響應(yīng)面法優(yōu)化水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方研究

楊柳，毛歡，劉雨，陳宇飛，劉長姣，張卓

(1.吉林工商學(xué)院 糧食學(xué)院，長春 130507；2.吉林工商學(xué)院 科研處，長春 130507)

牛肉醬是以牛肉為主要原料，輔以黃豆醬、白糖、食鹽等調(diào)味料加工而成的調(diào)味品，品種繁多[1-4]，風(fēng)味獨特，深受消費者歡迎。

目前市售醬類普遍存在食鹽含量較高的問題[5]，長期食用大量食鹽會誘發(fā)高血壓、高血脂、冠心病等心腦血管疾病[6]。隨著國內(nèi)外對“三低”(低鹽、低糖、低脂肪)食品的發(fā)展越來越重視，食品低鹽化也成為全球食品發(fā)展的總趨勢[7]。

酵母提取物是以食用酵母為主要原料，通過酶解自溶及分離提取后制得的產(chǎn)物，是一種優(yōu)良的天然調(diào)味品[8-9]，富含氨基酸、呈味肽、核苷酸等呈味物質(zhì)，可以作為產(chǎn)品降鈉后補充鮮味、提升風(fēng)味的重要原料[10]。

牛肉醬加工中所使用的油脂通常為大豆油、食用調(diào)和油等。食用油能改善食物風(fēng)味和提升口感，也是人體必需脂肪酸和維生素E的重要來源，但由于油脂攝入過量，近年來引發(fā)了一系列健康問題，諸如慢性疾病等[11]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)和營養(yǎng)學(xué)研究表明，特種植物油新食品原料水飛薊籽油主要含有亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸，具有輔助降血脂、降血壓等生理功效[12]。

水飛薊籽油已被國家衛(wèi)生部門列入《新資源食品名錄》(2014年第6號)，是一種極具潛力的油料資源[13]。水飛薊籽油屬于提取水飛薊素的副產(chǎn)物，是一種新型植物油脂，含有大量不飽和脂肪酸和多種活性物質(zhì)，具有很高的利用價值，但目前國內(nèi)外對水飛薊籽油的研究較少[14]。

以新食品原料水飛薊籽油代替?zhèn)鹘y(tǒng)牛肉醬中的油脂，以酵母提取物代替食鹽，研究水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方，為低鹽牛肉醬產(chǎn)品加工提供一定的理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

水飛薊籽油：種子購于盤錦水飛薊生物有限公司，采用冷榨方式，實驗室自制；酵母提取物：安琪酵母股份有限公司；山梨酸鉀：河南萬邦實業(yè)有限公司；牛肉、黃豆醬、花生、白砂糖、 植物油、芝麻、豆腐干、味精、食用鹽、香辛料：購于歐亞超市。

G180TR型滅菌鍋 致微儀器(廈門)有限公司；電磁爐 廣東韋奇伍德環(huán)?？萍加邢薰?；TG328A型電子天平 上海新杭儀器廠；892 Rancimat型油脂氧化分析儀 瑞士萬通(中國)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 配方

參照鎮(zhèn)安縣東之韻農(nóng)業(yè)科技有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/DZY 0001S—2021[15]的配方制備水飛薊籽油減鹽牛肉醬。

1.2.2 調(diào)味醬生產(chǎn)工藝

參照耿吉等[16]的生產(chǎn)工藝流程并加以改進(jìn)。

1.2.3 感官評價方法

參照蘆榮華等[17]的方法進(jìn)行感官評價。選擇吉林工商學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè)具有營養(yǎng)師資格的10名學(xué)生組成感官評價小組，按照感官評價標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品進(jìn)行評價。感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 單因素試驗

分別選擇牛肉添加量、黃豆醬添加量、酵母提取物添加量、水飛薊籽油添加量4個因素進(jìn)行單因素試驗，以感官評分為指標(biāo)，考察各因素對水飛薊籽油減鹽牛肉醬感官評分的影響。

1.2.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，運用 Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計，繪制響應(yīng)面圖和等高線圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化水飛薊籽油減鹽牛肉醬的配方。

1.2.6 氧化穩(wěn)定性檢測

根據(jù)響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果，選擇最優(yōu)配方條件下生產(chǎn)的水飛薊籽油減鹽牛肉醬，與普通牛肉醬對比，進(jìn)行油脂氧化穩(wěn)定性試驗[18]。

根據(jù)不同誘導(dǎo)溫度(120，130，140 ℃)下的氧化穩(wěn)定性譜圖，得出氧化誘導(dǎo)時間外推結(jié)果譜圖和牛肉醬樣品在常溫(25 ℃)下的氧化誘導(dǎo)時間，測量3次取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 牛肉添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

