响应面法优化竹燕窝牦牛肉酱的工艺

胡仁强，杨芳，戢得蓉，周安琪，范成梦

(四川旅游学院 食品学院，成都 610100)

竹燕窝(bamboo bird's nest)，又名竹菌、竹花、竹菇、竹蓐，是一种食用真菌。竹燕窝的味与形和燕窝极其相似，营养价值堪比燕窝，故也被誉为“植物燕窝”。 近代研究表明，竹燕窝不仅味美还富含蛋白质、脂肪、6种人体必需氨基酸、维生素B1、B2、B12和维生素C、以及麦角醇、六碳糖醇、生物碱、果胶等。其中诸多成分对人体的生命活动起着非常重要的作用。现阶段对竹燕窝的研究主要集中在对其生长规律的探究[1]，对竹燕窝进行分子鉴定和金属含量的测定[2]，而对竹燕窝及其制品工艺的研究还未见报道。牦牛是我国高原地区特有的牛种，其常年生活在无污染、生态环境洁净的高寒地带，被誉为“高原之舟”。我国牦牛存栏量大，占世界总数的95%，其肉质细嫩、味道鲜美、蛋白质含量高、脂肪含量低、矿物质元素含量丰富、氨基酸结构比例与人体极为相近，与此同时其对增强人体抗病力、细胞活力和器官功能均有显著作用[3-6]，因此牦牛肉及其相关制品深受人们的青睐[7-12]，具有良好的市场前景。本研究将竹燕窝与牦牛肉进行搭配，同时进行工艺优化制作出一款口感细嫩、酱香浓郁、营养丰富、食用方便、符合大众口味的即食性竹燕窝牦牛肉酱，与人们快节奏的生活接轨；同时，为竹燕窝的开发利用开辟了新的方向，也为竹燕窝和牦牛肉更深层次的研究提供了一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 实验原料

辣椒、葱、姜、蒜、花生、芝麻：市售，采购于成都龙泉驿区永辉超市；竹燕窝：市售，采购于四川宜宾当地；牦牛肉：市售，采购于四川阿坝藏族羌族自治州；食用花生油：山东鲁花集团有限公司；味精：梅花生物科技集团股份有限公司；食盐：中盐长江盐化有限公司；生抽：佛山市海天调味股份有限公司；白糖：广西上上糖业有限公司；料酒：成都巨龙生物科技有限公司。

1.2 实验仪器与试剂

电子分析天平 上海西唐生物科技有限公司；实验室反渗透超纯水机 滕州市鸿翔分析仪器有限公司；电热恒温干燥箱 成都晟杰科技有限公司；JJ-2B高速组织捣碎机 常州市伟嘉仪器制造有限公司；欧达时KT300温度计 潮州市潮安区保德仪器具有限公司；SHZ-D循环水式多用真空泵 上海羌强实业发展有限公司；220 V/2 kW电子万用炉(功率可调) 沪兴电热电器厂；pH计 成都苏净科学器材有限公司。

NaOH、浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、氯化钠、铬酸钾、硝酸银、酚酞：均为分析纯AR。

1.3 基础配方

主料：竹燕窝20 g、牦牛肉50 g。

辅料：食用油60 g、生抽25 g、食盐2 g、生姜2 g、葱1 g、大蒜1 g、味精1 g、白糖5 g、花生碎7 g、辣椒15 g、芝麻3.5 g。

1.4 工艺流程

竹燕窝牦牛肉酱的基本工艺：

竹燕窝→选择→清洗→沥干→切碎→称重；

牦牛肉→去肥脂筋腱→清洗→切碎→料酒腌制→称重；

辅料→处理→称重。

待所有原辅料准备好后，将已称重的食用油倒入锅中，同时测量油的温度，待油温达到后，将已称量好的干辣椒加入锅中，炒制出香味后迅速加入已称量好切碎的牦牛肉，开始计时，炒制至1 min 30 s时，加入已称重的花生碎及辣椒粉，再加入已称重的生抽，快速翻炒，再加已称重的白糖，翻炒30 s后加入竹燕窝、食盐、味精、姜、葱、蒜，最后加入芝麻。均匀翻炒达到炒制时间后，将成品冷却、装罐、密封、待测。

