王 莉,郭麗君,張秀英,王玉濤,*,魏 健,張 麗,孫寶忠,余群力

(1.喀什大學生命與地理科學學院,葉爾羌綠洲生態(tài)與生物資源研究高校重點實驗室,新疆喀什 844000; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,甘肅蘭州 730070; 3.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193)

中國是畜牧業(yè)大國,2015年的牛出欄量為5003.37萬頭,牛肉年產(chǎn)量突破700萬噸,其中副產(chǎn)物臟器約占9.1%，年產(chǎn)量達63.71萬噸,臟器中牛胃約占5.94%[1-2]。牛副產(chǎn)物的加工利用可以合理延長產(chǎn)業(yè)鏈、實現(xiàn)零排放、保護環(huán)境、增加企業(yè)經(jīng)濟利益。目前我國牛副產(chǎn)物除一部分以原料形式直接上市,一部分初級加工成飼料、肥料外,很大一部分直接被丟棄了,加工利用率還不足5%,而牛胃的加工率利用更低[3-7]。牛肚即牛的瘤胃,內(nèi)壁肉厚而韌,含蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、鐵、硫胺素、核黃素、尼克酸等,營養(yǎng)豐富[8]。目前,牛肚類產(chǎn)品主要集中在醬、鹵制品[2,9-10]。泡椒類產(chǎn)品因可增進食欲,有助消化吸收,深受大眾青睞,而燒烤制品作為一種料理美食,也是消費者情有獨鐘的休閑食品[11-12]。但目前市場上還未見燒烤泡椒牛肚類休閑即食產(chǎn)品,所以利用燒烤加工技術(shù)，將泡椒牛肚轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，可有效提高牛肚加工利用率,減少資源浪費,提高企業(yè)利益。

燒烤泡椒類產(chǎn)品口味的好壞受泡椒比例、泡制時間、燒烤時間等諸多因素的影響[13-15]。感官評價對于食品風味良好、外觀突出和產(chǎn)品質(zhì)量均衡非常重要,但該評價方法易受評價員心理等主觀因素的影響,缺乏客觀性,誤差較大,而模糊數(shù)學法可以使模糊的問題數(shù)學化,使評定結(jié)果更趨于合理,已廣泛應用于食品領(lǐng)域[16-20]。食品行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)及工藝優(yōu)化等多用響應面優(yōu)化法,包高良等[14]采用響應面法優(yōu)化了泡椒牦牛黃喉制作工藝,白騰輝等[21]采用響應面法對雞胸肉肌原纖維蛋白酶法水解工藝條件進行了優(yōu)化。模糊數(shù)學和響應面法結(jié)合,既可解決感官評價主觀性的問題,又可以得到工藝條件較好的產(chǎn)品,張斌等[22]將模糊數(shù)學和響應面法相結(jié)合用于超高壓嫩化河蚌肉的工藝切實可行,且重復性好,劉加友等[23]將感官模糊綜合評價法與響應面優(yōu)化法相結(jié)合用于葛根乳酸菌飲料配方的優(yōu)化,所得葛根乳酸菌飲料的色、香、味與組織形態(tài)最佳,但針對燒烤泡椒牛肚的模糊數(shù)學綜合評價與響應面優(yōu)化工藝相結(jié)合的研究尚未見報道。

因此,本研究以市售新鮮牛肚為研究對象,通過前期試驗選取嫩度、顏色、多汁性、風味、彈性和潤滑性為評價指標,確定各指標的權(quán)重,采用模糊綜合評價法得到各樣品的綜合評分,進一步采用4因素3水平的Box-Behnken響應面分析法優(yōu)化燒烤牛肚的制作工藝參數(shù),以得到一種新的風味協(xié)調(diào)、外觀突出、產(chǎn)品質(zhì)量均一的燒烤類泡椒休閑食品。從而提高牛肚加工利用率,增加附加值,并為燒烤泡椒牛肚的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮牛肚 購自新疆維吾爾自治區(qū)喀什市億家匯超市；泡椒、食用油、辣椒面、孜然、食鹽、白醋、一次性杯子等 均購自新疆維吾爾自治區(qū)喀什市億家匯超市。

