基于响应面法优化洋葱酱的制备工艺

王彩虹，刘玉洁，孙思雨，刘大鹏，刘生杰

(1.阜阳师范大学 信息工程学院，安徽 阜阳 236041；2.阜阳师范大学生物与食品工程学院，安徽 阜阳 236037)

洋葱(AlliumcepaL.)为百合科葱属草本植物，其肉质柔嫩，汁多辣味淡，品质佳，营养丰富，是人们较为喜爱的调味蔬菜。此外，洋葱中含有多种活性成分，如多糖、硫化物、类黄酮化合物、苯丙素、甾体皂苷、含氮化合物、前列腺素等，具有抑菌、抗癌、降血糖、抗血小板凝聚、降血脂、抗氧化、利尿、降血压、调节身体生理平衡等广泛且良好的药理作用[1,2]，因此洋葱又有“蔬菜皇后”之称。

洋葱作为我国主要栽培的蔬菜之一，现在许多个省市都实现了规模化种植。在中国，洋葱的常见方式为烹饪和沙拉。近年来，国内外先后开发出更多潜在的深加工产品，如洋葱微胶囊、洋葱酒、洋葱醋、洋葱酱等[3-7]。因此，开展对洋葱深加工产品的开发对我国洋葱产业的发展具有重要意义。利用资源优势，生产以洋葱为主要原料制成的洋葱酱，可用作餐桌上的调味品，具有去腥增香的作用，也可以用来改善肉类和鱼类的气味，还可以加到汤类、蔬菜拼盘中，这种食用方式很受人们欢迎。本试验采用响应面分析法优化洋葱酱加工过程中柠檬酸浓度、加热时间以及加热温度对洋葱酱感官评价指标的影响，为洋葱酱的工业化生产提供了一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜紫皮洋葱：购于当地大润发超市；柠檬酸、果胶酶制剂：均为食品级。

1.2 仪器与设备

MJ-BL35D5型搅拌机、M3-L233C型微波炉 广东美的生活电器制造有限公司；JA2003型电子天平 上海越平科学仪器有限公司；不锈钢锅 潮州市威利佳五金电器厂。

1.3 工艺流程

洋葱→去皮→清洗→刻芽→切块→清洗→打浆→调酸加热→酶解→浓缩→预热→罐装→杀菌冷却→检验。

1.4 操作要点

1.4.1 原料选购要点

原料采用市面上常见的优质新鲜紫皮洋葱，确保其没有腐烂、变质、生虫和病变等现象，以无农药栽培的洋葱为佳。

1.4.2 去皮，刻芽

用摩擦法剥掉洋葱外表皮，切掉根盘，无残留纤维老皮及根须(用手撕掉每瓣洋葱的内表皮可以使洋葱酱成品酱体更细腻，酶解更充分)。

1.4.3 切块

将去皮、刻芽完成后的洋葱切成0.4～0.6 cm的小块状，清洗并沥干使用。

1.4.4 破碎

用打浆机将切块后的洋葱打浆，静置一段时间使打浆时产生的泡沫消散，酱体均匀并且无沉淀及析水现象。

1.4.5 调酸加热

使用柠檬酸溶液将破碎后的洋葱调整pH为4.4～4.6之间，形成缓冲溶液。将其在一定温度的恒温水浴锅中加热一定时间。

1.4.6 酶解

将加热的洋葱酱冷却至约45 ℃，加入一定量的果胶酶进行酶水解。

1.4.7 罐装

将制备完成的洋葱酱产品严格杀菌后密封保存。

1.4.8 检验

在30 ℃保温10 d，然后按照罐头商业无菌卫生标准进行检验。

1.5 试验方法

1.5.1 洋葱酱制备工艺中调酸加热的单因素试验

1.5.1.1 柠檬酸浓度对洋葱酱感官品质的影响

采用不同浓度的柠檬酸缓冲溶液会影响洋葱酱最终成品的口感，试验选取0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的柠檬酸溶液，采用不同浓度的柠檬酸溶液调整洋葱酱的pH值为4.4～4.6。调节加热温度为85 ℃，控制加热时间为10 min，以洋葱酱成品的感官评价分值为指标，确定合适的柠檬酸浓度。