1.5 操作要点

1.5.1 竹燕窝的选择与处理

竹燕窝的选择：挑选新鲜的色泽金黄且未被污染的优级竹燕窝备用。

清洗：在清洗过程中，为避免造成营养物质的流失和影响口感应尽量避免对原材料造成明显的损伤，但同时又必须清洗彻底避免有杂质残存。

切碎：将竹燕窝剁碎，不聚团成簇即可。

1.5.2 牦牛肉的选择与处理

牦牛肉的选择：选择新鲜的经卫生检验合格的牦牛后腿肉。

去脂肪筋腱：将挑选好的牦牛肉用小刀除尽脂肪筋腱，以防止其对产品的口感产生不良影响。

清洗：将去脂肪筋腱后的牦牛肉用冷水冲洗至无淤血即可，不宜长时间冲洗，避免营养的流失和牦牛肉口感的降低。

切碎：将清洗好的牦牛肉切成长、宽、高不大于0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的牦牛肉粒；不宜过大，过大影响感官，也不宜过小，过小易炒糊。

腌制：向切好的牦牛肉中加入适量的料酒，去除牦牛肉的腥味。

1.5.3 辅料的选择与处理

芝麻：选用市售的白色、饱满、香味清纯的优质熟芝麻。

花生：选用饱满的、无虫害、无霉变的优质花生米炒熟去皮，用刀剁碎，花生粒不宜太大，以免影响酱成品的感官。

干辣椒：选取色泽鲜艳的干红椒，去除不可食用部分，用刀剁成若干小段。

1.5.4 竹燕窝牦牛肉酱成品的炒制

炒制：用欧达时KT300温度计测量油温，将清洗洁净的金属探头放入食用油中静置数秒，待显示至指定温度后进行炒制，炒制时间由秒表记录[13]。炒制过程中每加入一种原料都应不断地翻炒，混合均匀，避免糊锅底。

1.6 实验设计

1.6.1 单因素实验设计

在基础配方和前期预实验的基础上，选择对竹燕窝牦牛肉酱品质、口感影响较为显著的7项：竹燕窝添加量、牦牛肉添加量、炒制时间、油的温度、食用油添加量、辣椒添加量、生抽添加量为实验自变量，以感官评分为评鉴指标(实验因变量)，每组实验平行3次。

1.6.2 BBD响应面优化实验

在单因素实验结果的基础上，由BBD响应面实验设计原理，选取油的温度(A)、炒制时间(B)、牦牛肉添加量(C)和竹燕窝添加量(D)4个因素，以成品竹燕窝牦牛肉酱品质感官评分为响应值，采取四因素三水平的响应面分析方法对竹燕窝牦牛肉酱进行工艺优化，得到最佳工艺组，实验因素水平见表1。

表1 响应面实验因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.7 竹燕窝牦牛肉酱的理化指标与检测方法

1.7.1 感官鉴评

由10名经专业培训的食品相关人员对竹燕窝牦牛肉酱成品进行单独评分，得出各因素分值，感官鉴评总分为每组实验3次平行后的各因素分值平均值总和。计分拟用百分制，感官指标评分细则见表2。

表2 竹燕窝牦牛肉酱感官评分标准表Table 2 Sensory scoring table of yak meat paste with bamboo bird's nest

1.7.2 理化性质测定

总酸的测定：根据 GB/T 12456-2008测定；pH的测定：根据 GB 5009.237-2016测定；食盐含量的测定：根据GB 5009.44-2016测定；蛋白质含量的测定：根据GB 5009.5-2016测定；水分含量的测定：根据GB 5009.3-2016测定；色差的测定：利用色差仪进行测定；平行测定3次，结果以平均值±标准差表示。

1.7.3 质构测定

制备竹燕窝牦牛肉酱成品，圆柱形探头，触发力0.38 N，形变量50%，剪切速度1 mm/s，返回速度1 mm/s，测定成品的硬度、粘附性、内聚性、弹性、胶黏性及咀嚼性。平行测定4次，结果以平均值±标准差表示。

