响应面法优化鸡肉复合调味料的制作工艺

于亚辉，陈沁雯，李晓婷，方婷

(福建农林大学 食品科学学院，福州 350002)

与传统的调味品不同，复合调味料是将不同调味品通过科学技术等调配和加工手段，生产出具有不同风味的调味品，其具有便利性、天然性、营养多样性、风味多样性等特点，可以有助于缩短烹饪时间，并提高产品的色、香、味[1-3]。近年来，随着人们生活水平的提高、生活节奏的加快以及快餐行业的兴起，复合调味料行业发展迅速，深受大众喜爱，且已经在调味品行业占据重要地位[4,5]。根据中国调味品协会的数据显示，2017年复合调味料产业的产量为49.5万吨，同比增长14.9%，在调味品行业的17大分支产业中，复合调味料产业的同比增长率仅次于蚝油，位居第二位，其发展在调味品行业中也逐渐成为一种必然趋势。

本文在前人的研究基础上，结合复合调味料的发展趋势，以直观的感官评价为指标，首先通过单因素试验考察了鸡肉风味基料添加量、鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉为1∶1)、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)、制备温度、制备时间对复合调味料感官评价的影响；之后利用Plackett-Burman设计筛选出对其影响较为显著的因素，并进行最陡爬坡试验确定响应面优化试验中心点[6]；最后以感官评价为评分依据，探讨复合调味料的制作工艺，为制备品质较佳的复合调味料提供了技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

鸡肉风味基料、洋葱浆、胡萝卜浆、香菇粉、花生粉：自制[7]；味精：梅花味精；I+G：味之素有限公司；生姜粉、大蒜粉：味好美公司；蛋黄粉：上海源叶生物科技有限公司；大豆分离蛋白(蛋白质质量分数>90%)：安阳齐天生物技术有限公司；食盐：福建盐业公司；蔗糖：永辉超市散装蔗糖。

AX523ZH奥豪斯精密电子天平；雷磁 PHS-3C 型 pH 计 上海仪电科学仪器股份有限公司；电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司；JYL-Y99高速破壁调理机 九阳电器。

1.2 方法

1.2.1 鸡肉复合调味料制备工艺流程

基础配方及制备条件：鸡肉风味基料60 g、鲜味剂2 g(味精∶I+G为20∶1)、香辛料2 g(生姜粉∶大蒜粉为1∶1)、洋葱浆3 g、胡萝卜浆3 g、蛋黄粉3 g、大豆分离蛋白5 g、香菇粉3.5 g、酵母提取物4.5 g、花生粉2.5 g、盐与糖(盐∶糖为2.5∶1)8 g，在85 ℃温度下制备时间为40 min。

1.2.2 鸡肉复合调味料的感官评价标准

对感官评价人员进行感官评价方面的培训，并进行培训考核，合格后从中筛选出10名感官评价人员(5男5女，年龄18～30岁)，之后按照感官评价标准对样品进行评价，每个样品交叉重复2～3次，评价标准见表1，满分10分，最后取10名评价人员的平均分数为最终结果。

表1 鸡肉复合调味料评价标准Table 1 The evaluation standards of chicken compound seasoning

1.2.3 单因素试验

通过单因素试验考察鸡肉风味基料添加量、鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉为1∶1)、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)、制备温度、制备时间对复合调味料感官评价的影响，从而确定单因素的最佳条件，基本酶解条件见1.2.1，单因素试验设计表见表2。

表2 单因素试验设计表Table 2 Single factor test design table

1.2.4 Plackett-Burman试验设计与分析

根据单因素考察结果，应用Plackett-Burman设计筛选试验，以鸡肉风味基料添加量、鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)、香辛料(生姜粉∶大蒜粉为1∶1)、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)、制备温度、制备时间为自变量，以感官评价值为响应值，筛选出对鸡肉复合调味料品质影响较为显著的因素。

1.2.5 最陡爬坡试验

为了建立有效的响应面拟合方程，结合Plackett-Burman设计筛选试验中的因素水平及效应评价，设计最陡爬坡试验。

1.2.6 响应面试验设计

结合Plackett-Burman设计筛选试验与最陡爬坡试验筛选出的关键因子和确定的中心点，采用Box-Behnken法进行响应面设计，优化鸡肉复合调味料的制作工艺。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

