響應(yīng)面優(yōu)化番茄炒蛋配料包制備工藝

李亞如 王亮 王勇 俞春山 茍春梅 嚴(yán)曉琴 張民偉

摘要：以新疆番茄為原料，加入配料后經(jīng)炒制得到一種番茄炒蛋配料包。探討水分添加量、食用油添加量、番茄塊添加量和炒制時(shí)間對(duì)番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄紅素活性和固形物含量的影響，以感官評(píng)分為指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化番茄炒蛋配料包的生產(chǎn)工藝。結(jié)果表明，番茄炒蛋配料包的最佳生產(chǎn)工藝條件為按照質(zhì)量百分比計(jì)，配料包中番茄醬15%、食用油27%、番茄塊15%、開水45%、輔料2%、調(diào)味料1%，炒制時(shí)間8 min。基于上述研究結(jié)果所制備的番茄炒蛋配料包評(píng)分為92.28分，色澤橙紅光亮，組織狀態(tài)均勻黏稠，具有令人愉悅的番茄香味，可為番茄制品的開發(fā)及番茄炒蛋配料包的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：番茄；加工工藝；響應(yīng)面法

中圖分類號(hào)：TS201.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）05-0125-06

Abstract： Taking Xinjiang tomato as the raw material， add ingredients and fry to obtain a kind of tomato scrambled egg ingredient package. The effects of water addition amount， edible oil addition amount， tomato cube addition amount and frying time on the viscosity， chromatic aberration， lycopene activity and solid content of tomato scrambled egg ingredient package are investigated. Using sensory score as the index， based on the single factor test， response surface test is used to optimize the production technology of tomato scrambled egg ingredient package. The results show that the optimum production technology conditions of tomato scrambled egg ingredient package are as follows： in terms of mass percentage， the ingredient package contains 15% tomato paste， 27% edible oil， 15% tomato cube， 45% boiled water， 2% auxiliary materials， 1% seasoning， and the frying time is 8 min. The score of tomato scrambled egg ingredient package prepared under the above research results is 92.28 points， the color is bright orange red， the tissue state is uniform and sticky， with pleasant tomato flavor， which could provide theoretical guidance for the development of tomato products and the industrial production of tomato scrambled egg ingredient package.

Key words： tomato; processing technology; response surface methodology

收稿日期：2022-11-16

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)子課題（2022B02004-3）

作者簡(jiǎn)介：李亞如（1993－），女，碩士，研究方向：食品加工。

*通信作者：張民偉（1987－），男，副教授，博士，研究方向：食品加工、生物傳感器器件開發(fā)與應(yīng)用。

番茄別稱西紅柿，番茄中富含番茄紅素[1]、纖維素，其酸甜的口感和獨(dú)特的芳香也為番茄作為食材在烹飪中起到重要作用奠定了深厚的基礎(chǔ)[2]，番茄具有較好的感官性狀的同時(shí)對(duì)人體健康也有著較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]。在番茄的烹飪過程中，時(shí)常使用油脂，這些油脂有助于番茄釋放脂溶性抗氧化劑（番茄紅素），以充分發(fā)揮抗氧化劑的作用[4]；在油脂作用下，番茄等抗氧化劑的含量持續(xù)上升，但番茄中的VC卻嚴(yán)重流失[5]。另外，新鮮西紅柿上市時(shí)間受限，所以冬天大部分家庭采用西紅柿醬制作番茄炒蛋，成品顏色深，炒制中食用油偏多造成番茄紅素含量降低，降低了成品的感官評(píng)分。番茄炒蛋雖然是一種家常菜，但其制備過程中的諸多不可控因素造成最終成品的色澤、VC含量、理化性能不可控[6]，因此，亟需一種制作方便且成品品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)不受制備原料、工藝因素影響的方便西紅柿醬料包。

