响应面法优化胡辣汤风味薯条工艺的研究

刘立新，李永歌

（保定味群食品科技股份有限公司，河北保定 071000）

胡辣汤，又名糊辣汤，是中国北方早餐中常见的传统汤类名吃，是中华传统饮食文化的瑰宝，距今已有800多年历史。目前，市面上已出现“水冲式便携胡辣汤”“胡辣汤全味粉”等若干系列46个品种的汤料，但尚未发现胡辣汤风味应用于薯条的产品[1-3]。油炸薯条是以新鲜优质的马铃薯为原料，经清洗、去皮、切片、漂烫、油炸和调味等多道工序制成的一种方便休闲食品[4-5]。研究显示，在美国幼童食用的蔬菜制品中，炸薯条的消耗量最大[6]。油炸薯条是方便休闲食品中一个重要的分支，产品附加值高。

休闲食品产业是我国食品工业的重要分支，近10年来发展迅猛，销售复合增长率在15%以上[7-8]。形式多样、口感丰富、包装独特和营养全面是未来休闲食品的发展趋势。为吸引更多的消费者，休闲食品应从定制方向考虑，根据不同消费群体的消费期望推出不同风味的产品[9]。随着时代的进步，人们对休闲食品新奇口味的需求更旺盛。本文采用单因素试验和响应面法研制出一款胡辣汤风味薯条。

1 材料与方法

1.1 材料

食用盐，中盐榆林盐化有限公司；白砂糖，山东星光糖业有限公司；味精，新疆梅花氨基酸有限责任公司；麦芽糊精，秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司；胡椒粉，美全食品河北有限公司；香辛料，保定味群食品科技股份有限公司；食用香精，保定味群食品科技股份有限公司；鲜切冷冻薯条，北京凯达恒业农业技术开发有限公司；成品棕榈液油，中粮东海粮油工业（张家港）有限公司；抗结剂（纳米型），天津龙华诚信粉体技术有限公司。

1.2 仪器与设备

BL2102S电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司；VST型实验室混合机，德尔特混合设备有限公司；WI-800油炸锅，宁波市维捷电器有限公司；ZHTW-JY30八角桶混合机，石家庄泽宏机械有限公司；T4-L326F电烤箱，广东美的厨房电器制造有限公司；中药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；标准筛，DER SHUENN。

1.3 试验方法

1.3.1 胡辣汤风味复合调味料的工艺流程

胡辣汤风味复合调味料的工艺流程如图1所示。

图1 胡辣汤风味复合调味料的工艺流程

1.3.2 胡辣汤风味薯条的工艺流程

胡辣汤风味薯条的工艺流程如图2所示。

图2 胡辣汤风味薯条的工艺流程

1.3.3 操作要点

（1）粉碎磨粉过筛。食用盐、味精、白砂糖单独进行粉碎磨粉，过60目分析筛。过筛的目的是控制原料颗粒度，防止薯条着味时出现掉粉现象。

（2）薯条油炸。成品棕榈液油预热至设定温度后油炸，注意油炸温度和时间，防止油炸过度。

（3）胡辣汤风味薯条调味。油炸薯条脱油后趁热进行着粉调味，需充分混匀，防止附粉不均。

（4）胡辣汤风味复合调味料实验配方。胡辣汤风味复合调味料的配方见表1，以此作为对照实验配方。

表1 胡辣汤风味复合调味料配方

（5）胡辣汤风味薯条的配方。胡辣汤风味薯条的配方为油炸薯条94.0%、胡辣汤风味复合调味料6.0%。

1.3.4 胡辣汤风味薯条感官评分标准

参照《食品安全国家标准 复合调味料》（GB 31644—2018）[10]，由12名经过感官鉴评培训的感官评定员（男女各半，22～50岁）用综合评分法对胡辣汤风味薯条进行感官品评，对薯条的风味香气和口感滋味2项指标进行评价，按照百分制对各组试验进行感官评分并计算平均值作为各组试验的最终得分，评分细则见表2[11-12]。

表2 胡辣汤风味复合调味料感官品评评分细则

1.3.5 单因素试验设计

（1）食用盐添加量的确定。在预试验的基础上，固定味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，食用盐的添加量分别为9.0%、11.0%、13.0%、15.0%和17.0%，对产品进行感官评定。

（2）味精添加量的确定。在预试验的基础上，固定食用盐13.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，味精的添加量分别为6.0%、8.0%、10.0%、12.0%和14.0%，对产品进行感官评定。

