响应面优化无花果生姜汁嫩化狮子头工艺

胡舰，周莹，左波，石怡雪，戴阳军*

(1.扬州大学 旅游烹饪学院，江苏 扬州 225127；2.江苏中谱检测有限公司，南京 210061； 3.常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500)

狮子头——扬州“三头宴”中最知名、最常见的菜品，也是淮扬菜的经典菜肴[1,2]。产品成型后肉丸表面肥肉粒将溶殆尽，对比之下瘦肉粒则相对凸出，给食客以毛糙之感，又因整体形态硕实、饱满，犹如雄狮之首，故名曰狮子头[3]。

扬州狮子头软嫩爽口、肥而不腻、鲜香淡雅、口感酥烂如腐，而且可以根据不同季节、不同食材制作成蟹粉狮子头、春笋狮子头、风鸡狮子头、鱼肉狮子头等时令菜品，也可以按个人口味喜好制成清炖狮子头、红烧狮子头等特色菜品[4-6]。因以上优点，加之取料简单、色香味俱全，狮子头已从扬州流行至全国范围，但是各地餐馆制作的狮子头风味上存在很大的差异，连扬州市场上的狮子头质量也不稳定，而嫩度是影响狮子头口感的最关键参数，因此，提高狮子头嫩度是改善狮子头品质的基础。

近年来，关于生姜汁对肉类嫩化效果的研究有不少，唐晓珍等[7]的研究表明，生姜汁对猪肉的嫩化效果十分显著，姜汁用量5%、预处理pH 7.0、嫩化温度40 ℃时，嫩化效果最佳；杨勇等[8]通过正交实验确定的生姜汁对鹅肉嫩化的最佳工艺条件是姜汁浓度6%、pH 6.0、处理温度50 ℃；李璐等[9]的研究发现，将生姜汁和猕猴桃汁两者复配后能有效改善牦牛肉的嫩度，说明生姜蛋白酶和猕猴桃蛋白酶存在协同作用；李雨林等[10]的研究表明，无花果蛋白酶比木瓜蛋白酶对牛肉的嫩化效果更明显。而关于生姜汁与无花果汁复配嫩化肉类的研究尚未见报道。本实验将无花果汁和生姜汁复配用于狮子头嫩化工艺的研究，采用响应面优化法，以剪切力和感官评价作为嫩度评价指标[11,12]，探究无花果汁和生姜汁配合使用嫩化狮子头的最佳条件，构建复配嫩化体系，以期为狮子头烹饪工艺标准化以及工业化生产提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪后腿瘦肉、猪肥膘肉、生姜、淀粉、食盐、葱、姜、黄酒等调味料：扬州四季园农贸市场；无花果：常熟神农果业有限公司。

1.2 仪器与设备

Blixer 3粉碎机 法国Robot-Coupe公司；R2011-0199高温反压蒸煮锅 湖北永大换热设备有限公司；TA.XTC食品物性测定仪 上海保圣科技有限公司；KA-1000上豪多功能厨师机 广东上豪厨具有限公司；AWH-30-SA电子天平 上海仪田精密仪器有限公司；AE-1106B电磁炉 北京微讯超技仪器技术有限公司；BCD-196KF冰箱 青岛海尔股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

无花果生姜汁制备：选用鲜无花果和生姜，洗净、去皮后切成小块，分别与蒸馏水按1∶1(m/m)的比例加水，打浆榨汁，再用4层纱布过滤，得到无花果汁和生姜汁原液，放置于冰箱4 ℃冷藏备用。

