卜智斌，唐道邦，溫靖，徐玉娟，余元善，傅曼琴，李俊

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510610）（2.廣東佳寶集團(tuán)有限公司，廣東潮州 515638）

豇豆是我國重要的大宗蔬菜之一，又名長豆角，為夏秋季節(jié)盛產(chǎn)的豆莢類蔬菜。豇豆蛋白質(zhì)含量高，富含粗纖維、碳水化合物、維生素和酚類物質(zhì)等[1,2]，因其豆莢飽滿、光澤嫩綠、味道可口、營養(yǎng)豐富而備受廣大消費(fèi)者的親睞，在蔬菜消費(fèi)和生產(chǎn)加工中占有重要的地位。豇豆的生長收獲季節(jié)短且集中，鮮豇豆含水量較高（通常在90%以上），由于其在貯藏期間豆莢脆嫩容易發(fā)泡、呼吸速率高和失水嚴(yán)重，從而導(dǎo)致鮮豇豆出現(xiàn)萎蔫、腐爛、老化，非常不耐貯存[3]。

豇豆作為新疆地區(qū)近年來脫貧增收的重要產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量巨大，鮮食無法全部消耗，由于脫水蔬菜具有便于貯運(yùn)、調(diào)節(jié)蔬菜淡旺季供應(yīng)等特點(diǎn)[4]，當(dāng)?shù)亓?xí)慣將豇豆曬制成干菜，可快速處理大量豇豆調(diào)節(jié)供求、有效減少產(chǎn)后損失，也是提升其附加值和種植收益的主要手段之一。以干豇豆為原料加工豇豆制品的研究較少，食用方法多以復(fù)水烹飪炒制為主，難以進(jìn)一步延長豇豆產(chǎn)業(yè)鏈，提升豇豆的精深加工價(jià)值。

近年來，醋泡食品作為一種功能性食品具有較高的關(guān)注度，本研究采用白砂糖、食鹽與醋酸的混合溶液浸泡復(fù)水與調(diào)味相結(jié)合，制得腌漬豇豆制品，主要利用高濃度的食鹽、醋酸及其他香辛料的綜合作用防腐保藏和增進(jìn)風(fēng)味[5]，為糖醋腌漬的非發(fā)酵蔬菜制品，目前市場上主要有糖醋脆蘿卜、糖醋姜、酸筍、香甜蘿卜干等產(chǎn)品[6,7]。梁莉等人對比研究了不同前處理工藝對人工發(fā)酵和自然發(fā)酵豇豆產(chǎn)品品質(zhì)的影響[8]，徐柯等人研究了泡豇豆自然發(fā)酵過程中有機(jī)酸變化及對亞硝酸鹽降解的影響[9]，但對于以豇豆干制品為原料浸泡腌漬的研究未見報(bào)道。因此，本研究以新疆干豇豆為原料，采用醋酸、白砂糖及食鹽混合溶液腌漬，添加姜、蒜、椒等其他調(diào)味配料進(jìn)行浸泡復(fù)水調(diào)味，以浸泡腌漬后豇豆的總酸度、硬度、L*值、復(fù)水比、感官評分為考核指標(biāo)，通過響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)合熵權(quán)法多目標(biāo)優(yōu)化浸泡腌漬工藝配方，以期為開發(fā)浸泡腌漬豇豆新產(chǎn)品提供一定的理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

原輔料：干豇豆（水分含量17.44%）由新疆西圣果業(yè)有限責(zé)任公司提供；紅米椒、大蒜購于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場；冰醋酸、白砂糖、食鹽均為食品級；三氯甲烷、氫氧化鈉、酚酞均為國產(chǎn)分析純。

主要儀器：打漿機(jī)，美的集團(tuán)有限公司；UitraScan-VIS 全自動色差儀，HunterLab；TA-XT Plus全質(zhì)構(gòu)分析儀，Stable Micro Systems；BCD-206T 海爾冰箱，青島海爾有限公司；ALC-210.4 分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

稱取20 g 干豇豆均勻切成5 cm 左右長度后備用，用200 mL 冷開水配制相應(yīng)濃度的食鹽、醋酸和白砂糖混合溶液，加入提前洗凈切好的紅米椒5 g、蒜末1.5 g，將干豇豆置于混合溶液中，密封置于室溫條件下浸泡腌漬3 d，得到可即食的腌漬豇豆制品。

