响应面法优化兔肉卤制剂配方及风味物质检测

冶海潇 王金丽 王月红 李慧婷 朱成林 唐俊妮

西南民族大学食品科学与技术学院 四川成都 610000

中国是世界兔肉生产大国，尽管受新冠疫情影响，但兔肉产业发展趋势依然稳中向好。截至2020年产兔肉总量已达48.55×104t，同比2019年增长6%[1,2]，为兔肉出口和生产第一大国。兔肉具有极高的食用价值和保健功效，其味道鲜美、肉质细嫩，具有高蛋白、高赖氨酸、高卵磷脂、高消化率与低脂肪、低胆固醇、低尿胺和低热量的营养特点[3～6]。酱卤肉制品作为传统的肉制品之一，以自身的风味特色优势，越来越受到广大消费者的喜爱，而香辛料的使用对酱卤肉制品风味的产生影响很大。传统肉品卤制工艺中，大部分采用老汤卤制，工艺参数凭经验，不同批次卤制的肉品风味相差较大，从而导致生产率低下，严重影响工业化批量生产[7～10]。

目前已有对传统酱卤肉制品中的挥发性风味成分进行分析检测的报道[11～17]。一些来自于香辛料的挥发性风味成分，如来自八角茴香的反式茴香脑、茴香醛、芳樟醇[18]，来自肉桂的桂皮醛等[19]成分在传统酱卤肉制品中被检测到，而且是这些产品的特征香味成分之一。如刘欣[19](2013)和鲁松涛[20](2011)，关于香辛料对酱卤肉制品风味影响的研究，但是香辛料添加量对风味影响的研究仍比较缺乏。关于兔肉挥发性风味物质的研究，仅见到对不同部位[21]或不同性别[22]新鲜兔肉的挥发性风味物质的研究，对卤制兔肉挥发性风味物质的报道也较少[23]。

响应面法是数学方法和统计方法的结合产物，用来对响应值受多个变量影响的问题进行建模和分析，其最终目的是优化该响应值[24]。本实验以獭兔后腿肉为原料，以辣椒、食盐、十三香等调味料为辅料，在单因素试验的基础上，采用响应面法优化兔肉的卤制剂配方，并对最佳卤制剂卤制的兔肉进行挥发性风味物质检测，以期为兔肉定量卤制和进一步深加工研究提供一定的实验依据和理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冷冻兔后腿，品种为獭兔，重量175±25g，购自四川成都市农贸市场。

食盐、白砂糖、十三香、辣椒等调味料，均购自四川省雅安市吉选超市，其中十三香为驻马店市王守义十三香调味品集团有限公司。

气相色谱—质谱联用仪Agilent 7890A型，美国Agilent Technologies公司；

SPME萃取头75μm Car/PDMS，美国Supelco公司；

SPME萃取头手柄57330-U型，美国Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

原料兔腿解冻→兔腿整理、清洗→调配腌制剂→腌制→卤汤的制备→卤制→成品。

1.2.2 单因素试验设计

参考相关文献[25，26]，并根据预实验，确定卤制剂基础配方为食盐4%，白糖3%，十三香0.3%，辣椒2.5%，花椒0.25%，肉桂0.32%，八角0.5%，固定腌制时间36h、卤制时间15min。研究不同食盐添加量(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)、白砂糖添加量(2%、3%、4%、5%、6%)、十三香添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)和辣椒添加量(2%、3%、4%、5%、6%)对卤兔腿感官品质的影响。

1.2.3 响应面试验设计

在单因素试验的基础上选取食盐添加量、白砂糖添加量、辣椒添加量和十三香添加量作为试验因素，以卤兔腿感官评分为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理采用四因素三水平的响应面分析法设计响应面试验，对卤兔腿卤制剂配方进行优化。

1.2.4 感官评价方法

参考GB/T 22210-2008《肉与肉制品感官评定规范》[27]，并结合本实验实际情况，制定如下卤兔腿成品的感官质量评定标准(参照表1)，成立10人感官评价小组分别对产品的口感风味、色泽、组织状态和外观形态4项指标进行评价，总分100分，各项指标100分，按权重计算后即卤兔腿的最终感官得分。

表1 感官评价标准表Table 1 Standard of sensory evaluation

1.2.5 挥发性风味物质的提取

(1)样品预处理。

将按照最佳卤制剂配方制备的卤兔腿样品剪碎，待用。

(2)顶空固相微萃取。

称取5.00g样品于20mL萃取瓶中，将其放入水浴锅中80℃恒温加热35min，然后将已老化好的SPME萃取头插入顶空瓶中萃取15min，用于GC-MS的分离、鉴定。

1.2.6 挥发性风味物质的检测

(1)色谱条件。

Agilent HP5MS(Agilent Technologies)毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25μm)；载气为He，流速为1mL/min。进样口温度250℃，不分流进样，解析时间5min。

升温程序：起始温度40℃，保持3min，5℃/min升温至80℃，保持1min，5℃/min升温至120℃，保留1min，再以6℃/min升温至230℃，于230℃保持8min。