猪肉斩拌及调味：参考周晓燕等[13]的研究工艺，将瘦肉与肥肉分别斩拌成小粒，再按肥瘦比5∶5的比例混匀，随后加入盐、淀粉等佐料调味。

嫩化：将生姜汁、无花果汁按一定比例复配，所得无花果生姜汁加入调好味的肉馅拌匀，进行嫩化。

搅拌：将肉馅放置于厨师机中，先慢速搅拌2 min至均匀状态，再快速搅拌6 min至上劲。

静置：上劲后的肉馅不能急于成型，应先置于室温下静置50～60 min，使无花果生姜汁中的蛋白酶充分酶解蛋白质，使嫩化效果更好[14]。

成型：静置后的肉馅制成直径约5 cm的肉圆，放入沸水锅中定型，煮约5 min后捞起，用玻璃罐灌装。

高温蒸煮：传统的狮子头大都采用沸水慢炖，加热时间长达120 min左右，而采用反压高温蒸煮的方式能大大缩短制作时间，使成品更加酥软[15]，起到灭菌的作用，设置蒸煮锅的温度为121 ℃。

冷却：将高温蒸煮后的狮子头取出，用温水使其逐渐冷却，保证其口感更加爽滑，冷却至室温后即得成品，方可用于检测和感官评价。

1.3.3 单因素实验

1.3.3.1 无花果汁、生姜汁配比对狮子头嫩化效果的影响

取调制好的肉馅500 g，固定无花果生姜汁添加量为10%、高压蒸煮时间为60 min，考察不同无花果汁、生姜汁复配比例对狮子头嫩化效果的影响，设置无花果汁∶生姜汁梯度为3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，根据狮子头剪切力和感官评价选择最佳的复合配比。

1.3.3.2 无花果生姜汁添加量对狮子头嫩化效果的影响

取调制好的肉馅500 g，固定无花果汁、生姜汁配比为1∶1、高压蒸煮时间为60 min，考察不同无花果生姜汁添加量对狮子头嫩化效果的影响，设置无花果生姜汁添加量梯度为5%，10%，15%，20%，25%，根据狮子头剪切力和感官评价选择最佳的复合配比。

1.3.3.3 高压蒸煮时间对狮子头嫩化效果的影响

取调制好的肉馅500 g，固定无花果汁、生姜汁配比为1∶1、无花果生姜汁添加量为10%，考察不同高压蒸煮时间对狮子头嫩化效果的影响，设置高压蒸煮时间梯度为40，50，60，70，80 min，根据狮子头剪切力和感官评价选择最佳的复合配比。

1.3.4 响应面优化实验

单因素实验只能考察各因素在某一范围内的优势，无法比较未选定水平的信息，且不能考虑各因素之间的交互作用[16]。为进一步确定狮子头嫩化的最佳工艺，以单因素实验结果为依据，采用Box-Behnken法设计3因素3水平的实验，因素水平设计见表1。

表1 响应面设计因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface design

1.4 测定方法

1.4.1 感官评价

在成品当天进行狮子头的感官评价，邀请10名食品专业人员组成评价小组。针对实验目的、感官评价标准按照国家标准对评价小组成员进行适当的培训[17,18]。样品随机编号，采用百分制，评价人员需要独立、客观地对狮子头的特性给出分值(色泽25%、气味25%、口感25%、外观25%)，计算结果取平均值。感官评价标准见表2。

表2 狮子头感官评定标准Table 2 Sensory evaluation indexes of Yangzhou-style large meatballs

1.4.2 剪切力测定

实验采用质构仪对狮子头进行剪切力的测定，选用探头型号为TAKB切刀，参数设置为：操作模式为单次测试，测试类型为下压，测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度2 mm/s，形变量60%。测试前将狮子头竖切分为二等份，呈半球状置于载物台上以便于检测。每个样品重复测定4次，结果取平均值。

1.4.3 数据处理

实验数据使用软件IBM SPSS Statistics 21.0进行统计学分析，采用软件Origin 7.5及Design-Expert 8.0进行制图和数据分析。剪切力测定实验重复4次，其他实验重复3次，结果取平均值，以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 无花果汁、生姜汁配比对狮子头嫩化效果的影响

