多指標綜合評分法結合響應面試驗優(yōu)化冷吃牛肉配方研究

摘要：以冷吃牛肉調味配方為研究目標，在單因素試驗和響應面試驗的基礎上，以感官評分、質構、色差為評價指標，利用層次分析法確定各評價指標的權重系數并計算綜合評分，探究食鹽添加量、干辣椒絲與花椒比、白糖添加量、五香粉添加量對冷吃牛肉食用品質的影響。結果表明，冷吃牛肉的最佳工藝配方為食鹽2.0%、干辣椒絲與花椒比5∶1、白糖1.6%、五香粉1.5%、姜粉1.5%、味精1.5%、料酒3.0%、熟菜籽油25.0%、熟芝麻2.0%、香油1.0%，此時冷吃牛肉的綜合評分為0.831分，色澤紅亮、麻辣鮮香、口感酥軟。

關鍵詞：川菜；冷吃牛肉；Box-Behnken；響應面試驗；配方研究

中圖分類號：TS251.52文獻標志碼：A文章編號：1000-9973（2025）03-0159-09

Study on Optimization of Spicy Beef Formula Using Multi-Index Comprehensive

Scoring Method Combined with Response Surface Test

HUANG Kai-zheng¹， FENG Ming-hui¹， FENG Fei¹， OUYANG Can¹， TONG Guang-sen¹，

XIN Song-lin¹， YANG Shuang²， YI Yu-wen^3*

（1.College of Culinary and Food Science Engineering， Sichuan Tourism University， Chengdu 610100，

China; 2.School of Management， Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225，

China; 3.Key Laboratory of Culinary Science in Institutions of Higher Education of

Sichuan Province， Sichuan Tourism University， Chengdu 610100， China）

Abstract： With seasoning formula of spicy beef as the research objective， based on single factor test and response surface test， with sensory score， texture and color difference as the evaluation indexes， analytic hierarchy process （AHP） is used to determine the weight coefficients of various evaluation indexes and calculate the comprehensive score. The effects of salt addition amount， ratio of dried chili shreds to Zanthoxylum bungeanum， white sugar addition amount and five spice powder addition amount on the edible quality of spicy beef are explored. The results show that the optimal process formula of spicy beef is salt 2.0%， the ratio of dried chili shreds to Zanthoxylum bungeanum of 5∶1， white sugar 1.6%， five spice powder 1.5%， ginger powder 1.5%， monosodium glutamate 1.5%， cooking wine 3.0%， cooked rapeseed oil 25.0%， cooked sesame 2.0% and sesame oil 1.0%. At this time， the comprehensive score of spicy beef is 0.831 points. It has a bright red color， a spicy and fragrant taste， and a crispy and soft texture.

Key words： Sichuan cuisine; spicy beef; Box-Behnken; response surface test; formula research

收稿日期：2024-10-15

基金項目：四川省哲學社會科學重點研究基地川菜發(fā)展研究中心項目（CC24Z17）；四川省科技廳項目（2020YFN0022）；四川省高等學校工程研究中心項目（GCZX22-25）；四川旅游學院校極科研項目（2024SCTUBZK03）

作者簡介：黃開正（1990—），男，講師，碩士，研究方向：食品加工。

*通信作者：易宇文（1980—），男，研究員，碩士，研究方向：傳統(tǒng)調味品產業(yè)化。

麻辣冷吃牛肉是鹽都自貢常見的一道下酒菜，迄今已有很長的加工歷史，是川菜飲食文化的重要元素，具有麻辣鮮香、色澤紅亮、干香滋潤、口感酥軟的特點，適合正餐時佐酒下飯，也適合休閑時當零食食用^[1]。冷吃牛肉的傳統(tǒng)制作工藝因人而異，調制步驟復雜，受個人廚藝和其他因素的影響，不能保證麻辣鮮香風味的穩(wěn)定性和規(guī)范性^[2]。因此，本研究確定冷吃牛肉配方參數，為下一步將冷吃牛肉制作成預制菜提供了參考，對推動預制川菜產業(yè)發(fā)展、滿足麻辣嗜好者的需求具有重要意義。