图1 单因素试验结果Fig.1 Single factor experimental results

由图1可知，随着鸡肉风味基料添加量的增加，复合调味料的感官评分呈先递增后递减的趋势，添加量从40～55 g其增加速度较快，从55～65 g其增加速度较慢，并达到最高分，从65～75 g开始递减可能原因是风味基料的加入增加了复合调味料的风味及滋味，但随着添加量的继续增加，对其他配料的风味及滋味产生了拮抗作用，影响了整体风味及滋味。鲜味剂添加量为2 g时感官评分最高，试验采用味精和I+G复配的鲜味剂，其中味精为“咸鲜味”，进入口腔接触味蕾随着唾液扩散开来，鲜味较为单一，从一平面刺激味蕾，留鲜不长久；而I+G单独使用效果较小，与味精复配时则可以直接刺激舌根与喉咙部位，比单独使用味精效果更好，留鲜时间较长，并采用味精∶I+G为20∶1的比例进行试验，其用量较多时容易产生厌食感，使人口干舌燥，并损伤味蕾，故搭配酵母提取物使用[8]，减少用量使鲜味持久，增加立体感、协调感。香辛料的添加增加了整体独特风味、滋味，选择生姜粉与大蒜粉作为香辛料配料，口感较为柔和，加入量小即可产生独特风味、滋味；加入量多，感官评分降低，其辛辣味增加，滋味较为突兀，不利于整体协调性。盐与糖配比为2.5∶1，随着添加量的增加，整体风味和滋味增加，在风味基料的基础上继续发生美拉德反应，对复合调味料的风味、色泽和滋味产生影响，但随着添加量的继续增加，感官评分降低，因为风味基料本身带有一定的盐与糖，继续加盐、加糖则色泽加深，产生焦糊味，咸味增加，不利于产品的风味与滋味。随着温度的增加，复合调味料的感官评价呈先递增后递减的趋势，在95 ℃时达到最高，在一定温度下物料间的混合度增加，进行一定的相互作用及美拉德反应，风味溢出，整体趋于均一性，温度继续增加则可能产生焦糊味和不适感。随着时间的增加，复合调味料整体更加均匀、柔和，感官评分较高，50 min时达到最高，时间继续增加，复合调味料色泽增加，风味更加复杂，出现焦糊味，产生不适感，评分降低。

2.2 Plackett-Burman筛选试验

在单因素试验的基础上，采用Plackett-Burman设计筛选试验，对影响鸡肉复合调味料的6个因素进行考察，以1及-1分别代表自变量的高、低两个水平，每组进行3次交叉评价并取平均值，以感官评分(Y)为响应值。Plackett-Burman试验设计的因素水平见表3，试验结果见表4。

表3 Plackett-Burman设计试验参数和水平Table 3 Factors and levels of Plackett-Burman design test

表4 Plackett-Burman试验设计及结果Table 4 Plackett-Burman design arrangement and experimental results

表5 Plackett-Burman试验显著性因子选择模型方差分析表Table 5 Plackett-Burman design ANOVA for selected factorial model

续 表

注：“*”表示P<0.05，显著；“**”表示P<0.01，极显著。

由表5可知，该模型以及A，C，E即鸡肉风味基料、香辛料和制备温度对复合调味料感官品质的影响极为显著，而因素B，D即鲜味剂与时间的影响不显著，其中除制备时间表现为负效应外，其余均表现为正效应。最终选择鸡肉风味基料、香辛料和制备温度进行最陡爬坡试验。同时各参数对复合调味料感官评价的影响可用以下方程来表示：Y=7.8+0.48A+0.017B+0.2C-0.033D+0.3E+0.1F。方程的系数R2=0.9825，表明该回归方程拟合良好。

2.3 最陡爬坡试验

结合单因素试验及综合考虑设定不显著因素的水平，设定鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)2 g、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)10 g、制备时间50 min，以3个极其显著因素A，C，E即鸡肉风味基料、香辛料和制备温度为自变量，各因素步长、方向以及最陡爬坡试验结果见表6。以感官评分(Y)为评价指标进行试验。

