响应面法优化红薯全粉低脂沙拉酱配方的研究

赵山山，杨晓艳，邸一桓，张莎莎，王磊，杜秋玲，郝光飞

(河北工程大学 生命科学与食品工程学院，河北 邯郸 056000)

沙拉酱是我们日常饮食中重要的调味品。使用沙拉酱配合蔬果制成的沙拉最大限度地保留了果蔬等食材的营养成分，因而被誉为“保持营养的最佳吃法”。现阶段国内外对沙拉酱的研究多为特殊风味沙拉酱和低脂沙拉酱。风味独特的沙拉酱如蓝圆鲹沙拉酱[1]、牛肝菌沙拉酱[2]，提高了原料的利用率和附加值；低脂沙拉酱通过减少油脂使用量或添加油脂代替品来降低沙拉酱中的脂肪含量[3-6]。随着人们对健康认知的不断提高，研究开发出不同口味的低脂沙拉酱，使沙拉酱行业具有更加广阔的市场及发展空间。

红薯含有大量的膳食纤维、胡萝卜素、维生素和钾、铁、铜、钙等十余种微量元素，营养均衡。我国红薯资源丰富，但红薯加工产品单一，开发利用水平较低[7]。本研究利用红薯全粉制作沙拉酱，通过单因素实验确定影响沙拉酱品质的显著因素：植物油添加量、红薯全粉添加量、白糖添加量，并以此3个因素为响应因素，感官评分为响应值，利用响应面分析法优化沙拉酱的配方，确定红薯全粉低脂沙拉酱的最佳配方，并对优化配方制作的沙拉酱进行理化指标的检测。本研究以红薯全粉为原料，提高了原料利用率，红薯营养丰富，符合目前市场上消费者的消费理念。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 实验材料

红薯全粉、白醋、白糖、菜籽油、食盐、淀粉、花椒粉、水、味精、鸡蛋等原料：购自邯郸市美食林超市；黄原胶、单甘酯、蔗糖酯：均为食品级。

1.1.2 主要试剂

硼酸、乙醚、石油醚、冰乙酸、无水乙醇、氢氧化钠、浓硫酸、硫酸铜、盐酸、磷酸、氢氧化钾、氯化钠、硫酸铁铵、三氯甲烷：天津市欧博凯化工有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG-9070A电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；B10B搅拌机 广州展卓商用设备制造有限公司；FA2104S电子分析天平 上海精密仪器仪表有限公司；JMLB-120立式胶体磨 上海科劳机械设备有限公司；K9860凯式定氮仪 济南海能仪器股份有限公司；BSXT06-150索氏提取器 上海科銮仪器有限公司；DZKW-D-Z电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器有限公司；YU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；PHJ-3F酸度计 天津赛多利斯实验有限公司。

1.3 方法

1.3.1 红薯全粉低脂沙拉酱的制作

通过查阅大量相关文献，确立红薯全粉低脂沙拉酱的加工工艺参数，确定低脂沙拉酱的基本配方，见表1。

表1 低脂沙拉酱的基本配方Table 1 The basic formula of low-fat salad dressing %

沙拉酱加工工艺的基本参数为：1200 r/min快速搅拌5 min，500 r/min慢速搅拌5 min。胶体磨均质转速3500 r/min，均质时间5 min。

工艺流程如下：

红薯粉预处理：红薯全粉烤箱上下火180 ℃下烤制10 min，置凉后过筛；

黄原胶提前加10倍水溶胀，浸泡约2 h，继续搅拌至完全溶解；

将蛋黄与白糖快速搅拌乳化，加入红薯全粉、黄原胶、乳化剂、盐等配料混匀，慢速搅拌均匀后快速搅拌使其均匀；

缓慢分次加入菜籽油，搅拌均匀；缓慢分次加入白醋，搅拌均匀至平滑状态；

为得到细腻的红薯全粉沙拉酱，用胶体磨进行均质，得到成品。

1.3.2 感官分析

根据沙拉酱的体态、细腻度、风味、口感对红薯全粉低脂沙拉酱进行感官评分[8]，感官评分见表2。

表2 感官评分表Table 2 The sensory evaluation Table

1.3.3 单因素试验

红薯全粉沙拉酱制作过程中，在其他条件相同的情况下，将红薯粉粒度、乳化剂不同配比作为试验因素，通过感官评分评价红薯粉粒度对沙拉酱品质的影响。

红薯全粉沙拉酱制作过程中，在其他条件相同的情况下，对菜籽油、白醋、红薯粉、白糖不同添加量进行单因素试验，改变蛋黄的添加量使原料总量保持在100%，通过感官评分评价配料添加量对沙拉酱品质的影响。

1.3.4 响应面试验[9]

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理，选取植物油(A)、红薯全粉(B)、白醋(C)为考察因素，以感官评价为指标，采用三因素三水平响应面分析法进行试验设计。响应面试验设计因素与水平见表3。

表3 含蛋沙拉酱响应面试验设计因素与水平表Table 3 Factors and levels of response surface experiment for egg-containing salad dressing %