目前對冷吃牛肉生產的研究比較少，僅見萬曉玉等^[3]分析了市面上不同廠家生產的冷吃牛肉特征風味之間的差異。盧昱潔等^[4]分析了食用菌的添加對冷吃牛肉的食用品質和風味物質的影響。顧雪敏等^[5]研制出色澤紅潤、光澤鮮亮、風味獨特的干辣椒炒牛肉。添加適量的調味料能增強菜品的適口性和接受度，賦予菜品良好的風味、色澤和香氣^[6-7]。黃瀟漪等^[8]研究發(fā)現姜黃、茴香、花椒水提取物可有效維持烘炒花生仁的色度與質構品質。此外，合理添加調味料能夠掩蓋肉腥味，賦予獨特風味^[9]。所以，食鹽、辣椒、花椒、辣椒油、味精、白糖等輔料與主料牛肉合理配比才能制作出色澤紅亮、麻辣鮮香的可口成品。

基于此，本研究在傳統(tǒng)冷吃牛肉制作配方工藝的基礎上改變部分調味料，采用響應面法優(yōu)化冷吃牛肉的配方，生產出麻辣鮮香、色澤紅亮、干香滋潤的產品，為冷吃牛肉的工業(yè)化生產提供了數據參考，提高了黃牛肉的食用價值和經濟價值。

1材料和方法

1.1材料與試劑

黃牛里脊肉、干辣椒絲、姜粉、食鹽、五香粉、味精、白糖、熟芝麻、香油、花椒、料酒、食用菜籽油等：購于成都市龍泉驛區(qū)永輝超市。

1.2儀器與設備

WT2218T01多功能電磁爐廣東九陽生活電器制造有限公司；JS-11B廚房定時器天津品煜悠佳商貿有限公司；TP377數字食品溫度計溫州米特爾智能科技有限公司；JR-20A全自動多功能切肉機廣東德瑪仕智能廚房設備有限公司；FA3204電子天平上海力辰儀器科技有限公司；CTA-10HD質構儀天津創(chuàng)興電子設備制造股份有限公司；CR-400全自動測色色差計日本柯尼卡美能達公司；101-0AB電熱恒溫鼓風干燥箱廣州谷瑞科技有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程

制作工藝流程見圖1。

1.3.2試驗操作及技術要點

1.3.2.1肉絲初加工

將牛肉切成8 cm×0.4 cm×0.4 cm的粗絲，用清水洗凈瀝干；于160 ℃油炸3 min后瀝干油。

1.3.2.2炒制

將稱量好的干辣椒絲、花椒、姜粉、食鹽、五香粉、味精、白糖、料酒、熟菜籽油、自來水、炸好的牛肉絲一起倒入鍋中小火120 ℃加熱，中途不斷翻炒，直到牛肉絲充分吸收調味汁、水分完全蒸發(fā)、油變得紅亮透明，立即關火。最后加入熟芝麻、香油翻拌均勻出鍋。

1.3.2.3冷卻包裝

將制作完成的冷吃牛肉從炒鍋中盛出，冷卻15 min后裝入真空包裝袋中密封包裝。

1.3.2.4滅菌貯藏

將包裝好的冷吃牛肉放入水浴鍋中殺菌處理后，放入冷藏冰箱中貯藏。

1.3.3單因素試驗

試驗的基礎配方為（本研究中百分比均代表配料質量占牛肉質量的百分比）姜粉1.5%、味精1.5%、料酒3.0%、熟菜籽油25.0%、自來水70.0％、熟芝麻2.0%、香油1.0%。按表1中試驗條件進行單因素試驗，分別考察食鹽添加量、干辣椒絲與花椒比、白糖添加量、五香粉添加量對冷吃牛肉食用品質的影響。

1.3.4Box-Behnken優(yōu)化設計

根據單因素試驗結果設計Box-Behnken 響應面試驗^[10]。以食鹽添加量（A）、干辣椒絲與花椒比（B）、白糖添加量（C）、五香粉添加量（D）4個因素為自變量，以綜合評分作為評價指標，運用Design-Expert 13軟件設計四因素三水平的冷吃牛肉配方響應面試驗，試驗因素水平見表2。