RT2155型電磁爐 南陽市聯(lián)強電器有限責任公司;PC32M2型平底鍋 武漢蘇泊爾炊具有限公司;一次性紙盤 上海堅爾美塑膠實業(yè)有限公司;YY-003型燒烤架 刀永康市盛華廚具廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 原料選擇→浸泡清洗→修整切形→水煮→泡制→燒烤→成品

1.2.2 操作要點 原料選擇:選擇新鮮富有彈性、質(zhì)地緊而厚實、乳白色或淡黃色的牛肚作為原料;

浸泡清洗:用約25 ℃的清水(量為牛肚重量的5倍)將牛肚浸泡30 min后再加少量小蘇打進行清洗至無異味;

修整切形:將清洗干凈的牛肚切成邊長為3 cm的等腰三角形狀;

水煮:將修整好的牛肚在沸水中進行煮制;

泡制:將煮好的牛肚置于4 ℃泡椒液中進行泡制(泡椒液量為牛肚重量的5倍);

燒烤:泡制結(jié)束后在300～500 ℃炭火上進行燒烤牛肚烤制。

1.2.3 響應面試驗設(shè)計 根據(jù)前期單因素試驗和預實驗結(jié)果,采用Design-Expert 8.05b軟件中響應面Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計原理[24],以感官評價為主要指標,采用響應面法4因素3水平對燒烤牛肚工藝條件進行優(yōu)化,分析影響感官評價的顯著因素。試驗設(shè)計見表1。

表1 響應面優(yōu)化實驗設(shè)計Table 1 Factors and levels in the Box-Behnken design

1.2.4 感官評定 參考GB/T 16291.1-2012《感官分析:選拔與培訓感官分析;優(yōu)選評價員導則》[25],挑選10位經(jīng)過培訓的評價員組成評價小組,選擇不同水煮時間、泡椒比例、泡制時間、燒烤時間制作的牛肚,依據(jù)國標GB/T10221-2012《感官分析術(shù)語》[26]的要求,選擇嫩度、顏色、多汁性、風味、彈性和潤滑性這6個指標作為燒烤牛肚的評定指標,從外觀、風味、質(zhì)地和顏色這4個方面對產(chǎn)品進行感官評分,評價標準為滿意、較滿意、一般、較不滿意、不滿意。燒烤牛肚質(zhì)量指標級等級描述如表2所示。

1.2.5 建立模糊數(shù)學模型和確定權(quán)重 以嫩度、顏色、多汁性、風味、彈性和潤滑性6個評價指標組成燒烤牛肚的評價因素集,即因素集U=[U1,U2,U3,U4,U5,U6]=[嫩度,顏色,多汁性,風味,彈性,潤滑性],評語集V=[V1,V2,V3,V4,V5]=[滿意,較滿意,一般,較不滿意,不滿意]。

確定權(quán)重時首先以隨機抽樣的方法發(fā)放調(diào)查問卷。問卷內(nèi)容就是對燒烤牛肚的感官評價指標描述(表2),同時要求評價人員對6個指標的重要性進行先后排序(5分為最重要,1分為最不重要)。

表2 燒烤牛肚評價指標及描述Table 2 Sensory evaluation standards of barbecue tripe

記錄評價人員對燒烤牛肚的評定結(jié)果,整理分析問卷數(shù)據(jù),然后按照GB/T12315-2008《感官分析方法排序法》[27]確定各評價指標權(quán)重集合AU。每一個評價因素都對應一個權(quán)重系數(shù),記為AU=(AU1,AU2,AU3,AU4,AU5,AU6),然后建立模糊數(shù)學評價矩陣R,最終根據(jù)B=AU×R確定燒烤牛肚綜合感官評分。