1.2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

以混合浸泡液中食鹽（A）、醋酸（B）、白砂糖（C）濃度為試驗(yàn)因素，以浸泡腌漬后豇豆的總酸度（Y1）、硬度（Y2）、色澤L*值（Y3）、復(fù)水比（Y4）、感官評分（Y5）為優(yōu)化參考指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，按照1.2.1 所述工藝流程開展試驗(yàn)，浸泡結(jié)束后測定豇豆的總酸度、硬度、L*值和復(fù)水比，并進(jìn)行感官評價(jià)，每組處理至少需重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)Table 1 Response surface design and parameters

1.2.3 指標(biāo)測定方法

1.2.3.1 總酸度

參考GB 5009.239-2016中的方法進(jìn)行檢測[10]。

1.2.3.2 復(fù)水比

參考高鶴等人[11]的方法做部分改進(jìn)，在室溫條件下取出浸泡腌漬后的豇豆樣品，自然瀝干5 min后稱重，每組實(shí)驗(yàn)測定3次平行，結(jié)果取平均值，復(fù)水比按公式（1）計(jì)算：

式中：m0為浸泡前干豆角樣品的質(zhì)量/g；m1為浸泡腌漬后豇豆的質(zhì)量/g。

1.2.3.3 硬度

通過全質(zhì)構(gòu)分析儀測定，將浸泡腌漬后的豇豆堆積高度15 mm，采用P50探頭，對試樣進(jìn)行2次壓縮的機(jī)械過程模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動，利用力學(xué)測試方法模擬食品質(zhì)地的感官評價(jià)。測試前速率2 mm/s,測試速率2 mm/s，測試后速率1 mm/s，測定間隔時(shí)間5 s，壓縮量30%，感應(yīng)力5.0 g。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)10次，結(jié)果以硬度的平均值表示。

1.2.3.4 色澤

采用全自動色差儀進(jìn)行分析，每個(gè)平行樣測量5次取平均值。色澤指標(biāo)包括L*值(標(biāo)準(zhǔn)白板參數(shù)為：L*=91.45，a*=0.01，b*=0.02)。其中L*值表示亮度，L*值越大亮度越大。

1.2.3.5 感官評價(jià)

表2 感官評定評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of cowpea

參考厙曉等人[12]的方法做部分改進(jìn)：采用綜合評分法對浸泡腌漬豇豆做感官評價(jià)，以豇豆的色澤、形態(tài)、氣味、滋味和口感5 個(gè)項(xiàng)目為評價(jià)指標(biāo)，設(shè)定每個(gè)項(xiàng)目為20 分制進(jìn)行評定，綜合5 個(gè)項(xiàng)目總分為感官評定評分，最高分為100 分。邀請15 名人員進(jìn)行測評，測評人員的年齡在20～35 歲之間，男:女=2:3。評價(jià)方式采用風(fēng)味食品常用的盲評打分法，首先將豇豆樣品置于紙杯中，在室內(nèi)自然亮光下色澤、形態(tài)，同時(shí)聞其氣味，清水漱口后品嘗其滋味，體驗(yàn)口感并做相應(yīng)記錄，按評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。計(jì)算所有測評人員評價(jià)分的平均值作為有效數(shù)據(jù)，評分標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

1.2.3.6 熵權(quán)法綜合評分優(yōu)化

運(yùn)用熵權(quán)法對各考察指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)得到客觀權(quán)重值Wj，其中總酸度、硬度、L*值分別影響感官評分的滋味、口感、色澤等指標(biāo)，總酸度和硬度適宜、L*值和感官評分越高產(chǎn)品質(zhì)量越好，計(jì)算得出綜合評分F。首先根據(jù)公式（2）將各個(gè)考察指標(biāo)的數(shù)據(jù)X1，X2，……Xn進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中Xi={X1，X2，……Xn}，i為各項(xiàng)目的編號，j表示各考察指標(biāo)的編號。

根據(jù)公式（3）求各指標(biāo)的信息熵E1，E2，……，En，其中，如果Pij=0，則定義

按照公式（4），通過信息熵計(jì)算個(gè)指標(biāo)的權(quán)重：

按照公式F=∑WjYij計(jì)算各試驗(yàn)組的綜合評分。

1.2.3.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 整理并統(tǒng)計(jì)分析、Design-Expert 10 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)響應(yīng)面Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對17組浸泡腌漬后豇豆的總酸度、硬度、L*值、復(fù)水比和感官進(jìn)行評價(jià)，每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)3 次用來估計(jì)試驗(yàn)誤差，結(jié)果如表3 所示。

