和食用香精（D）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

由圖12、圖13、圖14可知，胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨胡椒粉添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨胡椒粉添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趨勢；胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分隨香辛料添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趨勢。等高線均呈現(xiàn)圓形，表示食用胡椒粉添加量和香辛料添加量的交互作用不顯著，胡椒粉添加量和食用香精添加量交互作用不顯著，香辛料添加量和食用香精添加量交互作用不顯著。

圖12 胡椒粉（B）和香辛料（C）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

圖13 胡椒粉（B）和食用香精（D）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

圖14 香辛料（C）和食用香精（D）添加量交互作用的響應(yīng)面及等高線圖

因此，上述4個(gè)因素對胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l感官評分的影響不是簡單的線性關(guān)系，具有交互作用。

2.2.3 最佳工藝條件的確定和驗(yàn)證試驗(yàn)

通過Design-Expert Software 8.0.6軟件的分析，預(yù)測獲得加工胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的最優(yōu)工藝條件為食用鹽添加量12.96%、胡椒粉添加量19.82%、香辛料添加量13.72%及食用香精添加量7.87%，考慮到試驗(yàn)的可行性，將工藝條件調(diào)整為食用鹽添加量13.0%、胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。按此最優(yōu)工藝條件再次進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，3次試驗(yàn)感官評分的平均值為93.0分，接近預(yù)測值93.243 4分，說明通過響應(yīng)面法優(yōu)化獲得的胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的最佳工藝條件可行。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過響應(yīng)面法優(yōu)化獲得加工胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l的最優(yōu)工藝條件為食用鹽添加量13.0%、味精添加量10.0%，白砂糖添加量20.0%，胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。在此工藝條件下獲得的胡辣湯風(fēng)味薯?xiàng)l特征風(fēng)味突出，香氣濃郁真實(shí)，滋味口感辛辣適中，胡辣湯滋味濃郁，回味綿長。