1.2.6 評價等級向量的確定 每個評價等級[100,80]、[79,60]、[59,40]、[39,20]、[19,0],取相應分數(shù)段的中間值90、70、50、30、10,得到評價等級向量H=[90,70,50,30,10]。

1.2.7 回歸方法 本試驗中采用Design-Expert 8.05b中Box-Behnken中心組合試驗進行試驗設(shè)計和分析時,對綜合感官評價值和各制作指標間關(guān)系分析采用線性回歸模型。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

燒烤牛肚感官評分數(shù)據(jù)分析軟件采用Design-Expert 8.05b中Box-Behnken中心組合實驗進行試驗設(shè)計和分析,并對綜合評價值和各制作指標間關(guān)系采用線性回歸模型分析;感官結(jié)果統(tǒng)計、權(quán)重計算均采用Microsoft Excel 2013軟件進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 燒烤牛肚的感官評分

本試驗10位感官評價員對響應面實驗設(shè)計的29組樣品進行評價打分,將評價結(jié)果收集匯總并進行統(tǒng)計分析,得出燒烤牛肚感官評價結(jié)果,評價結(jié)果見表3。

表3 燒烤牛肚感官評價結(jié)果Table 3 Results of sensory evaluation for barbecue tripe

2.2 模糊矩陣的建立

由表3可知,在10人對燒烤牛肚嫩度的評價結(jié)果中,樣品1有0人感覺滿意,6人認為較滿意,4人認為一般,0人覺得較不滿意,0人覺得不滿意。則得到r嫩度=[0,6,4,0,0];同理,r顏色=[0,3,4,1,2];r多汁性=[0,4,1,1,4];r風味=[0,5,0,2,3];r彈性=[0,1,2,2,5];r潤滑性=[0,3,0,0,7]。把6個因素的評價結(jié)果寫成一個矩陣R1為:

2.3 評價指標權(quán)重的計算

隨機邀請喀什大學的學生和教職工品嘗燒烤牛肚,然后判定嫩度、顏色、多汁性、風味、彈性、潤滑性指標的重要性。除去評語記錄不清、邏輯矛盾等問卷,有效樣本105份,所以最終對這105位評價人員的問卷數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,結(jié)果如表4所示。

表4 燒烤牛肚感官指標權(quán)重Table 4 Weight of sensory indexes of barbecue tripe

2.4 綜合評價

然后采用中值法[19]對評價集賦值,每個評價等級[100,80]、[79,60]、[59,40]、[39,20]、[19,0],取相應分數(shù)段的中間值90、70、50、30、10,得到評價等級向量H=[90,70,50,30,10],則可得到每個樣品的綜合結(jié)果為S=B·HT。最后得到29組樣品綜合評分見表5中綜合評價值。

表5 Box-Bchnken實驗設(shè)計及結(jié)果Table 5 Design and results of Box-Behnken experiment

利用Design Expert 8.05b軟件對實驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合,得到燒烤牛肚感官評分的回歸方程如下:

R=35.59+3.07A+0.72B-0.061C-0.27D-0.15AB+0.45AC+0.01AD-1.74BC+0.88CD-2.28A2-1.96B2-1.25C2-1.22D2。

回歸方程的系數(shù)顯著性檢驗見表6,本試驗中模型的回歸方程的一次項A(水煮時間)影響極顯著(p<0.01),一次項B(泡椒比例)影響顯著(p<0.05);表明在燒烤牛肚的制作過程中,泡椒比例和水煮時間對燒烤牛肚感官評分有顯著影響;而C(泡制時間)和D(燒烤時間)影響不顯著(p>0.05);二次項A2、C2、D2、AC、AD、BC影響極顯著(p<0.01)，B2影響顯著(p<0.05);即燒烤牛肚制作過程中,水煮時間和泡制時間、泡制時間和水煮時間、泡椒比例和泡制時間對燒烤牛肚感官影響極顯著(p<0.01)。其余項影響不顯著(p>0.05)。根據(jù)模型的回歸方程,可以得到各因素的影響主次順序為:A>B>D>C。即水煮時間>泡椒比例>燒烤時間>泡制時間。

