張秀南，賈亞娟，李光磊

(河南科技學(xué)院 食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

蔥屬多年生草本百合科植物，是烹飪或食品加工中常用的辛香類調(diào)味料。蔥不僅氣味清新、滋味辛甜，是調(diào)味佳品，而且具有一定的營養(yǎng)和保健作用[1]。一方面，蔥不僅水分含量高，含有蛋白、脂肪和多糖，而且含有維生素A、C、K和鐵、鈣、鎂等豐富的維生素和礦物質(zhì)[2-3]；另一方面，蔥油中含有的活性成分具有一定的殺菌和抑菌作用[4]。Kyung[5]研究香蔥具有預(yù)防感染和心腦血管疾病的作用；羅海濱等[6]研究蔥油可抑制胃癌細胞的增殖。

芝麻是一年生直立草本植物，是我國重要的油料作物來源，也是制作芝麻醬的原材料[7]。芝麻不僅芳香氣味濃厚，而且具有重要的營養(yǎng)和保健價值。芝麻中含有豐富的不飽和脂肪酸和精氨酸、谷氨酸等豐富的氨基酸[8]；Hirata F等[9]研究芝麻中的芝麻木酚素具有降低膽固醇的作用；Visavadiyan P等[10]研究芝麻木酚素具有降低血壓的作用；Chiu H F等[11]研究芝麻具有提高抗氧化和改善肝臟功能的作用。

辣椒是我國重要的辛辣調(diào)味品，在烹飪和食品加工中具有重要的地位。辣椒中的辣椒素不僅能夠刺激口腔分泌唾液，提高食欲，促進消化，而且具有一定的殺菌作用[12]。辣椒中含有鈣、鐵和胡蘿卜素、維生素B、C等豐富的礦物質(zhì)和維生素[13]。我國辣椒種類豐富，是辣椒生產(chǎn)和消費大國，各種辣椒制品也是琳瑯滿目，深受人們的喜愛。

試驗組以香蔥、芝麻醬和辣椒為主要原料，研制復(fù)合調(diào)味麻醬，既是順應(yīng)當(dāng)下烹飪和食品加工中較流行的復(fù)合調(diào)味品的趨勢，也是對產(chǎn)品營養(yǎng)和保健價值的考量。試驗組研制的復(fù)合調(diào)味醬汁色澤黃亮、蔥香濃郁、醬香醇厚，既可作為烹飪和食品加工中的調(diào)味醬使用，也可作為家庭和旅行的調(diào)味方便醬汁。試驗組的相關(guān)研究成果可為食品研究機構(gòu)和食品企業(yè)提供相應(yīng)的理論和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蔥、生姜、大豆油(金龍魚牌)、辣椒(子彈頭)、香醋(恒順牌)、芝麻醬(會面牌)、辣椒紅、白芝麻(凱龍牌)：以上原料皆符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，購自當(dāng)?shù)爻小?/p>

ACS電子天平 哈爾濱眾匯衡器有限公司；DK-98-II電子調(diào)溫萬用電爐 天津市泰斯特儀器有限公司；FE-20型pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；JJ-1精密增力電動攪拌器 常州國華電器有限公司；APV-1000型均質(zhì)機 上海易研實驗設(shè)備有限公司；燒杯、溫度計等。

1.2 試驗方法

1.2.1 復(fù)合調(diào)味麻醬制備工藝流程

原料驗收、稱量→蔥油的熬制→辣椒面的潑制→醬汁的調(diào)配→攪拌、勻質(zhì)→殺菌→冷卻→灌裝。

1.2.2 操作要點1.2.2.1 原料驗收

為滿足產(chǎn)品的安全和質(zhì)量要求，試驗所購原料均需滿足國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，滿足特定品牌的要求。

1.2.2.2 蔥油的熬制

為保證蔥油的質(zhì)量，滿足產(chǎn)品前期品質(zhì)設(shè)計要求，試驗組采取低油溫長時間炸制香蔥的方式進行蔥油的熬制。

1.2.2.3 辣椒面的潑制

辣椒面的潑制技術(shù)在烹飪行業(yè)中已經(jīng)較成熟，試驗組在傳統(tǒng)制作基礎(chǔ)上略加優(yōu)化，采用不同油溫(150，120，90 ℃)分3次潑制辣椒的方法。為了充分激發(fā)辣椒的香氣，試驗組在潑制辣椒的同時加入一定質(zhì)量的香醋。

1.2.2.4 醬汁的調(diào)配

為了避免直接將潑制好的高溫辣椒油調(diào)拌芝麻醬時出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象而影響產(chǎn)品的品質(zhì)，試驗組特將潑制好的辣油裝入盛器中，用保鮮膜封口待冷卻到室溫后再加入醬汁進行調(diào)配。

1.2.2.5 勻質(zhì)