1.7.4 数据处理

利用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面分析和方差分析，利用Excel进行数据处理。

2 结果分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 竹燕窝添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝10，15，20，25，30 g对竹燕窝牦牛肉酱成品进行制作，通过感官评分确定竹燕窝的最佳添加量，见图1。

图1 竹燕窝添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.1 Effect of the additive amount of bamboo bird's nest on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

竹燕窝作为竹燕窝牦牛肉酱的主要原料之一，对竹燕窝牦牛肉酱的口感、外观均起到主导作用，当竹燕窝添加量在10～15 g之间时，不能明显观察到竹燕窝均匀分布在酱体中，随着竹燕窝量的进一步添加，逐渐分布均匀，但当竹燕窝增加到一定量后却会造成产品的流动性降低，影响外观。由图1可知，当竹燕窝添加量为20 g时，感官评分最高，故竹燕窝的最佳添加量为20 g。

2.1.2 牦牛肉添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉添加量20，30，40，50，60 g制作竹燕窝牦牛肉酱，通过感官评分确定最佳牦牛肉添加量，见图2。

图2 牦牛肉添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.2 Effect of the additive amount of yak meat on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

牦牛肉的添加量对竹燕窝牦牛肉酱的口感、风味、酱体的流动性有明显的影响。由图2可知，随着牦牛肉量的不断增加，感官评分逐渐增高，当牦牛肉的量为40 g时，产品的感官评分最高，产品的风味、口感达到最佳，再随着牦牛肉的不断增加，酱体的口感、流动性都有不同程度的下降，导致感官评分降低，因此牦牛肉的最佳添加量为40 g。

2.1.3 炒制时间对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉40 g，炒制时间130，190，250，310，370 s制作竹燕窝牦牛肉酱，通过感官评分确定最佳炒制时间，见图3。

图3 炒制时间对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.3 Effect of frying time on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

炒制时间对产品的口感、风味、外观有显著影响。炒制时间过短产品的水分含量过多，肉质过嫩而带生，影响口感；炒制时间过短产品的上色程度不够，易出现油浊态，严重影响产品的美观；炒制时间过短不能促进营养物质的溶出，香气不浓郁，影响风味。炒制时间过长容易使产品颜色发乌，牦牛肉口感粗糙。由图3可知，随着炒制时间的增加，产品的感官评分先增高后减少，当炒制时间在250 s时，产品的口感、风味、外观均达到较优，当炒制时间为250 s时，竹燕窝牦牛肉酱品质达到最优。

2.1.4 油的温度对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉40 g，炒制时间250 s，油的温度140，160，180，200，220 ℃制作竹燕窝牦牛肉酱，通过感官评分确定最佳油温，见图4。

图4 油的温度对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.4 Effect of oil temperature on the quality of yak meat paste with bamboo bird's nest

油的温度对产品品质有一定的影响。油温过低不能使原料迅速加热，蛋白质凝固较慢，水分含量较高，成品上色不均匀。油温过高，产品风味容易发生改变，营养物质被破环，成品颜色较深，影响美观。由图4可知，当温度在180～200 ℃时，具有较高的感官评分，此时产品口感细嫩，上色度好。因此，油的温度在180～200 ℃较为适宜。

2.1.5 食用油添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉40 g，炒制时间250 s，油温180 ℃，食用油50,55,60,65,70 g对竹燕窝牦牛肉酱成品进行制作，通过感官评分确定食用油的最佳添加量，见图5。

图5 食用油添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.5 Effect of the additive amount of edible oil on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

食用油不仅对竹燕窝牦牛肉酱的风味形成有显著影响，而且对竹燕窝牦牛肉酱的保存存在影响，当食用油太少时，竹燕窝牦牛肉酱体无流动性，不成酱状；而当食用油添加太多时，酱体黏稠度不够，影响口感，整体可接受性下降。由图5可知，当食用油添加量为65 g时，整体可接受性最好，感官评分最高。