1.3.5感官評價

采用評分法對冷吃牛肉的外觀、質地、滋味、風味進行評價。感官評價標準見表3。

1.3.6質構測定

參考謝小雷^[11]的測定方法，選用穿刺模式，探頭型號為P/5型；測前速度、測中速度、測后速度分別為2.0，1.0，2.0 mm/s，壓縮比30%，循環(huán)次數2次，兩次下壓時間間隔5 s，負載5.0 g，數據采集速率200 pps。每組肉樣測定3組平行數據用于數據分析和處理。

1.3.7色澤測定

使用CR-400色差儀測定處理后肉樣的 L^*值、a^*值、b^*值，將色差儀測量鏡頭貼緊處理后的肉樣，每組肉樣測定3組平行數據用于數據分析和處理。

1.3.8數據統(tǒng)計與分析

使用Microsoft Excel 2010進行數據統(tǒng)計，采用SPSS 26.0軟件進行數據處理和顯著性分析，Plt;0.05表示有顯著性差異。處理后的試驗數據用Origin 8.5軟件繪圖。試驗中測定的數據采用Design-Expert 13軟件進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1單因素試驗結果

2.1.1食鹽添加量對冷吃牛肉品質的影響

食鹽添加量對冷吃牛肉感官評分的影響見表4。

由表4可知，滋味評分、風味評分和感官總評分隨著食鹽添加量的增加先升高后降低，當食鹽添加量為2.0%時，滋味評分、風味評分和感官總評分最高，分別為21.75，22.51，88.03分。當食鹽添加量大于2.0%時，感官總評分隨著食鹽添加量的增大而減小，質地和外觀評分受食鹽添加量的影響不顯著（Pgt;0.05）。添加適量的食鹽可改善冷吃牛肉的滋味和風味，但食鹽添加量過高會使冷吃牛肉過咸，品質也隨之降低。

食鹽添加量對冷吃牛肉硬度、咀嚼性和a^*值的影響見圖2。

由圖2可知，隨著食鹽添加量的增加，a^*值呈上升趨勢，先迅速增加后緩慢增加，與黃本婷等^[12]研究預調理烤肉加工工藝的試驗結果一致，當食鹽添加量為1.0%～3.0%時，隨著食鹽添加量的增加，烤肉的a^*值增大。硬度、咀嚼性隨著食鹽添加量的增加呈先升高后略有降低的趨勢，當食鹽添加量達到2.0%時，硬度、咀嚼性均達到最高。a^*值隨著食鹽添加量的增加而增加，可能是因為食鹽會促進牛肉中肌紅蛋白和血紅蛋白顯色^[13]。食鹽能影響肉中的蛋白質組分，隨著食鹽添加量的增加，蛋白質的溶出能力增加，蛋白質分解酶活性下降，蛋白質形成穩(wěn)定的三維網絡結構^[14]，從而使牛肉的硬度和咀嚼性增加。鄭海波等^[15]發(fā)現食鹽添加量增加會使雞肉腸的硬度、咀嚼性等質構特性顯著增加。此外，肉制品的嫩度與蛋白質含量相關，食鹽添加量增加使蛋白質基質密度增大，肌纖維變得更加平滑，從而改善了肉的質地^[16]。

2.1.2干辣椒絲與花椒比對冷吃牛肉品質的影響

當干辣椒絲與花椒的總添加量為20%時，干辣椒絲與花椒比對冷吃牛肉感官評分的影響見表5。

由表5可知，隨著干辣椒絲占比的增加，滋味評分、風味評分和感官總評分呈先上升后下降的趨勢（P＜0.05），當干辣椒絲與花椒比為5∶1時，冷吃牛肉的滋味評分、風味評分和感官總評分最高，分別為21.55，22.53，88.84分；外觀評分隨著干辣椒絲占比的增加而增大。辣椒中的辣椒素是提供辣度和熱度的主要成分，花椒中提供麻味的主要成分是酰胺類物質，為一系列不飽和脂肪酸酰胺^[17]。當冷吃牛肉的麻味、辣味超出感官評分人員的接受范圍，花椒、辣椒添加過量在一定程度上會降低感官評分人員對肉香味的敏感度^[18]。因此，當冷吃牛肉中的干辣椒絲與花椒比過高或過低時，會造成麻味和辣味重或輕，麻辣比例不協(xié)調，使人難以接受。

