响应曲面法优化棕榈硬脂与牛油复合火锅底料工艺参数

张丽珠，黄 湛，唐 洁，卢 靖，车振明*，肖文艳，黄清吉

(1.西华大学食品与生物工程学院，四川 成都 610039；2.大马棕榈油技术研究(上海)有限公司，上海 201108)

·生物工程·

响应曲面法优化棕榈硬脂与牛油复合火锅底料工艺参数

张丽珠1，黄 湛1，唐 洁1，卢 靖1，车振明1*，肖文艳2，黄清吉2

(1.西华大学食品与生物工程学院，四川 成都 610039；2.大马棕榈油技术研究(上海)有限公司，上海 201108)

采用响应曲面分析法对棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的工艺参数进行优化。在单因素试验的基础上，以复合火锅底料的组织形态、浑汤度、色泽、香气、滋味5个因素计算的感官综合评分为响应值，进行了用油量、棕榈硬脂与牛油的油配比、熬制时间3个因素的显著性和交互作用分析，优化得到其最佳工艺参数条件为：用油量为51 %(质量比)、熬制时间26 min，油配比为1∶2 (体积比)(棕榈硬脂与牛油)。在此条件下棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的组织形态88.95分、色泽89.25分、香味90.84分、浑汤度88.81分、滋味88.52分，感官综合评分为89.35分。

响应曲面法；棕榈硬脂；牛油；火锅底料

火锅是川渝地区的一种传统的饮食方式，随着火锅文化的发展，火锅受到越来越多消费者的青睐。火锅底料作为火锅烹饪过程中风味物质形成的基础，对火锅品质的好坏有重大的影响。川渝地区的火锅底料由动物油(以牛油为主)或者植物油(以菜籽油为主)、食盐、郫县豆瓣、辣椒、花椒、香辛料等为原料经炒制或者熬制而成。牛油火锅底料因具有良好的外观形态及优良的口感受到广大消费者喜爱，但其饱和脂肪酸含量过高，过多食用对人体健康不利；因此目前市场上已使用植物油代替或者部分代替牛油或者其他动物油脂制作火锅底料，其中主要以菜籽油为主，还包括少量大豆油、玉米油、橄榄油等。可是，这些植物油相比于牛油沸点低，因此漂烫的菜品风味难以与牛油漂烫菜品媲美。那么，是否能够寻找到一种既健康又沸点高的植物油来部分替代牛油呢？棕榈硬脂作为植物油的一种，不仅具有较高的沸点[1]，而且有良好的抗氧化性、较高含量的维生素A和维生素E[2]并且无反式脂肪酸；同时，在常温下具有与牛油类似的组织形态(熔点为44 ℃)，且价格便宜，在食品工业中已被广泛应用，例如人造奶油、煎炸食品、婴儿食品等[3]：因此，棕榈硬脂成为了火锅底料中部分替代牛油的首选植物油。但目前针对食用级棕榈硬脂在火锅底料中的应用还鲜有报道。基于此，本文探讨棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的工艺条件，旨在拓宽火锅底料的用油类型，开发火锅底料新产品。

1 材料与方法

1.1 材料

食用级棕榈硬脂由大马棕榈油技术研发(上海)有限公司/ MPOB 提供；牛油、香辛料、郫县豆瓣、干辣椒、食用盐、姜、葱、蒜、料酒、冰糖等均购于超市。

1.2 仪器与设备

C21-RK2106电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司；电脑控制真空包装机，诸城市舜康包装机械有限公司；LDZX-75KB立式压力蒸汽灭菌锅。

1.3 方法

1.3.1 棕榈硬脂和牛油复合火锅底料主要原料配比

干辣椒10 %(质量比，下同)，郫县豆瓣24 %，老姜末3 %，蒜末3 %，葱末3 %，花椒粉1.5 %，食盐3 %以及1 %复合香辛料(由八角、桂皮、茴香、三奈、香草等组成)[4-7]，棕榈硬脂和牛油的配比及用油量通过试验确定。

1.3.2 火锅底料生产工艺流程

原辅料预处理→混合油煎熬→冷却至80 ℃左右→加入干辣椒、郫县豆瓣→加入老姜末、蒜末、葱末→加入复合香辛料→加入冰糖→加入料酒→冷却→灭菌→装袋成型→封口→成品[8-12]。

1.3.3 操作要点

原辅料预处理：应选择干燥、无霉变、未变质的干辣椒、复合香辛料，并粉碎成所需粉末。

熬制过程：加入干辣椒和郫县豆瓣后应加热至豆瓣水气干，辣椒微微发白时加入老姜末、蒜末、葱末；待姜、蒜、葱熬制到香气四溢时，再加入冰糖；加入料酒后熬制到水分完全蒸发后即可出锅。

