响应面法优化羊肚菌牦牛肉酱配方研究

Optimization of Formula for Plateau Morel Mushroom Yak Meat Paste and Analysis of Its Edible Quality

摘要

本研究旨在探究羊肚菌牦牛肉酱的最佳工艺配方，考察植物油添加量、羊肚菌添加量、牦牛肉添加量、豆瓣添加量对羊肚菌牦牛肉酱感官评分的影响。通过单因素试验结合响应面方差分析优化其最佳工艺配方。结果表明，各因素对羊肚菌牦牛肉酱的影响顺序为牦牛肉添加量 > 羊肚菌添加量 > 植物油添加量 > 豆瓣添加量，最佳工艺参数为植物油添加量34.8%、羊肚菌添加量6.9%、牦牛肉添加量6.7%，豆瓣添加量1.7%。此时羊肚菌牦牛肉酱品质最佳，实际感官评分为98.15。成品羊肚菌牦牛肉酱具有良好的食用品质，羊肚菌牦牛肉酱酱体细腻，羊肚菌和牦牛肉的口感相互衬托，层次丰富，色泽鲜亮，无杂质，味道鲜美，咸甜适中。

Abstract

The purpose of this study is to explore the optimal process formula for morel mushroom yak meat sauce, to investigate the effects of vegetable oil addition, morel mushroom addition, yak meat addition, and Douban addition on the sensory evaluation of morel mushroom yak meat sauce, and to optimize the optimal process formula through single factor experiments combined with response surface analysis of variance. The research results indicate that the order of the influence of various factors on morel mushroom yak meat sauce was as follows: yak meat addition amount > morel mushroom addition amount > vegetable oil addition amount > Douban addition amount. The optimal process parameters were vegetable oil addition amount of 34.8%, morel mushroom addition amount of 6.9%, yak meat addition amount of 6.7%, and broad-bean sauce addition amount of 1.7%. At this time, the quality of morel mushroom yak meat sauce was the best, with an actual sensory score of 98.15. The finished morel and yak meat sauce had good edible quality. The body of the morel and yak meat sauce was delicate, and the taste of the morel and yak meat complemented each other. The layers were rich, the color was bright, there were no impurities, the taste was delicious, and the saltiness and sweetness were moderate.

Graphical abstract

关键词

羊肚菌 / 牦牛肉 / 响应面优化 / 食用品质

Key words

Morchella mushrooms / Yak meat / Response surface optimization / Edible quality

牦牛是一种可适应青藏高原特殊环境，能充分利用高寒草地牧草资源的高原特种家畜^[1]，是我国高原地区居民的肉食，皮毛，燃料的重要来源。现如今已成为推动中国西部高原地区畜牧业发展、农村生活水平提高和家庭增收的重要动力^[2]。青海是世界牦牛主产区，牦牛产业是青海最具特色、最具潜力、最有发展前景的农牧产业之一^[3]。由于牦牛长期生活在无污染，生态良好的高寒草地，导致它拥有着与普通牛肉不同的口感及风味，其食用品质优势明显，系水力比普通黄牛肉高6.10%、失水率低3.63%、熟肉率高10.06%^[4]，富含蛋白质、氨基酸以及硒、铁、锌、钙等微量元素^[5]。现有的牦牛肉产品，品质参差不齐，附加值不高，精深加工产品单一，浪费了珍贵的物种资源^[6]，这一定程度上阻碍了牦牛产业的推广与发展。因此，亟待解决牦牛肉及其副产物的精深加工工艺研究及高值化产品开发，推动牦牛肉产业高质量发展。

羊肚菌是世界上最珍贵的食用菌之一，由于其独特的烹饪风味和稀有性^[7]，有“菌中之王”的称号^[8]。羊肚菌属于低温型真菌^[9]，对温度要求苛刻，因此青藏高原具有发展羊肚菌产业的天然优势^[10]。研究证明，相同品种高原栽培羊肚菌的评分明显均优于平原栽培羊肚菌^[11]。羊肚菌不仅属于高蛋白、高膳食纤维食材^[12]，而且羊肚菌的铁^[13]，锌，锰含量高^[14]，富含氨基酸^[15]。羊肚菌干货商品，在质量分级上首重菌体大小、饱满度、均匀度、色泽和气味^[16]，其中品相较差的羊肚菌的营养价值与经济价值不匹配，市场接受度较低，深加工技术欠缺^[17]。因此，亟需弥补高原羊肚菌精深加工技术空缺，提高其综合利用率与产品附加值，增加当地羊肚菌种植企业与农户的经济收入。