當干辣椒絲與花椒的總添加量為20％，干辣椒絲與花椒比對冷吃牛肉硬度、咀嚼性和a^*值的影響見圖3。

由圖3可知，隨著干辣椒絲占比的增加、花椒占比的減少，冷吃牛肉的a^*值呈增加趨勢（P＜0.05），與苑冰冰^[19]研究香辣醬牛肉配方工藝試驗中a^*值的變化趨勢一致。a^*值增加與辣椒中含有的類胡蘿卜素和辣椒紅素等色素有關，辣椒添加量的增加導致色素含量增加，使冷吃牛肉顏色發(fā)生變化。硬度、咀嚼性隨著干辣椒絲占比的增加呈先上升后下降的趨勢，當干辣椒絲與花椒比為5∶1時，硬度和咀嚼性均達到最高。質構的變化可能與辣椒、花椒中含有的成分有關。

2.1.3白糖添加量對冷吃牛肉品質的影響

白糖添加量對冷吃牛肉感官評分的影響見表6。

由表6可知，冷吃牛肉的感官總評分、風味評分、滋味評分隨著白糖添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，當白糖添加量為1.5％時，滋味評分、風味評分和感官總評分最高，分別為21.95，22.90，87.35分。外觀評分隨著白糖添加量的增加呈增加趨勢，質地評分隨著白糖添加量的增加變化不顯著（Pgt;0.05）。白糖在烹飪中主要作為甜味劑使用，具有調和滋味、提鮮、突出味感、提升菜肴口味的作用，受熱時會發(fā)生焦糖化反應變成紅棕色，賦予菜肴紅亮的色澤，增加食欲^[20]。但白糖添加過量會掩蓋其他調味料和肉原有的風味，在一定程度上降低了感官評分人員對麻辣風味的敏感度，使人難以接受。

白糖添加量對冷吃牛肉硬度、咀嚼性和a^*值的影響見圖4。

由圖4可知， a^*值隨著白糖添加量的增加呈上升趨勢，可能與在炒制過程中白糖發(fā)生的焦糖化反應及與肉之間發(fā)生的美拉德反應有關。硬度、咀嚼性隨著白糖添加量的增加呈先上升后下降的趨勢，白糖添加量為1.5％時，硬度、咀嚼性均達到最高，可能是由于炒制過程中白糖與肉中蛋白質的反應對質構特性產生了影響。

2.1.4五香粉添加量對冷吃牛肉品質的影響

五香粉添加量對冷吃牛肉感官評分的影響見表7。

由表7可知，冷吃牛肉的感官總評分、風味評分、滋味評分隨著五香粉添加量的增加總體呈先上升后下降的趨勢，當五香粉添加量為1.5％時，滋味評分、風味評分和感官總評分最高，分別為20.54，20.85，86.81分。外觀評分隨著五香粉添加量的增加呈上升趨勢，但變化不顯著（Pgt;0.05）。

五香粉添加量對冷吃牛肉硬度、咀嚼性和a^*值的影響見圖5。

由圖5可知，隨著五香粉添加量的增加，a^*值呈上升趨勢（P＜0.05）。當五香粉添加量超過1.7%時，冷吃牛肉的a^*值增加趨勢趨于平緩。陳洪生等^[21]研究丁香提取物對冷藏肉餅品質的影響，發(fā)現丁香的添加能延緩肉品a^*值的下降和b^*值的上升。李凱^[22]也發(fā)現桂皮能對肉產生保鮮的作用，保證肉質色澤鮮紅。隨著五香粉添加量的增加，冷吃牛肉的硬度、咀嚼性無明顯變化規(guī)律，五香粉添加量對冷吃牛肉的質構無顯著影響（P＞0.05）。李彬^[23]研究五香醬豬蹄配方工藝，發(fā)現添加不同種類的香料，隨著其添加量的增加，對豬蹄硬度、咀嚼性的影響也無規(guī)律。

