响应面法优化黑椒蜜汁鸡肉丸子配方

付双超，吕常旭，郭宗明，桑文静，陈娟

（烟台南山学院健康学院，山东 烟台 265713）

黑胡椒简称黑椒，烹饪所需的黑椒粉是将不脱壳的胡椒果进行干燥和粉碎而成。2002年，我国卫生部已经把黑椒列入了药食两用的中药目录。黑胡椒富含生物碱、挥发油、有机酸等营养物质，具有抗惊厥、抗肥胖、抗抑郁和抗焦虑的作用[1-3]。因此，黑胡椒在食品和药品应用领域具有重要价值。蜂蜜的主要成分是葡萄糖与果糖[4-5]，不仅可作为甜味剂添加到鸡肉丸子中，且可与鸡肉中的蛋白质经加热后发生美拉德反应[6-7]，赋予鸡肉丸子特有的香气成分。肉丸作为一种传统的手工制作食物，深受消费者喜爱。鸡肉丸子是肉丸工业生产中产量较大的一种，它是将鸡肉原本的组织结构进行破坏，并将多种材料打碎、混合、重组后加工制成[8-9]，加工后的鸡肉丸子口感嫩滑且食用方便。目前市场上的鸡肉丸子口味比较清淡且风味单一[10-11]，不能满足消费者的需求。

本研究以黑椒和蜜汁为主要辅料，探讨黑椒粉添加量、蜂蜜添加量、玉米淀粉添加量、大豆分离蛋白添加量4个单因素对鸡肉丸子品质的影响，并在此基础上进行响应面分析，最终获得黑椒蜜汁鸡肉丸子的最佳配方，以期为风味鸡肉丸子的研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

黑椒粉、蜂蜜、玉米淀粉、鸡胸肉：市售；大豆分离蛋白：河南华驰生物科技公司。

SW-CJ-ID单人净化工作台：苏州净化设备有限公司；LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；DNP-9082电热恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司；ZBS-SMKX烤箱：上海双立人亨克斯有限公司；FA1004电子分析天平：上海舜宇科学仪器有限公司。

1.2 工艺流程及操作要点

1.2.1 工艺流程

速冻鸡肉→解冻→清洗→沥水→剁碎至肉糜状→加入腌制液→搅拌→腌制→调味→搅拌→制作→烘烤→冷却→成品。

1.2.2 操作要点

（1）原料：选择无污染的纯净鸡胸肉，去骨、去皮、去脂肪、剔筋去膜，在凉水中解冻，清洗干净，沥水。

（2）剁碎：将鸡肉不断进行切分，进一步剁碎至肉糜状。

（3）腌制：按一定比例称取水、料酒、食盐和复合磷酸盐，混合为腌制液，搅拌均匀倒入肉糜中，顺时针搅拌均匀，保鲜膜覆盖，腌制2 h。

（4）调味：腌制完成后，按一定比例称取酱油、食用油、水、香辛料、辣椒油，加入肉糜中搅拌均匀。

（5）制丸：取约5 g肉糜，用丸子制作器制成直径约30 mm的圆形丸子。

（6）烘烤：烤箱预热30 min，上盘温度200℃，下盘温度180℃，烤盘提前预热10 min，刷少许油，将鸡肉丸子置于烤盘中摆放整齐，烘烤12 min。

1.2.3 单因素试验

1.2.3.1 黑椒粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

称取处理好的鸡胸肉糜100 g，腌制和调味后，固定玉米淀粉添加量为8%、大豆分离蛋白添加量为2%、蜂蜜添加量为7%，分别加入1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%的黑椒粉，搅拌均匀制丸，烘烤12min，取出冷却，进行感官评价，考察黑椒粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响。

1.2.3.2 蜂蜜添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

称取处理好的鸡胸肉糜100 g，腌制和调味后，固定黑椒粉添加量为3.0%、玉米淀粉添加量为8%、大豆分离蛋白添加量为2%，分别加入5%、6%、7%、8%、9%的蜂蜜，搅拌均匀制丸，烘烤12 min，取出冷却，进行感官评价，考察蜂蜜添加量对鸡肉丸子感官评分的影响。

