响应面法优化调理鸡排水油混合油炸工艺

马瑞雪，高天，宋蕾，张林，江芸，李蛟龙，张昕，高峰，周光宏

1(南京农业大学动物科技学院，江苏省动物源食品生产与安全保障重点实验室，江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京，210095)　2(南京师范大学金陵女子学院，江苏 南京，210097)



响应面法优化调理鸡排水油混合油炸工艺

马瑞雪1，高天1，宋蕾1，张林1，江芸2，李蛟龙1，张昕1，高峰*，周光宏1

1(南京农业大学动物科技学院，江苏省动物源食品生产与安全保障重点实验室，江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京，210095)2(南京师范大学金陵女子学院，江苏 南京，210097)

为研究调理鸡排水油混合油炸的最佳工艺条件，在单因素试验的基础上，应用响应面法探讨油炸温度和油炸时间及两者交互作用对调理鸡排水分含量，脂肪含量，黄度(b*)值和感官特性的影响，建立了二次响应预测模型。结果表明：水油混合油炸调理鸡排的最佳工艺参数是油炸温度165 ℃，油炸时间210s，在此条件下鸡排的含水量为62.41%，脂肪含量为8.98%，黄度(b*)值为51.04，感官评分为8.87，与模型预测值拟合良好。

水油混合油炸；调理鸡排；响应面；感官评定；脂肪含量

近年来，随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，调理鸡排制品因其感官品质独特，营养丰富，食用方便而深受消费者青睐。调理鸡排是以鸡肉为主要原料，经腌制和油炸等多道工序后在冷冻(-18 ℃)或冷藏(0～4 ℃)或常温条件下贮存和销售，可直接食用或经简单热处理后即可食用的鸡肉制品[1]。油炸是调理鸡排加工过程中的一项关键技术，可赋予鸡排制品独特的感官特性，例如金黄的色泽，酥脆的外壳，柔嫩多汁的肉质，鲜美可口的滋味，特色浓郁的香气等，从而显著提高适口性和可接受性[2-3]。油炸温度和油炸时间是油炸过程中影响调理鸡排品质的2个主要因素，不同的油炸温度和时间使鸡排发生不同程度的失水、吸油、美拉德反应，以及蛋白质变性和降解等，从而改变鸡排的风味、颜色、持水性、质构和嫩度等[4-5]。

水油混合油炸工艺是近年来国内外新兴的一种工艺技术，该工艺的工作原理是在油炸机内加入水和油，水与油的密度不同以及互不相溶性使水油自然分层，即密度较小的油浮升于上层，而水层沉降于下层。在油层的中间位置水平安置电热管对油进行加热，温度可自行控制在150～200 ℃之间，在油水界面处设置风冷控制系统对水进行冷却，控制油水分界面的温度在50 ℃以下。在炸制食品过程中，食品残渣在重力作用下脱离油层落入水层，定期随水排出，避免了残渣在油中沉积而被反复炸制[6-7]。与传统纯油油炸相比，水油混合油炸具有自动过滤、自我洁净等特性，可显著降低炸用油的劣变速度，延长炸用油的工作寿命，提高油炸制品的品质[7-8]。在人们对油炸食品的品质及安全性倍加关注的今天，水油混合油炸工艺的应用有着广阔的市场前景。然而，有关水油混合油炸调理鸡排的工艺参数在国内外鲜有报道，有必要对此开展研究。

本研究采用水油混合油炸工艺油炸调理鸡排，进行单因素试验后再通过响应面试验对水油混合油炸温度和油炸时间进行优化，确定最佳的工艺参数。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

冻鸡胸肉，山东新希望六和集团有限公司；金龙鱼一级大豆油，上海益海嘉里粮油工业有限公司；浆粉，上海双盈食品有限公司；面包屑，江苏金皇花食品有限公司；食盐、味精、白胡椒粉、白砂糖、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠(均为食品级)，均购自南京苏果超市；无水乙醚：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

BYZG-20水油混合油炸机，浙江艾博机械工程有限公司；ESK-125真空滚揉机，德国KakonaGmbh公司；CR-400色差仪，日本KonicaMinoltaSensing公司；SOX406脂肪测定仪，北京晨曦勇创科技有限公司。

