薛 山，李昆侖

（1.閩南師范大學生物科學與技術(shù)學院，福建漳州363000；2.菌物產(chǎn)業(yè)福建省高校工程研究中心，福建漳州363000）

湯在中國膳食中占據(jù)重要地位。中國悠久的烹飪史中，湯不僅僅是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡牟穗龋€可用作一種能夠賦予其它菜品鮮味的增鮮劑，其中，最為常見的就是將高湯作為火鍋、面食等的底湯。研究證明，喝湯不僅能夠通過刺激唾液的分泌增加食欲，還能促進胃腸的蠕動便于食物消化吸收，湯中含有豐富的氨基酸、肽類、脂肪酸、礦物質(zhì)和核苷酸等，具有很好的保健和療養(yǎng)功效[1-2]。

《本草綱目》記載：兔肉性寒味甘，具有補中益氣、止渴健脾、涼血解熱、利大腸之功效。據(jù)ZOTTE等[3]報道，兔肉味美質(zhì)嫩，營養(yǎng)豐富，具有“四高、四低”的優(yōu)良特質(zhì)，即：高蛋白質(zhì)、高磷脂、高賴氨酸和高消化率；低脂肪、低飽和脂肪酸（Saturated fatty acid, SFA）、低膽固醇、低熱量。近些年，世界兔肉市場的產(chǎn)值一直保持迅猛的增長態(tài)勢，國內(nèi)外兔肉制品呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，深加工力度不斷加大[4-5]。我國是世界兔養(yǎng)殖和消費大國，兔肉的研究具有廣闊的市場前景。從文獻來看，湯類的研究多集中于畜禽湯和海鮮湯，而有關(guān)兔湯的研究罕有報道。

福建漳州坂里紅曲酒是一種起源于三國時期的閩南傳統(tǒng)老酒，素有中國酒文化“瓊漿玉液”的美譽。在閩南地區(qū)，坂里紅曲酒常添加于肉類等食材中一起高壓燉煮成湯，不僅可以消除肉品自身的腥味，而且富含多酚、γ氨基丁酸、必需氨基酸等活性成分[6-7]，具有保健、美容等功效，自古以來就是產(chǎn)婦坐月子的重要滋補品。本研究考察不同因素對坂里紅曲酒兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響，采用模糊數(shù)學法、Box-Behnken Design設(shè)計以及Matlab分析法優(yōu)化兔湯的燉煮工藝，以期為閩南傳統(tǒng)特色湯食的研發(fā)創(chuàng)新提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

長泰坂里紅曲酒（500 mL/瓶，酒精度15%±2%，總糖含量6.41%±0.17%，粗脂肪含量1.74%±0.22%，粗蛋白含量12.09%±0.31%，總酚含量289±1.26 μg/g）由坂里紅曲酒廠提供；冷鮮福建黃兔（平均體重約1 kg）、蔥、姜、食用鹽 均購于福建漳州大潤發(fā)超市；蛋白濃度測定試劑盒（5×G250染色液、PBS稀釋液、蛋白標準5 mg/mL BSA） 購買于上海索寶生物科技有限公司。

Scout Pro電子天平 常州奧豪斯有限公司；CYSB50YC69-100全智能電壓力鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司；UV5100B型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；C-SDHCB06G超薄電磁爐浙江蘇泊爾股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 兔湯制作工藝 兔肉→清洗→分塊（3 cm×3 cm×3 cm）→沸水預(yù)煮（1 min）→瀝干→加調(diào)味料和水→加紅曲酒→高壓燉煮→放置冷卻→指標測定

將冷鮮兔胴體剔除內(nèi)臟、筋骨和表面的污漬，清洗后分割成約3 cm×3 cm×3 cm小塊，在沸水中預(yù)煮1 min后撈出瀝干以去除血水并降低腥味，隨后加入一定量冷水，一定量的紅曲酒和調(diào)味料（0.5%老姜、0.8%大蔥和0.7%食鹽），在一定壓強條件下高壓燉煮一定時間，待兔湯冷卻至室溫后進行各指標的測定。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 液料比對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響 在紅曲酒添加量3%、燉煮壓強50 kPa、燉煮時間30 min的條件下，考察不同液料比（2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1 mL/g）對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響。

1.2.2.2 燉煮壓強對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響 在液料比2.5:1 mL/g，紅曲酒添加量為3%、燉煮時間30 min的條件下，考察不同燉煮壓強（30、40、50、60、70 kPa）對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響。