表6 回歸模型的方差分析Table 6 Variance analysis of regression model

響應面圖形是響應值對應于試驗因素A、B、C和D所構(gòu)成的三維空間的曲面圖及其在二維平面上的等高線圖,其可以直觀地反映各因素及它們之間的交互作用對響應值的影響。結(jié)果如圖1～圖3所示。

圖1 燒烤時間和水煮時間交互作用的響應面圖Fig.1 Response surface diagram of interaction between cooking time and boiling time

圖2 水煮時間和泡制時間交互作用的響應面圖Fig.2 Response surface diagram of interaction between cooking time and soaking time

圖3 泡制時間和泡椒比例交互作用的響應面圖Fig.3 Response surface diagram of interaction between soaking time and peppers amount

根據(jù)Design-Expert 8.05軟件得到的響應曲面圖和等高線圖，可以直觀地展示響應值與實驗參數(shù)水平之間的關(guān)系。若響應面的坡度越陡峭，說明相應的指標的變化對響應值影響較大；反之，若響應面的坡度平緩，則說明該指標的變化對響應值影響較小。等高線的形狀反映兩因素之間交互作用的強弱，越接近橢圓形，則說明兩因素之間的交互作用顯著；反之，越接近圓形，則說明兩因素之間的交互作用不顯著。由圖1～圖3可知，AD、AC和BC的曲線圖坡度陡峭，等高線接近于橢圓，說明AD、AC和BC交互作用顯著，與方差分析的結(jié)果一致。

2.5 驗證實驗

對Box-Behnken實驗所得的結(jié)果和二次多項回歸方程進行分析,得到了燒烤牛肚最佳制作條件為:泡椒比例18.22%、泡制時間4.44 h、燒烤時間6.25 min、水煮時間7.96 min,在此制作參數(shù)下,燒烤牛肚理論感官評分48.94。為了操作方便,在檢驗該模型預測的準確性時,在優(yōu)選得到的最佳制作條件基礎(chǔ)上對參數(shù)進行修正,修正后制作參數(shù)為泡椒比例18.22%、泡制時間4.50 h、燒烤時間6.20 min、水煮時間8.00 min，進行3次重復實驗,3次重復試驗結(jié)果得到向量分別為[0,0.483,0.125,0.1774,0.2146]、[0,0.434,0.158,0.1603,0.2481]、[0,0.504,0.176,0.1253,0.1956],通過計算得到實際感官評分為47.61±2.10,與模型所得感官評分最高值48.94相對誤差為2.74%,誤差較小。由此可得,模型合理有效,工藝真實可靠,采用響應面分析法對燒烤牛肚制作條件的優(yōu)化是行之有效的。本工藝所得燒烤牛肚色澤鮮美,能增加食欲,香味濃郁,口感細膩、脆嫩,硬度適宜。

3 結(jié)論

本試驗建立了燒烤牛肚模糊綜合感官評價的方法,以及與水煮時間、泡椒比例、泡制時間和燒烤時間等工藝參數(shù)的二次多項式回歸模型,進一步通過4因素3水平的響應面分析法對燒烤牛肚制作工藝條件進行了優(yōu)化,并且經(jīng)檢驗證明工藝是合理可靠的,最后得出燒烤牛肚最優(yōu)制作條件為水煮時間8.00 min,泡椒比例18.22%,泡制時間4.50 h,燒烤時間6.20 min。在此條件下進行驗證試驗得感官評分為47.61±2.10,與模型所得感官評分最高值48.94相對誤差為2.74%,誤差較小,并且得到的燒烤牛肚色香味俱全,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,改善了牛肚食用品質(zhì),也增加了牛副產(chǎn)物附加值。