（3）白砂糖添加量的确定。在预试验的基础上，固定食用盐13.0%、味精10.0%、胡椒粉16.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，白砂糖的添加量分别为10.0%、15.0%、20.0%、25.0%和30.0%，对产品进行感官评定。

（4）胡椒粉添加量的确定。在预试验的基础上，固定食用盐13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、香辛料12.0%和食用香精6.0%，胡椒粉的添加量分别为12.0%、14.0%、16.0%、18.0%、20.0%和22.0%，对产品进行感官评定。

（5）香辛料添加量的确定。在预试验的基础上，固定食用盐13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和食用香精6.0%，香辛料的添加量分别为8.0%、10.0%、12.0%、14.0%、16.0%和18.0%，对产品进行感官评定。

（6）食用香精添加量的确定。在预试验的基础上，固定食用盐13.0%、味精10.0%、白砂糖20.0%、胡椒粉16.0%和香辛料12.0%，食用香精的添加量分别为4.0%、6.0%、8.0%、10.0、12.0%和14.0%，对产品进行感官评定。

1.3.6 响应面试验设计

在单因素试验的基础上，选取对胡辣汤风味薯条感官评分影响较大的4个因素作为自变量，以胡辣汤风味薯条感官评分为响应值，利用Box-Benhnken原理，分析对感官品质影响的主次因素，得出胡辣汤风味薯条调配的最优工艺条件。因素与水平如表3所示。

表3 响应面设计因素及水平

1.3.7 验证试验

通过1.3.6回归模型的预测，得到胡辣汤风味薯条的最优工艺条件，为验证模型的可靠性，依据1.3.4感官品评标准，对优化后的产品配方与对照组配方样品进行对比，根据感官得分评判两组薯条的风味和口感优劣。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 食用盐添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图3可知，随着食用盐添加量的增加，胡辣汤风味薯条的感官评分呈先升高后降低的趋势，当食用盐的添加量为13.0%时感官评分最高。食用盐的添加量在9.0%～13.0%时，产品感官评分逐渐升高，说明随着食用盐含量的增加，调味料的口感会逐渐增强；当食用盐含量超过13.0%时，产品感官评分降低，可能是由于食用盐添加量过多导致口感咸苦。因此，食用盐的最适添加量为13.0%。

图3 食用盐添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.1.2 味精添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图4可知，随着味精添加量的增加，胡辣汤风味薯条的感官评分呈先升高后降低的趋势，当味精的添加量为10.0%时感官评分最高，此时得到的产品口感醇后，味道鲜香。当味精含量超过10.0%时，产品的感官评分降低，是因为味精加入过多导致口感鲜涩，使人产生口干的感觉[13-14]。因此，味精的最适添加量为10.0%。

图4 味精添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.1.3 白砂糖添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图5可知，随着白砂糖添加量的增加，胡辣汤风味薯条的感官评分呈先升高后降低的趋势，当白砂糖的添加量为20.0%时感官评分最高。当白砂糖的添加量＜20.0%时，产品甜度过低，导致感官评分不高；当白砂糖添加量超过20.0%后，会使产品的口感甜腻感加重，产品的口感协调性下降。因此，白砂糖的最适添加量为20.0%。

图5 白砂糖添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.1.4 胡椒粉添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图6可知，感官评分随胡椒粉添加量的增加先升高再降低，胡椒粉添加量为20.0%时感官评分最高。胡椒粉的添加为胡辣汤风味薯条提供了明显的胡椒辣味，当胡椒粉添加量超过20.0%时，胡椒特有的胡椒臭味突出，胡椒辣加重，使感官评分下降。因此，胡椒粉的最适添加量为20.0%。

图6 胡椒粉添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.1.5 香辛料添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图7可知，感官评分随香辛料添加量的增加先升高再降低，香辛料添加量为14.0%时感官评分最高。香辛料的添加为胡辣汤风味薯条提供了胡辣汤特征的复合香辛料香气，当香辛料添加量超过14.0%时，会使产品产生香辛料苦涩的口感，感官评分下降。因此，香辛料的最适添加量为14.0%。

图7 香辛料添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.1.6 食用香精对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

由图8可知，感官评分随食用香精添加量的增加先升高再降低。食用香精添加量为8.0%时感官评分最高。食用香精的添加为胡辣汤风味薯条提供了适宜的头香，当食用香精添加量超过8.0%时，会使产品头香刺激，不自然，感官评分下降[15]。因此，食用香精的最适添加量为8.0%。