1.2.2.3 燉煮時間對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響 在液料比2.5:1 mL/g，燉煮壓強50 kPa，紅曲酒添加量3%的條件下，考察不同燉煮時間（20、25、30、35、40 min）對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響。

1.2.2.4 紅曲酒添加量對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響 在液料比2.5:1 mL/g，燉煮壓強50 kPa，燉煮時間35 min的條件下，考察不同紅曲酒添加量（1、2、3、4、5 mL/100 mL）對兔湯感官評分和蛋白質(zhì)濃度的影響。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗 在單因素實驗基礎(chǔ)上，選取對兔湯感官評分和蛋白含量影響較大的液料比（A）、燉煮壓強（B）、燉煮時間（C）作為試驗因素進行3因素3水平響應(yīng)面試驗。其因素水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken試驗因素水平設(shè)計Table 1 Factors and levels table of Box-Behnken design

1.2.4 高壓紅曲酒兔湯模糊數(shù)學感官評定

1.2.4.1 感官評價 模糊數(shù)學評定法是由ZADEH創(chuàng)建的一種評定方法，通過建立模糊綜合評價的評判因素集、評語集、權(quán)重集以及建立矩陣和權(quán)重之間的運算，將模糊的、定性的指標轉(zhuǎn)變?yōu)榍逦?、定量的指標[8-9]。將模糊數(shù)學評定法與感官評價相結(jié)合，能夠大幅降低評價過程中人為主觀誤差，已廣泛用于食品工藝優(yōu)化[10]、食品品質(zhì)檢測[11]、工作評價[12]等多個領(lǐng)域。

根據(jù)BRAGHIERI等[13]方法稍作改動，選定10名通過培訓的食品專業(yè)學生（5男5女）,身體健康且無不良嗜好，組成感官評價小組對燉煮好的兔湯進行色澤、香氣、口感評價，評價共分為好、中、差三個等級。評價標準見表2。

表2 兔湯感官評價等級Table 2 Sensory evaluation scale of rabbit soup

1.2.4.2 模糊數(shù)學模型的建立a . 建立模糊評判矩陣：通過模糊數(shù)學評價方法進行分析，以色澤、香氣、口感為因素集；以好、中、差為評語集；根據(jù)感官評分，得到單因素評價矩陣。分別設(shè)定評價對象集為X，X＝{x1，x2，x3……xi}；因素集為U，U={色澤u1，香氣u2，口感u3}；評語集為V={好v1，中v2，差v3}；權(quán)重集為W={色澤0.3，香氣0.3，口感0.4}。記錄感官評價小組對所有樣品的每個因素評定結(jié)果，用票數(shù)除以人數(shù)（10人），得到贊成的比率，將比率排列組合得到樣品模糊評判矩陣Rj（即第j號樣品感官評價為好、中、差的贊成比率）。

b. 計算感官評價結(jié)果：根據(jù)模糊矩陣得到綜合感官評價結(jié)果Yj。Yj計算公式如下：

式中：Rj為比率排列組合得到第j號樣品模糊評判矩陣；W為權(quán)重。

c. 綜合評判得分：對評定等級好、中、差，分別設(shè)定為90分、80分、70分，將評價結(jié)果Yj={y1，y2，y3}量化為{90，80，70}，對上述結(jié)果進行加權(quán)求和得到Zj，公式如下：

式中：j=1, 2, …n。

1.2.5 兔湯蛋白含量的測定 參考余力等[14]的方法并略作修改，在5 mL 1×G250染色液中加入稀釋的兔湯樣品0.5 mL，等待反應(yīng)3 min，反應(yīng)液用濾紙過濾，濾液于595 nm處測定吸光值A(chǔ)。以標準蛋白BSA（0.2 mg/mL）的含量為橫坐標，吸光值為縱坐標繪制標準曲線。得到回歸方程y=6.5143x+1.271，R2=0.9907，最終單位為mg/mL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組數(shù)據(jù)測定3次，結(jié)果以平均值±標準偏差表示，采用Origin 9.5作圖。多重比較采用SPSS 20軟件完成。Box-Behnken雙響應(yīng)試驗使用Design Expert 10.0.7 軟件完成。Matlab分析采用Matlab 8.2 Software （The Mathworks, Natick, MA, USA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 液料比對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響

2.1.1.1 液料比對兔湯感官評價票數(shù)的影響 10名感官評判員對各因素的投票分布情況如表3所示，隨著液料比的升高，色澤差評增多，同時香氣和口感好評比例呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。

