基于响应面法番茄炒制条件的研究

秦雨齐，朱其梅，杨柳青,2，殷夏伟，曹江伟，王储炎,2

(1.合肥学院 生物食品与环境学院，合肥 230601；2.四川旅游学院 烹饪科学四川省高等学校重点实验室，成都 610100)

番茄又名西红柿、番柿、洋柿子等，属于一年生或多年生的茄科番茄属植物，因其酸甜多汁、果实甜美、风味独特，备受人们欢迎。番茄含有许多对人体有益的活性物质，如Vc、胡萝卜素、番茄红素等，其中维生素C是其主要活性物质，陈其钢等[1]研究发现不同品种番茄Vc含量为15～28.9mg/100g。民间番茄有多种食用方法，生吃番茄有利于维生素的摄取，但是番茄性偏寒，对于身体寒性大的人和儿童来说，容易导致腹泻、胃不适、胃胀痛等症状。生活中人们多将其作为食材，烹饪制作成番茄炒鸡蛋、番茄炖豆腐等菜肴，或者加工成番茄酱、番茄汁等产品。

本课题组成员前期研究发现，不同烹调方法对番茄中维生素C的影响不同，其中炒制番茄比煮制番茄更易于保持番茄中的Vc，此外随着烹调时间的延长，番茄中VC含量也越来越少，若在烹饪过程中加入食醋，则有利于保护番茄中的维生素C。[2]同时发现，不同烹调参数也会对番茄的色泽、气味、形态和口感有一定的影响。因此，本论文采取感官评价和Vc含量测定来研究番茄的炒制工艺，进而通过单因素和响应面法来优化工艺参数，希望以此为家庭饮食生活提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番茄、食盐、金龙鱼色拉油、海天白醋；碳酸氢钠、偏磷酸、草酸、抗坏血酸：分析纯，西陇化工股份有限公司；2，6-二氯靛酚钠盐：生工生物工程(上海)股份有限公司。

1.2 实验仪器

电磁炉：C19-SH1982型，广东美的生活电器制造有限公司；分析天平：TP-300D型，上海精密仪器有限公司；低速离心机：TDZ4-WS型，长沙湘仪离心机仪器有限公司；恒温双向磁力搅拌器：90-3型，上海振荣科学仪器有限公司；循环水式多用真空泵：SHB-III型，郑州长城科工贸有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

选用颜色鲜红、七八成熟、无损伤、体积稍大的新鲜番茄。炒制前先用自来水洗净、沥干，均匀切块后立即下锅烹调，防止番茄中的VC在存放过程中被氧化而损失。

1.3.2 炒制流程

原料→分选→清洗→沥干→切块→炒制→冷却→取样→测定。

1.3.3 Vc测定

参照盖琼辉[3]、张彩珍等[4]测定方法，采用2,6-二氯靛酚法进行测定。

1.3.4 感官评价

参照张荣春[5]、杨铭铎等[6]方法，选取10名经过培训的学生进行感官评价，以色泽、形态、风味和口感为评价指标，取平均值作为最终评价结果，具体评价标准见表1。

表1 炒制番茄感官评价标准

1.3.5 单因素试验

(1)炒制温度。称取一定量的番茄，加入油和盐(番茄:油:盐50:4:1)，食醋添加量为0.4%，时间为3min，分别在160℃、180℃、210℃、240℃、270℃温度下进行炒制，测定炒制后番茄中VC含量，并进行感官评价。

(2)炒制时间。参照1.3.5.1，选取食醋添加量为0.4%，温度为210℃，分别炒制1min、2min、3min、4min和5min，测定炒制后番茄中VC含量，并进行感官评价。

(3)食醋添加量。参照1.3.5.1，选取时间为3min，温度为210℃，在食醋添加量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%下进行炒制，测定炒制后番茄中VC含量，并进行感官评价。

1.3.6 响应面设计

运用Box-Behnken中心组合进行试验设计，利用Design Expert 8.06软件对实验数据进行回归分析，进而制作出不同因素的曲面图和等高线图。[7-9]

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 炒制温度对番茄VC含量及感官评分的影响

从图1可看出，随着温度的升高，番茄中Vc含量逐渐下降，感官评分先增加后降低，但总体变化并不显著。在番茄炒制过程中，Vc含量的降低主要是因为其热稳定

图1 炒制温度对番茄VC含量及感官评分的影响

性差，在高温情况下，Vc会发生氧化分解。当初始温度为160℃时，Vc含量最高，此时炒制的番茄成熟度不够；当温度达到210℃时，Vc含量相对较高，此时炒制番茄达到一定的成熟度，口感较好；当温度升高至210℃以上，Vc含量继续下降，到270℃时，Vc含量达到最低。