图8 食用香精添加量对胡辣汤风味薯条感官品质的影响

2.2 响应面试验结果

2.2.1 响应面设计及结果

在单因素试验基础上，确定食用盐添加量、胡椒粉添加量、香辛料添加量及食用香精添加量为胡辣汤风味薯条感官评分中影响最大的4个因素，以胡辣汤风味薯条感官评分为响应值，采用Design-Expert Software 8.0.6软件进行响应面分析，预测得出胡辣汤风味薯条的最优工艺条件，试验结果见表4。对各因素进行回归拟合，得到二次多项式回归方程Y=92.83-0.42A-1.50B-2.42C-2.67D-0.50AB-1.00AC-0.75AD-1.00BC-1.50BD-1.25CD-3.62A2-6.50B2-7.63C2-9.25D2。

表4 响应面试验设计及结果

回归方程方差分析和显著性检验结果见表5。由表5可知，回归模型极显著（P＜0.001），失拟项不显著（P＞0.05），回归系数R2=0.932 5，调整系数RAdj2=0.869 4，说明该回归模型与试验拟合度良好，可用于预测分析响应值与因素值的关系及变化情况。根据F值可知，各因素对感官评分的影响顺序依次为食用香精添加量（D）＞香辛料添加量（C）＞胡椒粉添加量（B）＞食用盐添加量（A）。

表5 方差分析和显著性检验结果

2.2.2 各因素交互作用分析

由图9可知，胡辣汤风味薯条感官评分随食用盐添加量和胡椒粉添加量的增加呈先上升后降低的趋势。等高线呈圆形，表示食用盐添加量和胡椒粉添加量的交互作用不显著[16-18]。

图9 食用盐（A）和胡椒粉（B）添加量交互作用的响应面及等高线图

由图10、图11可知，胡辣汤风味薯条感官评分随食用盐添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趋势；胡辣汤风味薯条感官评分随着食用盐添加量和食用香精添加量的增加也呈先上升后降低的趋势。等高线均呈现椭圆形，表示食用盐添加量和香辛料添加量的交互作用显著，食用盐添加量和食用香精添加量的交互作用也显著[19-21]。

图10 食用盐（A）和香辛料（C）添加量交互作用的响应面及等高线图

图11 食用盐（A）和食用香精（D）添加量交互作用的响应面及等高线图

由图12、图13、图14可知，胡辣汤风味薯条感官评分随胡椒粉添加量和香辛料添加量的增加呈先上升后降低的趋势；胡辣汤风味薯条感官评分随胡椒粉添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趋势；胡辣汤风味薯条感官评分随香辛料添加量和食用香精添加量的增加呈先上升后降低的趋势。等高线均呈现圆形，表示食用胡椒粉添加量和香辛料添加量的交互作用不显著，胡椒粉添加量和食用香精添加量交互作用不显著，香辛料添加量和食用香精添加量交互作用不显著。

图12 胡椒粉（B）和香辛料（C）添加量交互作用的响应面及等高线图

图13 胡椒粉（B）和食用香精（D）添加量交互作用的响应面及等高线图

图14 香辛料（C）和食用香精（D）添加量交互作用的响应面及等高线图

因此，上述4个因素对胡辣汤风味薯条感官评分的影响不是简单的线性关系，具有交互作用。

2.2.3 最佳工艺条件的确定和验证试验

通过Design-Expert Software 8.0.6软件的分析，预测获得加工胡辣汤风味薯条的最优工艺条件为食用盐添加量12.96%、胡椒粉添加量19.82%、香辛料添加量13.72%及食用香精添加量7.87%，考虑到试验的可行性，将工艺条件调整为食用盐添加量13.0%、胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。按此最优工艺条件再次进行验证试验，3次试验感官评分的平均值为93.0分，接近预测值93.243 4分，说明通过响应面法优化获得的胡辣汤风味薯条的最佳工艺条件可行。

3 结论

本试验以单因素试验为基础，通过响应面法优化获得加工胡辣汤风味薯条的最优工艺条件为食用盐添加量13.0%、味精添加量10.0%，白砂糖添加量20.0%，胡椒粉添加量20.0%、香辛料添加量14.0%，食用香精添加量7.8%。在此工艺条件下获得的胡辣汤风味薯条特征风味突出，香气浓郁真实，滋味口感辛辣适中，胡辣汤滋味浓郁，回味绵长。