2.2 響應(yīng)面回歸模型的建立與分析

用Design Expert 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理，得到總酸度（Y1）、硬度（Y2）、色澤L*值（Y3）、復(fù)水比（Y4）和感官評分（Y5）與食鹽（A）、醋酸（B）、白砂糖（C）濃度的回歸方程，分別見式（5）、（6）、（7）、（8）及（9）。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of response surface method

表4 指標(biāo)回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 Indicators regression coefficient significance test results

總酸度、硬度、L*值、復(fù)水比和感官評分5 個(gè)考察指標(biāo)的方差分析顯著性檢驗(yàn)結(jié)果如表4 所示，其中總酸度、硬度、感官評分3 個(gè)指標(biāo)的回歸方程模型均極顯著（p＜0.01），L*值指標(biāo)的回歸方程模型顯著（p＜0.05），失擬項(xiàng)均不顯著（p＞0.05），且總酸度、硬度、感官評分3 個(gè)回歸方程的決定系數(shù)R2均大于0.9，說明其應(yīng)變量與自變量之間的多元回歸關(guān)系顯著，即試驗(yàn)數(shù)據(jù)與回歸方程模型的擬和程度高，數(shù)據(jù)比較可靠，可用于對干豇豆浸泡腌漬工藝指標(biāo)進(jìn)行分析和預(yù)測。但是復(fù)水比指標(biāo)的回歸方程模型則不顯著，說明復(fù)水比受食鹽、醋酸、白砂糖濃度的影響不顯著，García-Segovia 等[13]通過研究不同干燥方式下的蘑菇的復(fù)水過程，發(fā)現(xiàn)在一定溶液組成比例下，發(fā)現(xiàn)其復(fù)水效果與溫度和壓力相關(guān)性最大。

由于本研究采用復(fù)水與腌漬工藝相結(jié)合，復(fù)水效果就成為了腌漬工藝的關(guān)鍵因素之一，決定了產(chǎn)品的口感和品質(zhì)，復(fù)水的過程受到內(nèi)在和外在因素的影響，內(nèi)在因素主要包括化學(xué)成分、干燥處理、產(chǎn)品組成等，外在因素主要包括復(fù)水溶液的組成、溫度、壓力等[14]，其中最重要的影響因素是復(fù)水溫度，溫度過高時(shí)會使得產(chǎn)品中酚類化合物大量損失，并導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)和組成改變[15,16]。因此，本實(shí)驗(yàn)采用常溫常壓浸泡復(fù)水腌漬工藝，可防止熱水浸泡時(shí)間過長而使組織過度軟化，通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)回歸方程模型分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)水比指標(biāo)的回歸方程模型則不顯著，可能是由于考慮到豇豆制品的可食用性，本實(shí)驗(yàn)選取的醋酸、白砂糖、食鹽比例適中，變化幅度較窄，說明本研究選定的醋酸、白砂糖、食鹽比例對豇豆復(fù)水效果的影響不顯著。因此在接下來的單目標(biāo)優(yōu)化分析、影響因子間的交互作用分析以及多目標(biāo)優(yōu)化分析中以總酸度、硬度、感官、L*值4 個(gè)響應(yīng)值作為評價(jià)指標(biāo)。

各因子對豇豆總酸度影響的大小依次是B＞C＞A，其中醋酸B 的影響達(dá)到極顯著（p＜0.01），白砂糖C達(dá)到顯著水平（p＜0.05），交互作用項(xiàng)AB 影響顯著（p＜0.05）；各因子對豇豆硬度影響的大小依次是C＞B＞A，其中交互作用項(xiàng)AB、AC、BC 影響達(dá)到極顯著（p＜0.01）；各因子對豇豆L*值影響的大小依次是A＞B＞C，其中食鹽A 的影響達(dá)到極顯著（p＜0.01），B2、交互作用項(xiàng)AC 影響顯著（p＜0.05）；各因子對豇豆感官評定影響的大小依次是A＞B＞C，其中食鹽A、醋酸B、交互作用項(xiàng)AC 的影響達(dá)到極顯著（p＜0.01），C2、交互作用項(xiàng)AB、BC 影響顯著（p＜0.05），A2的影響達(dá)到極顯著水平（p＜0.0001）。