1.2.3.3 玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

称取处理好的鸡胸肉糜100 g，腌制和调味后，固定黑椒粉添加量为3.0%、蜂蜜添加量为7%、大豆分离蛋白添加量为2%，分别加入2%、4%、6%、8%、10%的玉米淀粉，搅拌均匀制丸，烘烤12 min，取出冷却，进行感官评价，考察玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响。

1.2.3.4 大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

称取处理好的鸡胸肉糜100 g，腌制和调味后，固定黑椒粉添加量为3.0%、玉米淀粉添加量为8%、蜂蜜添加量为7%，分别加入1%、2%、3%、4%、5%的大豆分离蛋白，搅拌均匀制丸，烘烤12 min，取出冷却，进行感官评价，考察豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响。

1.2.4 响应面试验设计

利用Design-Expert8.0软件中的Box-Behnken试验设计原理，结合单因素试验结果，以黑椒粉添加量、玉米淀粉添加量和大豆分离蛋白添加量为3个考察因素，以感官评分为指标，设计三因素三水平响应面试验，Box-Benhnken试验设计因素和水平见表1。

表1 Box-Behnken试验因素和水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experiment

1.2.5 感官评定方法

由食品专业的10名学生对样品进行感官评定。评分内容包括5个方面：弹性、组织状态、风味、口感、色泽，满分为10分，收集所有评分数据进行计算，最后的感官评分取各评分的平均值[12-13]。感官评分标准见表2。

表2 黑椒蜜汁鸡肉丸子的感官评分标准Table 2 Sensory scoring criteria of black pepper and honey chicken meatball

1.2.6 黑椒蜜汁鸡肉丸子微生物指标的检测

按照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》和GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》，测定黑椒蜜汁鸡肉丸子的微生物指标。

1.3 数据处理

单因素试验数据采用SPSS17.0软件进行统计分析，响应面数据处理采用Design-Expert8.0进行统计分析，每个试验均做3个平行。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 黑椒粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

黑椒粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响见图1。

图1 黑椒粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.1 Effect of the addition of black pepper powder on the sensory score of chicken meatball

如图1所示，当黑椒粉的添加量增加时鸡肉丸子的感官评分也随之增加。当黑椒粉添加量为3.0%时，鸡肉丸子的感官评分最高，其色泽和风味适中。当黑椒粉添加量大于3.0%时，鸡肉丸子的颜色发暗，偏黑。而当黑椒粉的添加量低于3.0%时，鸡肉丸子中黑椒的辛辣风味不够突出，因此选取黑椒粉添加量2.5%、3.0%、3.5%进行后续试验。

2.1.2 蜂蜜添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

蜂蜜添加量对鸡肉丸子感官评分的影响见图2。

图2 蜂蜜添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.2 Effect of the addition of honey on the sensory score of chicken meatball

由图2可知，随着蜂蜜的添加量不断增加，鸡肉丸子的感官评分先缓慢增大后降低，确定蜂蜜添加量为8%。整体而言，蜂蜜添加量对鸡肉丸子的品质影响不是很明显。因此，在进行响应面分析时，蜂蜜的添加量不作为关键性因素进行试验。

2.1.3 玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响

玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响见图3。

图3 玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.3 Effect of the addition of corn starch on the sensory score of chicken meatball

在肉制品加工中，肉制品组织结构的改善很关键，所以在加工肉制品时会选择一些肉制品黏结剂来改善碎肉重组后的组织结构和肉质的咀嚼感。在鸡肉丸子中加入玉米淀粉，可有效地改善鸡肉丸子的组织结构[14-16]。由图3可知，玉米淀粉添加量为6%时鸡肉丸子的感官评分最高。由于玉米淀粉主要影响鸡肉丸子的组织结构和口感，所以当玉米淀粉添加量大于6%时，熟制后的鸡肉丸子的口感会发硬，组织形态一般，鸡肉丸子的肉质感减弱。当玉米淀粉的添加量低于6%时，鸡肉丸子的口感松散，即玉米淀粉的黏结性降低。所以选取玉米淀粉添加量4%、6%、8%进行后续试验。

2.1.4 大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响见图4。

图4 大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.4 Effect of the addition of isolated soybean protein on the sensory score of chicken meatball