番茄炒蛋配料包主要由番茄醬和番茄等經(jīng)復(fù)配調(diào)味并添加其他食材炒制完成，具有黏度適中、風(fēng)味愉悅的特點(diǎn)[7]。本研究以感官評(píng)分為指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)番茄炒蛋配料包產(chǎn)品進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，研究其番茄紅素活性、黏度、色差、水分含量、菌落總數(shù)、感官品質(zhì)變化規(guī)律，確定產(chǎn)品的最佳工藝，該產(chǎn)品滿足了人們對(duì)新口味、高營(yíng)養(yǎng)食品的需要，豐富了消費(fèi)市場(chǎng)，同時(shí)對(duì)調(diào)味品和方便食品產(chǎn)業(yè)化的升級(jí)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

新鮮番茄：購(gòu)自兵團(tuán)14師；番茄醬、雞精、香辛料：購(gòu)自新疆笑廚食品有限公司；白砂糖、食鹽、大蔥、生姜、大蒜等：均為市售；平板計(jì)數(shù)瓊脂（plate count agar，PCA）培養(yǎng)基、MRS肉湯培養(yǎng)基：北京奧博星生物科技有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

PL203電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DHP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；LS-150LD立式壓力蒸汽滅菌器 江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司；HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金儀儀器科技有限公司；BCD-180LC冰箱 合肥美菱股份有限公司；pH計(jì)、752N可見光分光光度計(jì) 上海儀電分析儀器有限公司；SW-CJ-2G超凈工作臺(tái) 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 番茄炒蛋配料包的制備

番茄炒蛋配料包的制備工藝流程見圖1。

1.2.2 工藝要點(diǎn)

原料、清洗：選擇新鮮、飽滿、無害蟲、顏色艷麗、果實(shí)熟透的番茄。用自來水沖洗番茄果肉上附著的泥沙、雜質(zhì)等。

預(yù)處理：熱燙是為了分離果皮與果肉，達(dá)到更好的去皮效果，去除表面的微生物并滅活果膠酶。表皮開裂后，剝?nèi)スづc硬芯。盡量保留果肉以提高原料利用率。最后將其切成2 cm3的均勻塊狀。

炒醬：待油溫升至150 ℃時(shí)，加入適量蔥、姜、蒜，將番茄醬倒入鍋中攪拌均勻，待醬汁沸騰后倒入熱水，將翻炒溫度設(shè)為85 ℃左右，加入白砂糖、食鹽、香辛料、雞精等調(diào)味料進(jìn)行調(diào)味，炒至醬汁均勻，待醬汁變香后關(guān)火，炒醬時(shí)間約為8 min。

裝袋：起鍋趁熱裝入食品包裝袋中，每袋凈含量為230 g。

殺菌：分裝好后進(jìn)行水浴加熱（92～95 ℃），保持醬心溫度85 ℃，計(jì)時(shí)30 min。

冷卻：將滅菌后的產(chǎn)品用冷水冷卻至35 ℃，即為成品。

1.2.3 番茄炒蛋配料包工藝優(yōu)化

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考新疆笑廚食品有限公司現(xiàn)有的半固體調(diào)味料試驗(yàn)配方，通過預(yù)試驗(yàn)確定番茄炒蛋配料包的基本配方：食用油添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、水分添加量（32%、37%、42%、47%、52%）、番茄塊添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、炒制時(shí)間（4，6，8，10，12 min）等單因素對(duì)番茄炒蛋配料包品質(zhì)的影響。

1.2.3.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以番茄炒蛋配料包的感官品質(zhì)為指標(biāo)，應(yīng)用Design-Expert軟件，采用Central Composite Design（CCD）方法， 對(duì)食用油、水、番茄塊的添加量和炒制時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)并研究番茄炒蛋配料包的最佳工藝配方。試驗(yàn)因素水平見表1。

1.2.4 番茄炒蛋配料包的品質(zhì)特性研究

1.2.4.1 色差

將番茄炒蛋配料包中產(chǎn)品填充至比色皿內(nèi)。用比色法測(cè)定番茄炒蛋配料包的L*（亮度或暗度）、a*（紅度或綠度）和b*（黃度或藍(lán)度）。 番茄炒蛋配料包的顏色由CIE-L*a*b*色彩空間系統(tǒng)表示[8]。對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取3次測(cè)量的平均值。