2.2響應面優(yōu)化配方分析與結果

2.2.1響應面試驗設計

使用Design-Expert 13對表2中數據進行Box-Behnken試驗設計，將食鹽添加量（A）、干辣椒絲與花椒比（B）、白糖添加量（C）、五香粉添加量（D）作為因素，以感官評分、a^*值、硬度作為評價指標，通過SPSS軟件對試驗數據進行處理，得到各評價指標歸一化值后確定3個評價指標的權重，權重是指根據各指標的重要程度進行不同比例分配，并計算綜合評分（Z）^[24-25]，按照公式（1）計算各指標歸一化值（Ni），按照公式（2）計算綜合評分（Z），以綜合評分（Z）為響應值，對冷吃牛肉配方進一步優(yōu)化，試驗結果和指標歸一化值分別見表8和表9。

Ni=（ni－nmin）/（nmax－nmin）。（1）

Z=N1×0.6+N2×0.2+N3×0.2。（2）

式中：ni為實測值；nmin和nmax為某一指標在不同試驗組中的最小值和最大值；Ni為各指標歸一化值；N1為感官評分歸一化值；N2為a^*值歸一化值，N3為硬度歸一化值。

2.2.2回歸模型建立及方差分析

以綜合評分（Z）為響應值，擬合后得到綜合評分（Z）對食鹽添加量（A）、干辣椒絲與花椒比（B）、白糖添加量（C）、五香粉添加量（D）的二次多項回歸方程：Z=0.816 4+0.075A+0.023 7B+0.066 2C－0.006 8D－0.037AB－0.048AC+0.009AD+0.059BC+0.061BD+0.015 5CD－0.320 9A2－0.238 4B2－0.109 7C2－0.064 2D2。

利用Design-Expert 13軟件進行方差分析，結果見表10。

由表10可知，回歸模型的P值lt;0.01，失擬項的P值為0.174 2（gt;0.05），說明該模型顯著而失擬項不顯著，模型可用，試驗數據和模型的擬合程度較好。相關系數R²=0.956 7，RAdj²=0.913 4，表明該模型能解釋95.67%響應值的變化。以上說明該模型可以對冷吃牛肉品質進行分析預測。

一次項食鹽添加量（A）、白糖添加量（C）對綜合評分（Z）的影響均極顯著（Plt;0.01），二次項A2、B2、C2對綜合評分（Z）的影響均極顯著（Plt;0.01），D2對綜合評分（Z）的影響顯著（Plt;0.05）。根據F值得到4個因素對綜合評分（Z）影響的主次順序為A＞C＞B＞D。

2.2.3響應曲面分析

對本試驗中不同食鹽添加量、干辣椒絲與花椒比、白糖添加量、五香粉添加量交互作用對冷吃牛肉綜合評分的影響進行分析，利用Design-Expert 13對交互項進行分析，繪制交互作用的3D曲面圖和等高線圖，見圖6。響應曲面的坡度能夠直接反映出各因素對響應值的影響，曲面圖中曲線的坡度越大，相應因素對響應值的影響越大^[26-27]。3D響應曲面圖在底面的投影稱為等高線圖，等高線的形狀能直觀地反映兩因素交互作用對響應值影響的強弱，等高線呈橢圓形時，說明二者的交互作用較大；等高曲線呈圓形時，說明二者的交互作用不明顯^[28]。

食鹽添加量和干辣椒絲與花椒比對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中a，曲面圖中曲線的坡度較陡，等高線圖呈圓形，說明兩者無顯著交互作用，食鹽添加量和干辣椒絲與花椒比的交互作用對冷吃牛肉綜合評分的影響不顯著。當固定白糖添加量和五香粉添加量時，冷吃牛肉的綜合評分隨著食鹽添加量和干辣椒絲與花椒比的增加呈現先升高后降低的趨勢，這是因為食鹽、干辣椒絲與花椒的添加對冷吃牛肉的色澤、口感、滋味都會產生重要的影響，適量添加可提高產品的總體可接受度，而添加過量會使產品的滋味大打折扣，造成口感不適，感官評分下降。