2.1.2 炒制时间对番茄Vc含量及感官评分的影响

由图2可知，随着炒制时间增加，番茄中Vc含量逐渐降低，感官评分基本维持在一个水平线保持不变。Vc含量的降低是由于炒制时间越长，Vc在高温中停留时间越长，损失就越大。炒制1min时，Vc含量虽然高，但时间过短导致炒制番茄成熟度、口感并不够好；炒制3min时，Vc含量保持较高水平的同时，番茄成熟度适中，口感较好；3min以上时，Vc含量继续降低，达到5min时，Vc含量损失最多，此时番茄色泽暗淡形态松散。

图2 炒制时间对番茄Vc含量及感官评分的影响

2.1.3 食醋添加量对番茄Vc含量及感官评分的影响

课题组前期试验证实，加醋炒制的番茄Vc含量总体高于不加醋炒制，这是因为Vc在酸性环境中比较稳定，而食醋溶液正好提供了酸性环境，从而间接地阻止VC氧化为脱氢抗坏血酸以及Vc水解聚合成其他物质。[2,10]从图3可知，随着食醋添加量的增加，番茄中Vc含量先增后减，在0.4%时，Vc含量达到最高，但同时添加过多的食醋，使炒制番茄过酸，进而导致感官评分降低。

图3 食醋添加量对番茄Vc含量及感官评分的影响

2.2 响应面法试验结果分析

2.2.1 响应面试验因素选择

由于感官评分具有一定的主观性，考虑试验的严谨性，本试验选择Vc含量作为响应值，炒制温度、炒制时间和食醋添加量作为三因素，进而通过Box-Behnken中心组合进行试验设计，具体因素水平见表2。

表2 响应面试验因素水平编码表

2.2.2 响应面回归方程建立及方差分析

通过开展三种因素响应面交互作用实验，结果见表3，应用Design-Expert分析软件建立响应面回归模型，得到番茄中Vc含量(R1)对自变量炒制温度(X1)、炒制时间(X2)、食醋添加量(X3)三因素的数学回归模型为：R1=17.38-0.24X1-0.47X2-0.036X3+0.065X1X2+0.29X1X3-0.35X2X3-1.13X12-0.71X22-1.55X32。

表3 响应面试验结果

对上述模型系数进行显著性检验和方差分析，结果见表4，从中可看出，该模型极为显著，一次项X2及二次项X12、X22、X32表现显著。从各因素对番茄中VC含量的影响结果比较来看，X2(炒制时间) >X1(炒制温度) >X3(食醋添加量)。同时，表4可知该模型失拟项不显著，模型复相关系数R2为91.33%，调整后为80.19%，说明该模型拟合度良好，能够应用分析和预测不同炒制工艺条件下番茄中VC的含量。

表4 回归模型方差分析结果

2.2.3 交互作用分析

图4至图6分别为各因素交互作用的曲面图和等高线图，结合表4可得出两两之间交互作用大小为X2X3>X1X3>X1X2，这也说明可在保持一个因素的水平下，通过控制另外两个因素来适当地提高炒制番茄中的Vc含量。

图4 炒制温度与时间的曲面图及等高线图

图5 炒制温度与食醋添加量的曲面图及等高线图

图6 炒制时间与食醋添加量的曲面图及等高线图

2.2.4 最佳条件确定及验证实验

根据2.2.2回归模型方程算出番茄炒制的最佳工艺参数为：温度206.64℃，时间2.66min，食醋添加量0.4%。但由于理论炒制因素不好控制，考虑到实际操作的可行性，确定炒制温度210℃，时间3min，食醋添加量0.4%，在此条件下炒制番茄，Vc含量理论值为17.47mg/100g。通过验证性试验，测出此时VC含量为17.38mg/100g，与理论值接近，说明此工艺参数具有一定的应用价值。

3 结 论

本研究通过开展番茄炒制工艺参数的研究，确定了影响番茄炒制中Vc含量的因素依次为炒制时间、炒制温度、食醋添加量，感官评分随着炒制温度、炒制时间及食醋添加量的增加变化不明显，由于感官评价具有一定的主观性，因此本试验以Vc含量为响应值，进行优化实验，确定了番茄炒制的最佳工艺条件为：炒制温度210℃，时间3min，食醋添加量0.4%，并通过验证试验发现模型预测Vc含量与实验值接近，这也进一步说明模型的可行性，该研究结果可为人们家庭健康的饮食生活提供一定的借鉴，也为促进烹调工艺标准化提供相关的理论依据。