在当今社会，很多消费者没有足够的时间保证三餐饮食的摄入均衡^[18]，肉酱类产品也成为了年轻人餐桌上的新宠，尤其是年轻人对酱的营养性和多样性也提出了新的要求^[19]。

本研究以品相较差的干制高原羊肚菌、牦牛牛肩肉为主要原料，以单因素试验为基础，进行响应面优化设计试验，通过感官评价确定羊肚菌牦牛肉酱的最佳配方，并对其进行食用品质分析。以期开发出一款营养价值丰富的复合调味酱，提高高原羊肚菌资源的综合利用率以及牦牛肉精深加工工艺，为高原特色食品开发提供有力技术支撑和参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牦牛肉（牦牛牛肩肉）：青海牧仁食品有限公司；高原羊肚菌：青海雪芝隆生物科技有限公司；植物油、刺芹侧耳 - 杏鲍菇、白黄侧耳 - 姬菇、食用盐、辣椒豆瓣（蚕豆、辣椒、小麦粉、水、食用盐）、辣椒、豆豉、味精、大蒜、花椒、香辛料、白砂糖、生姜：以上均为市售合格产品。

1.2 仪器与设备

电子分析天平，BT12D，赛多利斯科学仪器有限公司；标准型超纯水机，WP-UPT-20，四川沃特尔水处理设备有限公司；绞肉机，QSJ-C03A1，小熊电器股份有限公司；电磁炉，C22-RX22H，美的集团有限公司；杀菌釜，LJY-06，诸城市富祥机械装备有限公司；4工位半自动真空旋盖机，GT4A，广州余特包装机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

原料预处理→绞碎切丁→炒制→熬煮→灌装→真空旋盖→杀菌→冷却→成品

1.3.2 操作要点

原料预处理：选用新鲜牦检验检疫合格的牦牛肩胛部位肉作为加工原料肉，用流动清水清洗去其表面的血水，沥干后去除表面脂肪及筋膜备用。

绞碎切丁：使用绞肉机将预处理后的牦牛肉绞碎成0.5 cm³左右正方的颗粒备用，将刺芹侧耳-杏鲍菇、白黄侧耳-姬菇、高原羊肚菌切制成0.5 cm³左右正方的颗粒备用。

炒制：待锅热后倒入植物油并加热至150 ℃左右，放入生姜、花椒、香辛料，翻炒出香味且表面变为黄色后将料渣捞出废弃，后放入牦牛肉、杏鲍菇、姬菇、高原羊肚菌、食用盐、辣椒豆瓣翻炒出香气；

熬煮：搅拌均匀并转小火，加入适量纯净水熬煮20 min；

灌装：熬煮完成后，趁热装入200 g的玻璃瓶中进行封装；

真空旋盖：使用真空旋盖机按照预设的旋盖压力及真空度进行封装；

杀菌：将产品放入杀菌釜中进行灭菌处理；

冷却：将杀菌后的高原羊肚菌牦牛肉酱取出做自然冷却处理，得到成品高原羊肚菌牦牛肉酱。

1.3.3 单因素试验

按照1.3.1工艺流程，以感官评分为指标，分别探究植物油添加量、高原羊肚菌添加量、牦牛肉添加量及豆瓣添加量对高原羊肚菌牦牛肉酱品质的影响。

（1）固定高原羊肚菌添加量为5%，牦牛肉添加量为5%，豆瓣添加量为3%的条件下，探究不同植物油添加量（25%、30%、35%、40%、45%）对高原羊肚菌牦牛肉酱品质的影响。

（2）固定植物油添加量为35%，牦牛肉添加量为5%，豆瓣添加量为3%的条件下，探究不同高原羊肚菌添加量（1%、3%、5%、7%、9%）对高原羊肚菌牦牛肉酱品质的影响。

（3）固定植物油添加量为35%，高原羊肚菌添加量为5%，豆瓣添加量为3%的条件下，探究不同牦牛肉添加量（1%、3%、5%、7%、9%）对高原羊肚菌牦牛肉酱品质的影响。

（4）固定植物油添加量为35 %，高原羊肚菌添加量为5%，牦牛肉添加量为5%的条件下，探究不同豆瓣添加量（1%、2%、3%、4%、5%）对高原羊肚菌牦牛肉酱品质的影响。