食鹽添加量和白糖添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中b，曲面圖中食鹽添加量曲線的坡度較陡，等高線圖呈橢圓形，說明兩者具有一定的交互作用，食鹽添加量的等高線密度大于白糖添加量，說明食鹽添加量對綜合評分的影響大于白糖添加量且影響顯著（P＜0.05），與方差分析結果一致。

食鹽添加量和五香粉添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中c，曲面圖中食鹽添加量曲線的坡度較陡而五香粉添加量曲線的坡度較平緩，等高線圖呈橢圓形，說明兩者具有一定的交互作用。從等高線圖可以看出，食鹽添加量的等高線密度大于五香粉添加量，說明食鹽添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響大于五香粉添加量。

干辣椒絲與花椒比和白糖添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中d，曲面圖中曲線的坡度平緩，說明干辣椒絲與花椒比和白糖添加量對冷吃牛肉產品綜合評分的影響不顯著。等高線圖呈橢圓形，說明兩者具有一定的交互作用。從等高線圖可以看出，白糖添加量的等高線密度大于干辣椒絲與花椒比，說明白糖添加量對綜合評分的影響大于干辣椒絲與花椒比。

干辣椒絲與花椒比和五香粉添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中e，曲面圖中曲線的坡度較平緩，說明干辣椒絲與花椒比和五香粉添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響不顯著。等高線圖呈橢圓形，說明兩者具有一定的交互作用。從等高線圖可以看出，干辣椒絲與花椒比的等高線密度大于五香粉添加量，說明干辣椒絲與花椒比對綜合評分的影響大于五香粉添加量。

白糖添加量和五香粉添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響見圖6中f，曲面圖中曲線的坡度較平緩，說明白糖添加量和五香粉添加量對冷吃牛肉綜合評分的影響不顯著。等高線圖呈圓形，說明兩者無顯著交互作用。從等高線圖可以看出，白糖添加量的等高線密度大于五香粉添加量，說明白糖添加量對綜合評分的影響大于五香粉添加量。

2.2.4最佳配方驗證

利用Design-Expert 13對綜合評分進行分析，得到最佳工藝配方參數為食鹽添加量2.03%、干辣椒絲與花椒比5.08∶1、白糖添加量1.56%、五香粉添加量1.51%，此時冷吃牛肉的綜合評分為0.831分。根據實際條件對各參數進行調整并驗證試驗結果的準確性，在食鹽添加量2.0%、干辣椒絲與花椒比5∶1、白糖添加量1.6%、五香粉添加量1.5%的條件下，進行3次重復試驗，綜合評分平均值為0.824分，與預測值接近，所以，通過運用響應面分析技術來優(yōu)化定量的炒制過程中的配方參數能夠獲得精確且可信的結果。

3結論

本研究以冷吃牛肉調味配方為研究目標，通過層次分析法確定各評價指標的權重系數并計算綜合評分，在單因素試驗、響應面試驗的基礎上結合感官評分、質構、色差對配方進行優(yōu)化。單因素試驗結果表明，食鹽添加量、干辣椒絲與花椒比、白糖添加量、五香粉添加量對冷吃牛肉感官、質構和色澤指標具有顯著影響。運用響應面法對冷吃牛肉配方參數進行優(yōu)化，得到配方參數對冷吃牛肉綜合評分影響的主次順序為食鹽添加量＞白糖添加量＞干辣椒絲與花椒比＞五香粉添加量。優(yōu)化試驗后得到冷吃牛肉的最佳工藝配方為食鹽2.0%、干辣椒絲與花椒比5∶1、白糖1.6%、五香粉1.5%、姜粉1.5%、味精1.5%、料酒3.0%、熟菜籽油25.0%、熟芝麻2.0%、香油1.0%，此時冷吃牛肉的綜合評分為0.831分，色澤紅亮、麻辣鮮香、口感酥軟。該試驗結果對冷吃牛肉的工業(yè)化生產和品控具有參考價值。

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