1.2.4.2 黏度

將番茄炒蛋配料包中產(chǎn)品放在250 mL燒杯中，轉(zhuǎn)子號(hào)2#，測(cè)量時(shí)間30 s，即為番茄炒蛋配料包的黏稠度。每個(gè)樣品做3次平行試驗(yàn)，取3次測(cè)量的平均值。

1.2.4.3 番茄紅素活性

測(cè)定一定量的DPPH，用無水乙醇配制0.04 mg/mL的DPPH溶液。將樣品破碎，以5 000 r/min離心10 min，加入2 mL樣品溶液，再加入2 mL DPPH溶液混合均勻。用VC作陽性對(duì)照，室溫避光放置30 min后，于517 nm處測(cè)吸光度值。根據(jù)下式計(jì)算對(duì)DPPH自由基的清除率[9]：

清除率（%）=（1－Ai－AjA0）×100%。

式中：Ai為2 mL待測(cè)樣品+2 mL DPPH的吸光度值；Aj為2 mL待測(cè)樣品+2 mL無水乙醇的吸光度值；A0為2 mL無水乙醇+2 mL待測(cè)樣品的吸光度值。

1.2.4.4 固形物含量

根據(jù)QB 1007－1990《罐頭食品凈重和固形物含量的測(cè)定》[10]的方法進(jìn)行測(cè)定，開袋將內(nèi)容物倒入預(yù)先稱重的圓篩中，并在圓篩下安裝漏斗。為了方便測(cè)量，不攪拌產(chǎn)品，將圓篩傾斜靜置3 min，并將圓篩和產(chǎn)品一起稱重（g），將量筒靜置 5 min，使油與湯汁分為兩層，量取油層的毫升數(shù)乘以比重0.9，即得油層質(zhì)量（g）。根據(jù)下式計(jì)算固形物含量：

X=（W2－W1）+FW×100%。

式中：X為固形物含量（%）；W2為瀝干物和圓篩質(zhì)量（g）；W1為圓篩質(zhì)量（g）；F為油脂質(zhì)量（g）；W為產(chǎn)品標(biāo)明凈重（g）。

1.2.4.5 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)按照 GB 4789.2－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；霉菌、酵母菌按照 GB 4789.15－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)? 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4.6 感官評(píng)定

感官評(píng)定小組由10名經(jīng)過培訓(xùn)的企業(yè)員工組成，滿分10分，評(píng)分人員根據(jù)表2賦分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，每項(xiàng)指標(biāo)的最終得分為所有評(píng)定人員評(píng)分的平均值。感官評(píng)分等于每項(xiàng)評(píng)分乘以0.25之和。

1.2.5 保質(zhì)期檢測(cè)

根據(jù)GB 2760－2011《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[11]，選擇納他霉素∶乳酸鏈球菌素∶殼聚糖為1∶1∶1制作含有復(fù)配生物防腐劑的番茄炒蛋配料包，以未添加防腐劑為對(duì)照，將番茄炒蛋配料包進(jìn)行密封包裝并進(jìn)行水浴滅菌處理（92～95 ℃，30 min），分別貯存在4，25，37 ℃條件下進(jìn)行加速破壞性試驗(yàn)[12]，每隔5 d取樣進(jìn)行感官評(píng)定、理化和微生物等相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，每項(xiàng)指標(biāo)做3組平行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 25.0軟件在0.05的顯著性水平上進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）形式表示，并通過Waller-Duncan 進(jìn)行比較，每項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定均設(shè)置至少3個(gè)重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 食用油添加量對(duì)番茄炒蛋配料包的影響