①具體的情況，請參看李未明、楊綠蔭、梁茂春三人合寫的《中國鋼琴音樂的拓荒者—新發(fā)現(xiàn)的早期鋼琴家李樹化的照片史料》一文，載《鋼琴藝術(shù)》，2015年第7期。

表3 不同液料比感官評價票數(shù)分布Table 3 Distribution of sensory evaluation votes of different material liquid ratio

2.1.1.2 建立模糊數(shù)學矩陣 以評價對象x1為例，根據(jù)感官評價結(jié)果建立評價對象的模糊數(shù)學矩陣得到：

2.1.1.3 綜合評判集 計算每個樣品的綜合評判結(jié)果Yj=W×Rj，以Y1為例可得感官質(zhì)量評價結(jié)果如下：

同理，其余樣品感官評分為：

2.1.1.5 液料比對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響

液料比對兔湯感官評價及蛋白濃度的影響均顯著（P＜0.05）（圖1）。隨著液料比的增大，感官評分和蛋白濃度均先升后降，感官評分在液料比2.5:1 mL/g時有最大值，而肉湯蛋白濃度在液料比3:1 mL/g時有最大值。湯燉煮的過程實質(zhì)上就是原料在加熱條件下，不斷使可溶性物質(zhì)與呈味物質(zhì)溶解到水中的過程[15]。隨著液料比的增加，單位兔肉表面被更多水分包圍，有利于蛋白質(zhì)和固形物溶解，但當液料比繼續(xù)增大，蛋白濃度就會被稀釋，感官品質(zhì)也會受到影響。綜合考慮選擇液料比0水平為2.5:1 mL/g進行后續(xù)試驗。

圖1 液料比對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響Fig.1 Effect of different liquid to material ratio on sensory score and protein concentration of rabbit soup

參照2.1.1得到壓強對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響如圖2所示。隨著燉煮壓強的增大，兔湯感官評分和蛋白濃度都呈現(xiàn)先顯著升高后降低的趨勢（P＜0.05），燉煮壓強取50 kPa時，二者有最大值。這可能是因為，壓強適度升高能增加兔肉蛋白的溶出，但是當壓強繼續(xù)增大時，部分蛋白有可能出現(xiàn)熱解反應(yīng)，亦或是發(fā)生了美拉德反應(yīng)，生成硫化物、吡啶類等揮發(fā)性物質(zhì)[16]。因此，選擇壓強0水平為50 kPa進行后續(xù)的響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖2 燉煮壓強對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響Fig.2 Effect of stewing pressure on sensory score and protein concentration of rabbit soup

2.1.3 燉煮時間對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響

模糊數(shù)學法評價燉煮時間對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響如圖3所示。隨著燉煮時間的延長，兔湯感官評分和蛋白濃度都呈現(xiàn)先顯著升高后下降的現(xiàn)象（P＜0.05），且變化趨勢較為相似。當燉煮時間35 min時兔湯的兩個指標均達到最大值。通常來說，肉湯燉煮初始階段，肉質(zhì)結(jié)構(gòu)較緊致，燉煮時間過短則營養(yǎng)與風味物質(zhì)難以溶出和釋放，隨著燉煮時間的延長，肉質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，促進了含氮物質(zhì)和可溶性物質(zhì)溶出[17-18]，但是當燉煮超過35 min時，兔湯會發(fā)生熱解反應(yīng)，蛋白質(zhì)分解的產(chǎn)物與紅曲酒中的糖類發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成雜環(huán)胺等揮發(fā)性物質(zhì)，進而影響湯的感官品質(zhì)與蛋白濃度。因此選擇0水平為35 min進行燉煮。

圖3 燉煮時間比對兔湯感官評價和蛋白濃度的影響Fig.3 Effect of stewing time on sensory score and protein concentration of rabbit soup