固定黃豆醬添加量為25 g，水飛薊籽油添加量為16 g，酵母提取物添加量為3 g，選取牛肉添加量分別為25，30，35，40，45 g，以感官評分為指標(biāo)作圖，見圖1。

圖1 牛肉添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

由圖1可知，隨著牛肉添加量的增加，感官評分呈上升趨勢。前期上升較快，后期較為平穩(wěn)。牛肉蛋白質(zhì)含量高，脂肪含量低，味道鮮美，故添加牛肉口感較好。但牛肉含量過高會使牛肉醬發(fā)干、發(fā)柴，影響口感，而且添加過多的牛肉還會增加成本。因此，選擇牛肉添加量35，40，45 g三水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗。

2.1.2 黃豆醬添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

固定牛肉添加量為40 g，水飛薊籽油添加量為16 g，酵母提取物添加量為3 g，選取黃豆醬添加量分別為10，15，20，25，30 g，以感官評分為指標(biāo)作圖，見圖2。

由圖2可知，隨著黃豆醬添加量的增加，感官評分逐漸升高，這是因為黃豆醬添加量太少，口味太淡，不符合北方人的口味。當(dāng)黃豆醬添加量達(dá)到25 g時，感官評分最高，為94.3分，之后感官評分明顯下降，咸味太重，掩蓋了其中的芳香味，口感不佳。因此，確定黃豆醬添加量為25 g，不參與響應(yīng)面試驗。

2.1.3 酵母提取物添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

固定黃豆醬添加量為25 g，水飛薊籽油添加量為16 g，牛肉添加量為40 g，選取酵母提取物添加量分別為1，2，3，4，5 g，以感官評分為指標(biāo)作圖，見圖3。

圖3 酵母提取物添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

由圖3可知，隨著酵母提取物添加量的增加，感官評分前期變化不大，呈現(xiàn)略微升高的趨勢，但是當(dāng)酵母提取物添加量增加到4 g時，感官評分明顯下降，添加量達(dá)到5 g時，降低更多?？赡苁且驗榻湍柑崛∥锾砑恿枯^少時，由于減鹽后損失的氨基酸等風(fēng)味物質(zhì)，在添加酵母提取物后基本得到補充，達(dá)到原來的水平，因此，感官評分較為平穩(wěn)；酵母提取物逐漸增多后，雖然減少的芳香類物質(zhì)被補充，但從口感上來說，咸味適中，比減鹽之前口味略淡，所以感官評分略低，這與人們長期以來形成的飲食習(xí)慣有關(guān)。因此，選擇酵母提取物添加量2，3，4 g三水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗。

2.1.4 水飛薊籽油添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

固定黃豆醬添加量為25 g，牛肉添加量為40 g，酵母提取物添加量為3 g，選取水飛薊籽油添加量分別為4，8，12，16，20 g，以感官評分為指標(biāo)作圖，見圖4。

圖4 水飛薊籽油添加量對水飛薊籽油減鹽牛肉醬配方的影響

由圖4可知，隨著水飛薊籽油添加量的增加，感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。前期曲線上升明顯，升高較快，這與籽油替代豆油，在較低濃度下特有的清香氣味有關(guān)。后期曲線略微下降，可能是水飛薊籽油添加量增多，豆油添加量減少，香味略有降低，影響感官評分所致。因此，選擇水飛薊籽油添加量分別為12，16，20 g三水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化與分析

2.2.1 試驗設(shè)計與結(jié)果

本試驗以酵母提取物添加量(A)、牛肉添加量(B)、水飛薊籽油添加量(C)為因素，采用Box-Behnken進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗，因素水平表及試驗結(jié)果分別見表2和表3。

表2 因素水平表

表3 試驗設(shè)計與結(jié)果

續(xù) 表

2.2.2 顯著性檢驗及方差分析

對表3中試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得方差分析結(jié)果，見表4。

表4 回歸模型方差分析

應(yīng)用Design-Expert 8.0.5軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，由于AB、AC、B2一元及多元交互作用的顯著性都在0.05水平以上，故在建立模型時去除，得到的二次回歸模型為：Y=93.44-2.35A+0.65B-0.90C-1.28BC-1.66A2-2.11C2。

從模型可以看出，影響感官評分的因素主次順序為：A(酵母提取物添加量)>C(水飛薊籽油添加量)>B(牛肉添加量)。

由表4可知，該模型差異極顯著(P<0.0001)，表明方程與實際情況擬合良好；失擬項不顯著(P=0.1692>0.05)，表明未知因素對試驗結(jié)果干擾??；模型的R2=0.9824，表明模型可信度良好；RAdj2=0.9598，表明95.98%的試驗數(shù)據(jù)可用該模型進(jìn)行解釋。綜上所述，該模型可以對水飛薊籽油減鹽牛肉醬的配方工藝進(jìn)行分析和預(yù)測。