表6 最陡爬坡试验设计及结果Table 6 Design and results of the steepest ascent experiment

2.4 响应面分析

结合最陡爬坡试验设置中心点，并确定3个关键因素的最适范围，之后按照表7设置试验因素及水平。根据Box-Behnken中心组合设计原理，以鸡肉风味基料(A)、香辛料(B)、温度(C)为自变量，以1，0，-1为高、中、低水平设计三因素三水平的响应面分析试验，并对样品进行感官评价，以感官评分为响应值(R1)。

表7 Box-Behnken试验因素与水平Table 7 Factors and levels of Box-Behnken design experiment

响应面试验设计及结果见表8，并利用Design-Expert 8.06对试验结果进行回归分析得到回归方程：R1=8.72+0.16A+0.29B+0.3C+0.1AB-0.17AC-0.22BC-0.88A2-0.442B2-0.41C2。方程的系数R2=0.9856，表明该回归方程拟合良好。

表8 Box-Behnken试验设计及结果Table 8 Box-Behnken design arrangement and experimental results

方差分析见表9，结果显示：方程模型极显著(P<0.0001)，失拟项不显著(P=0.8479，>0.05)，说明模型对试验拟合程度良好，模型较为稳定。决定系数为0.9671，>0.9，信噪比为20.524，>4，说明其能够较好地解释试验数据的变异性，且仅有小于4%的的变量不能由该模型解释，模型的拟合度和可信度也较好，预测值与试验值具有较高的相关度，可以很好预测试验结果[9]。回归方程模型大部分项差异P<0.05，显著，一次项系数估计值分别为0.16，0.29，0.3，故影响因素的主次顺序为制备时间>香辛料>鸡肉风味基料添加量。

表9 响应面回归模型方差分析表Table 9 ANOVA for response surface regression model

分析响应面结果，根据回归方程绘制的响应面图见图2。并预测得到A，B，C的最适值为70.40 g、4.27 g、96.38 ℃，在此条件下其感官评分Y的理论最大值为8.806分。为了使通过响应曲面法分析得到的最优值变得更加可靠，使用SAS软件进行岭脊分析[10]，重新得到A，B，C的最适值为70.3988 g、4.2684 g、96.3758 ℃，得到的综合评分Y的理论最大值为8.8063分，结果与响应面法得到的最适值及感官评分的理论最大值基本一致，因此响应面法得到的最适值具有一定的可靠性。

图2 鸡肉风味基料、香辛料和时间交互作用对鸡肉 复合调味料感官评价影响的响应面图Fig.2 Response surface diagrams of the interaction effect of chicken flavor base, spices and time on sensory evaluation of chicken compound seasoning

2.5 模型验证

为了验证响应面分析的可靠性，故在优化后的条件下进行验证试验，设定鸡肉风味基料、香辛料、温度分别为7.04 g、4.27 g、96.4 ℃，其他条件为鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)2 g、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)10 g、制备时间50 min，并结合基础配方进行样品制备，对样品进行感官评价，重复3次取平均值。最后得到样品的感官评分为8.7分，与模型预测值相差1.2%，故预测条件是可靠的。

3 结论

随着社会经济水平的提高，人们对物质的要求提升，传统的调味品已不能满足人们日益多样的食物需求，这给复合调味料带来了发展空间，故复合调味料行业在近几年的发展也极为迅速，在未来如何体现复合调味料的多样化、营养健康化、天然化、便利化，并为大众提供更多的优质服务是面临的基本问题。

为了探索复合调味料的制作工艺，对其影响因素进行探讨。本文采用Plackett-Burman设计法从6个考察因素中筛选出最为重要的3个因素：鸡肉风味基料、香辛料、温度，然后利用最陡爬坡法逼近最大响应区域，并利用Box-Behnken设计得出最适条件：鸡肉风味基料70.40 g、香辛料4.27 g、温度96.4 ℃，参照单因素试验确定其他条件为鲜味剂(味精∶I+G为20∶1)2 g、盐与糖的添加量(盐∶糖为2.5∶1)10 g、制备时间50 min。在最佳制备工艺条件下，感官评分为8.7分，与理论预测值8.806分接近，说明响应面法优化鸡肉复合调味料条件是可靠的，具有一定的实际意义，可以为复合调味料的生产实践研究提供一定的技术参考。