2.1.4 紅曲酒添加量對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響 如圖4可知，紅曲酒添加量對兔湯感官評分及蛋白濃度的影響未見明顯的規(guī)律性變化趨勢。在紅曲酒添加量1～5 mL/100 mL范圍內(nèi)，兩個指標均呈波浪式變化，在紅曲酒添加量為3 mL/100 mL時感官評分有最大值，兔湯蛋白濃度的最大值出現(xiàn)在紅曲酒添加量為4 mL/100 mL時。紅曲酒成分復(fù)雜，其含有的游離氨基酸是湯類產(chǎn)品重要的滋味和香味貢獻者[19]，酒中的小分子物質(zhì)可以在高壓燉煮過程中與兔肉溶出物（如脂肪、核苷酸、氨基酸等）生成諸多揮發(fā)性風味物質(zhì)[20-21]。當紅曲酒添加量為3 mL/100 mL時，兔湯感官評分最高，且湯中蛋白濃度與4 mL/100 mL紅曲酒添加量時差異不顯著（P＞0.05）。故綜合考慮選定紅曲酒添加量為3 mL/100 mL。

圖4 不同紅曲酒添加量對兔湯感官評分和蛋白濃度的影響Fig.4 Effect of adding amount of Monascus wine on sensory score and protein concentration of rabbit soup

2.2 響應(yīng)面試驗?zāi)：u判感官指標的結(jié)果

由模糊綜合評定小組的10位成員根據(jù)感官評價等級表，對響應(yīng)面試驗的17組不同樣品進行評價。匯總評價結(jié)果見表4。

表4 Box-Behnken響應(yīng)面試驗感官評價表Table 4 Sensory evaluation of Box-Behnken response surface test

2.2.1 建立模糊數(shù)學矩陣 以響應(yīng)面試驗中評價對象x1為例，得到R1，其余評價對象參照x1，得到模糊數(shù)學矩陣R1。

2.2.2 綜合評判集 響應(yīng)面試驗中各評價對象的綜合評判集結(jié)果見表5。

表5 Box-Behnken響應(yīng)面試驗感官綜合評判集Table 5 Sensory comprehensive evaluation set of Box-Behnken response surface test

2.2.3 綜合評判結(jié)果 響應(yīng)面試驗各評價對象感官綜合評分結(jié)果見表6。

表6 各評價對象感官綜合評分結(jié)果Table 6 Sensory comprehensive score results of each evaluation object

2.3 響應(yīng)面試驗優(yōu)化與結(jié)果分析

2.3.1 模型建立 為得到兔湯最佳感官狀態(tài)時的工藝條件，根據(jù)Box-Behnken設(shè)計原理，以液料比（A）、壓強（B）、時間（C）三個因素為自變量，感官評分和可溶性蛋白濃度為響應(yīng)值進行回歸分析。試驗設(shè)計及結(jié)果如表7所示。

表7 響應(yīng)面優(yōu)化試驗及結(jié)果Table 7 Response surface optimization test and results

2.3.2 響應(yīng)面分析結(jié)果及顯著性檢驗 利用 Design Expert 10.0.7軟件對試驗數(shù)據(jù)進行不斷分析得到響應(yīng)面回歸模擬方程:

對上述回歸方程的有效性進行檢驗（見表8和表9）。由表可知，y1和y2模型極顯著（P＜0.01)，失擬項不顯著（P＞0.05)，說明該方程干擾因素小，自變量與因變量擬合效果好；回歸系數(shù)R2分別為0.9894和0.9550，信噪比均大于4，表明該回歸方程的可信度很高、重現(xiàn)性好，較可靠[22]。綜上，以兔湯感官評分和蛋白濃度為響應(yīng)值建立模型是合理的，且就影響程度而言，液料比＞時間＞壓強。y1模型中A、B、C兩兩因素交互均極顯著（P＜0.01），y2模型中BC交互不顯著（P＞0.05），而AC交互作用極顯著（P＜0.01）。當液料比2:1 mL/g，燉煮壓強49.65 kPa，燉煮時間30.77 min時，感官評分和可溶性蛋白濃度有較大值，分別為85.17和32.38 mg/mL。

表8y 1回歸方程方差分析結(jié)果Table 8 Variance analysis of y1 regression equation

表9y 2回歸方程方差分析結(jié)果Table 9 Variance analysis of y2 regression equation

2.4 Matlab四維及三維分析

經(jīng)過Matlab分析，得到液料比（mL/g）（A），燉煮壓強（kPa）（B）和燉煮時間（C）對兔湯感官評分（y1）（圖5a）和蛋白濃度（y2）（圖5b）影響的四維效果圖。當y1取得理論最大值（86.81）時，通過矩陣計算得到A值2.24:1 mL/g，B值49.80 kPa，C值34.90 min；同理，當y2取得理論最大值（37.94 mg/mL）時，A值2:1 mL/g，B值40 kPa，C值30 min。