以產(chǎn)品質(zhì)量為基準(zhǔn)，在油溫為150 ℃、水分添加量為42%、番茄塊添加量為15%、炒制時(shí)間為8 min的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，探究不同食用油添加量對(duì)番茄炒蛋配料包的影響。由圖2可知，隨著食用油用量的增加，番茄炒蛋配料包的黏度和固形物含量逐漸降低，產(chǎn)品的亮度指數(shù)L*逐漸降低，紅度指數(shù)a*逐漸升高，黃度指數(shù)b*和亮度指數(shù)L*與食用油添加量呈負(fù)相關(guān)，紅度指數(shù)a*和黃度指數(shù)b*與食用油添加量呈正相關(guān)，表明番茄紅素活性與食用油添加量呈明顯的正相關(guān)[13]；番茄炒蛋配料包的感官評(píng)分隨著食用油添加量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，對(duì)樣品的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分得出食用油添加量的最優(yōu)水平為25%，因此以食用油添加量為25%作為固定值進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.2 水分添加量對(duì)番茄炒蛋配料包的影響

由圖3可知，產(chǎn)品的固形物含量和黏度隨著水分添加量的增加而下降，而樣品的黏度和番茄紅素活性與水分添加量呈明顯的負(fù)相關(guān)，隨著水分添加量的增加，亮度指數(shù)L*、紅度指數(shù)a*和黃度指數(shù)b*逐漸降低。 樣品的顏色與水分添加量呈負(fù)相關(guān)。 產(chǎn)品的番茄紅素活性隨著水分添加量的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。對(duì)樣品的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分，得出水分添加量的最優(yōu)水平為42%，因此以水分添加量42%為固定值進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.3 炒制時(shí)間對(duì)番茄炒蛋配料包的影響

由圖4可知，產(chǎn)品的色差和黏度隨著炒制時(shí)間的增加而升高，炒制時(shí)間與固形物含量呈明顯正相關(guān)，成品醬隨著炒制時(shí)間的增加，其色澤的亮度指數(shù)L*逐漸減小，紅度指數(shù)a*和黃度指數(shù)b*逐漸增大。炒制時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成番茄紅素的損失[14]。過長(zhǎng)的炒制時(shí)間會(huì)造成番茄炒蛋配料包產(chǎn)生焦糊味，炒制過度會(huì)影響產(chǎn)品的外觀。對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分得出炒制時(shí)間的最優(yōu)水平為8 min，因此以炒制時(shí)間8 min為固定值進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.4 番茄塊添加量對(duì)番茄炒蛋配料包的影響

由圖5可知，隨著番茄塊添加量的增加，樣品的黏度和色差呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，色澤的亮度指數(shù)L*略有減小，紅度指數(shù)a*和黃度指數(shù)b*略有增大。產(chǎn)品的紅度指數(shù)a*和黃度指數(shù)b*與番茄塊添加量呈正相關(guān)，且紅度指數(shù)a*與其添加量相關(guān)性最大。而其番茄紅素活性和固形物含量隨著番茄塊添加量的增加而增加，并在番茄塊添加量為15%時(shí)具有最大值。對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)評(píng)分得出番茄塊添加量的最優(yōu)水平為15%。

2.2 番茄炒蛋配料包的響應(yīng)面優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，選取食用油添加量（A）、水分添加量（B）、番茄塊添加量（C）、炒制時(shí)間（D）為影響因素，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面分析，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

應(yīng)用Design-Expert V8.0.6軟件，對(duì)表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，預(yù)測(cè)模型為Y=92.36－1.53A－2.2B－1.56C－0.017D+0.75AB+1AC+0.57AD+3.48BC－0.025BD－0.05CD－5.45A2－3.81B2－4.07C2－4.23D2。

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)回歸模型及方差分析

感官評(píng)分的方差分析和顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合的二次模型方差分析，由表4可知，回歸方程模型極顯著（P<0.000 1），失擬項(xiàng)的P為0.079 5（P>0.05），檢驗(yàn)結(jié)果為不顯著。相關(guān)系數(shù)R2是 0.905 7，表明該模型的實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值之間擬合度較好，模型擬合效果好，可分析預(yù)測(cè)番茄炒蛋配料包的工藝參數(shù)。