1.3.4 响应面试验设计

在单因素试验基础上，以感官评分为响应值，利用Design-Expert 8.0.6软件进行响应面优化试验，响应面试验因素与水平设计见表1^[20,21]。

1.3.5 感官评价

由我单位专业感官评价团队10人，对高原羊肚菌牦牛肉酱的外观、香气、口感、味道4个方面进行评价，统计感官评价评分，计算得到平均数，感官评价标准见表2所示^[22]。

1.4 数据处理

采用 Design-Expert 8.0.6和Origin8.软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 不同植物油添加量对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评价的影响

从图1可以看出，随着植物油添加量的增加，高原羊肚菌牦牛肉酱的感官评价数据呈现出先上升后下降的趋势。当植物油添加量为35%时，产品的感官评价平均分值达到最顶点，为92.8分，表明该添加量下产品的口感、风味和整体接受度最佳。相比之下，其他添加量下的感官评价平均分值均较低。可能是因为酱体油量过多，不仅影响颜色，也会影响口感，产生油腻感、同时也会增加经济成本。但如果油量过少，酱体口感有些许粗糙^[23]。适量的植物油添加能够提升酱料的口感，使得酱料更加顺滑细腻，不会过于干涩或油腻。植物油还能够充分融合并凸显出高原羊肚菌和牦牛肉的鲜美，同时带来一种独特的油脂香气，使得酱料的风味更加丰富。综上所述，确定35 %为植物油的最佳添加量。

2.1.2 不同高原羊肚菌添加量对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评价的影响

从图2可以看出，随着高原羊肚菌添加量的增加，高原羊肚菌牦牛肉酱的感官评价平均分值呈现出上升趋势。当高原羊肚菌添加量为7%时，产品的感官评价平均分值达到最高，为90.8分，表明适量增加羊肚菌的添加量能显著提升产品的口感、风味和整体接受度。当高原羊肚菌添加量继续增加至9%时，感官评价平均分值略有下降，这可能是由于过多的高原羊肚菌使得产品的口感变得过于浓郁，影响了整体的感官体验^[21]。综上所述，确定7%为高原羊肚菌的最佳添加量。

2.1.3 不同牦牛肉添加量对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评价的影响

从图3可知，随着牦牛肉添加量的增加，高原羊肚菌牦牛肉酱的感官评价平均分值呈现出先上升后下降的趋势。当牦牛肉添加量为7%时，产品的感官评价平均分值达到最高，为92分，表明适量增加牦牛肉的添加量能够显著提升产品的口感、风味和整体接受度。而在牦牛肉添加量较少（1%和3%）时，产品的感官评价相对较低，可能是因为牦牛肉的风味未能充分展现。当牦牛肉添加量进一步增加至9%时，感官评价平均分值又有所下降，可能是由于过多的牦牛肉使得产品的口感变得过于浓厚，影响了整体的感官体验。综上所述，确定7%为牦牛肉的最佳添加量。

2.1.4 不同豆瓣油添加量对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评价的影响

从图4可以看出，随着豆瓣添加量的增加，高原羊肚菌牦牛肉酱的感官评价平均分值呈现出先上升后下降的趋势。当豆瓣添加量为2%时，产品的感官评价平均分值达到最高，为90分，表明适量添加豆瓣能够提升产品的口感、风味和整体接受度。这可能是因为豆瓣的添加为产品带来了独特的风味和口感。随着豆瓣添加量的进一步增加，感官评价平均分值逐渐下降，这可能是由于过多的豆瓣使得产品的口感变得过于浓郁，掩盖了其他原料的风味，影响了整体的感官体验^[21]。综上所述，确定2%为豆瓣的最佳添加量。

2.2 响应面试验结果

2.2.1 响应面试验设计与结果

为深入研究变量之间交互作用的影响关系，使用响应面分析法优化工艺配方。基于Box-Behnken采样原理，选择A.植物油添加量、B.高原羊肚菌添加量、C.牦牛肉添加量、D.豆瓣添加量进行四因素三水平的响应面分析试验。

根据 Design-Expert 8.0.6软件进行回归分析，将表中所有的数据结果进行多元回归分析，建立二阶回归模型，得到四个因素对感官评分回归方程为：Y=+96.88-0.67A-1.00B-1.63C-0.61D+1.12AB-0.075AC-0.23AD+1.30BC-0.075BD+0.77CD-4.78A²-18.29B²-9.32C²+1.34D²。