圖5 基于y1和y2優(yōu)化的四維交互曲面Fig.5 The 4-D interactive surface based on the optimizing of y1 and y2

為了更好地描述分析數(shù)據(jù)間的交互影響，分別繪制當液料比（A）低（2:1 mL/g），中（2.5:1 mL/g），高（3:1 mL/g）時，燉煮壓強（B）與燉煮時間（C）對感官評分（y1），蛋白濃度（y2）交互影響的三維旋轉(zhuǎn)曲面與等高線投影圖（圖6a～6i）。

圖6 各因素交互作用對y1及y2影響的等高線圖和響應(yīng)面圖Fig.6 Contour plots and response surface plots of the effects of the interaction of various factors on the y1 and y2

當液料比（A）取下限值（2:1 mL/g）時，固定燉煮壓強，隨著燉煮時間的延長，y1先升高后降低（實線），而y2有明顯下降的趨勢（虛線）；固定燉煮時間，隨著燉煮壓強的增高，y1同樣呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，y2有先下降后升高的趨勢。此時，y1取值范圍為75.37～86.47分，y2取值范圍為22.25～37.94 mL/g。當燉煮壓強越趨近50 kPa附近，燉煮時間越接近30 min，y1和y2可同時取得較大值，但無法取得最大值（圖6a～6c）。

當液料比（A）取中間值（2.5:1 mL/g）時，y1和y2的變化趨勢與A=2:1 mL/g時較為類似。固定B值，隨著C值增大，y1先增大后減小，y2逐漸減小，燉煮時間越趨近35 min附近，y1越能取得最大值；固定C值，隨著B值的增大，y1先增大后減小，y2變化不顯著。此時，y1取值范圍為75.89～86.50分，y2取值范圍為16.29～26.04 mg/mL，類似地，當燉煮壓強越趨近50 kPa附近，燉煮時間越接近30 min，y1和y2可同時取得較大值，但無法取得最大值（圖6d～6f）。

當液料比（A）取上限值（3:1 mL/g）時，y1和y2的變化趨勢與A=2:1 mL/g和2.5:1 mL/g時有較大差異。固定B值，隨著C值的增大，y1先升高后降低，y2先下降后升高；固定C值，隨著B值的增大，y1先升高后下降，y2逐漸升高。此時，y1取值范圍為70.22～83.93分，y2取值范圍為13.35～26.21 mL/g。當燉煮壓強越接近52 kPa，燉煮時間越接近30 min時，y1和y2可取得較大值，但同樣無法同時取得最大值（圖6g～6i）。

綜上所述，當液料比取上限值（2.5:1 mL/g）時，y1可以取得較高理論值（86.50分），當液料比取下限值（2:1 mL/g）時，y2可以取得理論較大值（37.94 mL/g）；當液料比取較低值（2:1 mL/g），燉煮壓強越趨近50 kPa（49～51 kPa），燉煮時間越趨近30 min，y1和y2的值越趨近最大值。經(jīng)計算，當A取2:1 mL/g，B取49.65 kPa，C取30.77 min，y1和y2同時取得較大值，分別為85.17分和32.38 mg/mL。按上述參數(shù)進行驗證實驗，得到y(tǒng)1和y2的實際值分別為85.20±3.50和31.18±1.58 mg/mL，與理論值差異不顯著（P＞0.05）。

3 結(jié)論

以福建黃兔為原料，采用模糊數(shù)學法、Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計結(jié)合Matlab分析法優(yōu)化閩南紅曲酒兔湯高壓燉煮工藝。兼顧兔湯感官評分和蛋白濃度，得到最優(yōu)提取工藝參數(shù)取值（范圍）為：液料比2:1 mL/g（下限值A(chǔ)=2:1 mL/g），燉煮壓強49.65 kPa（49～51 mL/g），燉煮時間30.77 min（越趨近30 min），紅曲酒添加量3 mL/100 mL時，兔湯感官評分和蛋白濃度理論值分別為85.17和32.38 mg/mL，與實際值（85.20±3.50和31.18±1.58 mg/mL）差異不顯著（P＞0.05），模型顯著可靠。采用模糊數(shù)學法、Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計結(jié)合Matlab分析法，不僅得到了閩南紅曲酒兔湯最佳高壓燉煮工藝參數(shù)，也能夠給出最優(yōu)的工藝參數(shù)取值范圍，為閩南特色兔湯的研發(fā)創(chuàng)新與工業(yè)化生產(chǎn)推廣提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。