图1 无花果汁、生姜汁配比对狮子头嫩化效果的影响Fig.1 Effect of the ratio of fig juice and ginger juice on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由图1可知，随着无花果汁、生姜汁配比的变化以及无花果汁占比的逐渐减小，剪切力呈先下降再上升最后再下降的趋势，可以看出嫩化效果随复配比例的变化是一个复杂的体系，可能是由于二者在一定范围内存在着协同关系。而感官评价呈先增加后降低的趋势，变化趋势较明显，在配比为2∶1时，感官评价达到最大，为84.21分，此时剪切力最小，为87.26 gf，综合考虑，确定狮子头嫩化最佳配比为无花果汁∶生姜汁为2∶1。

2.1.2 无花果生姜汁添加量对狮子头嫩化效果的影响

图2 无花果生姜汁添加量对狮子头嫩化效果的影响Fig.2 Effect of the additive amount of fig-ginger juice on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由图2可知，随着无花果生姜汁添加量的增加，狮子头剪切力逐渐降低后趋于平衡，而感官评价则表现为先增加后降低的趋势。当添加量为25%时，狮子头剪切力最小，为85.38 gf，但此时感官评价较低，为80.22分；而当添加量为15%时，感官评价最高，为83.18分，此时的剪切力也较小，为83.18 gf。这是因为随着蛋白酶浓度逐渐增大，与底物反应也更彻底，但酶浓度过大时，肉丸中蛋白会因过度酶解而失去应有的食用价值，感官评分随之降低。考虑到成本和产品质量，选择无花果生姜汁的最适添加量为15%。

2.1.3 高压蒸煮时间对狮子头嫩化效果的影响

图3 蒸煮时间对狮子头嫩化效果的影响Fig.3 Effect of high temperature backpressure cooking time on tenderizing effect of Yangzhou-style large meatballs

由图3可知，随着蒸煮时间的增加，狮子头剪切力和感官评价的整体变化趋势与无花果生姜汁添加量类似，当蒸煮时间为60 min时，感官评价分数最高，为82.53分，此时剪切力处于较低水平，为88.63 gf；当蒸煮时间为80 min时，剪切力最低，为76.93 gf，但此时感官评价也较低。蒸煮时间过短，狮子头嫩化不够，时间过长，又会影响产品完整性，导致感官评分降低。故选择狮子头嫩化最佳蒸煮时间为60 min。

2.2 响应面法优化嫩化工艺

2.2.1 响应面设计与结果

由单因素实验结果可知，剪切力和感官评价的变化趋势相关性不大(相关系数r=0.169)，当剪切力最低时，狮子头感官评分并不都是最高的，说明产品的整体质量不能单看剪切力的大小，不能因嫩化过头而导致狮子头产品品质下降；而当感官评价最高时，剪切力均处于较低水平，故选取感官评价为响应值(Y)进行Box-Behnken中心组合优化试验，以此确定最佳嫩化工艺条件。A表示无花果汁、生姜汁配比，B表示无花果生姜汁添加量，C表示蒸煮时间，实验结果见表3。

表3 Box-Behnken设计方案与结果Table 3 Design scheme and results of Box-Behnken

2.2.2 回归方程与方差分析

用Design Expert 8.0软件对表3数据进行多元回归分析，可得到无花果生姜汁嫩化狮子头工艺中感官评价(Y)与无花果汁、生姜汁配比(A)、无花果生姜汁添加量(B)、蒸煮时间(C)这3个因素之间的多元回归方程：

Y=90.68+0.63A+1.67B-3.04C+3.08AB-0.77AC-3.42BC-6.14A2-8.25B2-6.92C2。

对该模型进行方差分析以及显著性检验，见表4。

表4 回归方程显著性检验与方差分析Table 4 Significance test and variance analysis of regression equation