1.2实验方法

1.2.1调理鸡排加工工艺

1.2.2操作要点

(1)解冻：将冻鸡胸肉置于4 ℃冷库解冻24h。

(2)整型：剔除鸡胸肉表面的脂肪和结缔组织后将其切成大小为7cm×6cm×1.5cm的肉块，每块约65～70g。

(3)滚揉腌制：将鸡肉块与配制好的腌制液按肉∶腌制液=10∶3(g∶mL)的比例装入滚揉机中连续式真空滚揉1.5h，转速为7r/min，滚筒内温度为2 ℃，真空度为-0.08MPa，滚筒倾角55度(腌制液配方为食盐50g/L，味精30g/L，白胡椒粉15g/L，白砂糖55g/L，焦磷酸钠8g/L，三聚磷酸钠8g/L以及六偏磷酸钠4g/L)。

(4)静腌：将滚揉后的鸡肉块与剩余腌制液于4 ℃冷库中静置1h。

(5)上浆：将鸡肉块浸没在黏度均匀的上浆液中30s，均匀充分的上浆，随后将鸡肉块拎起8s以沥去多余上浆液，上浆液配比为浆粉∶水质量比=2∶3。

(6)裹屑：将上浆后的鸡块放入面包屑中轻轻按压，均匀裹屑，随后轻轻抖动，以抖去表面的附屑。

(7)油炸：按照试验设计设定的水油混合油炸温度和时间对鸡排进行炸制。

(8)沥油冷却：将油炸后的鸡排沥油2min，随后待其自然冷却至室温。

(9)速冻：将冷却后的鸡排置于-35 ℃冷库中速冻。

(10)定量包装：对速冻后的鸡排进行定量包装。

(11)质检入库：对包装后的产品进行检验，送入-20 ℃的成品库。

1.2.3指标测定

1.2.3.1水分测定

按照GB5009.3—2010《食品中水分的测定》[9]中的直接干燥法测定。

1.2.3.2脂肪含量测定

参照GB/T5009.6—2003《食品中脂肪的测定》[10]中的索氏抽提法测定。

1.2.3.3色泽测定

采用CIELAB表色系统，用色差仪测定油炸后鸡排的表面色泽，亮度(L*)值、红度(a*)值和黄度(b*)值。每一鸡排样随机取4个点进行测定，取其平均值[11]。

1.2.3.4感官评定

由10位受过食品感官分析培训的评价员组成评定小组对油炸后鸡排的色泽、质地、气味、滋味和总可接受性等感官特性进行分析评分，评分标准见表1。色泽的权重系数为0.15，质地为0.30，气味为0.20，滋味为0.20，总可接受度为0.15，以10位评定员的平均分为各特性的评分，鸡排的感官评价总分为各项特性评分与权重乘积之和。评定时评价员均单独工作，不相互交流，样品评定之间用清水漱口。

表1　调理鸡排感官评定标准

1.2.4单因素试验设计

1.2.4.1油炸温度对调理鸡排品质的影响

设定油炸温度分别为150、160、170、180、190 ℃，油炸时间210s进行试验，每组设3个重复，研究油炸温度对鸡排含水量、脂肪含量、色泽及感官特性的影响，以确定适宜的油炸温度范围。

1.2.4.2油炸时间对调理鸡排品质的影响

设定油炸时间分别为130、170、210、250、290s，油炸温度170 ℃进行试验，每组设3个重复，研究油炸时间对鸡排含水量、脂肪含量、色泽及感官特性的影响，以确定适宜的油炸时间范围。

1.2.5响应面优化分析试验设计

综合单因素试验结果，根据CentralCompositeDesign试验设计原理，以油炸温度和油炸时间2个因素为自变量，选取含水量，脂肪含量，黄度(b*)值和感官特性评分为响应值，设计2因素3水平的响应面试验，考察油炸温度和油炸时间对调理鸡排品质的影响，确定水油混合油炸调理鸡排的最优工艺参数。试验因素和水平见表2。

表2　响应面试验设计因素与水平

1.3数据统计分析

2　结果与讨论

2.1单因素试验结果与分析

2.1.1油炸温度对调理鸡排品质的影响

图1反映了随着油炸温度的增加，调理鸡排水分含量和脂肪含量的变化趋势。水分含量是决定鸡排质构特性的主要因素之一，并且鸡排水分含量与产品的最终出品率有关。在企业实际生产中，企业通过控制鸡排的含水量来提高出品率，从而提高经济效益[12]。