1.3.5 沙拉酱理化指标的测定

对自制红薯全粉沙拉酱中的蛋白质含量、灰分含量、水分含量、脂肪含量、pH值、胆固醇含量进行测定。

蛋白质含量：参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》[10]中的凯式定氮法对沙拉酱中的蛋白质含量进行测定。

灰分含量：参照GB 5009.4-2016《食品中灰分的测定》[11]对沙拉酱中的灰分含量进行测定。

水分含量：参照GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》[12]中的热风干燥至衡重法对沙拉酱中的水分含量进行测定。

脂肪含量：参照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》[13]中的索氏抽提法对沙拉酱中的脂肪含量进行测定。

pH值的测定：称量2 g沙拉酱置于烧杯中，用蒸馏水稀释10倍，标准缓冲液校准pH计后，测定其pH值。

胆固醇含量：参照GB 5009.128-2016《食品中胆固醇的测定》[14]中的比色法对沙拉酱中的胆固醇含量进行测定。

1.4 数据处理

采用Excel和SPSS 20.0分析整理数据，计算标准误差；采用GraphPad Prism 6.0软件制图。采用Design-Expert V 8.0.6软件设计响应面试验方案，建立模型并进行多元回归分析，每个试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

参照沙拉酱初步配方，在其他条件相同的情况下，以感官评分为评价指标，研究红薯粉粒度、菜籽油添加量、白醋添加量、红薯全粉添加量、白糖添加量、乳化剂配比对沙拉酱品质的影响。

2.1.1 红薯全粉粒度对沙拉酱品质的影响

红薯全粉的粗细程度对沙拉酱的口感有一定影响，通过对红薯全粉进行60，80，100，120，140目过筛制作红薯全粉沙拉酱，感官评分见图1。

图1 红薯全粉粒度对沙拉酱品质的影响Fig.1 Effect of particle size of sweet potato whole powder on the quality of salad dressing

由图1可知，红薯粉过筛目数越大，感官评分越高。过60，80目筛，红薯全粉粉质较为粗糙，制作的沙拉酱组织粗糙，感官评分较低。过100，120，140目筛，感官评分基本相同，没有显著性差异，红薯全粉应用效果较好，粉质较细、均匀，沙拉酱口感较细腻。在满足红薯全粉粒度达到沙拉酱所需口感状态的情况下，为避免原料的浪费，采用过100目筛的红薯全粉为沙拉酱的制作原料。

2.1.2 乳化剂不同配比对沙拉酱品质的影响

乳化剂可以改善沙拉酱中油相、水相之间的表面张力，改变沙拉酱的质地、口感，使沙拉酱形成均匀稳定的体系。复合乳化剂选用2种或多种乳化剂进行复配，具有协同作用[15]。乳化剂不同配比对低脂沙拉酱的口感有一定影响，通过对单甘酯和蔗糖酯进行3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3的配比制作低脂沙拉酱，感官评分结果见图2。

图2 乳化剂不同配比对沙拉酱品质的影响Fig.2 Effect of different proportions of emulsifier on the quality of salad dressing

由图2可知，单甘酯∶蔗糖酯为5∶5时，感官评分最高，沙拉酱乳化效果最佳，稳定性最好。

2.1.3 菜籽油添加量对沙拉酱品质的影响

植物油作为沙拉酱体系的主要成分，添加量对产品品质具有很大的影响，菜籽油添加量对沙拉酱品质的影响见图3。

图3 菜籽油添加量对沙拉酱品质的影响Fig.3 Effect of the additive amount of rapeseed oil on the quality of salad dressing

由图3可知，菜籽油添加量从25%增加到45%的过程中，感官评分呈现先升高后下降的趋势，当菜籽油添加量为30%时，感官评分最高；当添加量继续增加时，沙拉酱油腻感较重，影响沙拉酱口感，并且植物油中含有大量的脂质，不宜添加过多。

2.1.4 白醋添加量对沙拉酱品质的影响

白醋属于酸甜刺激性调味品，添加白醋可以改善沙拉酱的口感，调节沙拉酱的pH值，把沙拉酱控制在一定的酸度范围内，抑制微生物的繁殖，适当延长保存期限，白醋添加量对沙拉酱品质的影响见图4。

图4 白醋添加量对沙拉酱品质的影响Fig.4 Effect of the additive amount of white vinegar on the quality of salad dressing

由图4可知，白醋的添加量为7.5%时，沙拉酱酸度适中，感官评分最高。适量添加白醋也能降低沙拉酱的油腻感，但随着添加量增加，酸味越大，口感下降。

2.1.5 红薯全粉添加量对沙拉酱品质的影响

红薯作为营养最为均衡的保健食品，含有较高的纤维和丰富的营养成分。红薯全粉作为一种红薯脱水制品，保留了红薯的营养及特殊风味。在其他原料添加量不变的情况下，分别称量20%、22%、24%、26%、28%的红薯全粉制作沙拉酱，感官评分见图5。

图5 红薯全粉添加量对沙拉酱品质的影响Fig.5 Effect of the additive amount of sweet potato whole powder on the quality of salad dressing