注：“**”表示差异极显著(p<0.01)；“*”表示差异显著(p<0.05)。

由表4可知，模型p值极显著(p<0.0001)，失拟项不显著(p>0.05)，说明所得方程可以很好地描述各因素和狮子头嫩化工艺感官评分的变化关系。模型调整系数RAdj2=0.9453，说明该模型可以解释响应面中94.53%的可变性，换言之，方程预测值与真实值之间存在着极高的相关性[19]，可以用该方程来确定狮子头的最佳嫩化工艺。由F值大小可知，影响狮子头感官评价的因素主次顺序依次为：蒸煮时间(C)>无花果生姜汁添加量(B)>无花果汁、生姜汁配比(A)，其中一次项C极显著(p<0.01)，B显著(p<0.05)，交互项BC极显著(p<0.01)，AB显著，评分项中A2，B2，C2均极显著(p<0.01)。

2.2.3 响应面交互作用分析

对模型进行响应面分析，考察3个因素之间的交互作用与响应值之间的响应曲面图，结果见图4。其中，3D响应面图可直观地反映出各因素对狮子头感官评价影响的整体趋势，而等高线的密集程度则可反映出2个因素变化对感官评价的影响程度[20]，响应面坡度越陡，等高线越密集且呈椭圆形，则表明该因素对狮子头感官评分的影响越大。3组图像中，图4(c)的响应曲面坡度最为陡峭，等高线最密集且呈椭圆形，说明无花果生姜汁添加量和蒸煮时间的交互作用对狮子头感官评价的影响最为显著，当无花果生姜汁添加量为15%、蒸煮时间为60 min时感官评分最高。其次是图4(a)，响应曲面较陡峭，等高线较密集，感官评分随无花果生姜汁添加量和无花果汁、生姜汁配比的增加而升高，固定其中一个因素，感官评价和另一个因素呈非线性增长，二者交互作用显著。图4(b)的响应曲面最平缓，等高线稀疏且呈圆形，说明当无花果生姜汁添加量一定时，无花果汁、生姜汁配比和蒸煮时间的交互作用对狮子头感官评分影响较小，与表4结果一致。

(a)

(b)

(c)图4 各因素交互作用对狮子头品质的响应面图Fig.4 Response surface figures of effects of two-factor interaction on quality of Yangzhou-style large meatballs

2.2.4 最佳工艺及验证实验

偏导求解回归方程，得狮子头嫩化的最佳工艺条件为：无花果汁、生姜汁配比2.11∶1，无花果生姜汁添加量15.89%，蒸煮时间57.30 min，根据实际生产情况将工艺修正为：无花果汁、生姜汁配比2.1∶1，无花果生姜汁添加量16%，蒸煮时间57 min。在此工艺条件下进行3次验证实验，狮子头感官评分为92.83分，与预测值91.27分接近，相对误差仅为1.68%。测得此时狮子头剪切力为88.36 gf，即0.87 N，而一般来说剪切力小于39.2 N的肉，消费者都能接受[21]，此时的剪切力远远小于可接受范围，可见此模型能较好地优化狮子头嫩化工艺。

3 结论

目前，关于生姜汁嫩化肉类的研究还比较浅显，其机理还不是很清楚，特别是很多人不喜欢生姜的异味，很大程度上限制了生姜汁嫩化肉类的应用研究。而有文献报道，无花果蛋白酶也具有很好的嫩化作用[22,23]，而本实验选用无花果汁与生姜汁复配嫩化扬州狮子头，既能起到嫩化效果，又能避免产品带有刺鼻的姜味。研究在单因素实验的基础上，采用响应面法对无花果生姜汁嫩化扬州狮子头的工艺进行了优化。所得狮子头嫩化工艺中感官评价与各因素的响应面模型效果极显著(p<0.0001)，在模型求解的基础上进行适当修正得到狮子头嫩化最佳嫩化工艺条件为：无花果汁、生姜汁配比2.1∶1，无花果生姜汁添加量16%，蒸煮时间57 min。经验证实验，此工艺条件下狮子头剪切力仅为88.36 gf，嫩化效果明显，且品质较好，感官评价为92.83分。可见本实验所构模型可显著提高无花果生姜汁嫩化狮子头工艺，为其生产加工提供了科学依据，也为复配果蔬汁嫩化肉类工艺提供了新的思路。

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