图1　油炸温度对调理鸡排水分和脂肪含量的影响Fig.1　Effect of frying temperature on contents of moisture and oil of prepared chicken chops注：n=3；同一指标不同字母表示差异显著，P<0.05；图2～图6同。

从图1可知，油炸温度对鸡排含水量和脂肪含量的影响较大。在相同的油炸时间下，随着油炸温度的升高，鸡排含水量明显降低，这与SOORGI等[13]研究油炸鸡块含水量随油炸温度升高而降低的规律相一致。油炸食品的含油量不仅影响其感官品质，并且对其营养价值也有较大的影响，由图1亦可知，随着油炸温度的增加，鸡排脂肪含量不断增加。在油炸过程中，水分的大量蒸发导致鸡排内逐渐形成许多大的孔隙，油脂则不断的进入其空隙中去，所以鸡排中脂肪的质量分数与水分蒸发量密切相关[14-16]。鸡排水分蒸发随着油炸温度的升高呈增加趋势，因而脂肪含量亦呈逐渐增加趋势，油炸温度大于180 ℃后尤为明显，鸡排脂肪含量均大于12%。

表面色泽是油炸食品最重要的品质特性之一，直接影响油炸食品的可接受性。油炸过程中，调理鸡排表面色泽发生显著变化，包括亮度(L*)值、红度(a*)值和黄度(b*)值。如图2所示，随着油炸温度的提高，鸡排L*值和b*值不断下降，a*值先升高后趋于平稳。这是由于鸡肉、浆粉及面包屑中的淀粉、蛋白质等成分随着油炸温度的增加，依次交错关联地发生水解反应、脱水及变性作用，并导致美拉德反应和焦糖化反应[17]，致使鸡排的色度值发生变化，最终形成诱人的金黄色泽。

图2　油炸温度对调理鸡排色泽的影响Fig.2　Effect of frying temperature on color of prepared chicken chops

图3所示为油炸过程中油炸温度对调理鸡排感官特性的影响。由图3可知，油炸温度对鸡排感官特性的影响较大，随着油炸温度的升高，鸡排感官评分是先上升后下降，在160～180 ℃之间达到比较高的值。因此，根据鸡排各品质指标结果综合衡量，选择油炸温度160、170、180 ℃为响应面试验的较优水平。

图3　油炸温度对调理鸡排感官评分的影响Fig.3　Effect of frying temperature on sensory evaluation score of prepared chicken chops

2.1.2油炸时间对调理鸡排品质的影响

图4为油炸时间对调理鸡排水分含量和脂肪含量的影响。由图4可知，油炸时间对鸡排含水量和脂肪含量的影响较大。在相同的油炸温度下，随着油炸时间的延长，鸡排含水量逐渐降低。在油炸过程中炸用油和鸡排表面温差大，鸡排表面的水分遇热迅速蒸发流失，鸡排肉块中的水分则不断的向鸡排表面迁移，蒸发释放到油中[18]。这与TERUEL等[19]研究油炸鸡块含水量随油炸时间的增加而降低的规律相一致。由图4亦可知，随着油炸时间的延长，鸡排脂肪含量呈不断增加趋势。

图4　油炸时间对调理鸡排水分和脂肪含量的影响Fig.4　Effect of frying time on moisture content and oil content of prepared chicken chops

图5和图6分别为不同的油炸时间对调理鸡排L*值、a*值和b*值以及感官评分的影响，由图5可知，随着油炸时间的延长，鸡排L*值和b*值逐渐下降，a*值先缓慢上升后趋于平缓，试验结果与TERUEL[19]等的研究结果一致。由图6可以看出，不同油炸时间对鸡排的感官特性有较大影响，随着油炸时间的延长，鸡排的感官评分呈先上升后下降趋势。在油炸时间170～250s之间，特别是在210s，鸡排完全熟化，感官评分达到比较高的值，而在250s后，随着时间的延长，鸡排开始焦糊，并且焦糊程度逐渐加重，因此评分显著减小。因此，综合鸡排各品质指标结果，确定油炸时间180、210、240s为响应面试验的较优水平。