2.2.2 响应面回归模型方差分析

通过 Design-Expert 8.0.6软件进行方差分析，结果见表4。

由表4可知，整体模型极为显著（P < 0.0 001）。失拟项P = 0.1 908 > 0.05表明失拟不显著，说明该模型误差小。确定系数 R² = 0.9 960，R² Adj = 0.9 920，模型拟合度较高，可以用该方程代替高原羊肚菌牦牛肉酱工艺真实试验进行预测分析。该模型的一次项A、B、C和二次项A²、B²、C²、D²对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评分的影响均为极显著（P < 0.01），一次项D和交互项AB、BC对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评分的影响均为显著（P < 0.05），其余均不显著（P > 0.05）。根据F值的大小，4个因素对高原羊肚菌牦牛肉酱感官评分的影响顺序为：C > B > A > D，即牦牛肉添加量 > 高原羊肚菌添加量 > 植物油添加量 > 豆瓣添加量。

在响应面实验中，我们针对高原羊肚菌牦牛肉酱的制作，深入研究了植物油添加量（A）、高原羊肚菌添加量（B）、牦牛肉添加量（C）和豆瓣添加量（D）4个关键因素对产品感官评分的影响。

从表4、图5可以看出，交互项AB，即植物油添加量与高原羊肚菌添加量之间的相互作用，对产品的感官评分产生了显著影响（P值 = 0.0 226）。在响应面3D图中，我们可以清晰地观察到这一交互效应。随着植物油添加量的增加，高原羊肚菌的添加量对感官评分的影响呈现出一种非线性的变化趋势。适度的植物油和高原羊肚菌配比能够显著提升产品的口感和风味，但过高或过低的添加量都可能导致评分下降。这种交互作用的存在提醒我们，在制作过程中需要精细控制这两种原料的添加比例，以达到最佳的感官效果。

同样，交互项BC，即高原羊肚菌添加量与牦牛肉添加量之间的相互作用，也对感官评分产生了显著影响（P值 = 0.0104）。在响应面3D图中，这一交互效应表现为一种复杂的曲面关系。当高原羊肚菌和牦牛肉的添加量在某一特定范围内时，产品的感官评分达到最高。表明这两种原料的配比对于产品的整体口感和风味至关重要。通过优化这一配比，可以进一步提升产品的品质和竞争力。

相比之下，交互项AC、AD和BD的P值均大于0.6，表明它们对感官评分的影响并不显著。而交互项CD的P值为0.09，虽然接近显著性水平，但在本次实验中并未表现出明显的交互效应。

综上所述，植物油、高原羊肚菌和牦牛肉的添加量在高原羊肚菌牦牛肉酱的制作过程中存在显著的交互作用。这些交互作用不仅影响了产品的感官评分，也为我们提供了优化制作工艺的关键线索。通过深入研究和精细控制这些交互项，可以不断提升产品的口感和风味，满足消费者的需求。

2.2.3 响应面最优解验证试验

根据响应面模型进行高原羊肚菌牦牛肉酱的工艺分析预测，得到最佳工艺参数：植物油添加量34.84%、高原羊肚菌添加量6.91%、牦牛肉添加量6.76%、豆瓣添加量1.18%，此时的理论响应值最大98.43分。采用上述最优条件进行验证试验，同时考虑实际情况，将工艺条件修正为植物油添加量34.8%、高原羊肚菌添加量6.9%、牦牛肉添加量6.7%，豆瓣添加量1.1%，3次重复试验实际测得感官评分为98.15分，相对误差为1.05%。因此采用响应面优化高原羊肚菌牦牛肉的回归方程拟合良好，获得的优化工艺参数准确可靠。

3 结论

通过单因素试验结果结合响应面法优化设计，得到高原羊肚菌牦牛肉酱的最佳工艺配方参数为植物油添加量34.8%、羊肚菌添加量6.9%、牦牛肉添加量6.7%、豆瓣添加量1.1%，此最佳工艺配方下制作的高原羊肚菌牦牛肉酱的感官评分为98.15分，相对误差为1.05%。本试验条件下建立的二次回归模型准确，拟合性较好。在此工艺配方参数下制备的高原羊肚菌牦牛肉酱具有良好的食用品质，高原羊肚菌牦牛肉酱酱体细腻，口感醇厚，羊肚菌和牦牛肉的口感相互衬托，口感层次丰富，色泽鲜亮，无杂质，整体呈现味道鲜美，咸甜适中。高原羊肚菌牦牛肉酱主要面向健康营养与风味独特的饮食需求消费者，在丰富牦牛肉酱产品多样性的同时，促进高原羊肚菌资源有效利用。

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