响应面法优化瑶柱鸡汤工艺研究

刘薇　王秋玉　沙文轩　徐杭　苗佳成　徐慈祥　周晓燕

摘要：为促进方便高汤的开发，以鸡骨架为主要原料，辅以瑶柱（干贝），通过单因素试验设计，研究料液比、熬煮时间、瑶柱添加量对复合高汤品质的影响，通过响应面优化得到最佳工艺参数。结果表明，料液比为1∶3.8、熬煮时间为4.10 h、干贝添加量为4.2%时品质最佳，为瑶柱鸡汤的开发利用奠定了基础。

关键词：瑶柱；高汤；单因素；响应面；感官评分；品质

中图分类号：TS201.1文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0138-06

Abstract： In order to promote the development of instant stock， using chicken skeleton as the main raw material， supplemented with scallop （dried scallop）， the effects of solid-liquid ratio， cooking time and scallop addition amount on the quality of composite stock are investigated by single factor test design， and the optimal process parameters are obtained by response surface optimization. The results show that the quality is the best when the ratio of solid to liquid is 1∶3.8， the cooking time is 4.10 h， and the addition amount of scallop is 4.2%， which has laid a foundation for the development and utilization of chicken soup with scallop.

Key words： scallop; stock; single factor; response surface; sensory score; quality

收稿日期：2022-12-20

基金项目：揚州市-扬州大学市校合作共建创新科技平台项目（YZ2020267）；烹饪科学四川省高等学校重点实验室资助项目（PRKX2020Z06）；四川省哲学社会科学重点研究基地川菜发展研究中心课题（CC20G03）

作者简介：刘薇（1998－），女，硕士研究生，研究方向：营养与食品卫生学。

*通信作者：周晓燕（1964－），男，教授，研究方向：烹饪科学与工程。

鸡骨架又称鸡壳，是家禽类副产品，新鲜鸡骨营养价值高，富含矿物质、蛋白质等，不输肉类[1-2]。由于现代速食加工类的迅猛发展，整鸡宰杀分割后，鸡骨架大量滞留，因其自身结构坚硬，便有鸡骨架的营养价值不如鸡肉的错误传统观念，导致鸡骨架往往被加工成饲料或者丢弃，只有一小部分被用于深加工。瑶柱作为高蛋白、低脂肪的鲜味食品[3]，富含多种鲜味氨基酸和甜味氨基酸[4]，虽然使用瑶柱制作的高汤流传许久，但尚未见报道有关其制作的最佳烹饪条件。

本试验以鸡骨架为主料，辅以瑶柱，利用响应面试验设计并优化熬煮工艺，采用三因素三水平响应面分析方法，探究料液比、熬煮时间、干贝添加量等条件对瑶柱（干贝）鸡汤复合型高汤的感官评定、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量、固形物含量的影响，以此获得最优工艺条件参数，为瑶柱鸡汤的科学化发展提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试剂

鸡骨架：江苏益客食品集团股份有限公司；干贝：大连水尊贸易公司；姜：扬州市永辉超市。

硫酸铜、酒石酸钾钠、水合茚三酮、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠：国药集团化学试剂有限公司；甘氨酸标准品：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 试验仪器

汤锅 潮州市华际达科技有限公司；MC-200B型万利达电磁炉 漳州万利达生活电器有限公司；DW-FL831型超低温速冻冰箱 中科美菱低温科技股份有限公司；BCD-620型电冰箱 青岛海尔股份有限公司；BS210S型万分之一分析天平 北京赛多利斯天平有限公司；AIOK手持数显糖度计 深圳市测友科技有限公司；紫外可见分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；TGL-16M型高速冷冻离心机 湖南湘仪离心机仪器有限公司；SHA-B型双功能水浴恒温振荡器 江苏天瑞仪器股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 制作工艺流程

鸡骨架→剁碎→清洗→焯水2 min（沸水锅）→加水、干贝、姜片熬煮→过滤→静置→分装→冷冻储存。

1.3.2 感官测定

选取10位有经验的研究生作为本次打分人员，对制备的高汤试样进行感官评价，感官评定由6个指标组成，每个项目打分采用10分制，分别对试样进行品尝，对色泽、滋味、香气、浮油、稀稠度、可接受度6个方面进行打分。

1.3.3 高汤中可溶性蛋白含量的测定

采用双缩脲法[5]进行可溶性蛋白含量的测定。在8 000 r/min的转速下离心10 min，取上清液，使用可见光分光光度计，在540 nm处测定吸光值，计算测定高汤中可溶性蛋白含量，做出的标准曲线见图1，重复试验3次，取平均值。

1.3.4 高汤中游离氨基酸含量的测定

游离氨基酸含量的测定根据GB/T 8314－2013[6]，稍作修改，采用茚三酮法，利用甘氨酸进行标准曲线的测定，见图2。重复试验3次，取平均值。

1.3.5 可溶性固形物含量的测定

可溶性固形物含量的测定根据 GB/T 12143－2008[7] ，采用折光仪进行测定，重复试验3次，取平均值。

1.3.6 复合高汤熬煮工艺单因素试验

以复合高汤的感官评价、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、固形物含量为指标，研究不同料液比、熬煮时间、干贝添加量对高汤品质的影响，确定较佳的熬煮工艺参数范围。

