牛肉风味速食汤块的研制及其预冻条件的研究

2020-06-23郑佳琦李艳伶马永强

哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 2020年3期

罗钰，郑佳琦，李艳伶，马永强

(哈尔滨商业大学食品工程学院省高校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

速食汤块指将一些新鲜食材经处理后采用真空冷冻干燥技术使其结块成型，沸水冲泡之后即可食用的一种方便食品.由于生活节奏和方式的改变，快捷方便的速食食品受到人们的青睐，存在巨大的市场空间[1].速食汤块食用前只需要简单的处理，就能泡出一碗营养美味的蔬菜汤，为人们在吃饭上面节约很多时间[2].速冲即食，操作简单，顺应了便捷，方便的生活，给人提供一种全新的体验[3].

目前市场上速食汤料产品存在品种单一匮乏的缺点，因此针对想喝汤却没有时间煲汤的人群，研发出一款速食汤料很有必要[4].本文采用单因素-响应曲面法优化汤块配方，考察了不同的预冻条件处理对汤块的影响[5].研发出的牛肉风味速食汤块可有效丰富此类产品市场.

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

原辅料：胡萝卜、白玉菇、菠菜、牛肉粉、食用盐、姜粉等：哈尔滨新阳路家乐福超市.

试剂：硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、乙醇、石油醚等均为分析纯，天津市天力化学试剂有限公司.

1.2 仪器与设备

Alpha2-4LDplus冷冻干燥机(Marin Christ，德国)；真空包装机(上海凯鸣电子机械有限公司)；电子天平(上海越平科学仪器有限公司)；电热鼓风干燥箱(上海科学仪器有限公司)；JSZ8体视显微镜(南京江南永新光学有限公司).

1.3 方法

1)预处理：挑选新鲜菠菜嫩叶、胡萝卜和白玉菇，冲洗5 min，开水烫漂2～3 min[6].

2)剪切：将菠菜切成1 cm×1 cm碎片，白玉菇、胡萝卜切丁(5 mm×5 mm×5 mm).

3)混合成型：加入牛肉粉、食盐等调味料，均匀混合.物料混合后放入直径14 cm，深度4 cm的圆型模具.

4)预冻和冻干：预冻处理后，按设定的冻干曲线冻干.

5)成品：卸料并检验.成品采用真空包装机进行装袋封口.

1.4 汤块配方优化

1.4.1 感官评价程序的建立

由15名具有感官评价经验的人员组成的感官评审组对冲调后汤料进行感官评定.记录每人对汤块各指标的评分及描述，取平均值作为最终感官评价分数.感官评分标准如表1所示.

表1 感官评分标准表

1.4.2 汤块配方单因素试验

基于预实验，固定姜粉添加量为0.8%、味精添加量为1.1%、玉米淀粉添加量为3.6%、白玉菇添加量9%.每份汤块用300 mL水复溶.考察牛肉粉添加量(7、8、9、10、11、12%)、菠菜添加量(25、30、35、40、45、50%)、胡萝卜添加量(25、30、35、40、45、50%)、食盐添加量(1.9、2.1、2.3、2.5、2.7、2.9%)等4个主要因素对汤块感官评分的影响.

1.4.3 响应面法优化汤块配方

基于单因素实验结果，根据Box-Behnken原理，以牛肉粉添加量、菠菜添加量、胡萝卜添加量作为自变量，感官评分为响应值，确定各因素的最佳配比[7].实验因素及水平如表2所示.

表2 响应面法优化汤块工艺配方因素水平表

1.5 不同预冻条件对汤块品质的影响

参考覃耀坤等[8]研究方法，设计预冻实验.分别采用液氮快速冷冻，-80 ℃冷冻4 h和-30 ℃冷冻8 h的预冻方法对汤块进行预冻，以考察不同预冻方式对汤块品质的影响.

1.6 汤块基础成分测定方法

见表3.

表3 汤块成分分析方法

1.7 数据分析与处理

数据表示为平均值±标准差，响应曲面设计使用Design-Expert 8.0.6软件.数据分析采用SPSS.17软件分析.

2 实验结果与分析

2.1 汤块配方单因素实验结果

2.1.1 牛肉粉添加量对汤块感官品质的影响

见图1.

图1 牛肉粉添加量对汤块感官品质的影响

此款产品为牛肉风味速食汤块，适宜的牛肉味是汤块品质最重要的影响因素.当配方中牛肉风味添加量发生改变时，势必会造成风味的变化.例如，杨洪元等人[9]在积雪草速食营养汤粉生产工艺的研究得出猪瘦肉最佳添加量为6%，此时风味最佳.实验以感官评价分数为指标，考察牛肉粉的最适添加量，结果见图1，当牛肉粉添加比例小时，汤块口感寡淡，无法达到要求；牛肉粉添加过多，牛肉风味过于浓重，整体风味失衡.在选定的范围内，感官评分呈先上升后下降的趋势，可以看出牛肉粉最适添加量为9%.

2.1.2 菠菜添加量对汤块感官品质的影响

见图2.

图2 菠菜添加量对汤块感官品质的影响

菠菜是此款汤块中的主要食材之一，对汤块复水后汤块的外观及口感起着重要作用[10].当菠菜添加量逐渐增加时，感官评价分数也随之增加，当添加量达到35%时，有明显菠菜的鲜味，菠菜均匀分布，感官评分达到最高，当继续增加菠菜添加量时，菠菜气味过于浓重，掩盖部分其他风味，感官评价分数也随之下降，因此选择35%为最佳添加量.