大豆分离蛋白的特性之一是凝胶性[17]。大豆分离蛋白添加在肉制品中可以提高肉制品的弹性。在鸡肉丸子中加入大豆分离蛋白，烘烤加热后大豆分离蛋白中的蛋白质分子伸展，其内部的功能基团在加热后开始暴露出来，然后通过二硫键、氢键、疏水作用等作用力交联形成网络状三维空间结构，将水和其他成分包埋起来形成凝胶，从而改善肉制品的风味口感[18-20]。如图4所示，大豆分离蛋白添加量为2%时鸡肉丸子的感官评分最高。当添加过多的大豆分离蛋白时，鸡肉丸子由于受其凝胶性的影响而弹性降低，从而影响鸡肉丸子的口感。所以选取大豆分离蛋白添加量1%、2%、3%进行后续试验。

2.2 响应面分析

2.2.1 响应面试验结果

响应面试验设计方案和结果如表3所示。

表3 响应面优化试验设计与结果Table 3 Design and result of response surface optimal experiment

2.2.2 模型建立及方差分析

利用Design-Expert8.0软件进行多元回归方程拟合，建立感官评分对黑椒粉添加量、玉米淀粉添加量、大豆分离蛋白添加量的二元多项回归方程：Y=9.06-0.175 0A+0.087 5B+0.3125C-0.225 0AB-0.070 5AC-0.150 0BC-0.380 0A2-0.505 0B2-0.355 0C2。

方差分析结果见表4。

表4 响应面试验方差分析Table 4 Analysis of variance of response surface experiment

由表4可知，模型P=0.015 6＜0.05，说明模型是显著的。失拟项P=0.054 2＞0.05，说明模型失拟项不显著，表明回归方程与实际情况拟合程度较好，试验误差小。一次项C对感官评分的影响显著（P＜0.05），A和B 对感官评分的影响不显著（P＞0.05）；二次项中，A2和C2影响均显著（P＜0.05），B2影响为极显著（P＜0.01）。由F值可知，各因素对鸡肉丸子感官评分的影响顺序为C＞B＞A，即大豆分离蛋白添加量影响最大，其次是玉米淀粉添加量，黑椒粉添加量影响最小。

2.2.3 交互作用分析

各因素交互作用对黑椒蜜汁鸡肉丸子感官评分影响的响应面图见图5～图7。

图5 黑椒粉添加量和玉米淀粉添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.5 Effect of black pepper and corn starch addition on the sensory score of chicken meatball

图6 黑椒粉添加量和大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.6 Effect of black pepper and isolated soybean protein addition on the sensory score of chicken meatball

图7 玉米淀粉添加量和大豆分离蛋白添加量对鸡肉丸子感官评分的影响Fig.7 Effect of corn starch and isolated soybean protein addition on the sensory score of chicken meatball

如图5～图7所示，响应面坡度均较平缓，等高线椭圆形也不明显，说明两因素的交互作用均不明显，与方差分析结果一致。

通过Design-Expert8.0软件对建立的回归方程进行参数优化分析，可得黑椒蜜汁鸡肉丸子的最佳工艺配方：黑椒粉添加量2.850%、玉米淀粉添加量6.173%、大豆分离蛋白添加量2.453%，此时鸡肉丸子感官评分预测值为9.161。

2.2.4 验证试验

为了检验建立的回归模型预测的可靠性，同时考虑到实际生产操作，将最佳工艺条件调整为黑椒粉添加量3.0%、玉米淀粉添加量6%、大豆分离蛋白添加量2.5%。选择调整后的工艺条件进行3次平行验证试验，得到产品的平均感官评分9.0，此结果与预测值相近，说明该模型拟合度较好，可以用于预测黑椒蜜汁鸡肉丸子的加工工艺，具有一定的实践指导意义。

2.3 微生物指标检测结果

微生物指标检测结果见表5。

表5 微生物指标检测结果Table 5 Test results of microbial indexes

由表5可知，黑椒蜜汁鸡肉丸子的菌落总数、大肠菌群的指标均符合国家标准。

3 结论

通过单因素试验和响应面试验优化得出黑椒蜜汁鸡肉丸子的最佳生产配方：黑椒粉添加量3.0%、蜂蜜添加量8%、玉米淀粉添加量6%、大豆分离蛋白添加量2.5%，利用此配方制作的黑椒蜜汁鸡肉丸子色泽焦黄、甜辣滋味协调、肉质鲜嫩、余味香甜、弹性及硬度适中。本研究对风味鸡肉丸子的制作具有一定的参考意义。