回歸方程系數(shù)顯著性試驗(yàn)表明，一次項(xiàng)A、C顯著，B極顯著；交互項(xiàng)AB、AC、AD、BD、CD不顯著，BC顯著；二次項(xiàng) A2、B2、C2、D2的影響都極顯著。由4個(gè)主要因素的F值可知，各因素對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響順序依次為B>C>A>D，即水分添加量>番茄塊添加量>食用油添加量>炒制時(shí)間。

2.2.3 響應(yīng)面分析各因素交互作用對(duì)番茄炒蛋配料包的影響

由圖6可知，各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的顯著性與表4中交互項(xiàng)P值的分析結(jié)果一致。此外，從等高線的形狀亦可以判斷交互作用的強(qiáng)弱，圖6中d水分添加量與番茄塊添加量的交互呈顯著性良好的橢圓形，等高線的頂點(diǎn)即響應(yīng)值感官評(píng)分的最大值。a～f的響應(yīng)面圖像均開口朝下，表明響應(yīng)值隨著各個(gè)因素值的增大而呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，達(dá)到響應(yīng)值最大值后，響應(yīng)值即隨著因素值的增大而減小。

經(jīng)Design-Expert 8.0.6軟件分析得到的優(yōu)化條件為食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制時(shí)間7.9 min、番茄塊添加量14.6%。結(jié)合實(shí)際條件，將工藝條件改為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時(shí)間8 min、番茄塊添加量15%，感官評(píng)分為92.28，與理論預(yù)測(cè)值基本一致。

2.2.4 最佳條件的預(yù)測(cè)和驗(yàn)證

通過回歸模型的預(yù)測(cè)得到番茄炒蛋配料包的最佳工藝為食用油添加量26.8%、水分添加量44.4%、炒制時(shí)間7.9 min、番茄塊添加量14.6%。此時(shí)番茄炒蛋配料包的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為93.4。綜合考慮，將最優(yōu)條件修正為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時(shí)間8 min、番茄塊添加量15%。在此條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到番茄炒蛋配料包的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為92.28。所得平均值與理論預(yù)測(cè)值非常接近，且相對(duì)誤差小于2%，說明重復(fù)性良好。

2.3 保質(zhì)期測(cè)定結(jié)果

在不同溫度下，檢測(cè)番茄炒蛋配料包在貯藏過程中的大腸桿菌、酵母菌、霉菌，每3 d一次，直至45 d在3個(gè)溫度下均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，然后對(duì)預(yù)測(cè)貨架期最后1 d的番茄炒蛋配料包進(jìn)行大腸桿菌、酵母菌、霉菌檢測(cè)，亦符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表明本試驗(yàn)制備的番茄炒蛋配料包經(jīng)裝袋后巴氏殺菌能夠很好地保證番茄炒蛋配料包在貨架期內(nèi)的生物安全性，并且抑制了番茄炒蛋配料包在貨架期內(nèi)因大腸桿菌、酵母菌、霉菌導(dǎo)致的腐敗變質(zhì)。

3 小結(jié)

以番茄、番茄醬等為原料，經(jīng)過炒制制備番茄炒蛋配料包。進(jìn)行單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)，目的在于提高番茄的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，獲得最佳番茄炒蛋配料包工藝。

單因素試驗(yàn)：以番茄炒蛋配料包的水分添加量、食用油添加量、番茄塊添加量和炒制時(shí)間為指標(biāo)，探討其對(duì)番茄炒蛋配料包黏度、色差、番茄紅素活性和固形物含量的影響，進(jìn)行單因素試驗(yàn)以確定響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平。確定食用油添加量為25%，水分添加量為42%，炒制時(shí)間為8 min，番茄塊添加量為15%。

響應(yīng)面試驗(yàn)：以感官評(píng)分為響應(yīng)值，確定番茄炒蛋配料包工藝條件，最優(yōu)條件為食用油添加量27%、水分添加量45%、炒制時(shí)間8 min、番茄塊添加量15%，在此條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分為92.28，與理論預(yù)測(cè)值基本一致，說明采用響應(yīng)面試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化得出的番茄炒蛋配料包的最佳工藝條件較可靠，驗(yàn)證了該模型的有效性。

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