1.5.1.2 加热温度对洋葱酱感官品质的影响

用浓度为0.25%的柠檬酸溶液调整洋葱酱的酸度，将pH调至4.4～4.6。调节加热温度分别为75，80，85，90，95 ℃，控制加热时间为10 min，以洋葱酱成品的感官评价分值为指标，确定合适的加热温度。

1.5.1.3 加热时间对洋葱酱感官品质的影响

用浓度为0.25%的柠檬酸溶液调整洋葱酱的酸度，将pH调至4.4～4.6。调节加热温度为85 ℃，调整加热时间分别为5，10，15，20，25 min，以洋葱酱成品的感官评价分值为指标，确定适当的加热时间。

1.5.2 酶解条件的确定

1.5.2.1 果胶酶添加量对洋葱酱感官品质的影响

果胶酶添加量会影响成品色泽并有提升洋葱酱风味的作用[8]，故在洋葱酱调酸加热完成后，添加不同剂量的果胶酶(0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%)，在45 ℃条件下酶解20 min，以洋葱酱成品感官评价分值为指标，确定适宜的果胶酶添加量。

1.5.2.2 酶解温度对洋葱酱感官品质的影响

在洋葱酱调酸加热完成后添加0.5%的果胶酶，在不同的温度下(35，40，45，50，55 ℃)酶解20 min，以洋葱酱成品感官评价分值为指标，确定适宜的果胶酶酶解温度。

1.5.2.3 酶解时间对洋葱酱感官品质的影响

在洋葱酱调酸加热完成后添加0.5%的果胶酶，在酶解温度为45 ℃条件下酶解不同的时间(5，10，15，20，25 min)，以洋葱酱成品感官评价分值为指标，确定适宜的果胶酶酶解时间。

1.5.3 感官评价

从色泽、组织状态、风味、口感4个方面进行感官评价，评分比重为2∶2∶3∶3，各项评分总和为100分。以10个身体健康且对色、香、味有较强分辨能力的食品专业人员为一组进行评分，将每组得分结果取平均值，计算感官评分的最终结果。洋葱酱成品感官评分标准见表1。

表1 洋葱酱感官评分标准

1.5.4 响应面优化试验

根据单因素试验所得的试验数据，并通过Box-Behnken中心组合设计原理进行3因素3水平的试验方案设计，以柠檬酸浓度(A)、加热温度(B)、加热时间(C)为自变量，以感官评分值(Y)为响应值，每一个自变量的低、中、高试验水平分别以-1，0，1进行编码(见表2)，根据相应的试验表进行试验后，对数据进行二次回归拟合，以获得最佳制备工艺参数。

表2 响应面试验因素水平表

1.6 相关卫生指标的测定

对洋葱酱最终产品进行微生物指标的检测，检测方法参考GB 11671—2003。

1.7 数据分析

每一个试验至少设计3个平行，结果均表示为平均值±标准偏差进行绘图分析。数据通过IBM SPSS Statistics和Design Expert 8.06软件进行统计学分析处理，进行单向方差分析(ANOVA)，使用Origin Lab(Origin Pro 8.6软件)进行绘图。

2 结果与分析

2.1 调酸加热单因素试验

2.1.1 柠檬酸浓度对洋葱酱感官品质的影响

图1 柠檬酸浓度对洋葱酱感官品质的影响

由图1可知，洋葱酱的感官评分值随着柠檬酸浓度的增加呈现出先上升后下降的趋势。可能的原因是添加适量的柠檬酸可以调整洋葱酱的pH，进而使后期酶解时酶的活性最大化，酶解更加充分，增加产品的可溶性固形物含量，组织状态更加细腻[9]。但随着柠檬酸浓度的继续增加，洋葱酱的风味评分值会下降，产品口感也会呈现出略微的酸味。故试验选取0.25%的柠檬酸溶液来调整洋葱酱的pH值至4.4～4.6。