通過結(jié)合感官評價(jià)，確定總酸度和硬度適宜、L*值和感官評分越高產(chǎn)品質(zhì)量越好，通過Design Expert軟件對總酸度、硬度、感官、L*值4 個(gè)影響顯著的考察指標(biāo)進(jìn)行單目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)果見表5。單目標(biāo)優(yōu)化的最佳條件如表5 所示，其中食鹽條件一致均為4.0%，但醋酸和白砂糖條件各有差異，各單目標(biāo)最優(yōu)值為總酸度0.56、硬度219.95 g、L*值43.88、感官評分86.06 分。

表5 單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果Table 5 Result of single targets’ optimization

2.3 影響因子間的交互作用分析

由上述得出的交互項(xiàng)對豇豆總酸度、硬度、L*和感官評分指標(biāo)具有顯著影響的3D Surface 圖如1～4 所示。各圖是由響應(yīng)值與各試驗(yàn)因子構(gòu)成的曲面圖，顯示了食鹽、醋酸和白砂糖濃度中任意一個(gè)變量取零水平時(shí)，其余兩個(gè)變量對考察指標(biāo)的影響。

圖1 為白砂糖比例9%時(shí)，醋酸和食鹽比例分別對豇豆總酸度和硬度的交互作用，由圖可知，當(dāng)食鹽濃度一致時(shí)，隨著醋酸濃度的升高，豇豆的總酸度不斷升高；當(dāng)食鹽濃度在低于4%時(shí)且一定時(shí)，隨著醋酸濃度的升高，豇豆的硬度不斷下降；當(dāng)食鹽濃度在高于4%時(shí)且一致時(shí)，隨著醋酸濃度的升高，豇豆的硬度不斷升高。

圖2a 為醋酸濃度1.7%時(shí)，白砂糖和食鹽濃度對豇豆硬度的交互作用。圖2b 為食鹽濃度4%，白砂糖和醋酸濃度對豇豆硬度的交互作用。由圖中可以看出，當(dāng)白砂糖濃度小于9%且一定時(shí)，硬度隨著食鹽濃度的升高而降低，隨著醋酸濃度的升高而升高；而當(dāng)白砂糖濃度小大9%且一定時(shí)，硬度隨著食鹽濃度的升高而升高，隨著醋酸濃度的升高而降低。

圖1 AB交互作用對豇豆總酸度和硬度的影響Fig.1 Effects of AB mutual interactions on the total acidity and hardness of cowpea

圖2 AC交互作用(a)和BC交互作用(b)對豇豆硬度的影響Fig.2 Effects of AC mutual interactions and BC mutual interactions on the hardness of cowpea

圖3為醋酸濃度1.7%時(shí)，白砂糖和食鹽濃度對豇豆L*值和感官評分的交互作用。由圖中可以看出，當(dāng)白砂糖濃度一定時(shí)，L*值隨著食鹽濃度的升高而升高，感官評分隨著食鹽濃度的升高先升高后下降。

圖3 AC交互作用對豇豆L*和感官評分的影響Fig.3 Effects of AC mutual interactions on the L* and sensory evaluation of cowpea

圖4 AB交互作用(a)和BC交互作用(b)對豇豆感官評分的影響Fig.4 Effects of AB mutual interactions and BC mutual interactions on the sensory evaluation of cowpea

圖4a 為白砂糖濃度9%時(shí)，醋酸和食鹽濃度對豇豆感官評分的交互作用，由圖中可以看出，當(dāng)醋酸濃度一定時(shí)，感官評分隨著食鹽濃度的升高而先升高后降低，當(dāng)食鹽濃度一定時(shí)，感官評分隨著醋酸濃度的升高而降低。圖4b 為食鹽濃度4%，白砂糖和醋酸濃度對豇豆感官評分的交互作用，當(dāng)白砂糖濃度一定時(shí)，感官評分隨著醋酸濃度的升高而降低。

通過以上交互作用分析，可得知感官評分的提高需要以酸度、硬度、L*值的降低為代價(jià)，酸度的升高需要以硬度的降低作為代價(jià)，統(tǒng)計(jì)上稱這樣解為非劣解或Pareto 最優(yōu)解，這就需要通過多目標(biāo)優(yōu)化算法來尋找酸度、硬度、L*值、感官評分等指標(biāo)的最優(yōu)解。

2.4 熵權(quán)法多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果

熵權(quán)法是常用的一種客觀賦權(quán)法[17]，利用樣本數(shù)據(jù)信息確定權(quán)重，其優(yōu)點(diǎn)是不摻雜主觀判斷，更科學(xué)的進(jìn)行多指標(biāo)的綜合評價(jià)[18]。根據(jù)上述響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用熵權(quán)法對各個(gè)響應(yīng)值賦權(quán)值，計(jì)算得到總酸度、硬度、L*值、感官評分的權(quán)重系數(shù)分別為0.1022、0.3229、0.2332、0.3417，得到的綜合評分Z 如表6。