1.3.6.1 不同料液比对复合高汤的影响研究

通过不同料液比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6（固定鸡骨架添加量为500 g），在熬煮时间3 h、干贝添加量3%的条件下进行熬煮，然后进行感官评价，并检测相应理化指标。

1.3.6.2 熬煮时间对复合高汤的影响研究

通过不同熬煮时间1，2，3，4，5 h（固定鸡骨架添加量为500 g），在料液比1∶4、干贝添加量3%的条件下进行熬煮，然后进行感官评价，并检测相应理化指标。

1.3.6.3 干贝添加量对复合高汤的影响研究

通过不同干贝添加量1%、2%、3%、4%、5%（固定鸡骨架添加量为500 g），在熬煮时间3 h、料液比1∶4的条件下进行熬煮，然后进行感官评价，并检测相应理化指标。

1.3.7 响应面优化复合高汤熬煮工艺试验设计

通过Box-Behnken软件和响应面分析法，对前期单因素试验的结果进行了深入分析和评估。以料液比、熬煮时间和干贝添加量为考察因素，优化瑶柱鸡汤复合型高汤熬煮工艺，因素和水平见表2。

1.3.8 统计分析

本次试验通过Excel 2010整理试验数据，Origin 2019b进行绘图，SPSS 23.0对数据进行单因素方差分析。通过3次重复测定，可以获得数据的平均值和标准偏差。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 料液比对复合高汤品质的影响

2.1.1 料液比对复合高汤理化指标的影响

不同料液比下复合高汤的固形物含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量变化见图3。

由图3可知，随着料液比的增加，汤体中各理化指标整体呈下降趋势，这与曾清清[8]的研究结果相一致。固形物含量随着料液比的增加呈显著下降趋势；当料液比为1∶4后，游离氨基酸和可溶性蛋白含量下降趋势缓慢。料液比是熬汤过程中重要的营养物质溶出反应介质，决定着汤体的滋味、香气、口感、浓稠度。加水过多，汤体滋味偏淡，呈味物质阈值随之下降，风味物质也得到稀释；加水量过少，会在一定程度上影响风味物质、呈味物质的析出。因此，选择一个合适的料液比对后期制汤尤为重要。

2.1.2 料液比对复合高汤感官评分的影响

由图4可知，感官综合评分呈先上升后下降的趋势，料液比在1∶4时，感官评分达到最高。由雷达图可知，料液比在1∶4时，各感官细则得分均达到最高。当料液比过小时，虽然香气稍微浓郁，但由于口感过于黏稠，导致可接受度变低，整体得分下降。而当料液比过高时，表面浮油变少，呈味物质被稀释，因此稀稠度不高，可接受度也逐渐变低，整体得分下降。因此，结合后期工业化需要、浓缩稀释等因素，以感官评分为主要评价指标，结合固形物含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量的变化，故选择1∶4为最佳料液比进行后续响应面试验。

2.2 熬煮时间对复合高汤品质的影响

2.2.1 熬煮時间对复合高汤理化指标的影响

不同熬煮时间下复合高汤的固形物含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量变化见图5。

由图5可知，随着熬煮时间的延长，汤体中各理化指标总体呈上升趋势。熬煮初期（0～3 h），原料中的营养物质不断析出，逐渐增加，上升趋势较缓慢，3 h后，汤体沸腾的持久加大了沸腾体系的搅拌，加快了营养物质的析出，且随着熬煮时间的延长，汤体中水分不断汽化成水蒸气，导致出汤量减少，这在一定程度上也会影响营养物质的浓度。同时，干贝是高蛋白食物，根据相关文献报道，其蛋白质含量高达53%以上，是鸡肉的3倍[9]，这也说明了本试验高汤中蛋白含量如此高的原因。

2.2.2 熬煮时间对复合高汤感官评分的影响

由图6可知，感官综合评分呈先上升后下降的趋势，在熬煮4 h时，感官评分达到最高。由雷达图可知，在4 h时，各感官细则得分均达到最高。随着熬煮时间的延长，汤体色泽由浅黄逐渐加深到金黄，在4 h时为乳白色；滋味由寡淡逐渐变得浓郁醇厚；在稀稠度方面，逐渐浓稠；而达到5 h后，由于水蒸气大量散失，浓稠度过高，给品尝者带来略微不适的口感，且香气也在一定程度上随着水蒸气的蒸发而损失，因此，炖汤的时间在4 h时，汤体的感官评分最高。故选择4 h为最佳熬煮时间进行后续响应面试验。