2.1.3 胡萝卜添加量对汤块感官品质的影响

胡萝卜颜色鲜艳，富含多种维生素，作为此款汤块中的主要食材之一，与菠菜搭配不仅能使汤块营养更加全面，对汤块的色泽也起到重要作用.实验结果如图3所示，感官评分随添加量的增加先缓慢增加，后下降.当胡萝卜添加量低于40%时，菠菜所占比例过大，颜色分布不均匀，菠菜口感过重，当高于40%时，胡萝卜添加过多，食用口感较差.当胡萝卜添加量为40%时，汤块复水后颜色分布均匀，光泽度好，口感达到最佳.

图3 胡萝卜添加量对汤块感官品质的影响

2.1.4 食盐添加量对汤块感官品质的影响

食盐作为产品的主要调味料之一，对汤块风味的形成起着重要作用，食盐添加量的改变对汤块口感影响较大[11].由图4可以看出，随着食盐量的增加，汤块感官评分先增加后缓慢降低.当食盐添加比例小，咸度不够，牛肉味道过重，口感无法达到要求.当食盐添加过多，咸度过高，口感降低.当汤块食盐添加量为2.5%时，咸度适中，口感较好.

2.2 响应面法优化实验结果

2.2.1 响应曲面实验设计与实验结果

采用Design-Expert 8.0.6软件进行响应曲面实验设计.实验设计与结果见表4.

图4 食盐对汤块品质的影响

表4 实验设计与结果

2.2.2 回归方程与方差分析

利用Design Expert 8.0.6软件对表4数据进行多元回归拟合，并进行方差分析，结果见表5.以F值为依据，判断各因素与感官评分的关联程度，F值越大，则表明该因素对实验指标的影响越大[12].由表5可知，F(A)=7.34，F(B)=1.98，F(C)=4.54.对感官评分影响大小依次为A(牛肉粉添加量)>C(胡萝卜添加量)>B(菠菜添加量).P值小于0.05，说明该回归模型能够有效反映感官评分与各因素之间的关系.失拟项不显著，说明该回归模型预测值与实际测量值有较好的拟合水平，误差小，所选模型适宜[13].获得关于体系中A(牛肉粉添加量)、B(菠菜添加量)、C(胡萝卜添加量)的二次多项回归模型方程：感官评分Y=91.22+1.64A+0.85B+1.29C-1.83AB+1.20AC+0.17BC-2.49A2-0.96B2-1.93C2.

表5 方差分析和显著性检验

2.2.3 各因素交互作用的分析与优化

考察响应曲面实验中各因素的交互作用对感官评分分析影响，分析影响因素交互项的作用机理，作出各交互作用响应曲面和等高线图(图5～7)[14].

由各因素交互作用的响应曲面和等高线图可知，A(牛肉粉添加量)与B(菠菜添加量)、A(牛肉粉添加量)与C(胡萝卜添加量)、因素B(菠菜添加量)与C(胡萝卜添加量)这三组交互作用都显著，表现为其等高线图都呈椭圆形.即在实验过程中，当牛肉粉添加量上升时，降低菠菜添加量能提高感官评价分数，如果增加菠菜添加量则会导致感官评价分数下降，其余各因素交互作用同理.根据实验中因素的交互作用等高线图可得出，在追求高感官评分时，应注重考虑因素A(牛肉粉添加量)与B(菠菜添加量)的交互作用，其次为因素A(牛肉粉添加量)与C(胡萝卜添加量)、因素B(菠菜添加量)与C(胡萝卜添加量).

2.2.4 响应面优化及其验证试验

借助Design Expert 8.0.6软件，可得模型最佳提取条件是：牛肉粉添加量9.4%、菠菜添加量35.52%、胡萝卜添加量42.30%，在此条件下汤块的感官评分达91.9.为便于实际操作，将各因素添加量进行优化，最终结果为：牛肉粉添加量9%、菠菜添加量35 %、胡萝卜添加量40%.之后进行验证实验，重复3次，得到感官评分为91.7±0.6.说明该模型适用于汤块的工艺优化.

图5 牛肉粉添加量与菠菜添加量交互作用图

图6 牛肉粉添加量与胡萝卜添加量交互作用图

图7 菠菜添加量与胡萝卜添加量交互作用图

2.3 汤块配方的确定

见表6.

表6 汤块配方

确定上述配方，此时，汤块冲调后颜色搭配良好，牛肉风味浓郁，口感达到最佳.

2.4 不同预冻条件对汤块品质的影响

预冻是将样品中的自由水固化，防止在真空冷冻干燥过程中，汤块出现松散和破裂等现象，使干燥后的成品保持原有形态.在实验中，可观察到采用-30 ℃条件预冻的汤块成型效果好，不易破碎，复水后蔬菜均匀铺开，口感好.采用液氮直接冷冻，冻结时间短但成本较高，因温度低，部分汤块出现冻裂的现象，复水口感差.-80 ℃冷冻，成型好，冻结速度快，但复水后部分蔬菜结块，感官评分低.因此选用-30 ℃作为最优预冻温度.何玉倩等[15]研究了三种不同冻结温度对汤块成型及品质的影响，最优预冻温度的结果为-30 ℃，与本实验结果相同.采用体式显微镜对汤块的不同时期进行拍照，图8中(A)、(B)、(C)分别为汤块预冻、冻干和复水后的状态.