為保證各種調(diào)味料的進一步混勻、融合，試驗采用低速攪拌和高速勻質(zhì)的方法進行處理[14]。

1.2.2.6 殺菌

為避免長時間加熱殺菌而導(dǎo)致香蔥氣味揮發(fā)和芝麻醬焦糊，試驗組采用90 ℃加熱15 s的巴氏殺菌法對成品進行殺菌處理[15]。

1.2.2.7 冷卻、灌裝

將殺菌處理后的樣品進行自然冷卻至室溫，然后進行排氣、封口、密裝。

1.2.3 Plackett-Burman試驗設(shè)計

在前期預(yù)試驗和單因素試驗的基礎(chǔ)上，試驗組進行Plackett-Burman試驗設(shè)計。以大豆油100 g為基準(zhǔn)，對香醋、生姜、香蔥、辣椒、芝麻醬等的添加量和炸制蔥油的溫度、時間7個因素進行考察，將前述7個因素設(shè)為自變量，感官得分設(shè)為因變量。每個因素設(shè)為高、低兩個水平，高水平為低水平的1.5倍，試驗因素與編碼水平見表1。

表1 Plackett-Burman設(shè)計因子水平范圍Table 1 The factors and levels of Plackett-Burman design

1.2.4 最陡爬坡試驗

根據(jù)前述Plackett-Burman試驗結(jié)果，篩選出對響應(yīng)值具有顯著性影響的因素進行最陡爬坡方向和步長試驗設(shè)計。以各因素效應(yīng)的正負確定爬坡方向，以效應(yīng)的大小確定步長，通過感官得分的高低來確定顯著因子的最適取值范圍[16]。

1.2.5 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)最陡爬坡試驗結(jié)果，以大豆油100 g為基準(zhǔn)，將芝麻醬添加量(A)、加熱溫度(B)、香蔥添加量(C)和辣椒添加量(D)設(shè)為自變量，感官得分設(shè)為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面軟件Design Expert 8.0進行模型試驗設(shè)計，設(shè)計后的因素與編碼水平見表2。

表2 響應(yīng)面因素與水平試驗設(shè)計Table 2 The factors and level of response surface experiment design

1.2.6 感官評價設(shè)計

試驗組參照GB 31644-2018《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 復(fù)合調(diào)味料》，特別邀請了10位專業(yè)人員(5位男士，5位女士)參與感官評價[17-18]。試驗采取百分制評分標(biāo)準(zhǔn)，分別對成品的色澤、氣味、滋味、口感和組織狀態(tài)5個方面進行品評，最終結(jié)果為10位品評人員的整體得分的平均值。為保證品評的科學(xué)性和品評過程的公正性與合理性，品評人員在進行品評之前需無刺激性食物進食，品評需隔室進行，品評期間用純凈水漱口，評價標(biāo)準(zhǔn)見表3[19-20]。

表3 感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The sensory evaluation criteria

1.2.7 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗采用Excel 2007、Design Expert 8.0和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)處理，并進行方差和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Plackett-Burman試驗結(jié)果與分析

根據(jù)前述Plackett-Burman試驗設(shè)計，得到的結(jié)果見表4，對表4數(shù)中數(shù)據(jù)進行方差和回歸分析，得到的結(jié)果見表5。

表4 Plackett-Burman試驗設(shè)計及結(jié)果Table 4 Plackett-Burman experiment design and results

表5 Plackett-Burman試驗統(tǒng)計分析Table 5 Statistical analysis of Plackett-Burman experiment

對表4中數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到關(guān)于各因素和響應(yīng)值感官得分的多元一次回歸方程為：感官得分=74.96-0.26A-0.12B+1.22C+0.5D+3.4E+1.88F+3.11G。

由表5可知，模型的F值>1，P值<0.01，表明差異性極顯著，說明模型設(shè)計合理。C(香蔥添加量)、E(加熱溫度)、F(辣椒添加量)和G(芝麻醬添加量)皆表現(xiàn)為極顯著(P<0.01)，說明此4個因子對感官得分的影響顯著。A(香醋添加量)、B(生姜添加量)、D(加熱時間)皆表現(xiàn)為不顯著(P>0.05)，表明此3個因子對感官得分的影響不顯著。模型的決定系數(shù)為R2=99.1%，調(diào)整為RAdj2=97.53%，說明該方程能解釋97.53%響應(yīng)值的變化，說明該方程擬合程度較好。

由表5可知，因素A、B、D表現(xiàn)為不顯著(P<0.05)，表明其對響應(yīng)值的影響不顯著。根據(jù)前期單因素試驗，在以大豆油100 g的基準(zhǔn)上將因素A(香醋添加量)、B(生姜添加量)設(shè)置為0.8 g和3 g，將D(加熱時間)設(shè)置為3 min。對顯著性因子C(香蔥添加量)、E(加熱溫度)、F(辣椒添加量)和G(芝麻醬添加量)進行下一步試驗，考察其最優(yōu)水平范圍。

2.2 最陡爬坡試驗結(jié)果

由前述最陡爬坡試驗設(shè)計，根據(jù)Plackett-Burman試驗導(dǎo)出的多元一次回歸方程得到最陡爬坡試驗設(shè)計及結(jié)果，見表6。

表6 最陡爬坡試驗設(shè)計及結(jié)果Table 6 The steepest ascent experiment design and results