2.1.6 完整带籽干辣椒与辣椒面之比对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉添加量40 g，炒制时间250 s，油的温度180 ℃，食用油65 g，辣椒15 g(完整带籽干辣椒∶辣椒面为1∶1、1∶2、1∶3 、1∶4、1∶5)制作竹燕窝牦牛肉酱，根据感官评分确定辣椒的最佳搭配比例，见图6。

图6 完整带籽干辣椒与辣椒面之比对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.6 Effect of ratio of whole-seed dried chili to chilipowder on the quality of yak meat paste withbamboo bird's nest

由图6可知，随着加入的完整带籽干辣椒与辣椒面之比不断变化，成品的感官评分分值先升高后下降，随着完整带籽干辣椒所占比例的减小，成品酱的感官评分先升高后下降。当辣椒为15 g(完整带籽干辣椒∶辣椒面为1∶4)时，感官评分最高，此时竹燕窝牦牛肉酱辣味适中，色泽较好。

2.1.7 生抽添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响

基于工艺流程和基础配方，选取竹燕窝20 g，牦牛肉添加量40 g，炒制时间250 s，油温180 ℃，食用油65 g，辣椒15 g(完整带籽干辣椒∶辣椒面为1∶4)，生抽添加量10，15，20，25，30 g制作竹燕窝牦牛肉酱，通过感官评分确定最佳生抽添加量，见图7。

图7 生抽添加量对竹燕窝牦牛肉酱品质的影响Fig.7 Effect of the additive amount of light soy sauce on thequality of yak meat paste with bamboo bird's nest

由图7可知，随着生抽量的不断增加，产品的感官评分也不断地增高，当生抽添加量为20 g时，产品的色泽、流动性均达到最优，此时产品的感官评分达到最高；随着生抽的继续加入，产品的色泽进一步加深并逐渐发乌，使得产品的色泽评分有所下降。因此，生抽添加量为20 g时最优。

2.2 响应面实验设计

在单因素实验结果的基础上，结合Box-Behnken中心组合设计原理，选择对竹燕窝牦牛肉酱影响较大的4项：油的温度(A)、炒制时间(B)、牦牛肉添加量(C)和竹燕窝添加量(D)进行四因素三水平实验设计，根据实验设计方案制备竹燕窝牦牛肉酱成品并进行感官评分，以感官评分(Y)为响应值，结果见表3。

表3 响应面实验设计结果Table 3 Results of response surface experimental design

续 表

采用Design-Expert 8.0.6软件对表3中的数据进行二次多元回归拟合分析，以感官评分(Y)为响应值，以油的温度(A)、炒制时间(B)、牦牛肉添加量(C)、竹燕窝添加量(D)为响应因素，得到对应的二次多项回归方程：感官评分(Y)=+90.80+1.07A+1.20B-0.28C-0.90D+0.20AB-0.29AC+0.63AD+2.13BC-0.74BD-1.14CD-2.69A2-1.97B2-2.46C2-2.35D2。

表4 响应面结果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface results

注：“*”表示P<0.05，显著水平；“**”表示P<0.01，极显著水平。

由表4可知，方程回归模型极显著(P<0.0001)，失拟项(P=0.9371)，影响不显著。相关回归系数R2=0.9516，RAdj2=0.9033，表明建立的回归方程与真实实验值拟合度较高。A,B,D的P值均小于0.01，表明油的温度、炒制时间、竹燕窝添加量对竹燕窝牦牛肉酱的品质影响均达到了极显著的水平，其影响力的大小为：炒制时间>油的温度>竹燕窝添加量>牦牛肉添加量；BC的P<0.0001，表明炒制时间和牦牛肉添加量两因素间存在交互作用，且影响极显著；CD的P<0.05，表明牦牛肉添加量和竹燕窝添加量两因素间存在交互作用，且影响显著。由响应面实验设计所得的各因素间交互作用的三维立体曲面图见图8～图11。

图8 油的温度与炒制时间的交互作用对感官评分的影响Fig.8 Effect of the interaction of oil temperature and frying time on sensory score