通過采用Design Expert軟件對綜合評分Z進(jìn)行回歸處理，得到熵權(quán)法綜合評分Z 對食鹽A、醋酸B 和白砂糖C 的二次多項(xiàng)式回歸方程見式（10）：

綜合評分Z 的回歸方程顯著（p＜0.05），失擬項(xiàng)不顯著（p＞0.05），且均方差的純誤差較小，說明此回歸方程比較可靠，可用于干豇豆浸泡腌漬工藝優(yōu)化綜合評分值的分析預(yù)測。由p 值可知，各因素對浸泡腌漬工藝配方的綜合評分Z 的影響大小依次為：食鹽A＞白砂糖C＞醋酸B。

應(yīng)用Design-Expert軟件對綜合評分Z影響指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，得到熵權(quán)法綜合評分優(yōu)化的最佳條件為食鹽4%、醋酸1.4%、白砂糖11.8%，預(yù)測得到各目標(biāo)最優(yōu)值為總酸度0.44、硬度217.81g、L*值41.03、感官評分86.03 分，與單目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果較為接近。

2.5 最佳工藝參數(shù)的驗(yàn)證

對上述熵權(quán)法多目標(biāo)優(yōu)化得到的最佳條件：食鹽4%、醋酸1.4%、白砂糖11.8%進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，在此條件下，浸泡腌漬豇豆制品的總酸度0.44、硬度217.03 g、L*值42.31、復(fù)水比2.94、感官評分85.29 分，與理論預(yù)測值接近，在該參數(shù)下所得的豇豆腌漬制品復(fù)水較好、形態(tài)完整無明顯薄膜、色澤深綠明亮、風(fēng)味較好、組織軟硬適中，感官評價(jià)可接受度高，說明熵權(quán)法多目標(biāo)優(yōu)化用于干豇豆浸泡腌漬工藝具有較好的準(zhǔn)確性和可靠性，可為后續(xù)研究及工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的參 考依據(jù)。

表6 熵權(quán)法優(yōu)化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果及綜合評分表Table 6 Standardized data and comprehensive scores by entropy weight method

表7 熵權(quán)法綜合評分響應(yīng)面回歸模型方差分析Table 7 Analysis of variance of entropy weight method comprehensive score response surface regression model

3 結(jié)論

本研究以食鹽、醋酸、白砂糖為主的復(fù)水溶液浸泡腌漬制得調(diào)味豇豆制品，通過采用響應(yīng)面試驗(yàn)建立二次多項(xiàng)式回歸方程模型可用來分析和預(yù)測浸泡腌漬工藝對豇豆制品總酸度、硬度、L*和感官評分的影響，并結(jié)合熵權(quán)法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化最佳工藝，發(fā)現(xiàn)食鹽、醋酸、白砂糖及其交互項(xiàng)對豇豆總酸度、硬度、L*和感官評分指標(biāo)具有顯著影響，復(fù)水比受食鹽、醋酸、白砂糖濃度的影響不顯著，各因子對豇豆總酸度影響的大小依次是醋酸＞白砂糖＞食鹽，其中醋酸的影響極顯著，白砂糖、食鹽與醋酸交互作用影響顯著；各因子對豇豆硬度影響的大小依次是白砂糖＞醋酸＞食鹽，其中食鹽與醋酸、食鹽與白砂糖及醋酸與白砂糖的交互作用影響極顯著；各因子對豇豆L*值影響的大小依次是食鹽＞醋酸＞白砂糖，其中食鹽的影響達(dá)到極顯著，食鹽與白砂糖的交互作用項(xiàng)影響顯著；各因子對豇豆感官評分影響的大小依次是食鹽＞醋酸＞白砂糖，其中食鹽、醋酸、食鹽與白砂糖的交互作用影響極顯著，食鹽與醋酸、醋酸與白砂糖的交互作用影響顯著。得到最佳的浸泡鹽漬的工藝配方為食鹽4%、醋酸1.4%、白砂糖11.8%，通過驗(yàn)證試驗(yàn)得到浸泡腌漬豇豆制品的總酸度0.44、硬度217.03 g、L*值42.31、復(fù)水比2.94、感官評分85.29 分。