1.3.4 试验设计

预试验表明，影响棕榈硬脂与牛油火锅底料感官综合评分的因素有：用油量、棕榈硬脂与牛油的配比和熬制时间。以复合火锅底料感官综合评分为响应值，采用Box-Behnken三因素三水平的响应曲面分析方法对其关键工艺参数进行优化，响应曲面设计的因素水平表见表1。

1.3.5 感官综合评分标准[8]

试验过程中选择经专业培训的评议人员10 人，在专门的实验环境中分别对每种样品的组织形态(S1)、浑汤度(S2)、色泽(S3)、香气(S4)、滋味(S5)进行评分。再根据各因素占据的不同权重由专人对结果进行计算、汇总，取其平均值。棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的感官综合评分标准见表2。感官综合评分

Y=aS1+bS2+cS3+dS4+eS5

其中不同因素所占据的权重分别为a=0.15，b=0.15，c=0.20，d=0.25，e=0.25。

2 结果与分析

2.1 棕榈硬脂与牛油复合火锅底料熬制工艺条件优化

棕榈硬脂与牛油复合火锅底料优化试验设计及结果如表3所示。

2.2 棕榈硬脂与牛油熬制工艺参数模型的建立与显著性检验

运用Minitab软件对复合火锅底料的感官综合评分进行结果分析，其回归系数及显著性检验如表4所示。由表4可知，以复合火锅底料的感官综合评分为响应值可以得出，感官综合评分Y对用油量A、熬制时间B和油配比C的二次多项回归方程为

Y=88.833+3.713A+1.262B+1.322C+0.560AB-1.300AC-

2.444BC-8.499A2-3.503B2-1.749C2。

在回归方程中：A、B、C变量的正系数表明该变量的正向变化能引起响应值的增加；负的二次项系数表明方程的抛物线开口向下，具有极大值点，能够进行最优分析。由表4知，并结合T值和P值大小，3个因素对火锅底料的感官综合评分的影响因素从大到小为用油量>油配比>熬制时间。

回归模型的方差分析如表5所示。从方差分析结果可知，试验所选用模型P值为0.001，显著(P<0.05)；决定系数R2=0.980 0，调整决定系数为0.944 0，R2越接近1，说明此模型越能预测其响应值；表4中t检验表明方程式中A、B、C、BC、A2、B2均在P<0.05水平显著。即可说明用油量、熬制时间、油配比、用油量和油配比、熬制时间和油配比对火锅底料的感官交互作用明显。

2.3 棕榈硬脂与牛油复合火锅底料熬制工艺的响应曲面分析

响应曲面法的图形是由响应值Y对应自变量A、B、C的一个三维空间的响应曲面图及在二维平面上的等高线图构成，响应曲面图能够反应出各因子对响应值影响的大小，从等高线图中可以看出最优条件下各因子的取值[13];从试验所得响应曲面分析图上可以看出不同因子在反应过程中的交互作用从而确定合适的工艺条件[14]。在相应曲面分析图中，如果响应面坡度相对平缓，表明其处理条件的变异对响应值的影响不大；相反，如果坡度非常陡峭，表明处理条件改变对响应值的影响较大[15]。图1—3是根据回归方程作出的不同因子的响应曲面分析图。

由图1可知，随着熬制时间的增长，曲线先快速增长后有略微下降，并结合t检验，熬制时间对复合火锅底料感官综合评分影响显著。当熬制时间一定时，随着油配比的改变，感官综合评分呈现先上升后下降的趋势，但幅度较小。熬制时间和油配比的等高线图呈明显的椭圆形。

由图2可知，适当的用油量能提高棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的感官综合评分，在响应曲面图中表现为：曲线先快速上升后下降，表明用油量对复合火锅底料的感官综合评分影响显著，与t检验相符；当用油量一定时，油配比的改变对火锅底料的感官综合评分改变不明显。

用油量和熬制时间的响应曲面图均呈现先上升后下降的趋势，并结合显著性检验可知用油量和熬制时间均对复合火锅底料感官综合评分影响显著；用油量和熬制时间对火锅底料感官综合评分的等高线图呈现明显的椭圆形，并结合显著性检验，表明二者交互作用显著。

根据棕榈硬脂与牛油复合火锅底料工艺参数优化结果用油量为51.06 %，熬制时间为25.66 min，油配比为2.4∶5(棕榈硬脂体积∶牛油体积)是复合火锅底料的最优条件，预测复合火锅底料的感官综合评分为89.43分。

2.4 验证试验

考虑实验实际操作，调整用油量为51 %、熬制时间26 min，油配比为1∶2(棕榈硬脂体积∶牛油体积)进行验证实验。结果表明：其中组织形态88.95分、色泽89.25分、香味90.84分、浑汤度88.81分、滋味88.52分，感官综合评分为89.35分。验证性实验结果表明：试验建立的模型其预测值与实测值吻合性好；试验采用响应曲面法所得的最优工艺参数准确，具有可靠的实用价值。