(2)质谱条件。

Agilent 5975MSD质谱，电子电离(electron ionization，EI)离子源；电子能量70eV；GC与MS接口温度为280℃；离子源温度230℃；质量扫描范围10～450amu；谱库NIST11；电子检测器检测电压350V。

2 结果与分析

2.1 加工工艺的优化

2.1.1 Box-Benhnken试验

根据单因素试验结果，确定试验因素和水平，见表2；试验结果见表3。

表2 Box-Behnken设计因素水平表Table 2 Variables and levels used in Box-Behnken design

表3 响应面方案设计及试验结果Table 3 Response surface design arrangement and experimental results

2.1.2 结果与分析

回归分析结果见表4。

表4 回归分析结果Table 4 Results of regression analysis

利用Design Expert 8.0.6软件对表3数据进行多元回归拟合，得到感官评分对食盐添加量、白砂糖添加量、辣椒添加量和十三香添加量的二次多项回归模型，如公式(1)。

Y=76.65+1.00A-0.087B+0.092C-7.500E-0.03D+1.08AB-0.20AC-0.52AD-0.38BC-0.11BD-0.20CD+0.83A2-0.073B2+0.54C2+0.61D2

(1)

由表4可知，回归模型达到极显著水平，失拟项不显著(p>0.05)，说明使用该方程模拟真实的四因素三水平的分析是可行的。即本试验所得二次回归方程与实际情况吻合较好。A、AB、AD、BC、A2、C2和D2对结果的影响表现为极显著(p<0.01)，各影响因素对感官评分影响大小的顺序为食盐添加量、辣椒添加量、白砂糖添加量和十三香添加量。

利用Design Expert 8.0.6软件，绘制响应面图见图1。每个响应面图分别代表2个独立变量交互影响卤兔肉的感官评分结果。

由图1(A)可知，食盐添加量一定时，白砂糖添加量对感官评分影响不大；白砂糖添加量一定时，随着食盐添加量的增加，感官评分先逐渐增大，后降低。两者交互作用不显著。

由图1(B)可知，食盐添加量一定时，随着十三香添加量的增加，感官评分逐渐降低；十三香添加量一定时，随着食盐添加量的增加，感官评分亦为逐渐降低的趋势。两者交互作用显著。

由图1(C)可知，白砂糖添加量一定时，随着辣椒添加量的增加，感官评分逐渐降低；辣椒添加量一定时，白砂糖添加量对感官评分影响不大。说明两者有一定交互作用，但并不显著。

为确定本试验卤兔腿最佳卤制配方，根据Design-Expert 8.0.6软件分析和预测，获得感官评分最大值时，最佳卤制剂配方为食盐3%、白糖5%、十三香0.3%、辣椒2%、花椒0.25%、肉桂0.32%、八角0.5%。根据模型的预测，感官评分在优化后的条件下，得到的最大值为81.47分。

2.1.3 模型验证

用最佳卤制剂配方进行验证实验，得到感官评分为82.56分，与响应面理论预测值接近，说明通过响应面优化后得出的兔肉卤制剂配方准确可靠，用此模型来指导实践应用具有非常好的效果。

2.2 卤兔肉挥发性风味物质的检测

采用SPME-GC-MS的方法，检测卤兔肉中挥发性风味物质，总离子流图见图2，挥发性风味物质的组成及相对含量见表5。

由表5可知，在成品卤兔肉中共检测出挥发性风味物质成分52种。其中烃类28种、醛类7种、酯类5种、醇类7种、酮类1种、酸类1种、醚类2种、其他含氮化合物1种。从含量分布来看，醚类含量最高，为41.89%；其次为烃类、醇类、其他含氮化合物、酸类、酯类、醛类、酮类的含量分别为18.48%，10.7%，9.75%，7.98%，4.59%，4.36%，2.25%。

表5 卤兔肉中挥发性风味物质组分Table 5 The volatile flavor components of stewed rabbit meat

续表5

由卤兔肉的加工工艺及主要风味物质分析可知，挥发性风味物质产生主要是通过脂肪的氧化降解和美拉德反应。兔肉中的不饱和脂肪酸如油酸和亚油酸，生成了卤兔腿中的醛类、酮类、酸类、等羰基化合物，氨基酸和蛋白质在高温下，通过脱氨、脱羧，氧化降解形成烃类、醛类等化合物；而在美拉德反应作用下，产生含氮化合物。本次试验，在成品卤兔肉中还鉴定出了月桂烯、肉桂醛、茴香脑等物质，可能是在卤制过程中添加的花椒、肉桂、十三香等香辛料产生的。它们共同组成了卤兔肉的特征风味。

3 结论

不同卤制方法对兔肉的风味物质成分有不同的影响。根据本实验，兔肉卤制剂最佳配方为食盐3%、白糖5%、十三香0.3%、辣椒2%、花椒0.25%、肉桂0.32%、八角0.5%。在此条件下，卤兔肉的感官评分最高，为后面兔肉卤制相关实验提供了指导。同时，采用SPME-GC-MS技术检测分析卤兔肉中的挥发性风味物质共52种。其中烃类28种、醛类7种、酯类5种、醇类7种、酮类1种、酸类1种、醚类2种、其他含氮化合物1种。但其特征风味成分，还需进一步的研究。