图5　油炸时间对调理鸡排色泽的影响Fig.5　Effect of frying time on color of prepared chicken chops

图6　油炸时间对调理鸡排感官评分的影响Fig.6　Effect of frying time on sensory evaluation score of prepared chicken chops

2.2响应面试验结果与分析

2.2.1回归方程的建立及方差分析

基于单因素试验结果，以油炸温度和油炸时间为变量，以含水量、脂肪含量、b*值和感官评分为响应值，采用CentralCompositeDesign试验设计方法，对水油混合油炸调理鸡排条件进行优化，试验设计及结果如表3所示。应用Design-Expert软件对试验结果进行多元回归分析，拟合得到含水量、脂肪含量、b*值和感官评分的二次多项式回归方程，分别见表4。

表3　响应曲面优化试验设计及结果

对各品质指标回归方程进行方差分析，结果如表4所示，含水量的二次响应模型P<0.000 1，表明该方程模型极显著，失拟检验P=0.374 3>0.1，模型失拟不显著，能较好地描述试验结果，相关系数R2=0.979 3，说明水分含量的变化有97.93%来源于所选变量油炸温度和油炸时间的变化，未控制因素对试验结果影响很小(2.07%)，因此该方程拟合程度良好，可以用来对调理鸡排的含水量进行分析和预测。从回归方程的偏回归系数绝对值的大小可以判断各因素对试验结果影响的程度，同时系数正负表示影响的作用方向[20]。根据回归方程可知各因素对水分含量的影响主次顺序为油炸温度(A)>油炸时间(B)，因素A、B、AB、A2、B2对含水量均是负影响，其中A、B对含水量影响达到极显著水平(P<0.01)，A2对含水量的影响显著(P<0.05)。

由表4亦可知，脂肪含量的二次响应模型极显著(P<0.000 1)，失拟项不显著(P=0.142 8>0.1)，R2=0.997 1，说明脂肪含量的变化有99.71%来源于油炸温度和油炸时间的变化，表明该方程拟合情况良好。b*值的二次响应模型P值远小于0.01，模型达到极显著水平，且失拟性在0.1水平上不显著(P=0.283 0>0.1)，R2=0.994 2，说明b*值的变化有99.42%来源于油炸温度和油炸时间的变化，表明该方程拟合良好，可用来对b*值进行分析和预测。以感官特性评分为响应值时，二次回归模型高度显著(P<0.000 1)，失拟项不显著(P=0.141 3>0.1)，即在研究的整个回归区域内模型拟合较好，R2=0.990 8，表明预测值与实测值间相关性较好，试验误差较小，该模型适当。因此，可用此模型分析和预测不同水油混合油炸温度和油炸时间的鸡排感官评分的变化情况。

表4　油炸温度和油炸时间对调理鸡排品质影响的最佳拟合方程表

注：**.差异极显著，P<0.01；*.差异显著，P<0.05。

2.2.2响应面交互作用分析

响应面图是响应值在各试验因素交互作用下得到的结果构成的一个三维空间曲面，可直观地反映因素间交互作用对响应值的影响规律。图7和图8分别为油炸温度和油炸时间对响应值鸡排水分含量和脂肪含量影响的响应曲面图及其等高线图，图7中响应曲面较平，坡度较小，说明油炸温度和油炸时间的交互作用对鸡排水分含量影响不显著，这与表4中含水量回归方程的方差分析结果一致。图8中曲面坡度均较陡，说明油炸温度和油炸时间的交互作用对脂肪含量影响显著，在160～180 ℃，180～240s范围内，脂肪含量随油炸温度和油炸时间的增大而增大。

图7　油炸温度和油炸时间交互作用对调理鸡排水分含量影响的响应面及等高线图Fig.7　Response surface and contour plot for the effects of frying temperature and frying time on moisture content of prepared chicken chops

图8　油炸温度和油炸时间交互作用对调理鸡排脂肪含量影响的响应面及等高线图Fig.8　Response surface and contour plot for the effects of frying temperature and frying time on oil content of prepared chicken chops