3 结论

以棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的组织形态、浑汤度、色泽、香气、滋味5个因素计算的感官综合评分为响应值，采用三因素三水平的响应曲面法对复合火锅底料熬制工艺参数进行优化，得出棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的熬制工艺优化条件为：51.06 %，熬制时间为25.66 min，油配比为2.4∶5(棕榈硬脂体积∶牛油体积)。考虑实际实验情况，调整用油量为51 %、熬制时间26 min，油配比为1∶2(棕榈硬脂体积∶牛油体积)进行验证实验，在此条件下棕榈硬脂与牛油复合火锅底料的组织形态88.95分、色泽89.25分、香味90.84分、浑汤度88.81分、滋味88.52分，感官综合评分为89.35分。

在优化条件下制作的棕榈硬脂与牛油复合火锅底料呈固态，形态规整，汤色红润，香味浓郁，具有良好的口感及传统川渝火锅特点，说明食用级棕榈硬脂能运用于火锅底料的生产。试验结果不仅拓宽了火锅底料的用油品种，更为新型火锅底料的研制及其工业化生产奠定了基础。

[1]李瑞, 夏秋瑜, 赵松林,等. 棕榈油的功能性质及应用[J]. 中国热带农业,2009(2):31-33.

[2]李艳, 王必尊, 刘立云,等. 棕榈油发展现状及前景[J]. 中国油脂, 2008 (33): 4-6.

[3]常桂芳. 棕榈油及其相关油脂在食品工业中的应用[J]. 冷饮与速冻食品工业,2002,9(8):20-22.

[4]董敏, 李杰, 秦廷君. 甘蔗汁火锅底料的研制[J]. 中国调味品, 2008,1 (1):51-53.

[5]王维亮. 清凉火锅底料的配制[J]. 农产品加工, 2008(12): 27-28.

[6]张先文. 红汤火锅底料炒制揭秘[J]. 四川烹饪, 2002(2):34.

[7]侯东军, 张健, 肖志. 袋装川味火锅底料的研制[J]. 中国调味品, 2003,2 (2):34-35.

[8]但晓容, 李栋钢, 卢晓黎. 牛油火锅底料关键工艺参数优化[J]. 食品科学, 2010,11 (22): 211-215.

[9]郭晓强, 陈朝晖, 王卫,等. 复合川菜调味料生产工艺的研制[J]. 成都大学学报:自然科学版,2008.3(1):11-15.

[10]田晓. 牛杂火锅的制作[J]. 四川烹饪,2004(1):34-35.

[11]国保. 红汤火锅底料炒制工艺[J]. 农产品加工, 2010，10 (10):10.

[12]邓志会, 何斌. 浅谈复合调味品的研制与开发[J]. 四川食品与发酵,2008，3(44):16-18.

[13]汪殿蓓, 张胜红, 李建华. 响应曲面法优化万寿菊叶黄素的提取工艺[J]. 北方园艺,2012(22):111-114.

[14]石太渊, 毛红燕, 马涛，等. 响应面法优化提取辽五味子黄酮的艺参数研究[J]. 中国酿造,2011,227(2): 96-99.

[15]陈莉, 屠康, 王涛，等. 采用响应曲面法对采后红富士苹果热处理条件的优化[J]. 农业工程学报,2006,22 (2):159-163.

(编校：叶超)

Optimization of Processing Parameters for Palm Stearin and Tallow Compound Hot Pot Soup Stock by Response Surface Methodology

ZHANG Li-zhu1, HUANG Zhan1, TANG Jie1, LU Jing1, CHE Zhen-ming1*, XIAO Wen-yan2, HUANG Qing-ji2

(1.SchoolofFoodandBioengineering,XihuaUniversity,Chengdu610039China;2.MalaysianPalmOilTechnologyResearchandDevelopment(Shanghai)Co.Ltd./MPOB,Shanghai201108China)

The processing parameters of palm stearin and butter compound hot pot seasoning are optimized by the response surface methodology (RSM). The sensory score, which was calculated according to the shape, color, aroma, turbid and taste five factors, were employed to evaluate the significant and interactions of the oil consumption, the ratio of palm stearin and butter, and the fry time based on the response value after their single factor experiments. The results indicate that the optimizational condition is that the sensory score is 89.35 including 88.95 for shape, 89.25 for color, 90.84 for aroma, 88.81 for turbid, and 88.52 for taste when 51 % (m/m) oil consumption, 26 min for fry time and 1∶2 (V/V) palm stearin and tallow.

response surface methodology; palm stearin; tallow; hot pot seasoning

2013-10-29

TS264

A

1673-159X(2015)05-0091-06

10.3969/j.issn.1673-159X.2015.05.017

*通信作者：车振明(1960—)，男，教授，主要研究方向为食品营养与安全。E-mail：chezhenming@163.com