2.3 干贝添加量对复合高汤品质的影响

2.3.1 干贝添加量对复合高汤理化指标的影响

不同干贝添加量下复合高汤的固形物含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量变化见图7。

由图7可知，随着干贝添加量的增加，汤体中各理化指标总体呈上升趋势。在熬煮时间和料液比固定不变的情况下，汤体中游离氨基酸含量、固形物含量随着干贝添加量的增加而增加，但整体变化幅度小，而可溶性蛋白含量呈显著上升趋势，这与干贝这一高蛋白性质的原料有关。干贝的添加在一定程度上提升了汤体整体的营养价值。

2.3.2 干贝添加量对复合高汤感官评分的影响

由图8可知，感官综合评分呈先上升后下降的趋势，干贝添加量为4%时，感官评分达到最高。由雷达图可知，干贝添加量为4%时，各感官细则得分均达到最高。随着干贝添加量的增加，汤体色泽逐渐加深，滋味由浓郁逐渐变得醇厚；在稀稠度方面，整体变化不大；干贝添加量为5%时，滋味与香气略带腥味，盖过了主料鸡汤的香气，口感变差，二者没有得到很好的中和，可接受度降低。因此，干贝添加量为4%时，汤体的感官评分最高。故选择4%为最佳干贝添加量进行后续响应面试验。

2.4 响应面优化复合高汤制作工艺结果分析

以料液比（A）、熬煮时间（B）、干贝添加量（C）为自变量，以感官评分（Y）为响应值，对瑶柱鸡汤复合型高汤进行响应面优化，试验结果见表3。

对表3中试验数据进行二次多元回归拟合，获得高汤感官评分Y对料液比（A）、熬煮时间（B）、瑶柱（干贝）添加量（C）的多元回归方程：Y=9.05－0.43A+0.31B+0.27C+0.29AB－0.20AC－0.082BC－1.12A2－1.36B2－0.85C2。

该模型的方差分析结果见表4。

由表4可知，此回归模型的 F=35.45，P<0.01，说明此模型有显著性，失拟项不存在显著差异（P>0.05）。对试验数据进行分析，结果表明，该回归模型在统计学上有较好的显著性。其中，RAdj2=0.950 9，有良好的拟合性，表明此回归方程能够很好地反映响应值的变化。不同因素对复合高汤感官评分的影响程度依次为A（料液比）＞B（熬煮时间）＞C（干贝添加量）。料液比和熬煮时间、熬煮时间和干贝添加量、料液比和干贝添加量之间存在着交互影响，并通过响应面的变化来探讨各因素之间的交互规律，通过回归模型得到的响应曲面图和等高线见图9～图11。

通过响应面和等高线可以直接反映各自变量之间的相互作用，一般情况下，响应面越陡峭，表示二者的交互作用越强，作用越显著[10]；等高线形状越偏向椭圆形，表示二者的交互作用越强，效果越显著[11]。由图9～图11可知，3个因素响应图形较陡峭，等高线偏向椭圆形，交互作用较好，并出现最大值。当料液比达到一定比例时，熬煮时间的增加使高汤的感官评分降低。而当熬煮时间固定时，料液比的增大使感官评分先上升后下降。对于干贝添加量，在达到一定限度后，由于其本身鲜味逐渐盖过高汤本味，导致出现腥味，进而感官评分下降。

为准确得到最佳配方，获得最优解，根据Design-Expert 8.0.6软件计算结果得出：料液比为1∶3.8、熬煮时间为4.09 h、干贝添加量为4.18%时，感官评分最高，为9.13分。为方便后续生产，根据试验设计，综合考虑后续加工及感官等指标，将最终熬煮工艺确定为料液比1∶3.8、熬煮时间4.10 h、干贝添加量4.2%。

2.5 验证试验

为了进一步检验响应面优化的可靠性，将以上3个优化条件应用于瑶柱鸡汤复合高汤中，分别进行了3个平行试验，其感官评分平均值为9.3，与预测值之间的相对偏差为1.8%，低于8%，表明所建立的模型是可信的，可以应用于瑶柱鸡汤复合高汤的工艺优化。

3 结论

本试验探究了不同料液比、熬煮时间、干贝添加量对瑶柱鸡汤的可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、 固形物含量及感官评分的影响。以感官评分为响应值，利用响应面对高汤进行优化，得到的二次多元回归方程为Y=9.05－0.43A+0.31B+0.27C+0.29AB－0.20AC－0.082BC－1.12A2－1.36B2－0.85C2，各因素对复合型高汤感官评分的影响程度为A（料液比）＞B（熬煮时间）＞C（干贝添加量），得出最佳工艺为料液比1∶3.8、熬煮时间4.09 h、干贝添加量4.18%时，感官评分最高，为9.13分。在结合实际的基础上，将最终熬煮工艺确定为料液比1∶3.8、熬煮时间4.10 h、干贝添加量4.2%。该方法可应用于瑶柱鸡汤的生产过程中，不仅可以提高产品的感官质量，而且可以为今后的生产提供新的加工技术，同时也能满足不同顾客的需求，减少资源的浪费。

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