油炸温度和油炸时间的交互作用对调理鸡排表面色泽b*值的影响直观地显示在图9中，由图9可知，鸡排b*值随着油炸温度的增加和油炸时间的延长呈逐渐下降趋势。图10为油炸温度和油炸时间交互作用对鸡排感官特性评分影响的响应曲面图及其等高线图。图10中曲面陡峭，说明油炸温度和油炸时间的交互作用影响显著，感官评分随着油炸温度的升高和油炸时间的延长呈先升高后下降的趋势。从响应面图中，明显看到油炸温度曲面变化较油炸时间曲面变化更陡，说明油炸温度对鸡排感官评分的影响较油炸时间更显著，与方差分析结果一致。

图9　油炸温度和油炸时间交互作用对调理鸡排黄度(b*)值影响的响应面及等高线图Fig.9　Response surface and contour plot for the effects of frying temperature and frying time on yellowness (b*) value of prepared chicken chops

图10　油炸温度和油炸时间交互作用对调理鸡排感官评分影响的响应面及等高线图Fig.10　Response surface and contour plot for the effects of frying temperature and frying time on sensory evaluation score of prepared chicken chops

2.2.3工艺优化与验证实验

运用Design-Expert软件，根据所建立的回归模型进行分析，求得被检变量的最优值，即最优调理鸡排水油混合油炸工艺参数为油炸温度164.88 ℃、油炸时间212.34s，在此条件下，调理鸡排的含水量为63.49%，脂肪含量为9.07%，b*值为51.36，感官评分为9.02。考虑到实际可操作性，最佳工艺参数调整为165 ℃、210s。用此条件进行3组平行验证试验，得到调理鸡排含水量、脂肪含量、b*值和感官评分分别为(62.41±1.47)%、(8.98±0.72)%、(51.04±1.66)和(8.87±0.19)，与响应面理论预测值相近，进一步确证了最优水油混合油炸调理鸡排条件，说明通过响应面优化得出的预测方程模型是可靠的，具有一定的实践指导意义。

3　结论

单因素试验表明，水油混合油炸温度和油炸时间对调理鸡排的含水量、脂肪含量、色泽亮度(L*)值、红度(a*)值和黄度(b*)值以及感官特性都有着显著的影响，较适宜的油炸温度和时间范围分别为160～180 ℃和180～240s，为响应面试验设计提供依据。通过响应面试验优化水油混合油炸调理鸡排的工艺，得到的最佳工艺参数为：油炸温度165 ℃，油炸时间210s，在此工艺条件下，调理鸡排的含水量为62.41%，脂肪含量为8.98%，b*值为51.04，以及感官评分为8.87，并得到调理鸡排含水量、脂肪含量、b*值、感官评分与水油混合油炸因素变量油炸温度和油炸时间的二次响应方程模型，模型回归极显著，对试验拟合良好，具有一定的实践指导意义。

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Optimizationofoil-watermixedfryingofpreparedchickenchopsbyresponsesurfacemethodology

MARui-xue1,GAOTian1,SONGLei1,ZHANGLin1,JIANGYun2,LIJiao-long1,ZHANGXin1,GAOFeng1*,ZHOUGuang-hong1

1(CollegeofAnimalScienceandTechnology,KeyLaboratoryofAnimalOriginFoodProductionandSafetyGuaranteeofJiangsuProvince,JiangsuCollaborativeInnovationCenterofMeatProductionandProcessing,QualityandSafetyControl,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)2(GinlingCollege,NanjingNormalUniversity,Nanjing210097,China)

Theoil-watermixedfryingofpreparedchickenchopswasoptimizedusingresponsesurfacemethodologythroughmathematicalmodeling.Theeffectsoffryingtemperatureandfryingtime,aswellasinteractionbetweenthetwovariablesonthemoisturecontent,oilcontent,yellowness(b*)valueandsensoryqualityofpreparedchickenchopswereinvestigated.Theresultsshowedthattheoptimumfryingparameterswere165 ℃and210s.Undertheseconditions,moisturecontent,oilcontent, b*valueandsensoryevaluationscoreofchickenchopswere62.41%, 8.98%, 51.04and8.87,respectively,agreeingwiththepredictedvalues.Theseresultsindicatethattheoptimizedregressionequationshavecertaintheoreticalguidingsignificancefortheactualproduction.

oil-watermixedfrying;preparedchickenchop;responsesurfacemethodology;sensoryevaluation;oilcontent

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201608023

硕士研究生(高峰教授为通讯作者,E-mail：gaofeng0629@sina.com)。

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD28B03)

2016-01-07，改回日期：2016-02-21