2.2.3 響應(yīng)面分析

添加12 g水飛薊籽油時，酵母提取物添加量和牛肉添加量的交互作用對感官評分的影響見圖5。

圖5 牛肉、酵母提取物添加量對牛肉醬感官評分影響的響應(yīng)面及等高線

由圖5可知，當(dāng)牛肉添加量不變時，隨著酵母提取物添加量逐漸增加，感官評分減?。贿@可能與用酵母提取物替代食鹽，人的味覺器官不適應(yīng)有關(guān)。當(dāng)酵母提取物添加量不變時，隨著牛肉添加量增加，感官評分也增大。可見酵母提取物添加量與牛肉添加量的交互作用不明顯。

牛肉添加量為40 g時，酵母提取物添加量與水飛薊籽油添加量的交互作用對感官評分的影響見圖6。

圖6 水飛薊籽油、酵母提取物添加量對牛肉醬感官評分影響的響應(yīng)面及等高線

由圖6可知，當(dāng)水飛薊籽油添加量不變時，隨著酵母提取物添加量的增加，感官評分減?。划?dāng)酵母提取物添加量不變時，隨著水飛薊籽油添加量的增多，感官評分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢?？梢?，酵母提取物添加量與水飛薊籽油添加量的交互作用不明顯。

酵母提取物添加量為16 g時，牛肉添加量和水飛薊籽油添加量交互作用對感官評分的影響見圖7。

圖7 牛肉、水飛薊籽油添加量對牛肉醬感官評分影響的響應(yīng)面及等高線

由圖7可知，當(dāng)水飛薊籽油添加量較少時，隨著牛肉添加量的增多，感官評分逐漸增大；當(dāng)水飛薊籽油添加量較多時，感官評分隨著牛肉添加量的增多有緩慢下降趨勢；當(dāng)牛肉添加量不變時，隨著水飛薊籽油添加量增多，感官評分先增大后減小?？梢姡Ｈ夂退w薊籽油添加量不同，均能影響感官評分值，交互作用影響顯著。

2.2.4 最優(yōu)條件選擇與驗證試驗

通過Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，確定水飛薊籽油減鹽牛肉醬的配方工藝為：牛肉添加量45 g、酵母提取物添加量2.2 g、水飛薊籽油添加量14.03 g，此時感官評分為95.8125分。考慮實際操作，調(diào)整配方工藝為：牛肉添加量45 g，酵母提取物添加量2.2 g，水飛薊籽油添加量14 g，其他條件不變，進(jìn)行3次驗證試驗，感官評分平均值為95.78分,與預(yù)測值基本一致，驗證了所建模型的準(zhǔn)確性。

2.3 氧化穩(wěn)定性檢測試驗結(jié)果

2.3.1 氧化穩(wěn)定性圖譜

由圖8可知，當(dāng)誘導(dǎo)溫度為120 ℃時，普通牛肉醬氧化誘導(dǎo)時間為5.35 h，最優(yōu)配方牛肉醬氧化誘導(dǎo)時間為10.36 h。

圖8 普通牛肉醬和最佳配方牛肉醬油脂氧化穩(wěn)定性結(jié)果

2.3.2 牛肉醬的外推結(jié)果

由表5可知，根據(jù)外推結(jié)果譜圖可以得出，25 ℃下普通牛肉醬氧化誘導(dǎo)時間為2705.6 h，最優(yōu)配方牛肉醬氧化誘導(dǎo)時間為3024.6 h。

表5 普通牛肉醬和最優(yōu)配方牛肉醬在不同溫度下油脂氧化穩(wěn)定性結(jié)果

3 結(jié)論

本文以牛肉為主要原料，以水飛薊籽油替代部分豆油，酵母提取物替代部分食鹽，研究水飛薊籽油減鹽牛肉醬的配方工藝。在單因素試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面試驗，以感官評分為指標(biāo)，所得模型差異性顯著(P<0.0001)，失擬項不顯著，模型可信度良好，95.98%的試驗數(shù)據(jù)可用該模型進(jìn)行解釋，該模型可以對水飛薊籽油減鹽牛肉醬的配方工藝進(jìn)行分析和預(yù)測。通過響應(yīng)面試驗確定最佳配方工藝為：水飛薊籽油添加量14 g、牛肉添加量45 g、酵母提取物添加量2.2 g、黃豆醬添加量25 g，此時感官評分為95.78分。通過油脂氧化試驗得出：最優(yōu)配方牛肉醬在常溫(25 ℃)下的氧化誘導(dǎo)時間比普通牛肉醬長，表明水飛薊籽油具有更好的氧化穩(wěn)定性，為水飛薊籽油在調(diào)味品中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。