2.1.2 加热温度对洋葱酱感官品质的影响

图2 加热温度对洋葱酱感官品质的影响

由图2可知，洋葱酱的感官评分值随着加热温度的升高呈现先上升后下降的趋势。可能是因为加热至一定的温度，可以去除洋葱刺激性辛辣味，增加洋葱酱产品中的碳水化合物含量，使洋葱酱的酱体更加细腻[10]。但随着温度的继续升高，洋葱酱会逐渐趋于蒸熟，洋葱风味开始下降，有少量水析出，对其组织状态的评分产生影响。故试验选择90 ℃为调酸加热温度。

2.1.3 加热时间对洋葱酱感官品质的影响

图3 加热时间对洋葱酱感官品质的影响

由图3可知，洋葱酱感官评分随着加热时间的增加呈现出先上升后下降的趋势。可能是因为加热一定的时间，可以去除洋葱所固有的刺激性辛辣味，提升洋葱的独特风味，也使得酱料更好地混合，提高了感官评分，但随着加热时间的持续增加，洋葱酱组织状态开始受到破坏，色泽发生变化[11]，对其评分值产生影响，加热时间越长，洋葱酱感官评分值会越低。故试验选择10 min为调酸加热时间。

2.2 酶解条件对洋葱酱感官品质的影响

2.2.1 果胶酶添加量对洋葱酱感官品质的影响

以0.25%的柠檬酸溶液调整洋葱酱的pH至4.4～4.6，在恒温水浴锅中以85 ℃加热10 min，取出后冷却至45 ℃。保持酶解温度(45 ℃)和酶解时间(20 min)不变，分别添加不同剂量的果胶酶(0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%)，并对最终产品进行感官评分，结果见图4。

图4 果胶酶添加量对洋葱酱感官品质的影响

由图4可知，其他条件不变，随着果胶酶添加量的增加，洋葱酱的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。果胶酶添加量为0.5%时，洋葱酱的色泽、口感及风味达到最佳，因此选择0.5%为果胶酶的添加量。

2.2.2 酶解温度的选择对洋葱酱感官品质的影响

以0.25%的柠檬酸溶液调整洋葱酱的pH至4.4～4.6，在恒温水浴锅中以85 ℃加热10 min，取出后冷却至45 ℃。保持果胶酶添加量(0.5%)和酶解时间(20 min)不变，分别以不同的温度进行酶解(35，40，45，50，55 ℃)，并对最终产品进行感官评分，结果见图5。

图5 酶解温度对洋葱酱感官品质的影响

由图5可知，其他条件不变，随着酶解温度的升高，洋葱酱的感官评测分呈现上升趋势，当酶解温度超过50 ℃时，洋葱酱的组织状态变差，出现少量析水，色泽变暗。酶解温度为50 ℃时，洋葱酱的色泽，口感及风味达到最佳，因此选择50 ℃为最终酶解温度。

2.2.3 酶解时间的选择对洋葱酱感官品质的影响

以0.25%的柠檬酸溶液调整洋葱酱的pH至4.4～4.6，在恒温水浴锅中以85 ℃加热10 min，取出后冷却至45 ℃。保持果胶酶添加量(0.5%)和酶解温度(50 ℃)不变，分别以不同的时间进行酶解(5，10，15，20，25 min)，并对最终产品进行感官评分，结果见图6。

图6 酶解时间对洋葱酱感官品质的影响

由图6可知，其他条件不变，随着酶解时间的增加，洋葱酱的感官评分呈现上升趋势。酶解时间超过20 min后，洋葱酱的风味及口感评分值有所下降，组织状态评分也略微下降，并且酶解时间过长，成品会出现析水现象。酶解时间为20 min时，洋葱酱的色泽、口感及风味达到最佳，因此选择20 min为最终酶解时间。