由表6可知，隨著香蔥、辣椒、芝麻醬的添加量和加熱溫度的升高，感官得分呈先升高后下降的趨勢，在試驗3中，當(dāng)香蔥、辣椒、芝麻醬的添加量分別為15，7，185 g，加熱溫度為120 ℃時，感官得分達到峰值，說明該試驗組數(shù)據(jù)接近各組分的最佳響應(yīng)區(qū)間。因此，可以將試驗組3的數(shù)值設(shè)為下一步響應(yīng)面試驗設(shè)計的中心點。

2.3 Box-Behnken試驗設(shè)計結(jié)果及分析

根據(jù)前述響應(yīng)面試驗設(shè)計，得到的結(jié)果見表7，對表7中的數(shù)據(jù)進行回歸分析處理，結(jié)果見表8。

表7 Box-Behnken試驗設(shè)計與結(jié)果Table 7 Box-Behnken experiment design and results

表8 回歸模型方差分析Table 8 Variance analysis for regression model

2.3.1 回歸方程和方差分析

采用Design Expert 8.0軟件對表7的感官得分結(jié)果進行多元回歸擬合，得到關(guān)于自變量A(芝麻醬添加量)、B(加熱溫度)、C(香蔥添加量)、D(辣椒添加量)和響應(yīng)值之間的二次多項回歸方程為：Y=91.5+0.53A+0.45B-0.3C-0.32D+0.3AB+0.025AC+0.075AD-0.31BC+0.038BD+0.025CD-1.31A2-1.5B2-1.34C2-2.19D2。

由表8可知，模型的F值>1，P<0.0001，表示差異性極顯著，說明模型設(shè)計合理。失擬項P>0.05，說明模型擬合度較好，各因素之間交互性好。模型的決定系數(shù)R2=0.9826，校正決定系數(shù)RAdj2=0.9652，表明模型的預(yù)測值與真實值之間相關(guān)性較好，能夠較準(zhǔn)確地對響應(yīng)值進行分析和預(yù)測。因子A(芝麻醬添加量)、B(加熱溫度)、C(香蔥添加量)、D(辣椒添加量)皆表現(xiàn)為極顯著(P<0.01)，表明各因素對響應(yīng)值的影響極顯著。交互項AB、BC表現(xiàn)為顯著(P<0.05)，表明其交互作用較好，對響應(yīng)值影響顯著，二次項A2、B2、C2、D2表現(xiàn)為極顯著。

2.3.2 交互作用結(jié)果分析

由響應(yīng)面系統(tǒng)導(dǎo)出的響應(yīng)面3D圖見圖1。

圖1 各因素交互作用對感官得分影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface diagrams of the effects of the interaction of various factors on the sensory scores

由圖1可知，感官得分隨著各因素數(shù)值的不斷增加呈先增高后降低的趨勢，并在中心點處達到峰值，說明各因素之間具有一定的交互作用。其中AB、BC的等高線趨向于橢圓形，橢圓曲率半徑較大，說明其交互作用較好，作用較顯著。圖中AC三維曲面較平緩，AD、BD、CD等高線趨向于圓形，橢圓曲率半徑較小，說明其交互作用較弱，作用不顯著。

2.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果及驗證試驗

由響應(yīng)面分析、導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，得到復(fù)合調(diào)味麻醬制作的最佳工藝為：芝麻醬添加量186.11 g，加熱溫度121.86 ℃，香蔥添加量14.74 g，辣椒添加量6.97 g，感官得分為91.63。為了便于實際操作，將加熱溫度設(shè)為120 ℃，芝麻醬、香蔥和辣椒的添加量分別設(shè)為186，15，7 g。按照優(yōu)化后的工藝參數(shù)進行驗證試驗，經(jīng)過3次驗證試驗，平均得分為92.5，與預(yù)測值接近并高于預(yù)測值，說明系統(tǒng)優(yōu)化后的工藝參數(shù)合理、可靠，具有可行性。

3 結(jié)論

在單因素試驗基礎(chǔ)上，對香醋添加量、生姜添加量、香蔥添加量、加熱時間、加熱溫度、辣椒添加量、芝麻醬添加量7個因素進行二水平Plackett-Burman試驗設(shè)計，通過試驗篩選出芝麻醬添加量、加熱溫度、香蔥添加量和辣椒添加量4個顯著性因素，通過爬坡試驗確定4個顯著性因素的最佳響應(yīng)區(qū)間，然后對其進行3因素3水平的響應(yīng)面試驗，最后通過優(yōu)化及驗證試驗，確定復(fù)合調(diào)味麻醬的最佳工藝參數(shù)為：以100 g大豆油為基準(zhǔn)，添加香蔥15 g，生姜3 g，加熱溫度120 ℃，加熱時間3 min，辣椒7 g，香醋0.8 g，芝麻醬186 g，辣椒紅4.3 g，白芝麻1.4 g，在此條件下制得的復(fù)合調(diào)味麻醬色澤黃亮，蔥香濃郁，口感醇厚。