由图5可知，红薯全粉添加量为24%的沙拉酱组织细腻，感官评分较高。随着红薯全粉添加量的增加，红薯粉自身特殊风味逐渐明显，沙拉酱的口感下降。

2.1.6 白糖添加量对沙拉酱品质的影响

白糖为一种甜味调味料，在沙拉酱中起到增加甜味、缓解酸味的作用。在其他原料添加量不变的情况下，分别称量7%、9%、11%、13%、15%的白糖制作沙拉酱，感官评分见图6。

图6 白糖添加量对沙拉酱品质的影响Fig.6 Effect of the additive amount of sugar on the quality of salad dressing

由图6可知，随着白糖添加量的增大，感官评分呈现先上升后下降的趋势。白糖添加量为11%的红薯全粉沙拉酱酸甜适中可口，感官评分较高。

2.2 响应面试验结果[16,17]

2.2.1 响应面试验设计与结果及方差分析

根据单因素试验结果，选取有显著影响的植物油添加量(A)、红薯全粉添加量(B)、白醋添加量(C)作为响应因素，感官评分为响应值Y，采用Design-Expert V 8.0.6软件中的Box-Behnken设计并进行三因素三水平响应面试验，试验结果见表4。

表4 响应面试验设计及结果Table 4 Design and results of response surface test

对表4中的试验数据进行多元回归拟合，得到的二次多项回归模型为：Y=88.04-1.29A+1.09B-1.27C-0.25AB-1.02AC+1.08BC-2.37A2-3.22B2-2.90C2。

对该回归模型进行方差分析，结果见表5。

表5 响应面模型方差分析Table 5 Variance analysis of response surface model

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

2.2.2 各因素交互作用响应面分析

响应因素植物油添加量(A)、红薯全粉添加量(B)和白醋添加量(C)3个因素之间交互作用对响应值感官评分的等高线图和响应面图见图7。

图7 各因素交互作用对沙拉酱感官评分影响的响应面图Fig.7 Response surface diagrams of the effects of various factors on the sensory score of salad dressing

等高线的形状可反映出交互效应的强弱，等高线的形状为椭圆形表示因素的交互作用显著，圆形则表示交互作用不显著[18]。3个响应因素在选定的范围内都存在响应值，AC、BC交互作用显著，AB交互作用不显著，结果与方差分析的一致。由图7可知，菜籽油添加量方向的响应面曲线陡峭，对沙拉酱感官评分的影响最为显著，其次是白醋添加量，红薯粉添加量的影响最小。由上述回归模型中计算出3个因素的最优添加量为：植物油28.75%，白醋7.225%，红薯全粉24.3%。此条件下响应值感官评分的理论值为88.3774分。

通过单因素和响应面试验优化红薯全粉沙拉酱的配方，得到最优的配方为：植物油28.75%，白醋7.225%，红薯粉24.3%，白糖11%，食盐1%，调味料1%，淀粉3%，蛋黄22.725%，黄原胶0.3%，单甘酯0.35%，蔗糖酯0.35%，感官评分为88.3774分。以此条件进行实验验证，进行3组平行实验，制得红薯全粉低脂沙拉酱实际感官评分的平均值为88.3分，与预测值接近，表明模型有效，优化得到的配方可靠，有一定的实际价值。

2.3 红薯全粉低脂沙拉酱理化指标

红薯全粉沙拉酱理化指标测定结果见表6。蛋白质含量为(4.416±0.29)%，灰分含量为(2.03±0.11)%，水分含量为(24.8±1.7)%，脂肪含量为(37.82±1.43)%，胆固醇含量为(365.69±7.77) mg/100 g，脂肪含量和胆固醇含量均低于传统沙拉酱。pH值为4.27±0.08，符合SB/T 10753-2012[19]中沙拉酱pH≤4.3的要求。本研究通过对沙拉酱各成分的测定，可以提高消费者对食品成分的认识，为保证均衡的营养膳食提供了参考价值。

表6 沙拉酱理化指标检测结果Table 6 Test results of physical and chemical indicators of salad dressing

续 表

3 结论

本研究通过单因素试验和响应面优化试验确定红薯全粉低脂沙拉酱的配方，其中响应因素植物油、白醋、红薯全粉添加量与响应值感官评分均有显著影响，影响响应值的主次因素依次为植物油添加量>白醋添加量>红薯全粉添加量，响应因素植物油添加量28.75%，白醋添加量7.225%、红薯全粉添加量24.3%，制作的沙拉酱感官评分预测值为88.3774分，实际值为88.3分，口感较好，风味独特，稳定性较好且无油水分离现象。传统沙拉酱中的油脂含量一般在50%以上，实验中红薯全粉沙拉酱中植物油添加量为28.75%，测得脂肪含量为(37.82±1.43)%，胆固醇含量为(365.69±7.77) mg/100 g，均低于传统沙拉酱。本研究制作的沙拉酱以红薯全粉为原料，丰富了沙拉酱的口味和类型，为开发更多口味的沙拉酱提供了借鉴依据。