2.3 响应面优化试验

基于单因素试验结果，采用响应面设计的原理，选择柠檬酸浓度(%)、加热温度(℃)及加热时间(min)3个自变量且分别用A，B，C代表，以响应值Y为洋葱酱感官评分值，试验方案及结果见表3，分析结果见表4。采用软件Design-Expert 8.06对所得数据进行回归分析，对各因素进行多元回归拟合后，可得回归方程：Y=86.2+6.33A+0.35B-0.48C+0.35AB+0.1AC-0.95BC-11.1A2-4.05B2-1.9C2。

表3 响应面试验设计及结果

表4 回归模型的方差分析

续 表

由表4可知，模型的p值小于0.0001，表明回归模型极显著。模型失拟项不显著(p=0.5487>0.05)，由此可以看出所建立的回归模型有较好的显著性，试验方法可靠。此外，模型相关系数R2=0.9951，说明模型的拟合度良好，可以反映出99.51%的响应值变化。根据回归模型方差分析表中各因素p值可看出，影响洋葱酱最终成品感官评价的因素按照主次顺序排列为A>C>B。其中A因素p值小于0.01，说明柠檬酸浓度对洋葱酱最终成品感官评分指标影响最大。B，C因素的p值分别为0.2695和0.1477，都大于0.05，表明加热温度与加热时间对洋葱酱最终成品感官评分值影响不显著。该模型变异系数为1.06%，说明模型建立稳定，因素的变异概率比较低，因素的选择较为合理。

2.4 响应面交互作用分析

根据交互作用对试验结果的影响显著程度，使用Design Expert软件做出响应面曲线图。柠檬酸浓度与加热温度的交互作用响应面见图7中(a)，柠檬酸浓度与加热时间的交互作用响应面见图7中(b)，加热温度与加热时间的交互作用响应面见图7中(c)。

图7 响应面交互作用分析

由图7可知，柠檬酸浓度和加热温度对洋葱酱最终成品的感官评分的影响最大，柠檬酸浓度和加热时间对洋葱酱最终成品的感官评分的影响次之，而加热温度和加热时间对洋葱酱最终成品的感官评分的影响最小。以上试验结果与多元回归模型的方差分析基本相同，这说明该多元回归方程能够较好地描述洋葱酱的工艺配方。

2.5 响应面模型优化试验

使用Design Expert软件对模型进行分析优化，得到洋葱酱制备的最佳工艺参数为：采用柠檬酸浓度0.32%调整洋葱酱pH为4.4～4.6，加热温度为90.36 ℃，加热时间为9.33 min时，洋葱酱的最终成品感官评分值为87.2分。基于上述最优工艺条件，对其进行修正，即：采用浓度为0.32%柠檬酸溶液调整洋葱酱pH为4.4～4.6，加热温度为90 ℃，加热时间为9.3 min。添加0.5%的果胶酶制剂，在50 ℃温度下酶解20 min。对修正后所得出的优化参数进行5次平行试验，并对最终产品进行感官评测，最终感官评分平均值为87.8分，与理论预测值相差较小，说明该响应面模型比较贴合实际，工艺参数较为准确可靠。

2.6 卫生指标的测定结果

将制成的洋葱酱成品进行微生物检验，检验结果见表5。经检验，菌落总数低于国家标准，洋葱酱中含有的大肠杆菌数小于国家规定的标准，并未检验出致病菌，洋葱酱可以放心食用。

表5 洋葱酱成品微生物指标测定结果

3 结论

以洋葱为原料，对洋葱酱的生产制备工艺进行优化，在单因素试验的基础上进行响应面分析。结果表明：在洋葱酱制作过程中，以0.32%的柠檬酸作为缓冲溶液调整洋葱酱pH值为4.4～4.6，在90 ℃下加热9.3 min，果胶酶添加量0.5%，酶解温度50 ℃，酶解时间20 min。在此条件下制得的洋葱酱感官评分为87.8分，酱体组织细腻，风味鲜美，保持洋葱酱鲜艳的外观，检验后，其质量符合国家标准，可为洋葱的精深加工提供理论依据。