图9 油的温度与牦牛肉添加量的交互作用对感官评分的影响Fig.9 Effect of the interaction of oil temperature and the additive amount of yak meat on sensory score

图10 油的温度与竹燕窝添加量的交互作用对感官评分的影响Fig.10 Effect of the interaction of oil temperature and the additive amount of bamboo bird's nest on sensory score

图11 炒制时间与牦牛肉添加量的交互作用对感官评分的影响Fig.11 Effect of the interaction of frying time and the additive amount of yak meat on sensory score

2.3 竹燕窝牦牛肉酱最佳配方的确定

由单因素实验和Design-Expert 8.0.6响应面法分析得到竹燕窝牦牛肉酱的最佳配方：竹燕窝添加量18.75 g，牦牛肉添加量40.24 g，炒制时间267.68 s，油的温度183.86 ℃，此时感官评分最高，为91.20分。

2.4 验证实验

为验证此模型的可靠性，在最优的条件下进行验证性实验，制作3份平行样品，由10名食品从业人员进行感官评分，其感官评分平均值为90.29分。与模型给出的预测值91.20分进行对比，相对误差为1.00%，说明通过此响应面设计出的最佳配方准确可靠。

2.5 最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱的理化指标

总酸含量为(2.6±0.1) g/kg；pH为5.90±0.04；水分含量为(20.60±1.75) g/100 g；食盐含量为(1.97±0.06) g/100 g；蛋白质含量为(21.50±1.16) g/100 g。

2.6 最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱的色差值

表5 最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱的色差值Table 5 The chromatic aberration values of yak meat paste with bamboo bird's nest in the best processing group

对最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱进行色差测定，测其L*(颜色明度值)、A*(红绿色品值)、B*(黄蓝色品值)、E*(总色差值)。L*值越大表示颜色越亮，越小颜色越暗；A*为负值时表示绿色，为正值时表示红色；B*为正值时表示黄色，为负值时表示蓝色。由表5可知，竹燕窝牦牛肉酱的颜色主要表现为偏红、偏黄，色差值为84.28±0.18。测定后感官鉴评为红褐色。

2.7 最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱的质构特性测试结果

表6 最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱质构特性测试结果Table 6 Texture properties test results of yak meat paste with bamboo bird's nest in the best processing group

由表6可知，最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱硬度为(19.72±0.44) N，粘附性为(0.47±0.07) mJ，内聚性为(0.31±0.01) Ratio，弹性为(8.79±0.15) mm，胶黏性为(5.68±0.08) N，咀嚼性为(47.02±3.33) mJ。结合感官鉴评，最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱硬度、弹性、粘附性、咀嚼性适中，可接受度高。

3 总结

通过单因素和四因素三水平的响应面分析，得出竹燕窝牦牛肉酱的最佳工艺：竹燕窝添加量18.75 g、牦牛肉添加量40.24 g、炒制时间267.68 s、油的温度183.86 ℃、辣椒15 g、生抽20 g、姜、葱、蒜4 g(2∶1∶1)、芝麻3.5 g、花生7 g、白糖5 g、食盐2 g、味精1 g，此时感官评分最高，可达91.20分。最佳工艺组竹燕窝牦牛肉酱理化指标为：总酸含量(2.6±0.1) g/kg、pH 5.90±0.04、水分含量(20.60±1.75) g/100 g、食盐含量(1.97±0.06) g/100 g、蛋白质含量(21.50±1.16) g/100 g；色差值84.28±0.18；质构指标为：硬度(19.72±0.44) N，粘附性(0.47±0.07) mJ，内聚性(0.31±0.01) Ratio，弹性(8.79±0.15) mm，胶黏性(5.68±0.08) N，咀嚼性(47.02±3.33) mJ。该工艺下的竹燕窝牦牛肉酱油润有光泽，口感细嫩，咸辣可口，香气浓郁，符合大众口味。本研究结果将对竹燕窝和牦牛肉的进一步开发利用提供一定的理论支撑。